一种含有qtl有利等位基因的小麦分子育种元件创制方法
【专利摘要】本发明公开了一种含有QTL有利等位基因小麦分子育种元件的创制方法。包括以下步骤：根据小麦主要性状QTL定位的定位结果，确定每个QTL上有利等位基因的来源；确定聚合QTL有利等位基因的分子育种元件的基因型；获得聚合QTL有利等位基因的分子育种元件；获得用于育种元件跟踪的分子标记。本发明的育种元件含有某个性状的多个QTL的有利等位变异基因；每个QTL的有利等位变异基因都有稳定有效的分子标记检测和跟踪其传递和聚合情况；通过上述步骤创制的小麦分子育种元件符合分子育种元件的概念和标准，可用于分子标记育种和分子设计育种，对培育主要性状基因位点上都为有利等位变异基因的突破性小麦新品种有重要作用。
【专利说明】-种含有QTL有利等位基因的小麦分子育种元件创制方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于植物分子育种和品种设计【技术领域】，尤其涉及一种含有QTL有利等位 基因的小麦分子育种元件创制方法。
【背景技术】
[0002] 1886年前后孟德尔开始的豌豆杂交是现代作物常规育种的标志性事件，自此至今 的130多年里，育种家通过作物种质或近缘种间有性杂交，培育了数目众多的作物新品种， 为满足快速增长人口提供了粮食安全，对经济迅速发展、社会进步做出了巨大贡献。但常规 育种主要采用表型选择方法，在很大程度上依赖于经验和机遇，由此导致的选择盲目性和 不可预见性是作物育种效率低，单产徘徊不前的主要原因。1986年第一张作物（番茄）分 子遗传图谱的问世，开始了分子育种的新时代。特别是近十年来，随着作物基因组学和功能 基因组学方面的重大理论和技术突破，以转基因育种和分子标记辅助育种为主要内容的分 子育种方法已取得了重要进展（Ribaut, J. M. and Hoisington, D. A.，1998)。在此基础上， 2003年比利时科学家peleman和van der voort又提出了以多基因聚合为主要内容的分子 设计育种技术体系（breedin by dozyre)。其主要内容包括三部分：定位相关农艺性状的 QTL，评价这些位点的等位性变异，开展分子设计育种（万建民，2006)。
[0003] 尽管近十年"分子育种"和"分子设计育种"方面的文章越来越多，新技术、新方法 层出不尽。但育种元件的概念、标准和怎样利用分子育种元件开展品种设计包括peleman 在内的前人并没有清楚表述，目前的"分子育种"和"分子设计育种"也未真正用于小麦育种 实践，究其原因主要是小麦基因组特别巨大（1. 8X 101(lbp)，重复序列多及大多数重要性状 为多基因控制的数量性状，仅用某性状的1-2分子标记随机辅助选择的效果并不理想，特 别是在不确定遗传背景的遗传群体内并不能对性状进行有效的鉴别。解决办法，一是对某 性状的选择应使用尽量多的该性状的分子标记；二是使用已知含有某性状基因/QTL及其 标记的亲本（即分子育种元件），配制分子标记辅助选择育种群体，在遗传背景清晰的的选 择群体内选育有利等位基因聚合的突破性小麦新品种。针对解决分子标记在育种实践中的 稳定性、有效性问题，我们在主持完成973课题"高产小麦的分子改良及超高产小麦育种元 件创制"（编号2009CB118301)过程中，首先提出了"分子育种元件的概念"，即"已知含有目 标性状基因/QTL及其标记的用于配制杂交组合的亲本，即在组配分子育种选择群体中可 直接应用的亲本材料"，分子育种元件与常规育种中杂交组合配制的亲本材料有本质区别， 分子育种元件必须满足三个标准：（1)含有功能清晰的目标性状QTL/基因；（2)目标性状 QTL/基因都有稳定有效的分子标记，在系谱选育中通过分子标记可跟踪这些基因。（3)对 产量或其它性状的改良有实际作用。按照小麦分子育种原件的概念和三条标准，我们借助 十几年开展QTL分析的结果，借助生物信息学技术创造了 18个各种主要性状的分子育种元 件，本发明旨在提供含有QTL有利等位基因的小麦分子育种元件创制方法。
【发明内容】
[0004] 本发明实施的目的在于提供一种含有QTL有利等位基因的小麦分子育种元件创 制方法，旨在根据分子分子遗传图谱和QTL定位结果，创制在分子标记辅助育种和品种设 计中能有效应用的分子育种元件。
[0005] 本发明实施例是这样实现的，一种含有QTL (数量性状基因位点）有利等位基因小 麦分子育种元件的方法，该含有QTL有利等位基因小麦分子育种元件的创制方法包括以下 步骤：
[0006] 步骤一，根据分子分子遗传图谱和QTL定位结果，确定每个QTL上有利等位基因的 来源；
[0007] 步骤二，确定聚合了 QTL有利等位基因的分子育种元件的基因型；
[0008] 步骤三，获得聚合QTL有利等位基因的分子育种元件；
[0009] 步骤四，获得用于育种元件跟踪的分子标记。
[0010] 进一步，步骤一中的确定每个QTL上有利等位基因的来源具体包括：
