拟测交作图方法的拓展及其应用研究

数量性状基因座（QTL）定位方法因群体类型和交配方式不同而异。目前常用的方法主要针对自交群体，不能直接应用于资源植物、牧草、林木和动物等异交群体。异交生物的遗传改良直接影响人们生活质量，因而有必要开展异交群体QTL定位新方法研究。在自交群体相关研究基础上，本研究拟开展3种扩展拟测交遗传设计（单个个体×单个个体、单个个体×多个个体、多个个体×多个个体）下多QTL和/或上位性QTL定位新方法研究，企图解决异交群体中多等位基因和多QTL及其遗传效应（加性、显性甚至上位性）检测、连锁相推测、多家系（群体）联合分析、多世代信息利用、不完全（缺失、显性）信息标记恢复等问题。研究将建立适合于上述3种遗传设计的统计遗传模型，推导出相应的遗传参数估计方法，并研制相应软件包，为异交群体复杂性状的遗传剖析提供新工具。新方法通过Monte Carlo模拟研究检验后，用于莲、鱼等实际资料分析。预计发表论文2～4篇。

动植物育种目标性状大多是数量性状。借助遍布全基因组的分子标记可以对控制数量性状的多个基因座（QTL）逐一解剖，从而推断出数量性状详细遗传特性，这已经成为动植物遗传育种过程中的重要手段。目前已发展了较为完善的QTL作图方法，但是这些方法大多是在双亲本杂交衍生群体（如F2、RIL）中发展的，这些简单杂交在育种中很少单独使用，从而可能造成QTL作图的结果不能直接应用到育种实践中的情形。经典数量遗传学发展了丰富的遗传交配设计，这些设计都与育种实践紧密结合。我们探索了一组应用测交设计产生的群体进行上位性QTL作图的统计方法，所涉及的测交设计包括四向杂交设计（4WC）、三重测交设计（TTC）和基于RIL的NCIII设计（RIL-NCIII）。. 目前已发展了一些利用上述三种设计进行QTL作图的统计方法，但有几个问题需要解决：一是上位性未被考虑或没有完全解析。4WC设计中所有方法全都是基于单QTL遗传模型的，上位性效应没有考虑；TTC设计中仅估计了aa和dd双基因上位性效应，ad和da上位性效应没有估计；二是效应估计有偏。TTC和RIL-NCIII设计中估计的QTL主效与QTL×遗传背景上位性相混淆（F2计量模型下ai与[dai]相混，di与[aai]相混）。三是遗传设计矩阵可能有误。TTC和RIL-NCIII设计中上位性效应系数通常按常规设计计求。我们的研究就是围绕上述问题开展的，首先解决了适合于上述3种遗传设计中不完全信息标记恢复和遗传效应定义等问题；接着建立了相应的全基因组上位性作图的统计遗传模型、推导了相应的遗传参数估计方法，并编写了相应的计算机程序；最后通过系统的Monte Carlo模拟研究和实际数据分析检验了新方法，发表SCI论文3篇，培养博士1名。. 主要创新点如下：（1）发展了4WC设计中检测上位性QTL的统计方法，模型中同时考虑整个基因组上所有QTL的主效和上位性效应，并利用惩罚最大似然法估计所有效应。（2）提出了TTC设计中无偏地估计QTL主效和所有4种类型上位性效应的两步骤QTL作图方法。（3）发展了RIL-NCIII设计中杂种优势相关上位性QTL全基因组作图方法，并利用eBayes方法估计模型中的所有参数。