第十章-分子遗传标记在-家畜育种中的应用课件.ppt

1、第十章 分子遗传标记在 家畜育种中的应用繁殖生物技术应用繁殖生物技术应用n人工授精（人工授精（Artificial Insemination）鲜精：鲜精：12天，受精率高天，受精率高 冻精：时间长，受精率低冻精：时间长，受精率低作用：作用：1)增加公畜的配种任务，获得大量优良种畜后代；增加公畜的配种任务，获得大量优良种畜后代；2)使得种公畜使用不受时间和地域限制；扩大种公畜使得种公畜使用不受时间和地域限制；扩大种公畜的遗传改良作用；的遗传改良作用；3)有利于家畜品种资源保护。有利于家畜品种资源保护。n性别控制与胚胎性别鉴定性别控制与胚胎性别鉴定 作用：作用：1)增加家畜特定的性别比例，提高生产

2、效率；增加家畜特定的性别比例，提高生产效率；2)根据育种需要，灵活选择性别比例。根据育种需要，灵活选择性别比例。n转基因动物转基因动物 作用：提高生产性能，实现抗病育种；作用：提高生产性能，实现抗病育种；生产特定的肽和蛋白质。生产特定的肽和蛋白质。n胚胎分割胚胎分割 作用：产生较多可用胚胎；作用：产生较多可用胚胎；同卵双生子的应用。同卵双生子的应用。n胚胎细胞克隆胚胎细胞克隆 作用：可产生更多的胚胎；作用：可产生更多的胚胎；可建立纯系。可建立纯系。分子标记分子标记n概念：概念：不同个体之间在某些位点上，其不同个体之间在某些位点上，其DNA序列会出现差异，序列会出现差异，这些位点就可用作遗传标记

3、，称为分子标记或这些位点就可用作遗传标记，称为分子标记或DNA标标记记（molecular marker）。）。n种类：种类：I型标记：出现在一个基因之内影响到该基因的功能，型标记：出现在一个基因之内影响到该基因的功能，进而影响性状的表型的分子标记。进而影响性状的表型的分子标记。II类标记：与基因功能无关的分子标记，也可称为匿类标记：与基因功能无关的分子标记，也可称为匿名标记（名标记（anonymous marker）。）。nRFLP：限制性酶切片段长度限制性酶切片段长度多态性，是指用限制多态性，是指用限制性内切酶酶切不同个性内切酶酶切不同个体的基因组体的基因组DNA后，后，所得的含有同源序列

4、所得的含有同源序列的酶切片段在长度上的酶切片段在长度上所存在的差异。所存在的差异。主要的分子标记类型主要的分子标记类型 nRAPD：随机扩增多态性随机扩增多态性DNA（randomly amplified polymorphic DNA），），用随机序列组成的寡核用随机序列组成的寡核苷酸作为引物，通过苷酸作为引物，通过PCR反应扩增所获得的反应扩增所获得的长度不同的多态性长度不同的多态性DNA片段。片段。nVNTR:可变数目串状重复（可变数目串状重复（variable number tandem repeat），），在真核生物的基因组中，存在许多串状重复序列。由在真核生物的基因组中，存在许多串

5、状重复序列。由于重复单位的重复次数在个体间有很大差异，因而可于重复单位的重复次数在个体间有很大差异，因而可作为一种遗传标记，作为一种遗传标记，按重复单位的大小，可分为微卫星标记按重复单位的大小，可分为微卫星标记（microsatelite）和小卫星标记（）和小卫星标记（minisatelite）nAFLP 扩增片段长度多态性（扩增片段长度多态性（amplified fragment length polymorphism），是指通过特定引物和），是指通过特定引物和DNA多聚酶链多聚酶链式反应（式反应（polymerase chain reaction,PCR）复制并扩）复制并扩增不同个体基因组

6、增不同个体基因组DNA模板后，所得扩增片段在长度模板后，所得扩增片段在长度上的差异。上的差异。nSNPs：单核苷酸多态（：单核苷酸多态（single nucleotide polymorphisms），这是指在单个核甘酸上的突变所引），这是指在单个核甘酸上的突变所引起的多态，多是双等位基因，且某一等位基因的频率起的多态，多是双等位基因，且某一等位基因的频率不低于不低于1%。n优点：优点：多态程度高；多态程度高；数量多，且均匀地覆盖整个基因组；数量多，且均匀地覆盖整个基因组；测定不受年龄、性别、环境等因素的限制；测定不受年龄、性别、环境等因素的限制；符合孟德尔遗传规律，能够准确判别所有可能的基因

