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1、（五）标记辅助选择在育种上的应用（五）标记辅助选择在育种上的应用通过基因定位，找到与目标基因紧密连锁的通过基因定位，找到与目标基因紧密连锁的分子标记后，就可以通过该分子标记间接的分子标记后，就可以通过该分子标记间接的对目标性状进行选择，此法简称，对目标性状进行选择，此法简称，分子标记分子标记辅助选择（辅助选择（MAS).MAS).MASMAS两个主要应用：两个主要应用：有利基因的转移有利基因的转移基因的累加基因的累加1）基因的累加 指将分散在不同品种中的多个有利基因聚合在一起的育种方法。 一些农艺性状的表达呈基因累加作用，传统育种方法无法鉴别一个性状的表达是因一个基因单独作用或是几个基因累加作
2、用，因而对这些性状的选择往往效率不高。 采用分子标记，可先在不同的亲本中进行基因定位，然后通过杂交或回交将不同的基因转移到一个品种中，通过检测与不同基因连锁标记的基因型，来判断一个体是否含有某一基因，以帮助选择。 把控制同一性状的多个基因聚合在一起，把控制同一性状的多个基因聚合在一起，使某一性状表现更加突出。例如，把多个水稻使某一性状表现更加突出。例如，把多个水稻抗稻瘟病基因聚合在一起，培育出具有高抗、抗稻瘟病基因聚合在一起，培育出具有高抗、广谱抗性和持续抗性的水稻新品种。广谱抗性和持续抗性的水稻新品种。 单性状多个基因的聚合：单性状多个基因的聚合：3个抗稻瘟病基因的遗传图谱个抗稻瘟病基因的遗
3、传图谱例子：通过分子标记辅助选择方法聚合水稻抗稻瘟病基因例子：通过分子标记辅助选择方法聚合水稻抗稻瘟病基因（Zheng el al. 2019）C101LACC101A51 C101LACC101PKT F1F1F2F2用相邻标记进行选择用相邻标记进行选择 Pi-1Pi-2Pi-1Pi-4Pi-1和和Pi-2纯合的植株纯合的植株Pi-1和和Pi-4纯合的植株纯合的植株F2标记辅助选择标记辅助选择 F1获得三个抗病基因纯合的植株获得三个抗病基因纯合的植株三个三个近等近等基因基因系系多个性状基因的聚合：多个性状基因的聚合： 把控制不同性状的多个基因聚合在一起，把控制不同性状的多个基因聚合在一起，使
4、新品种具有多个优良性状。例如，把水稻使新品种具有多个优良性状。例如，把水稻抗抗白叶枯病基因与抗稻瘿蚊基因聚合在一起，培白叶枯病基因与抗稻瘿蚊基因聚合在一起，培育出既抗白叶枯病、又抗稻瘿蚊的水稻新品种。育出既抗白叶枯病、又抗稻瘿蚊的水稻新品种。 Wx Gm-6 Rf-3、Rf-4 S-b、S-c、S-d、S-e Xa-4、xa-5、xa-13、Xa-21 通过把红色种皮基通过把红色种皮基因（因（Rc）与紫色种皮基）与紫色种皮基因（因（Pb）聚合在一起，）聚合在一起，育成了双基因聚合系育成了双基因聚合系（RcRc/PbPb），表现），表现为古铜色种皮。为古铜色种皮。RcRc/pbpbrcrc/Pb
5、PbRcRc/PbPbRcrc/Pbpb 2）有利基因的基因转移）有利基因的基因转移 为改善某品种的某一性状，常用的方法为改善某品种的某一性状，常用的方法是以此品种作轮回亲本，以具有是以此品种作轮回亲本，以具有 目的性状目的性状基因的另一品系为供体，经多次回交，将目基因的另一品系为供体，经多次回交，将目的基因从供体亲本转入轮回亲本，从而使轮的基因从供体亲本转入轮回亲本，从而使轮回亲本的基因型变得更理想。回亲本的基因型变得更理想。 方法：多代回交结合前景选择（正选择）和方法：多代回交结合前景选择（正选择）和背景选择（负选择）背景选择（负选择） 前景选择（正选择）：前景选择（正选择）： 保证从每一
6、回交世代选出的作为下一轮回保证从每一回交世代选出的作为下一轮回交亲本的个体都包含目的基因。交亲本的个体都包含目的基因。 背景选择（负选择）：背景选择（负选择）： 加快遗传背景恢复成轮回亲本基因组的加快遗传背景恢复成轮回亲本基因组的速度，以缩短育种年限；速度，以缩短育种年限； 避免或减轻连锁累赘的问题。避免或减轻连锁累赘的问题。 Markeraided transfer of Xa21（Chen Sheng and Zhang Qifa）Minghui 63IRBB 21(Xa21)Minghui 63 F1Minghui 63 BC1F1Minghui 63 BC2F1BC3F1BC3F2(X
7、a21)Selection for recombination on either side of the Xa21 locus Selection for recombination on the other side of the Xa21 locus Selection for Minghui 63 backgroundMinghui 63 (Xa21) Selection for Xa21 homozygotes 基因转移实例基因转移实例1 1MH63(Xa21)MH63(CK)基因转移实例基因转移实例2 21 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12华粳籼华粳籼74的基因组的
