专题一:QTL及其定位方法.pptx
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1、专题一:QTL及其定位方法 nQTL的概念的概念 nQTL检测方法检测方法 n用于用于QTL定位的群体定位的群体 n统计方法统计方法 n图距函数图距函数 nQTL检测所需标记数预估检测所需标记数预估 QTL的概念的概念 1、A QTL is a segment of chromosome affecting the trait,not necessarily a single locus -D.S.Falconer et al,1995 2、A quantitative trait loci(QTL)is defined as a single gene or a cluster of clo
2、sely linked genes that have a large effect on a quantitative trait.-P.Sorensen,2000 QTL的概念的概念3、QTL,quantitative trait locus,is a place(region)that affects trait in the genome.It could span several genes,one or more of which affects the trait,but it has become common to take QTL as equal to major gen
3、e.B.Kinghorn,2000 理解:一个理解:一个QTL指在基因组中占据一定染色体区域,指在基因组中占据一定染色体区域,控制同一性状的一组微效多基因的集合(基因簇)或控制同一性状的一组微效多基因的集合(基因簇)或单个基因。但目前的研究中大部分将单个基因。但目前的研究中大部分将QTL理解为单个理解为单个基因(或主效基因)。一个数量性状可能受多个基因(或主效基因)。一个数量性状可能受多个QTL影响;一个影响;一个QTL也可能影响多个数量性状。也可能影响多个数量性状。QTL的概念的概念nQTL的特点(与传统的孟德尔因子比较)的特点(与传统的孟德尔因子比较)结构更松散,一个结构更松散,一个QTL
4、内各微效基因间可能内各微效基因间可能有比孟德尔因子内高得多的重组率,因此一有比孟德尔因子内高得多的重组率,因此一个个QTL并不象一个孟德尔位点那样独立分离并不象一个孟德尔位点那样独立分离和有明显的性状效应。和有明显的性状效应。QTL的概念的概念nQTL概念提出的意义(概念提出的意义(D.S.Falconer-1995)1、It could improve the efficacy of selective breeding,especially for traits with low heritability or that can only be measured in one sex.2、
5、Transgenic technology might be applied to quantitative traits.QTL的概念的概念3、In medicine,the identification of alleles causing predisposition to common multifactorial diseases could lead to improved methods of prevention.4、Quantitative genetic theory will be made more realistic when the numbers and prop
6、erties of the genes are known,and the more realistic theories will improve our understanding of evolution(and/or the development of the quantitative traits).QTL检测方法检测方法Candidategeneapproach(Hayes,2007)nThecandidate gene approach assumesthatageneinvolvedinthephysiologyofthetraitcouldharbouramutationc
7、ausingvariationinthattrait.Thegene,orpartsofthegene,aresequencedinanumberofdifferentanimals,andanyvariationsintheDNAsequences,thatarefound,aretestedforassociationwithvariationinthephenotypictrait.CandidategeneapproachnTherearetwoproblemswiththecandidategeneapproach:Firstly,thereareusuallyalargenumbe
8、rofcandidategenesaffectingatrait,somanygenesmustbesequencedinseveralanimalsandmanyassociationstudiescarriedoutinalargesampleofanimals.Secondly,thecausativemutationmaylieinagenethatwouldnothavebeenregardeda priori asanobviouscandidateforthisparticulartrait.QTL检测方法检测方法 n侯选基因途径的原理与方法:侯选基因途径的原理与方法:1、选定侯
