利用连锁不平衡信息精细定位QTL

摘要

在家畜中，基因识别的主要方法—位置候选克隆，要求将基因定位在0.3-5cM的染色体片段上.目前采用的连锁分析方法一般将基因定位在10-20cM的区间上，因此进行位置候选克隆尚需进一步减小定位区间，即精细定位，而且QTL精细定位将会进一步提高标记辅助选择的效率.人们发现，利用连锁不平衡信息可实现QTL精细定位，但受多种因素的影响.该文通过模拟对一些相关因素进行了分析，希望对利用连锁不平衡信息定位的方案有更深入的理解.假设某数量性状的一个基因（QTL等位基因）可追溯到多个世代前的突变，通过连锁分析，该QTL基因被定位在某一段染色体上，且该染色体片段上分布有更高密度的标记.该文模拟了该基因突变后群体的进化过程，共20个世代.在群体进化过程中，假设该性状无新的突变基因产生、群体无选择和迁移.利用模拟数据，分析了相关因素对以下两种定位方法的影响：（1）通过在具有相同效应的单倍型间寻找同源片段定位QTL，即IBD（Identity by Descent）定位;（2）结合连锁分析，利用连锁不平衡信息定位（即LA/LD定位，Joint Linkage Analysis and Linkage Disequilibrium）.IBD定位中，假设连锁分析将QTL定位在一个长度为10cM的染色体片段上.在每个世代，随机选择公畜与母畜作为下一个世代的亲本，交配比例1：20，每头母畜有3个后代，性别比例1：1.在每世代，采用当前个体和父亲两个世代的资料进行分析.该研究分析了标记密度（标记间距为1cM，0.5cM，0.2cM）、公畜数（30，50，100头）、突变发生后的世代数（1～20世代）以及QTL效应（解释遗传方差的30％和50％）对IBD定位的影响.结果表明，随着QTL突变后的群体发展世代数的增加，所检测出的包含QTL的IBD片段的长度逐渐缩短，在第16～20个世代中，IBD片段的长度基本趋于平稳.增大QTL效应，杂合子公畜的检测率和正确性增加.随着标记密度的加大和公畜数的增加，包含QTL的IBD片段的长度由5-6cM左右下降为1～2cM但检测的功效也由100次重复中的80次左右下降为约60次.LA/LD定位中，在每一个世代，随机选择10头公畜和100头母畜作为下一代的亲本，交配比例1：10，每头母畜产生6个后代，性别比例1：1.在一个长度为50cM的染色体片段上，采用分步定位方案，分析模拟群体最后三个世代（18，19，20）的资料.研究分析了标记密度（标记间距为5cM，1cM，0.2cM）、QTL效应（QTL不存在、QTL解释遗传方差的10％、20％和30％）、群体发展世代数估计（10，18，20个世代）对LA/LD定位的影响，并与连锁分析方法（LA）进行了比较.研究结果表明，QTL效应越大，LA/LD的检测力、定位准确性和精确性也越大.标记密度由5cM增加到1cM时，LA/LD的检测力增加，但进一步增加到0.2cM时，检测力下降.随着标记密度的增大，将QTL定位在QTL正确区间或其相邻区间的次数呈下降趋势，但定位的准确性和精确性均得以增加.另外，LA/LD定位方法对基因突变后群体发展世代数的估计有较好的稳健性.与连锁分析相比，LA/LD的检测力和定位准确性和精确性要好于LA定位方法.同等标记密度下，LA/LD可检测到效应更小的QTL;标记密度较低为5cM时，二者定位的精确性相差不大，但标记密度为1cM时，LA/LD则明显好于LA定位方法;标记密度为0.2cM时，尽管两种方法的检测力都有所下降，但LA/LD方法在更大程度上利用了高密度标记所带来的信息.

目录

文摘

英文文摘

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第一部分文献综述

1.1前言

1.2 QTL定位

1.2.1候选基因法

1.2.2基因组扫描法

1.3 QTL精细定位

1.3.1影响定位精确性的因素分析

1.3.2试验设计

1.3.3定位策略

1.4从QTL到基因

1.5研究的主要内容

第二部分IBD方法精细定位QTL的模拟研究

2.1前言

2.2数据与方法

2.2.1数据模拟

2.2.2数据分析方法

2.3结果与分析

2.3.1QTL杂合子公畜的判断

2.3.2片段的检出率

2.3.3 IBD片段的长度

2.4讨论与结论

2.4.1标记密度的影响

2.4.2杂合子公畜数对1BD定位的影响

2.4.3 QTL效应对IBD定位结果的影响

2.4.4 QTL突变后世代数对IBD定位结果的影响

2.4.5关于连锁不平衡定位

第三部分结合连锁分析和连锁不平衡分析精细定位QTL

3.1前言

3.2数据与方法

3.2.1数据模拟

3.2.2数据分析

3.3结果与分析

3.3.1 QTL效应对LA/LD的影响

3.3.2标记密度对LA/LD定位的影响

3.3.3群体发展历史(T)估计准确性对LA/LD分析定位的影响

3.3.4连锁分析(LA)与LA/LD的比较

3.4结论与讨论

3.4.1标记密度

3.4.2 QTL效应

3.4.3连锁不平衡信息的利用

总结

参考文献

致谢

个人简历