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会员百问百答
如何利用F2:3群体进行精细定位?
发布时间:2024-04-25      来源:       阅读量:     分享:

答:由于利用GWAS和BSA等方法进行性状QTL定位时经常只能确定一个较大的染色体区间,难以明确哪个基因是调控目标性状的关键基因,因此需要在粗定位的基础上进行精细定位(Fine-mapping)。

在减数第二次分裂过程中,同源染色体的非姐妹染色单体之间会发生染色体联会与交叉互换。在这一过程中,染色体发生断裂重组,形成不同的配子。之后,不同配子之间发生自由组合,形成不同组合的合子体。这些合子体最后发育成个体,这些个体之间的染色体组合存在较大的差异。例如,一半染色体没有发生交换,另外一半染色体在一个或者多个位点发生了交换。在fine-mapping的过程中,需要挑选在目标区间一半染色体没有发生交叉互换,而另外一半发生交换的单株。

对于数量性状,由于控制性状的QTL较多,首先需要确定哪一个或哪几个QTL对表型的贡献度(PVE,phenotype variation explained by QTL)最大,即某一性状主要受到哪一个或哪几个QTL调控。当确定某一QTL在染色体所处的大致位置后,我们能够在这一位置两侧设计一些SNP或者Indel标记(marker)。通过对F2代的全部子代(即F3代)进行表型统计,我们能够判断F3代是否发生性状分离。由遗传定律可知,当合子的基因型是杂合时,杂合基因型控制的表型会随着基因型的分离而分离;而当合子的基因型是纯合时,纯合基因型在自由组合时不会进行分离,纯合基因型控制的表型在后代也不会发生性状分离。因此,通过统计F3代是否发生性状分离可以反推F2代在QTL区域是纯合还是杂合状态。如下图所示,F2-1与F2-2的后代没有发生性状分离,表明QTL所在的区域是纯合基因型,因此QTL在Indel marker 3的右侧,而F2-3的后代发生了性状分离,表明在F2-3中,QTL的基因型是杂合的,故QTL是在Indel marker 2的右侧。通过以上方法,利用合适的交换单株,目标QTL最终能够被锁定在很小的区间,有时甚至能将QTL定位在只含有一个基因的区域内,从而实现QTL的精细定位。对于数量性状,如果用F2:3群体进行fine mapping, 我们需要知道每一个F3群体中每个个体的基因型,根据F3子代个体的基因型与对应表型是否分离判断对应目标 QTL是位于杂合区还是纯合区。而对于一个由未知QTL控制的质量性状,我们只需要鉴定F3子代的表型,无需知道每个F3个体的基因型就能确定其对应的F2代个体QTL所在区域的基因型。

               精细定位图.jpg             

精细定位示意图

撰稿:陈家红,中国科学院上海植物逆境生物学研究中心

审稿:王茂军,华中农业大学

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