一種含有qtl有利等位基因的小麥分子育種元件創(chuàng)制方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種含有QTL有利等位基因小麥分子育種元件的創(chuàng)制方法。包括以下步驟：根據(jù)小麥主要性狀QTL定位的定位結(jié)果，確定每個(gè)QTL上有利等位基因的來(lái)源；確定聚合QTL有利等位基因的分子育種元件的基因型；獲得聚合QTL有利等位基因的分子育種元件；獲得用于育種元件跟蹤的分子標(biāo)記。本發(fā)明的育種元件含有某個(gè)性狀的多個(gè)QTL的有利等位變異基因；每個(gè)QTL的有利等位變異基因都有穩(wěn)定有效的分子標(biāo)記檢測(cè)和跟蹤其傳遞和聚合情況；通過(guò)上述步驟創(chuàng)制的小麥分子育種元件符合分子育種元件的概念和標(biāo)準(zhǔn)，可用于分子標(biāo)記育種和分子設(shè)計(jì)育種，對(duì)培育主要性狀基因位點(diǎn)上都為有利等位變異基因的突破性小麥新品種有重要作用。
【專(zhuān)利說(shuō)明】-種含有QTL有利等位基因的小麥分子育種元件創(chuàng)制方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于植物分子育種和品種設(shè)計(jì)【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種含有QTL有利等位 基因的小麥分子育種元件創(chuàng)制方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 1886年前后孟德?tīng)栭_(kāi)始的豌豆雜交是現(xiàn)代作物常規(guī)育種的標(biāo)志性事件，自此至今 的130多年里，育種家通過(guò)作物種質(zhì)或近緣種間有性雜交，培育了數(shù)目眾多的作物新品種， 為滿足快速增長(zhǎng)人口提供了糧食安全，對(duì)經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展、社會(huì)進(jìn)步做出了巨大貢獻(xiàn)。但常規(guī) 育種主要采用表型選擇方法，在很大程度上依賴(lài)于經(jīng)驗(yàn)和機(jī)遇，由此導(dǎo)致的選擇盲目性和 不可預(yù)見(jiàn)性是作物育種效率低，單產(chǎn)徘徊不前的主要原因。1986年第一張作物（番茄）分 子遺傳圖譜的問(wèn)世，開(kāi)始了分子育種的新時(shí)代。特別是近十年來(lái)，隨著作物基因組學(xué)和功能 基因組學(xué)方面的重大理論和技術(shù)突破，以轉(zhuǎn)基因育種和分子標(biāo)記輔助育種為主要內(nèi)容的分 子育種方法已取得了重要進(jìn)展（Ribaut, J. M. and Hoisington, D. A.，1998)。在此基礎(chǔ)上， 2003年比利時(shí)科學(xué)家peleman和van der voort又提出了以多基因聚合為主要內(nèi)容的分子 設(shè)計(jì)育種技術(shù)體系（breedin by dozyre)。其主要內(nèi)容包括三部分：定位相關(guān)農(nóng)藝性狀的 QTL，評(píng)價(jià)這些位點(diǎn)的等位性變異，開(kāi)展分子設(shè)計(jì)育種（萬(wàn)建民，2006)。
[0003] 盡管近十年"分子育種"和"分子設(shè)計(jì)育種"方面的文章越來(lái)越多，新技術(shù)、新方法 層出不盡。但育種元件的概念、標(biāo)準(zhǔn)和怎樣利用分子育種元件開(kāi)展品種設(shè)計(jì)包括peleman 在內(nèi)的前人并沒(méi)有清楚表述，目前的"分子育種"和"分子設(shè)計(jì)育種"也未真正用于小麥育種 實(shí)踐，究其原因主要是小麥基因組特別巨大（1. 8X 101(lbp)，重復(fù)序列多及大多數(shù)重要性狀 為多基因控制的數(shù)量性狀，僅用某性狀的1-2分子標(biāo)記隨機(jī)輔助選擇的效果并不理想，特 別是在不確定遺傳背景的遺傳群體內(nèi)并不能對(duì)性狀進(jìn)行有效的鑒別。解決辦法，一是對(duì)某 性狀的選擇應(yīng)使用盡量多的該性狀的分子標(biāo)記；二是使用已知含有某性狀基因/QTL及其 標(biāo)記的親本（即分子育種元件），配制分子標(biāo)記輔助選擇育種群體，在遺傳背景清晰的的選 擇群體內(nèi)選育有利等位基因聚合的突破性小麥新品種。