8、基因组华小黑华小黑1号号的基因组的基因组（黑色部分为带（黑色部分为带有黑米基因的代有黑米基因的代换片段）换片段）RM462 (AP003727)0.0RM495 PSM1 (AP002818)0.3RM499 (AP002845)2.3PSM27 (AP002882)4.2PSM26 PSM24 (AP002538)8.7PSM23 PSM31 (AP002526)9.5PSM36 PSM25 PSM37 (AP003214)PSM39 PSM40 (AP003250)PSM41 PSM42 (AP002913)10.9PSM13 (AP002483)PSM43 PSM44 (AP003311
9、)11.7RM428 PSM12 (AP002540)PSM46 (AP002522)12.2RM84 RM86 (AP002523)18.2RM323 (AP003118)21.4RM220 (AP002484)23.3RM1 (AP002816)24.7RM283 (AP002743)25.4PSM347 (AP002537)26.8RM522 (AP003244)27.3RM151 (AP003197)28.4PSM348 (AP001551)28.9RM272 (AP002093)29.7PSM354 (AP003104)30.5RM490 (AP001800)34.7RM259 (A
10、P002481)38.8RM243 (AP003196)RM575 RM576 (AP003074)42.8RM583 (AP001278)RM577 (AP000816)RM35 RM578 RM579 (AP000492)43.2RM581 RM582 (AP000969)49.0RM600 (AP001081)49.6RM580 RM292 (AP000837)50.2RM572 (AP001072)52.1RM23 (AP002820)58.1RM140 RM493 (AP002953)64.9PSM433 (AP003537)69.0RM562 (AP003444)72.8RM449
11、 RM594 RM595 (AP003281)73.1RM329 (AP002968)RM513 (AP003854)RM466 (AP003203)73.4RM113 (AP004641)RM24 (AP004357) RM129 (AP003370)75.9PSM434 (AP004362)78.8PSM367 (AP004225)83.7RM446 (AP003924)87.1PSM435 (AP002908)91.2RM9 (AP003253)96.1RM5 (AP003303)98.5RM306 (AP002897)101.1RM488 (AP002819)102.3RM34 (AP
12、002839)103.7PSM436 (AP002910)107.6PSM437 (AP003792)110.2RM237 (AP003291)112.7RM246 (AP004194)115.3RM443 (AP003455)121.0RM403 (AP003273)122.6RM128 (AP003218)126.5RM297 (AP003274)132.0RM543 (AP003265)134.7RM212 RM302 (AP003224)135.8RM81A (AP003368)136.1RM319 (AP003299)136.8RM226 OSR3 (AP003232)136.9RM
13、486 (AP003446)140.4RM265 (AP003230)140.5PSM334 (AP003271)142.7RM315 (AP003279)143.7PSM368 (AP003442)144.1PSM333 (AP003415)144.5RM472 (AP004669)PSM332 (AP003566)146.4PSM331 (AP003227)147.5PSM422 (AP003561)149.1PSM423 (AP003379)150.7RM431 (AP003316)154.6RM104 RM165 (AP003437)OSR23 (AP003437)159.0RM529