7、符合孟德尔遗传规律，能够准确判别所有可能的基因型型。n应用：应用：-遗传连锁图谱构建、遗传连锁图谱构建、QTL的检测的检测-标记辅助选择或导入标记辅助选择或导入-遗传多样性研究遗传多样性研究-研究品种起源与进化研究品种起源与进化-亲子鉴定亲子鉴定 疾病诊断疾病诊断 遗传连锁图谱构建遗传连锁图谱构建n连锁图谱（连锁图谱（linkage map）或遗传图谱（）或遗传图谱（genetic map）多个基因或分子标记按其相互间的遗传距离在同一染多个基因或分子标记按其相互间的遗传距离在同一染色体上的线性排列。色体上的线性排列。n原理：原理：基因或标记在配子形成过程中发生重组。基因或标记在配子形成过程中发

8、生重组。基因或标记座位的距离基因或标记座位的距离越大，重组发生概率就越大。越大，重组发生概率就越大。基因间的基因间的遗传距离用图距度遗传距离用图距度量，图距的单位是量，图距的单位是摩根（摩根（Morgan或或M）或厘摩）或厘摩（centi-Morgan或或cM）n图距函数（图距函数（map function）Haldane 图距函数图距函数 假定不同座位之间的交换是彼此独立的（无干扰），假定不同座位之间的交换是彼此独立的（无干扰），其函数式为：其函数式为：Kosambi图距函数图距函数考虑了不同座位之间的交换存在干扰的情况，其考虑了不同座位之间的交换存在干扰的情况，其函数式为函数式为 数量性状

9、基因座位数量性状基因座位定位定位n主基因：对数量性状有明显作用的仍然处于分离状态主基因：对数量性状有明显作用的仍然处于分离状态的单个基因。一般认为基因的效应（两种纯合基因型的单个基因。一般认为基因的效应（两种纯合基因型的基因型值之差）达到的基因型值之差）达到0.51.0表型标准差。表型标准差。n数量性状基因座（数量性状基因座（quantitative trait loci,QTL）：对：对数量性状有较大效应的，且能够被检测出的单个基因数量性状有较大效应的，且能够被检测出的单个基因或染色体片段或染色体片段。QTL检测的方法检测的方法n标记标记-QTL连锁分析（连锁分析（marker-QTL li

10、nkage analysis），），也称为基因组扫描（也称为基因组扫描（genome scanning）n候选基因分析（候选基因分析（candidate gene approach）标记标记-QTL连锁分析连锁分析n原理：原理：遗传标记座位等位基因与遗传标记座位等位基因与QTL等位基因之间存在连锁等位基因之间存在连锁不平衡关系，通过对遗传标记从亲代到子代遗传过程不平衡关系，通过对遗传标记从亲代到子代遗传过程的追踪以及它们在群体中的分离与数量性状表现之间的追踪以及它们在群体中的分离与数量性状表现之间的关系的分析，来判断是否有的关系的分析，来判断是否有QTL存在、它们在染色存在、它们在染色体上的相

11、对位置以及它们的效应大小体上的相对位置以及它们的效应大小。标记标记-QTL连锁分析的基本步骤连锁分析的基本步骤 n实验群体设计实验群体设计 n选择合适的遗传标记选择合适的遗传标记 n收集、整理标记基因型和数量性状数据收集、整理标记基因型和数量性状数据n构建标记连锁图谱构建标记连锁图谱 nQTL的检测与参数估计的检测与参数估计 试验设计试验设计 n基于近交系或品系（种）杂交的试验设计基于近交系或品系（种）杂交的试验设计 用两个在数量性状上有较大差异（最好是处于两个极用两个在数量性状上有较大差异（最好是处于两个极端）的近交系或品系或品种杂交，在此基础上可进行端）的近交系或品系或品种杂交，在此基础上

12、可进行各种试验设计各种试验设计。回交设计回交设计 F2设计设计 n基于家系的试验设计基于家系的试验设计半同胞家系（半同胞家系（Half-sib Families）设计）设计：女儿设计女儿设计 孙女设计孙女设计 全同胞家系设计全同胞家系设计 混合家系设计混合家系设计 QTL检测及检测及QTL参数估计参数估计 n单标记分析单标记分析 假设在两个亲本近交系中在所考察的数量性状上的差假设在两个亲本近交系中在所考察的数量性状上的差异主要由一个异主要由一个QTL引起，该引起，该QTL与一个标记连锁，它与一个标记连锁，它们之间的重组率为们之间的重组率为r。假定它们在标记和假定它们在标记和QTL上都已完全固定

