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定位的分析方法

时间:2022-10-06 百科知识 版权反馈
【摘要】:由于数量性状是连续变异的,无法明确分组,因此,QTL定位不能套用孟德尔遗传学中的连锁分析方法,必须发展特殊的统计分析方法。目前TBA用得不多,常用基于标记的分析法。该方法已广泛用于植物的遗传研究中,并被认为是构建QTL图谱的标准方法。目前普遍认为复合区间作图是同时标定多个QTL的更有效,更精确的方法。

QTL定位就是采用类似单基因定位的方法将QTL定位在遗传图谱上,确定QTL与遗传标记间的距离(以重组率表示)(盛志廉,1999)。

由于数量性状是连续变异的,无法明确分组,因此,QTL定位不能套用孟德尔遗传学中的连锁分析方法,必须发展特殊的统计分析方法。Sax(1923)曾试图用形态标记来分析数量性状多基因与主基因的连锁关系,但是,此类标记数目有限,标记基因可能为隐性并可能存在多效作用,因此,很难开展系统的研究。20世纪60年代,Thoday(1961)提出在分离群体中利用足够数量的标记构建数量性状遗传图谱的可能性和方法,但未能得到广泛的应用。分子标记的迅速发展,各种饱和遗传图谱的相继构建,为QTL定位奠定了良好的基础。根据个体分组依据的不同,现有的QTL定位方法可以分为两大类:

1)基于性状的分析法

此法是以数量性状表型为依据进行分组的,称为基于性状的分析法(trait-based analysis,TBA)(Moreno-Gonzalez,1992)。在一个分离群体中,选择高低两种极端表型个体,分成两组。若某个标记与QTL有连锁,则它的基因型分离比例在两组中都会偏离孟德尔规律。检验这种偏离,就能推知该标记是否与QTL连锁。TBA中还有一种更简单的做法,称为混合分离分析法(bulked segregation analysis,BSA),它是将高、低两组极端表型个体的DNA分别混合,形成两个DNA池,然后分析两池间的遗传多态性。在两池间表现出差异的标记即被认为与QTL连锁。TBA法可以减少分子标记分析的费用,但是,它只能用于单个性状的QTL定位,灵敏度和准确度都较低。目前TBA用得不多,常用基于标记的分析法。

2)基于标记的分析法

此法可以推知该标记是否与QTL连锁(marker-based analysis,MBA)(Keightley,1993)。如果某标记与某个(些)QTL连锁,那么在杂交后代中,该标记与QTL间就会发生一定程度的共分离。因此,该标记的不同基因型在(数量)性状的分布、均值和方差上将存在差异,分析这种差异,即可推知该标记是否与QTL连锁。MBA方法大体上又可分为均值比较法(mean comparison,MC)(李维明,1993)、性状-标记回归法(trait-marker regression,TMR)(Rodolphe,1993)和性状-QTL回归法(trait-QTL regression,TQR)(Jansen,1993;Zeng,1994)。

(1)均值比较法。该法是指比较同一标记座位上不同基因型间数量性状的均值差异。若差异显著则表明有QTL与该标记连锁。其优点是简单直观,但不能估计QTL的具体位置和效应。

(2)性状-标记回归法。此法将个体的数量性状表型值对单个标记或多个标记的基因型进行回归分析。该法通常不能给出QTL位置和效应的估计值,但根据各标记回归系数的显著性,能够判断出可能存在QTL的染色体区域。因此,可以利用连锁标记对目标QTL的跟踪选择。

(3)性状-QTL回归法。即将个体的数量性状表型值对被检QTL的基因型进行回归分析。QTL的基因型需根据其相邻的单侧标记或双侧标记的基因型加以推断。若回归关系显著,则表明该QTL存在,并能估计该QTL的位置和效应。该法又包括区间作图法、复合区间作图法以及基于混合线性模型的复合区间作图法。

区间作图法。由Lander和Botstein提出,在个体数量性状观测值对双侧标记基因型指示变量的线性模型基础上,利用极大似然法对染色体上相邻标记构成的区间内任一点是否存在QTL进行似然比测验,进而获得其效应的极大似然估计。该方法已广泛用于植物的遗传研究中,并被认为是构建QTL图谱的标准方法。但是该方法也有一定的缺点,比如,定位的QTL区间往往太宽,而一个性状在同一染色体上有多个QTL时常常会标错QTL的位置,导致QTL定位不准甚至出现错误。

复合区间作图法。此法克服了区间作图法的缺陷,能利用多个遗传标记的信息。Zeng等于1994年发展了复合区间作图法,结合了区间作图和多元回归特性,实现了同时利用多个遗传标记信息对基因组多个区间进行多个QTL的同步检验。复合区间作图是一个不受检测区间之外QTL影响的区间检验,通过在统计模型中拟合其他遗传标记以消除其他QTL的效应而实现的,这也是复合区间作图法与区间作图法的主要区别。该方法可减少剩余方差,提高发现和定位QTL的灵敏度和精确性。目前普遍认为复合区间作图是同时标定多个QTL的更有效,更精确的方法。吴为人等(1996)给出了基于最小二乘法估计的复合区间作图法,该方法在计算上比基于最大似然估计的方法更简单、快速。

基于混合线性模型的复合区间作图法。朱军等提出基于混合线性模型的复合区间作图法,即用随机效应的预测方法获得基因型效应及基因型与环境互作效应的QTL定位分析、发育性状的条件QTL定位分析。此法是包括加性效应、显性效应及其与环境互作效应的混合线性模型,可以分析包括上位性的各项遗传主效应及其与环境互作效应的QTL作图方法。

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