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本文以酵母的乙醇耐受性为试验模型,创造性地采用重复选择回交策略,试图高精度高解析率地解析复杂性状的多基因遗传结构。首先通过表型筛选和定向选择获得了极端表型的菌株,其中高耐菌株的表型值为近17﹪,而敏感菌株的表型值则不大于1﹪;并且利用双列杂交的试验策略估算了酵母乙醇耐受性的狭义遗传力为55﹪,了解了该性状是以加性效应占主导的遗传模式。为了验证RSB的作图效率(mappingpower),比较了与区间作图(intervalmapping,IM)和复合区间作图(compositeintervalmapping,CIM)方法的QTL定位效果。其中通过IM只能大致确定主效基因的位置,不能明确框定QTL区间;而CIM却能把QTL区高效地缩小到3cM的临界区间(criticalinterval)。然而,使用RSB策略,通过五个世代框定了三个QTL区域,其中有一个区域与IM和CIM确定的区间相同。但是CIM作图定位的临界区间与RSB锁定的区间却偏差了约7.4cM的距离。在RSB锁定的区域中,很简单地就找到一个候选基因,名为ASG1。分别通过序列测定、单倍型分析、基因剔除、以及等位基因替换进一步确证了ASG1为酵母乙醇耐受性的一个主效基因。表达谱分析表明,表型变异并不是由ASG1的表达量差异引起的;并且序列比对的结果发现,两个亲本的编码区有较大的编码差异,蛋白结构上的差异可能是导致表型变异的主要原因。通过结构域预测,发现ASG1是一个典型的转录因子。这也在一定程度上印证了国际上的一种共识,即复杂表型变异主要是由调节变异引起的。
本文应用RSB方法精细地解析了酵母乙醇耐受性的复杂遗传变异,通过与传统QTL定位方法的比较,RSB策略表现出高精度、高解析率和稳健的特点,这给复杂性状精细定位的实验研究提供了新的思路和方法;并将酵母的试验模型引进数量遗传学研究,使得许多基本的关键性理论假设可以直接通过试验验证成为可能;RSB方法在模式生物上的成功应用,必将为动植物育种及其重要经济性状基因的定位克隆提供参考和依据。