14、 (AP004332)161.5RM414 (AP004330)161.8RM14 (AP004031)166.9PSM369 (AP004368)170.4PSM370 (AP003263)176.3PSM371 (AP003228)181.81RM109 (AP004187)0.0OSR17 RM485 (AP004121)4.7RM154 (AP005851)5.8RM110 OSR14 (AP005311)6.9RM211 (AP005647)9.9RM236 (AP005294)10.8RM279 (AP004088)13.4RM423 (AP004113)17.8RM555 (AP
15、004838)20.0RM53 (AP004840)20.9PSM116 (AP004066)23.3PSM117 (AP005629)25.5RM8 (AP004184)26.9PSM118 (AP004812)28.0PSM119 (AP005008)30.7RM174 (AP005003)33.6RM492 (AP005756)35.0RM322 OSR8 (AP004070)36.3RM145 (AP003991)36.8RM71 (AP003993)41.0RM438 (AP005777)42.9RM452 (AP005428)45.6RM290 RM521 (AP004001)50
16、.3RM324 RM424 (AP004123)51.1RM27 RM301(AP005607)53.5RM550 (AP004891)54.1RM300 (AP005778)RM191 (AP004854)54.6PSM372 (AP005285)58.4RM561 (AP004226)63.5PSM373 (AP004772)66.8RM341 (AP004777)71.3PSM120 (AP005054)77.8RM327 (AP004847)78.7RM475 (AP005771)80.5RM262 (AP004038)81.4PSM374 (AP004865)84.8PSM122 (
17、AP003999)88.2PSM123 (AP004079)91.8PSM438 (AP004063)95.2PSM124 (AP004083)98.2RM106 (AP004889)101.5RM263 (AP005291)104.9RM526 (AP005289)109.3RM599 (AP004139)111.1RM221 (AP005775)114.0RM573 (AP004255)116.1RM525 (AP004096)118.1RM450 (AP005859)120.5RM497 (AP004129)122.8RM6 RM318 (AP004165)125.6RM530 (AP0
18、05319)130.2RM240 (AP004089)135.5RM112 (AP004159)138.0RM425 (AP005287)RM250 (AP004853)139.5PSM375 (AP004849)142.5PSM376 (AP003975)146.6RM166 (AP004240)148.9RM213 (AP004081)150.5RM208 (AP004048)154.1RM406 RM482 (AP004020)155.9RM207 RM498 (AP004026)157.1RM48 RM266 (AP003989)RM138 PSM125 (AP004043)RM535
19、 (AP004082)157.92RM60 (AC097627)PSM306 (AC107224)0.6PSM301 (AC105733)1.1PSM303 PSM305 (AC121490)1.6PSM304 (AC134237)2.2RM132 (AC118980)2.5RM523 (AC098695)5.5PSM302 (AC119747)6.0RM22 (AC104427)6.3RM569 RM81B (AC099399)9.3RM231 (AC119796)11.5RM175 (AC126221)17.9RM489 (AC079633)20.3RM545 (AC105731)25.0
20、OSR16 (AC135158)28.5RM517 RM546 (AC105732)29.1PSM428 (AC105927)33.5PSM429 (AC134229)36.9RM218 (AC135495)40.3RM157A (AC083942)44.1RM7 (AC134232)44.4RM251 (AC137074)45.5RM563 (AF461424)48.8RM554 (AC132215)55.3RM282 (AC125496)55.8PSM16 PSM30 (AC134231)60.7PSM29 (AC135257)RM338 (AC136284)61.9PSM17 PSM19