針對(duì)解決分子標(biāo)記在育種實(shí)踐中的 穩(wěn)定性、有效性問(wèn)題，我們?cè)谥鞒滞瓿?73課題"高產(chǎn)小麥的分子改良及超高產(chǎn)小麥育種元 件創(chuàng)制"（編號(hào)2009CB118301)過(guò)程中，首先提出了"分子育種元件的概念"，即"已知含有目 標(biāo)性狀基因/QTL及其標(biāo)記的用于配制雜交組合的親本，即在組配分子育種選擇群體中可 直接應(yīng)用的親本材料"，分子育種元件與常規(guī)育種中雜交組合配制的親本材料有本質(zhì)區(qū)別， 分子育種元件必須滿足三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)：（1)含有功能清晰的目標(biāo)性狀QTL/基因；（2)目標(biāo)性狀 QTL/基因都有穩(wěn)定有效的分子標(biāo)記，在系譜選育中通過(guò)分子標(biāo)記可跟蹤這些基因。（3)對(duì) 產(chǎn)量或其它性狀的改良有實(shí)際作用。按照小麥分子育種原件的概念和三條標(biāo)準(zhǔn)，我們借助 十幾年開(kāi)展QTL分析的結(jié)果，借助生物信息學(xué)技術(shù)創(chuàng)造了 18個(gè)各種主要性狀的分子育種元 件，本發(fā)明旨在提供含有QTL有利等位基因的小麥分子育種元件創(chuàng)制方法。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明實(shí)施的目的在于提供一種含有QTL有利等位基因的小麥分子育種元件創(chuàng) 制方法，旨在根據(jù)分子分子遺傳圖譜和QTL定位結(jié)果，創(chuàng)制在分子標(biāo)記輔助育種和品種設(shè) 計(jì)中能有效應(yīng)用的分子育種元件。
[0005] 本發(fā)明實(shí)施例是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種含有QTL (數(shù)量性狀基因位點(diǎn)）有利等位基因小 麥分子育種元件的方法，該含有QTL有利等位基因小麥分子育種元件的創(chuàng)制方法包括以下 步驟：
[0006] 步驟一，根據(jù)分子分子遺傳圖譜和QTL定位結(jié)果，確定每個(gè)QTL上有利等位基因的 來(lái)源；
[0007] 步驟二，確定聚合了 QTL有利等位基因的分子育種元件的基因型；
[0008] 步驟三，獲得聚合QTL有利等位基因的分子育種元件；
[0009] 步驟四，獲得用于育種元件跟蹤的分子標(biāo)記。
[0010] 進(jìn)一步，步驟一中的確定每個(gè)QTL上有利等位基因的來(lái)源具體包括：
[0011] 確定每個(gè)QTL上有利等位基因的來(lái)源是把作圖結(jié)果應(yīng)用于分子育種元件創(chuàng)制的 前提，QTL作圖中常用1、2和0記載群體所有個(gè)體的QTL的基因型，1表示同親本P1的標(biāo)記 型、2表示同親本P2的標(biāo)記型、0表示雜合型的標(biāo)記性，DH群體無(wú)雜合型。每個(gè)QTL的加性 效應(yīng)（A a)的正負(fù)號(hào)都是針對(duì)P1的，當(dāng)某個(gè)QTL的加性效應(yīng)為正值時(shí)，說(shuō)明該QTL的加性效 應(yīng)來(lái)自于P1，即P1對(duì)性狀起正向作用；當(dāng)某個(gè)QTL的加性效應(yīng)為負(fù)時(shí)，說(shuō)明該QTL的加性 效應(yīng)來(lái)自于P2,即P2對(duì)性狀起正向作用，而P1的效應(yīng)為負(fù)方向。
[0012] 進(jìn)一步，步驟二中的確定聚合了 QTL有利等位基因的分子育種元件的基因型：
[0013] 當(dāng)完成QTL定位分析，并獲得某性狀的多個(gè)QTL后，先確定每個(gè)QTL的基因型，已 知，在DH群體中，每個(gè)QTL位點(diǎn)都有2種可能的基因型，分別用QQ、qq表示，QQ表示來(lái)自于 親本1(P1)的基因型，加性效應(yīng)為正值，qq表示來(lái)自于親本2 (P2)的基因型，加性效應(yīng)為負(fù) 值。每個(gè)QTL位點(diǎn)基因型確定后，再確定聚合了多個(gè)QTL有利等位基因的分子育種元件的 基因型。
[0014] 進(jìn)一步，步驟三中的獲得聚合QTL有利等位基因的分子育種元件：
[0015] 作圖群體所有家系的QTL基因型可通過(guò)生物信息軟件在.gtp文件中獲得（表1); 通過(guò)QTL分析結(jié)果了解到優(yōu)勢(shì)極端個(gè)體或家系的基因型后，從*. gtp后綴文件中，在各家系 中找到含有多個(gè)QTL有利等位基因且觀測(cè)值較高的家系，這個(gè)聚合了多個(gè)QTL有利等位基 因且E觀測(cè)值較高的個(gè)體或家系就是需要的育種元件。