9、选基因:根据现有的生物学、生理、选定侯选基因:根据现有的生物学、生理、生化知识,对数量性状的形成过程进行分析,生化知识,对数量性状的形成过程进行分析,预先选定一些基因作为数量性状的侯选基因。预先选定一些基因作为数量性状的侯选基因。2、数量性状记录和分子标记分析:数量性状记录和分子标记分析:PCR-RFLP,PCR-SSCP,MS,SNP等。等。QTL检测方法检测方法3、关联分析(关联分析(Association analysis)(1)Marker-based approach:按标记基因型对个按标记基因型对个体分组,然后对数量性状记录进行统计分析(体分组,然后对数量性状记录进行统计分析(t检
10、验,检验,方差分析等)方差分析等)(2)Trait-based approach(Selective genotyping):根据性状表型值分别选取根据性状表型值分别选取10-15%的高值个体和的高值个体和10-15%低值个体形成高低值个体形成高低值群体,低值群体,对两个群体中的个体进行基因型鉴定并对不同标记等对两个群体中的个体进行基因型鉴定并对不同标记等位基因的频率进行统计检验(百分数差异显著性检验位基因的频率进行统计检验(百分数差异显著性检验和和Fishers精确检验等)。精确检验等)。(3)效应值估计:效应值估计:a,d。QTL检测方法检测方法n关键:侯选基因的挑选及其准确性关键:侯选基
11、因的挑选及其准确性 n优点:成本低(与连锁分析法比较)优点:成本低(与连锁分析法比较)n缺点:需具备数量性状形成的生物学、生缺点:需具备数量性状形成的生物学、生理、生化等知识理、生化等知识 n经典例子:影响猪产仔数的经典例子:影响猪产仔数的ESR基因(基因(M.Rothschild et al 1996)QTL检测方法检测方法研究猪产仔数的意义研究猪产仔数的意义 n繁殖性状在猪生产中具有重要意义;繁殖性状在猪生产中具有重要意义;n猪的繁殖性状遗传力低,常规选择效猪的繁殖性状遗传力低,常规选择效果不好;果不好;n不同猪群存在较大的产仔数差异;不同猪群存在较大的产仔数差异;QTL检测方法检测方法选
12、定选定ESR作为侯选基因的依据作为侯选基因的依据 n类固醇类激素在繁殖过程中有重要作用;类固醇类激素在繁殖过程中有重要作用;n人类中发现人类中发现ESR的突变引起自发流产及乳的突变引起自发流产及乳腺癌;腺癌;n转基因研究发现携带突变转基因研究发现携带突变ESR的鼠与正常的鼠与正常鼠繁殖力有重大变化;鼠繁殖力有重大变化;n经典的经典的RFLP研究发现研究发现ESR存在多态性存在多态性(A:3.7;B:4.3kb;1.3kb cDNA Probe)QTL检测方法检测方法 Meishan synthetic lines Large White synthetic lines No.of sires2
13、7No.of sires181No.of dams50No.of dams565No.of females161No.of females1079No.of first parity records161No.of first parity records1079No.of all parity records276No.of all parity records1912QTL检测方法检测方法统计性状及分析方法统计性状及分析方法 nTNB-Total number born;NBA-Number born alive;ADG-Average daily gain;BF-Backfat thic
14、kness;FN-Number of functional nipples n模型:动物模型模型:动物模型 Additive effect was estimated as the linear regression of litter size on ESR(for all alleles,P0.01).Dominance effect was estimated from the least squares means.a,b means P0.01;cd means P0.05 ESR genotype Meishan synthesis lines First Parity All p
15、arities NTNBNBANTNBNBAAA6210.1a9.19811.0a10.2aAB7311.4b10.5125 12.4b11.5bBB2612.4b11.45312.5b11.7ba1.21.20.90.8d0.20.20.70.6QTL检测方法检测方法ESR genotype Large White synthesis lines First Parity All parities NTNBNBANTNBNBAAA4449.5c8.7c7599.8a9.0bAB3919.9c,d9.2c,d677 10.4b9.5bBB224 10.7d9.9d476 10.7b9.9ba0
16、.60.60.50.5d-0.2-0.10.20.0QTL检测方法检测方法讨论:讨论:n研究结果表明:研究结果表明:ESR位点存在变异,且其中一个最早位点存在变异,且其中一个最早在梅山猪中发现的等位基因与高窝仔数有显著关联。在梅山猪中发现的等位基因与高窝仔数有显著关联。n尽管所有各胎的数据不足以排除尽管所有各胎的数据不足以排除ESR-B等位基因对产等位基因对产仔数的效应为非加性的,但其对猪头胎产仔数的效应仔数的效应为非加性的,但其对猪头胎产仔数的效应肯定是加性的。肯定是加性的。nESR-B等位基因在梅山合成系中约增加等位基因在梅山合成系中约增加20%的窝仔的窝仔数,每窝仔猪可产生约数,每窝仔猪
17、可产生约$15-30的利润(美国市场条的利润(美国市场条件下)。件下)。QTL检测方法检测方法nESR-B等位基因在头胎及以后胎次中对窝产仔数效等位基因在头胎及以后胎次中对窝产仔数效应的差异可能反映了该基因的效应在大龄母猪中能为应的差异可能反映了该基因的效应在大龄母猪中能为环境效应所掩盖。环境效应所掩盖。n一个未解决的问题是一个未解决的问题是ESR基因在控制窝仔数性状中的基因在控制窝仔数性状中的实际作用?作者假设它可能控制胚胎的成活力,但这实际作用?作者假设它可能控制胚胎的成活力,但这一假设需进一步验证。一假设需进一步验证。n使用大白遗传背景的猪群进一步证实了使用大白遗传背景的猪群进一步证实了
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