21、 (AC107619)PSM55 PSM56 (AC107619)63.3PSM21 PSM47 (AC082644)65.4PSM50 PSM51 (AC087220)PSM48 (AC084765)67.1PSM377 (AC103551)72.4PSM378 (AC079853)76.6PSM379 (AC118134)79.8RM156 (AC114983)85.2RM487 (AC135564)87.9PSM126 (AC109601)89.2RM16 (AC136972)91.1PSM127 (AC091246)94.9PSM128 (AC120505)96.6PSM439 (AC
22、138004)101.6PSM440 (AC139174)PSM380 (AC135792)PSM441 (AC116369)108.8RM347 (AC079830)115.6RM503 (AC079736)119.9RM135 (AC092779)120.4RM426 (AC105747)122.3RM168 RM504 RM532 (AC093017)122.8RM186 (AC082645)127.1PSM52 PSM53 (AC090882)127.7RM203 (AF377946)128.2RM55 (AC091532)128.3PSM130 (AC103550)135.1PSM1
23、31 (AC096689)135.7PSM132 (AC096855)137.6RM416 (AC079887)RM448 (AC084282)140.1RM293 (AC099043)142.3RM468 (AC084296)146.4RM571 (AC092076)149.1RM143 (AC093713)150.3RM130 (AC104321)RM422 (AC135958)151.5RM227 (AC133778)156.3RM565 (AC104487)157.7RM514 (AC096856)158.0RM570 (AC099324)158.2RM442 (AC092559)15
24、9.6RM148 (AC096688)160.1RM114 (AC128647)163.1PSM381 (AC092263)166.43RM537 RM551 (AL606442)PSM355 PSM356 (AL662935)3.1RM335 (AL606616)5.4RM518 (AL662985)7.9PSM430 (AL663013)12.2RM261 (AL607008)17.5PSM357 (AL442110)18.3RM307 RM401 (AL731622)20.9PSM358 (AL731596)23.3PSM323 (AL606995)27.0PSM326 (AL73162
25、4)PSM322 (AL606617)30.8PSM442 (AL663020)PSM443 (AL663016)PSM327 (AL731623)36.2PSM199 (AL607000)41.5RM185 PSM197 (AL662977)42.8RM471 PSM196 (AL731601)PSM329 (AL731599)46.2PSM321 (AL606621)49.7RM417 PSM195 (AL731591)51.2PSM194 (AL731639)56.1RM142 (AL606618)60.2RM564 (AL731590)61.2RM119 (AL606458)62.6P
26、SM133 (AL606452)65.0RM177 (AL662937)67.7RM273 (AL606614)72.8PSM444 (AL731617)75.9RM252 (AL662969)78.2RM241 (AL606587)83.0PSM445 (AL606633)85.5RM470 (AL606628)RM451 (AL663003)RM303 (AL607001)90.8RM317 (AL606688)96.0PSM359 (AL662952)99.3RM255 (AL606684)105.1PSM109 PSM110 (AL606660)PSM111 PSM112 (AL606
27、660)PSM108 PSM113 (AL606645)PSM114 PSM115 (AL606645)PSM106 PSM105 PSM107 (AL606645)108.2PSM102 PSM104 (AL606669)109.1PSM103 (AL662988)109.9RM349 RM348 (AL606455)112.3OSR15 (AL732335)114.0PSM360 (AL606446)115.0PSM361 (AL606999)120.3PSM382 (AL606652)123.8RM131 (AL606668)126.2RM127 RM567 (AL606456)128.