[0016] 表1 DH群體所有家系（本表只列出前20個(gè)家系的部分QTL基因型）的QTL基因 型（· gtp文件）
[0017]

【權(quán)利要求】
1. 一種含有QTL有利等位基因的小麥分子育種元件的創(chuàng)制方法，其特征在于，含有QTL 有利等位基因小麥分子育種元件的創(chuàng)制方法包括以下步驟： 步驟一，根據(jù)QTL定位結(jié)果，確定每個(gè)QTL上有利等位基因的來(lái)源； 步驟二，確定聚合QTL有利等位基因的分子育種元件的基因型； 步驟三，獲得聚合QTL有利等位基因的分子育種元件； 步驟四，獲得用于育種元件跟蹤的分子標(biāo)記。
2. 如權(quán)利要求1所述的含有QTL有利等位基因小麥分子育種元件的方法，其特征在于， 步驟一中的確定每個(gè)QTL上有利等位基因的來(lái)源具體包括： 確定每個(gè)QTL上有利等位基因的來(lái)源是把作圖結(jié)果應(yīng)用于分子育種元件創(chuàng)制的前提， QTL作圖中常用1、2和0記載群體所有家系的QTL的基因型，1表示同親本P1的標(biāo)記型、2 表示同親本P2的標(biāo)記型、0表示雜合型的標(biāo)記性，DH群體無(wú)雜合型，每個(gè)QTL的加性效應(yīng) (A a)的正負(fù)號(hào)都是針對(duì)P1的，當(dāng)某個(gè)QTL的加性效應(yīng)為正值時(shí)，說(shuō)明該QTL的加性效應(yīng)來(lái) 自于P1，即P1對(duì)性狀起正向作用；當(dāng)某個(gè)QTL的加性效應(yīng)為負(fù)時(shí)，說(shuō)明該QTL的加性效應(yīng) 來(lái)自于P2,即P2對(duì)性狀起正向作用，而P1的效應(yīng)為負(fù)方向。
3. 如權(quán)利要求1所述的含有QTL有利等位基因小麥分子育種元件的方法， 其特征在于，步驟二中的確定聚合了 QTL有利等位基因的分子育種元件的基因型： 當(dāng)完成QTL定位分析，并獲得某性狀的多個(gè)QTL后，先確定每個(gè)QTL的基因型，已知在 DH群體中，每個(gè)QTL位點(diǎn)都有2種可能的基因型，分別用QQ、qq表示，QQ表示來(lái)自于親本 1(P1)的基因型，加性效應(yīng)為正值，qq表示來(lái)自于親本2 (P2)的基因型，加性效應(yīng)為負(fù)值；每 個(gè)QTL位點(diǎn)基因型確定后，再確定聚合了多個(gè)QTL有利等位基因的分子育種元件的基因型。
4. 如權(quán)利要求1所述的含有QTL有利等位基因小麥分子育種元件的方法，其特征在于， 步驟三中的獲得聚合QTL有利等位基因的分子育種元件： 作圖群體所有個(gè)體的QTL基因型可通過(guò)生物信息軟件在.gtp文件中獲得；通過(guò)QTL分 析結(jié)果了解到優(yōu)勢(shì)極端個(gè)體或家系的基因型后，從*.gtp后綴文件中，在各家系中找到含 有多個(gè)QTL有利等位基因的個(gè)體，這個(gè)聚合了多個(gè)QTL有利等位基因且觀測(cè)值較高的家系 就是需要的育種元件。
5. 如權(quán)利要求1所述的含有QTL有利等位基因小麥分子育種元件的方法，其特征在于， 步驟四中的獲得用于育種元件跟蹤的分子標(biāo)記： (1)在*. qic文件中找到QTL在染色體上的位置，以及兩端的標(biāo)記marker ; ⑵在文件中0. qtl)，找到marker位點(diǎn)的位置，根據(jù)QTL左右marker的距離，確定用 哪種方法對(duì)QTL進(jìn)行跟蹤檢測(cè)，如果QTL靠近一端的marker，可以用單個(gè)marker進(jìn)行該QTL 的分子檢測(cè)；如果QTL在兩marker中間位置，貝U用兩個(gè)marker對(duì)該QTL進(jìn)行分子檢測(cè)；同 樣方法可以找到某個(gè)育種原件的其它QTL的marker，即獲得跟蹤育種元件所含有利等位基 因聚合情況的分子標(biāo)記marker ; 育種元件創(chuàng)制好后，選擇含有利基因較多的育種元件或家系作為親本與其他材料進(jìn)行 雜交或互相雜交，構(gòu)建分子標(biāo)記輔助選擇群體，通過(guò)育種元件的組裝和分子標(biāo)記輔助選擇， 實(shí)現(xiàn)多個(gè)QTL有利等位基因的聚合，創(chuàng)制突破性小麥新品種。
【文檔編號(hào)】C12Q1/68GK104152554SQ201410383521
【公開(kāi)日】2014年11月19日 申請(qǐng)日期:2014年8月6日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月6日
【發(fā)明者】田紀(jì)春, 劉賓 申請(qǐng)人:山東農(nóng)業(yè)大學(xué)