遗传育种群体类型及其特点

遗传育种群体类型及其特点

目录

​​简介​​​​双亲群体​​

​​F2及其衍生​​​​BC​​​​RIL​​​​NIL​​​​DH​​

​​多亲群体​​

​​NAM​​​​MAGIC​​

​​其他群体​​

​​双列Diallel​​​​NCD​​​​TTC​​​​sTTC​​​​TC​​​​自然群体​​​​突变体库​​

简介

不同划分方法：

自交和回交群体人工和自然群体双亲和多亲群体遗传和育种群体临时性和永久性群体初级和次级群体

遗传分析中常用作图群体来构建遗传图谱或进行基因定位。作图群体是进行QTL定位的基本材料，其基本步骤如下：

首先选择在目标性状上差异较大的亲本，选择一种杂交策略构建分离群体；记录和鉴定每个个体的表型和基因型数据；构建遗传图谱，如果已有遗传图谱，可以借鉴使用；用统计学方法寻找与性状紧密相关的基因位点。

作图群体可以根据亲本数量分为双亲群体、多亲群体和特殊组配群体等。

缩写：H&D, chromosome haploidization and doubling; BC, backcross; BIL, backcross inbred line; DH, double haploid; IM, intermating; MAGIC, multiparent advance generation intercross; CP, common parent; NAM, nested association mapping; NIL, near-isogenic line; RIL, recombinant inbred line; TC, testcross; TTC, triple testcross; sTTC, simplified triple testcross; NCD, North Carolina Design

双亲群体

双亲群体主要包括杂交F2或F2:3衍生群体、回交BC（back crossing）群体、重组自交系RIL（recombined inbred lines）群体、近等基因系NIL（near isogenic lines）群体以及双单倍体DH（doubled haploid）群体等。

F2及其衍生

F2群体或者衍生的F2:3群体是最常用的作图群体，配置简单，不需要很长时间就可完成，属于临时定位群体；共显性标记（codominant marker）在群体内的分离比为1:2:1，显性标记（dominant marker）则为3:1。F2群体中各单株的基因型不同，数量性状可靠性差，需要F2:3或其它单株衍生家系进行验证。F2群体遗传信息丰富，可以估算加性效应；但表型可靠性和重复性差，检测微效基因能力差。 IF2群体（永久F2群体）是由重组自交系两两随机配组产生。既保留了F2中丰富的遗传变异，又能长期保存。但只能初定位。

BC

BC群体与F2群体类似，通过F1单株和亲本回交获得，适合雄性不育材料分离群体的创制，也属于临时定位群体。BC群体中数量性状表型鉴定的结果很难重复，其交换型的配子在理论上要比F2群体少一半。材料有限，只能使用一代，重组交换的信息量比F2群体少。

RIL

RIL群体即重组自交系群体，是将F2群体不同个体连续自交或同胞交配，使家系内个体基因型趋于纯合，属于永久性定位群体；RIL群体的分离比率为1:1；单粒传法是常见的RIL群体创制方法，但需要多年多世代的工作。遗传图谱比F2有更高的解析度，构建年限长，不能估计显性效应。

NIL

NIL群体即近等基因系群体，群体内不同个体的染色体绝大部分区间完全相同，只有少数几个或一个区间彼此存在差异；NIL群体可以将多个QTL位点分解成单个孟德尔遗传因子，将数量性状转化为质量形状，从而可以对主效QTL进行精细定位和图位克隆。 可更细分为渗入系IL，染色体片段代换系CSSL，单片段代换系SSSL

DH

DH群体是配子基因型经染色体加倍形成的，不同个体基因型稳定，属于永久作图群体。 DH群体标记的分离比是1:1；该类型的群体不仅可以对质量性状进行定位，也可以对数量性状进行多年多点的重复实验，是研究基因型和环境互作的理想材料。重组信息相对较少，有些作物很难花培，且易造成子代出现偏分离现象。

双亲群体的缺点：

连锁分析只涉及同一座位的两个等位基因。双亲间具有差异基因座个数有限，若双亲等位基因一致，其效应即使较大也不能被检测到。构建群体时由于杂交和自交次数限制，发生重组的次数有限，且等位基因不足，导致定位分辨率较低。

多亲群体

多亲群体顾名思义就是有三个或多个亲本复合杂交所创制的群体，比如巢时关联作图NAM（nested association mapping）群体、多亲本高级世代互交MAGIC（multi-parent advanced generationinter-cross）群体等。

NAM

NAM群体其实就是不同的亲本材料分别与同一材料（CP, commonparent）做杂交，再在杂交后代内部分别进行连续自交（单粒传法）或同胞交配以创制不同的一系列重组自交系（RIL）。这些重组自交系均含有一个相同亲本（CP），不同的重组自交系都是基于两个亲本所创制的。 NAM群体一个亲本固定，亲本数目相对较少，群体结构比较好分析，结合了双亲群体和自然群体（natural population）的优点，同时具有连锁分析和关联作图的优点。第一个NAM群体是利用玉米自交系B73作为共有亲本分别与25份不同自交系杂交和自交而创建的，一共包括25个RIL群体和大约5000个株系。该群体已经被成功用于玉米开花时间或者抗叶枯病等方面的研究。

MAGIC

MAGIC群体首先有多个双亲进行两两进行杂交，来自于两个亲本的杂交F1代再分别两两杂交产生双交（double hybrids）后代，两个双交后代F1再进一步杂交，这样产生的后代就分别来自与8个不同的亲本。这个杂交过程可以持续进行，以尽可能包含更多的亲本材料。最后这些复合杂交的后代经过自交或染色体加倍而形成一系列RIL群体或DH群体。 MAGIC群体应用多亲本互交，因此不会出现后代多态性下降，后代衰退的现象，杂种优势更加明显。但构建费时费力，群体结构难以把握。最早在拟南芥（Arabidopsis thaliana）中创制，大约来自于19个不同拟南芥材料相互交配的后代，一共包含527个重组自交系，该群体被用来进行拟南芥QTL性状的精细定位。

其他群体

除了双亲和多亲群体之外，遗传分析中还涉及到一些特殊组配的群体，比如：

双列Diallel

双列Diallel群体（尽可能多的来自于多个亲本组合的双亲杂交F1组成的群体）

NCD

NCD（North Carolina Design）群体（双亲杂交并自交的F2代随机选择进行分组杂交或者与双亲进行回交创制的群体，或者不同的自交系亲本分组进行相互杂交而创制的群体）

TTC

三重测交（TTC，triple testcrosse）群体（双亲杂交并自交的F2代中选出超过20个单株分别与双亲及杂交F1代杂交而创制的群体）

sTTC

简化地三重测交sTTC（simplified triple testcross）群体

TC

测交群体TC（test cross population，可用来进行杂种优势或配合力测验以及比较遗传分析）等。

自然群体

自然群体一般是由一些核心种质、自交系、品种、地方品系或者野生近缘种材料组成，这些材料具之间在目标性状上具有很强的多态性，但在其它性状上应尽量保持随机变异。

突变体库

只有一个亲本材料经过突变处理之后所创制的突变群体（mutant library，突变体库）。

参考：​​​(Plant Biotech Journal, 2016). Bulked sample analysis in genetics, genomics and crop improvement​​​​常用作图群体类型一点通​​​​作图群体概念及分类介绍​​

作者：Bioinfarmer​

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