28、5RM124 (AL606651)129.1RM280 RM559 (AL606637)129.64RM507 (AC073405)1.5RM153 (AC084818)RM122 (AC104285)3.0RM159 (AC079022)4.6PSM341 (AC079356)6.5PSM57 (AP001111)PSM7 PSM61 (AC093088)12.0PSM8 PSM9 (AC093089)PSM59 PSM60 (AC093089)PSM62 PSM63 PSM64 (AC079021)14.1PSM202 (AC129720)16.0PSM206 (AC130598)17.9
29、PSM208 (AC118288)19.6RM413 (AC137616)21.7RM548 RM592 (AC105772)23.6RM267 (AC084218)24.7RM405 (AC093493)25.0RM574 (AC119288)29.1RM437 (AC134341)31.1PSM362 (AC097174)36.4RM194 (AC093954)37.2PSM446 (AC132493)41.4PSM363 (AC135920)43.5RM169 (AC120985)48.5RM289 (AC132487)49.4RM516 (AC136223)52.7RM249 (AC1
30、36522)54.3RM509 (AC134928)60.7RM598 (AC121363)62.7PSM447 (AC135928)66.1RM146 (AC108874)69.0RM430 (AC136219)72.2RM291 (AC134932)74.5RM440 (AC137620)76.2RM459 (AC130607)77.4RM161 (AC135419)80.7RM305 (AC135429)83.2PSM383 (AC105769)86.0PSM384 (AC130602)89.6RM188 (AC108876)94.5PSM448 (AC144737)98.3RM421
31、RM534 (AC097175)101.5RM178 (AC130601)104.4RM274 (AC104713)109.0RM26 RM480 (AC129717)111.5RM334 (AC104284)RM31 (AC098832)117.2PSM385 (AC134929)119.0PSM386 (AC137000)122.35PSM449 (AP005974)0.3PSM387 (AP005621)0.6RM133 (AP002842)0.9RM508 RM540 (AP001129)1.4RM435 RM469 (AP000616)1.7RM589 RM597 (AP001168
32、)RM170 (AP001168)6.0RM586 (AP000391)6.6RM588 (AP000559)6.9RM190 (AP002542)8.2RM587 (AP000399)10.4RM510 (AP004844)11.5RM197 RM204 RM585 (AB026295)12.9RM225 RM584 (AB023482)13.2RM115 RM217 (AP004552)15.5RM314 (AP004280)18.0RM111 (AP003946)RM253 (AP004754)25.2PSM450 (AP004687)31.3PSM349 (AP003458)PSM35
33、0 (AP003525)PSM424 (AP004741)32.7RM276 PSM425 (AP003488)33.5RM50 RM402 (AP005545)34.3RM549 (AP004785)39.2RM557 (AP004995)40.2RM121 (AP004027)45.3RM539 (AP005619)51.0RM136 (AP005382)52.3RM527 (AP005695)56.3PSM388 (AP006166)62.6RM564 (AP005852)63.2RM193 (AP003618)66.8RM3 (AP005470)RM541 (AP004745)68.1
34、PSM135 (AP004809)70.6PSM136 (AP003682)73.2PSM137 (AP003714)76.5PSM138 (AP004729)79.0RM454 (AP004571)82.9RM162 (AP003629)87.5RM275 (AP003944)89.0PSM431 (AP003616)91.4PSM389 (AP004737)95.4RM343 (AP003573)99.2RM528 (AP003517)100.8RM30 (AP005769)105.1RM400 (AP004797)110.6RM340 (AP005395)113.1RM439 (AP00