[0011] 确定每个QTL上有利等位基因的来源是把作图结果应用于分子育种元件创制的 前提，QTL作图中常用1、2和0记载群体所有个体的QTL的基因型，1表示同亲本P1的标记 型、2表示同亲本P2的标记型、0表示杂合型的标记性，DH群体无杂合型。每个QTL的加性 效应（A a)的正负号都是针对P1的，当某个QTL的加性效应为正值时，说明该QTL的加性效 应来自于P1，即P1对性状起正向作用；当某个QTL的加性效应为负时，说明该QTL的加性 效应来自于P2,即P2对性状起正向作用，而P1的效应为负方向。
[0012] 进一步，步骤二中的确定聚合了 QTL有利等位基因的分子育种元件的基因型：
[0013] 当完成QTL定位分析，并获得某性状的多个QTL后，先确定每个QTL的基因型，已 知，在DH群体中，每个QTL位点都有2种可能的基因型，分别用QQ、qq表示，QQ表示来自于 亲本1(P1)的基因型，加性效应为正值，qq表示来自于亲本2 (P2)的基因型，加性效应为负 值。每个QTL位点基因型确定后，再确定聚合了多个QTL有利等位基因的分子育种元件的 基因型。
[0014] 进一步，步骤三中的获得聚合QTL有利等位基因的分子育种元件：
[0015] 作图群体所有家系的QTL基因型可通过生物信息软件在.gtp文件中获得（表1); 通过QTL分析结果了解到优势极端个体或家系的基因型后，从*. gtp后缀文件中，在各家系 中找到含有多个QTL有利等位基因且观测值较高的家系，这个聚合了多个QTL有利等位基 因且E观测值较高的个体或家系就是需要的育种元件。
[0016] 表1 DH群体所有家系（本表只列出前20个家系的部分QTL基因型）的QTL基因 型（· gtp文件）
[0017]
【权利要求】
1. 一种含有QTL有利等位基因的小麦分子育种元件的创制方法，其特征在于，含有QTL 有利等位基因小麦分子育种元件的创制方法包括以下步骤： 步骤一，根据QTL定位结果，确定每个QTL上有利等位基因的来源； 步骤二，确定聚合QTL有利等位基因的分子育种元件的基因型； 步骤三，获得聚合QTL有利等位基因的分子育种元件； 步骤四，获得用于育种元件跟踪的分子标记。
2. 如权利要求1所述的含有QTL有利等位基因小麦分子育种元件的方法，其特征在于， 步骤一中的确定每个QTL上有利等位基因的来源具体包括： 确定每个QTL上有利等位基因的来源是把作图结果应用于分子育种元件创制的前提， QTL作图中常用1、2和0记载群体所有家系的QTL的基因型，1表示同亲本P1的标记型、2 表示同亲本P2的标记型、0表示杂合型的标记性，DH群体无杂合型，每个QTL的加性效应 (A a)的正负号都是针对P1的，当某个QTL的加性效应为正值时，说明该QTL的加性效应来 自于P1，即P1对性状起正向作用；当某个QTL的加性效应为负时，说明该QTL的加性效应 来自于P2,即P2对性状起正向作用，而P1的效应为负方向。
3. 如权利要求1所述的含有QTL有利等位基因小麦分子育种元件的方法， 其特征在于，步骤二中的确定聚合了 QTL有利等位基因的分子育种元件的基因型： 当完成QTL定位分析，并获得某性状的多个QTL后，先确定每个QTL的基因型，已知在 DH群体中，每个QTL位点都有2种可能的基因型，分别用QQ、qq表示，QQ表示来自于亲本 1(P1)的基因型，加性效应为正值，qq表示来自于亲本2 (P2)的基因型，加性效应为负值；每 个QTL位点基因型确定后，再确定聚合了多个QTL有利等位基因的分子育种元件的基因型。
4. 如权利要求1所述的含有QTL有利等位基因小麦分子育种元件的方法，其特征在于， 步骤三中的获得聚合QTL有利等位基因的分子育种元件： 作图群体所有个体的QTL基因型可通过生物信息软件在.gtp文件中获得；通过QTL分 析结果了解到优势极端个体或家系的基因型后，从*.gtp后缀文件中，在各家系中找到含 有多个QTL有利等位基因的个体，这个聚合了多个QTL有利等位基因且观测值较高的家系 就是需要的育种元件。
5. 如权利要求1所述的含有QTL有利等位基因小麦分子育种元件的方法，其特征在于， 步骤四中的获得用于育种元件跟踪的分子标记： (1)在*. qic文件中找到QTL在染色体上的位置，以及两端的标记marker ; ⑵在文件中0. qtl)，找到marker位点的位置，根据QTL左右marker的距离，确定用 哪种方法对QTL进行跟踪检测，如果QTL靠近一端的marker，可以用单个marker进行该QTL 的分子检测；如果QTL在两marker中间位置，贝U用两个marker对该QTL进行分子检测；同 样方法可以找到某个育种原件的其它QTL的marker，即获得跟踪育种元件所含有利等位基 因聚合情况的分子标记marker ; 育种元件创制好后，选择含有利基因较多的育种元件或家系作为亲本与其他材料进行 杂交或互相杂交，构建分子标记辅助选择群体，通过育种元件的组装和分子标记辅助选择， 实现多个QTL有利等位基因的聚合，创制突破性小麦新品种。
【文档编号】C12Q1/68GK104152554SQ201410383521
【公开日】2014年11月19日 申请日期:2014年8月6日 优先权日:2014年8月6日
【发明者】田纪春, 刘宾 申请人:山东农业大学