13、，因而可假定上都已完全固定，因而可假定在第一个亲本系（在第一个亲本系（P1）中，所有个体标记和）中，所有个体标记和QTL的基的基因型为因型为M1Q1/M1Q1，在第二个亲本系（，在第二个亲本系（P2）中，标记）中，标记和和QTL的基因型为的基因型为M2Q2/M2Q2。n如果这两个亲本系间的差异确实主要由该如果这两个亲本系间的差异确实主要由该QTL引起，引起，且且QTL确实与标记连锁（确实与标记连锁（r 0.5），则这两组个体的），则这两组个体的平均数就会有差异，据此可用均数差异的平均数就会有差异，据此可用均数差异的t检验法对以检验法对以上假设进行检验：上假设进行检验：n区间定位（区间定位（In

14、terval Mapping）在一个已知连锁图谱（即标记之间的排列顺序和它在一个已知连锁图谱（即标记之间的排列顺序和它们之间的距离已知）的标记连锁群内们之间的距离已知）的标记连锁群内,依次在每个由依次在每个由相邻标记构成的区间内的各个点上相邻标记构成的区间内的各个点上,利用两个侧翼标利用两个侧翼标记的信息检测记的信息检测QTL。n例如区间（例如区间（M，N），两个标记之间的重组率为），两个标记之间的重组率为R（已知），设有一（已知），设有一QTL位于它们之间的某一位置，位于它们之间的某一位置，QTL与标记与标记M之间的重组率为之间的重组率为r1，与，与N之间的重组之间的重组率为率为r2。设两个

15、近交亲本系中的标记。设两个近交亲本系中的标记-QTL基因型基因型为为M1Q1N1/M1Q1N1和和M2Q2N2/M2Q2N2，在，在F1中则中则为为M1Q1N1/M2Q2N2。F1与第一亲本回交，在回交中可有四种标记基因型与第一亲本回交，在回交中可有四种标记基因型 n复合区间定位复合区间定位 将区间定位与多元回归相结合，利用在所考将区间定位与多元回归相结合，利用在所考察的区间以外的其它标记来消除其它可能存察的区间以外的其它标记来消除其它可能存在的在的QTL的影响。的影响。候选基因分析候选基因分析 n概念：概念：从一些可能是从一些可能是QTL的基因（即候选基因）中筛选的基因（即候选基因）中筛选Q

16、TL。ESR 雌激素受体基因雌激素受体基因基本步骤基本步骤 n选择候选基因选择候选基因 依据所掌握的生物学或生理学知识；依据所掌握的生物学或生理学知识；选择在人类或小鼠或其他物种中发现的具有较大选择在人类或小鼠或其他物种中发现的具有较大效应的突变基因作为候选基因。效应的突变基因作为候选基因。n获得用于扩增基因的引物序列获得用于扩增基因的引物序列 n检测候选基因内的多态性检测候选基因内的多态性n研究候选基因与性状的关系研究候选基因与性状的关系 标记辅助选择标记辅助选择 n原理：原理：检测与检测与QTL连锁的分子标记基因型，并将这些基因连锁的分子标记基因型，并将这些基因型信息应用到个体的遗传评定中

17、，从而决定个体的型信息应用到个体的遗传评定中，从而决定个体的选留。选留。n 优点：优点：选择准确性高；选择准确性高；对于限性性状、屠宰性状选择有利；对于限性性状、屠宰性状选择有利；有利于早期选择。有利于早期选择。标记辅助选择方法标记辅助选择方法nMarker-BLUP 同时利用表型、系谱和标记的信息进行个体育种值同时利用表型、系谱和标记的信息进行个体育种值估计。估计。个体育种值个体育种值QTL育种值多基因育种值育种值多基因育种值n两阶段选择两阶段选择 在畜禽生长早期阶段，根据标记信息进行选择，将在畜禽生长早期阶段，根据标记信息进行选择，将携带有理想标记等位基因的个体选留。携带有理想标记等位基因的个体选留。在性能测定阶段，根据在性能测定阶段，根据BLUP育种值进行选择。育种值进行选择。习 题解释如下名词解释如下名词 分子标记分子标记 遗传连锁图谱遗传连锁图谱 数量性状座位数量性状座位 标记辅助选择标记辅助选择