如果分子标记覆盖整个基因组,当标记与控制特定性状基因连锁时,不同标记基因型的表型值存在显著差异,通过数量性状观测值与标记间的关联分析,就可以确定控制各数量性状基因在染色体上的位置、效应及其遗传学效应,这就是QTL定位。
QTL是一个统计参数,代表染色体(或连锁群)上影响数量性状表现的某个区段,这个区段内可能会有一个甚至多个基因。QTL定位实质上是基于特定模型的遗传假设。
1. QTL定位原理和步骤
QTL定位一般要经过分离世代群体建立、遗传标记检测、数量性状测定和统计分析等环节。其中,分析标记基因型和数量性状值之间是否存在关联,发现QTL并准确估计QTL的遗传效应,是QTL定位的关键。
(1)分离世代群体的建立
适于QTL定位的分离世代群体应该是待测数量性状存在广泛变异,这样的世代群体一般是由亲缘关系较远的亲本间杂交,再经自交、回交等方法进行人工构建。分离世代群体一般分为三大类。一类是暂时性群体,包括BC和F2群体。另一类是永久性群体,包括有F1连续多代自交产生的重组自交系(Recombinant inbred line, RIL),单倍体加倍的双单倍体(doubled haploid,DH)群体和通过F1高代回交,再对供体亲本染色体进行标记得到的染色体转换系(chromosome segment substitution line,CSSL)群体。第三类是自然群体。对于性周期长的高大林木,也可用自然群体并借助系谱信息的QTL作图,又称关联作图(association mapping),关联作图利用核心家系中的连锁不平衡进行QTL定位,但效率不及暂时群体和永久群体有效。
(2)遗传标记的检测
理想的定位遗传标记应该数量丰富,以保证足够的标记覆盖整个基因;多态性好,以保证个体或亲子代间有不同的基因组合;中性,涉及某一标记位点的各种基因组合都有相同的适应性,以避免不同基因型间的生存能力差异引起的实验误差;共显性,以保证直接区分同一基因位点上的各种基因型等特征。
(3)数量性状值的测定及统计分析
对分离世代群体的同一样本中每株个体进行遗传标记检测同时,测定其数量性状表型值,并将每株个体的数量性状表型值和分子标记基因型值按顺序列表,形成分析所需的基本数据。