35、3726)117.0RM461 (AP004329)119.8RM176 (AP004678)120.9RM412 (AP003614)121.7RM345 (AP003685)123.9RM103 (AP004685)124.2RM141 (AP004685)OSR21 (AP004004)RM494 (AP005750)124.46242bp190bp分子量标记分子量标记杂种杂种F1华小黑华小黑1号号联鉴联鉴33华粳籼华粳籼74147bp111bp110bp代换片段所在染色体代换片段所在染色体的遗传图谱的遗传图谱黑米基因所在位置黑米基因所在位置及其连锁关系及其连锁关系黑米基因两侧黑米基因两
36、侧标记的带型标记的带型 图距(cM) 标记 RM3288Pr（黑米基因）RM53201.30.7华小黑华小黑1 1号号华粳籼华粳籼74741华粳籼华粳籼7474华小黑华小黑1 1号号联鉴联鉴33333华小黑华小黑1 1号号华粳籼华粳籼74742 另一方面，分子标记也可用于对整个基因组的选择。在每一次选择目标基因的同时，要求基因组的其余部分尽可能与有利的亲本一致。可以在基因组各染色体上选择多个标记，检测后代各标记基因型。通过图解基因型，选择具有最接近所希望基因型的个体。对于质量性状，大多数情况下，无需借助于分子标记。对于质量性状，大多数情况下，无需借助于分子标记。但以下情况，采用分子标记辅助选择
37、可提高选择效率：但以下情况，采用分子标记辅助选择可提高选择效率： 表现型测定难度大或费用太高；表现型测定难度大或费用太高； 表现型只能在个体发育后期才能测量，而育种实践中表现型只能在个体发育后期才能测量，而育种实践中希望在早期选择时；希望在早期选择时； 除目标性状外，还需对遗传背景进行选择；除目标性状外，还需对遗传背景进行选择； 质量质量-数量性状的选择。数量性状的选择。u 质量性状质量性状数量性状的主要遗传特点数量性状的主要遗传特点：表现型与基因：表现型与基因型之间缺乏明显的对应关系，且易受环境因素型之间缺乏明显的对应关系，且易受环境因素的影响，而传统方法主要依据个体表现型进行的影响，而传统
38、方法主要依据个体表现型进行选择，这是造成传统育种效率不高的原因。选择，这是造成传统育种效率不高的原因。 u 数量性状数量性状 数量性状的标记辅助选择意义很大，但困难也很数量性状的标记辅助选择意义很大，但困难也很大，目前多局限在理论研究上，实际成功例子很少，大，目前多局限在理论研究上，实际成功例子很少，主要原因是：主要原因是： （1）尚无一个数量性状的全部）尚无一个数量性状的全部QTL被精细定位出被精细定位出来，无法对数量性状进行全面的标记辅助选择；来，无法对数量性状进行全面的标记辅助选择； （2）育种过程中同时对许多目标）育种过程中同时对许多目标QTL进行选择相进行选择相当困难；当困难； （3
39、）上位性效应对选择效果影响很大，常使选择）上位性效应对选择效果影响很大，常使选择达不到预期目的。达不到预期目的。提高分子标记辅助选择提高分子标记辅助选择QTL准确度的方法：准确度的方法：v 对决定数量性状的对决定数量性状的QTL的有效分解、准确鉴定的有效分解、准确鉴定和定位；主要取决于作物分子标记连锁图的饱和定位；主要取决于作物分子标记连锁图的饱和程度和度量和程度和度量QTL的准确程序。的准确程序。v 减少基因型对减少基因型对QTL的影响。的影响。 一个有效的选择方法是直接依据个体的基因型进行选一个有效的选择方法是直接依据个体的基因型进行选择择 基因型选择。基因型选择。即对每个目标即对每个目标
40、QTL利用其两侧相邻利用其两侧相邻标记或单个紧密连锁的标记进行选择，其原理和方法与质标记或单个紧密连锁的标记进行选择，其原理和方法与质量性状相似。量性状相似。 Hosptial & Charcosset (2019)建议，对每个目标建议，对每个目标QTL，最好，最好用用3个相邻的连锁标记个相邻的连锁标记进行跟踪选择。进行跟踪选择。这这3 个个标记的最佳位置应根据目标标记的最佳位置应根据目标QTL的位置置信区间来决定。的位置置信区间来决定。在选择目标在选择目标QTL的同时，同样也可以利用分子标记进行的同时，同样也可以利用分子标记进行背背景选择景选择，加快遗传背景恢复成轮回亲本。，加快遗传背景恢复成轮回亲本。谢谢！