《作物分子设计育种》ppt课件

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1、第五章作物分子设计育种分子设计育种的概念1、由来Peleman和vanderVoort对“设计育种”(breedingbydesign)这一名词进行了商标注册。分子设计育种的概念2、概念以生物信息学为平台,以基因组学和蛋白组学的数据库为基础,综合作物育种学流程中的作物遗传、生理生化和生物统计等学科的有用信息,根据具体作物的育种目标和生长环境,先设计最佳方案,然后开展作物育种试验的分子育种方法。主要内容一、相关基础研究现状及发展趋势二、我国开展分子设计育种的时机已经成熟三、我国作物分子设计育种的研究重点一、相关基础研究现状及发展趋势1、生物信息学遗传信息

2、数据库中的数据呈“爆炸式”增长（1）基因组学3大核酸序列数据库EMBL数据库,NCBI的GenBank数据库，DDBJ数据库。（2）蛋白组学一、相关基础研究现状及发展趋势2、分子标记技术发展日新月异第一代分子标记，基于Southern杂交，RFLP;第二代分子标记，基于PCR杂交，SSR;第三代分子标记，基于基因序列，cDNA序列的SSR和SNP一、相关基础研究现状及发展趋势3、基因和QTL定位研究广泛深入数量性状的基因位点(QTL)定位;植物QTL定位方法：区间作图，复合区间作图和基于混合线性模型的复合区间作图；等位基因变异的检测与表型性状的深入鉴定

3、。一、相关基础研究现状及发展趋势4、基因电子定位与电子延伸得到应用利用EST或cDNA全长序列等信息对表达序列直接进行作图，把不同基因定位在染色体上；NCBI利用BLAST技术把EST数据进行了整理建立了dbEST数据库；一、相关基础研究现状及发展趋势5、转基因技术和标记辅助选择方法取得一定进展转基因技术仅限于利用主基因改良单一目标性状；分子标记辅助选择并不比传统的选择方法在对主基因控制的性状方面有明显优势;对多基因控制的重要农艺性状,由于现有的QTL定位成果很难直接用于指导分子标记辅助选择。二、我国开展分子设计育种的时机已经成熟1、拥有生物信息学的研

4、究力量和技术。首次对水稻全基因组测序并对水稻第4染色体精细测序；从基因组序列、EST信息和全长cDNA序列中发掘新标记和新基因的工作取得了一定进展。二、我国开展分子设计育种的时机已经成熟2、开展虚拟分子育种。我国利用分子数量遗传学和计算机技术研究QTL作图、QTL与环境之间的关系方面位于国际同等水平。二、我国开展分子设计育种的时机已经成熟3、拥有建立大型的数据搜集和处理系统的技术和经验。国家作物种质资源信息系统已建立多年,目前该系统中储存的数据已达数千万项。二、我国开展分子设计育种的时机已经成熟4、拥有基因作图、比较基因组学研究、等位基因多样性研究等关

5、键技术。大多数重要性状基因作图；开展小麦族内的物种之间、禾本科作物之间的比较基因组学研究；二、我国开展分子设计育种的时机已经成熟5、与国外相比，存在问题1)主要农艺性状基因发掘和功能研究存在不足；2)分子设计育种相关的信息系统不够完善。3)分子设计育种理论研究相对滞后。三、我国作物分子设计育种的研究重点1、重要农艺性状基因/QTL高效发掘构建作物的高代回交导入系群体,并结合定向选择,消除复杂的遗传背景对基因/QTL定位精度的不良影响,高效发掘种质资源中重要农艺性状的基因/QTL。三、我国作物分子设计育种的研究重点2、建立核心种质和骨干亲本的遗传信息链接

6、获取亲本携带的基因及其与环境互作的信息预测不同亲本杂交后代在不同生态环境下的表现提供信息支撑。三、我国作物分子设计育种的研究重点3、建立主要育种性状的GP模型GP(Genotypetophenotype)GP模型利用发掘的基因信息、核心种质和骨干亲本的遗传信息链接提供的信息,结合不同作物的生物学特性及不同生态地区育种目标,对育种过程中各项指标进行模拟优化,预测不同亲本杂交后代产生理想基因型和育成优良品种的概率,大幅度提高育种效率。四、分子设计育种实例（一）、步骤(1)定位所有相关农艺性状的QTL;(2)评价这些位点的等位性变异;(3)开展设计育种。四、

7、分子设计育种实例（二）、过程1、研究育种目标性状的QTL2、评价这些位点的等位性变异;3、开展设计育种。1、研究育种目标性状的QTL（1）构建作图群体（2）筛选多态性标记（3）构建标记连锁图谱（4）评价数量性状的表现型和QTL分析。实例有一包含65个染色体片段置换系(chromosomesegmentsubstitutionline,CSSL)的群体,产生这一群体的2个亲本分别为粳稻Asominori(背景或轮回亲本)和籼稻IR24(供体或非轮回亲本)。每个CSSL包含一个或几个来自IR24的染色体片段,其余染色体来自背景亲本Asominori。所有供

8、体染色体片段覆盖了IR24的整个基因组,不同染色体片段用不同的RFLP标记表示。根据粒长的观测