QTL是quantitative trait locus的缩写,中文可以翻译成
数量性状座位或者数量性状基因座,它指的是控制数量性状的基因在
基因组中的位置。对QTL的定位必须使用
遗传标记,人们通过寻找遗传标记和感兴趣的数量性状之间的联系,将一个或多个QTL定位到位于同一染色体的遗传标记旁,换句话说,标记和QTL是连锁的。QTL定位应用的较为广泛,在
人类基因上与疾病有关的
基因定位甚多;植物上,模式
植物抗逆性基因的定位较多。国内在家畜
基因组学上的QTL专家有
中国农业大学的
张勤教授、
华中农业大学的
熊远著院士。
QTL定位就是采用类似单
基因定位的方法将QTL定位在
遗传图谱上,确定QTL与遗传标记间的距离(以
重组率表示)。根据标记数目的不同,可分为单标记、
双标记和
多标记几种方法。根据统计分析方法的不同,可分为方差与均值分析法、回归及
相关分析法、
矩估计及最大似然法等。根据标记
区间数可分为零区间作图、单区间作图和多区间作图。此外,还有将不同方法结合起来的综合分析方法,如QTL复合区间作图(CIM)多区间作图(MIM)、多QTL作图、多性状作图(
MTM)等。
Lander和Botstein(1989)等提出,建立在个体
数量性状观测值与双侧标记
基因型变量的
线性模型的基础上,利用
最大似然法对相邻标记构成的区间内任意一点可能存在的QTL进行
似然比检测,进而获得其效应的
极大似然估计。其遗传假设是,数量性状遗传变异只受一对基因控制,
表型变异受
遗传效应(固定效应)和
剩余误差(
随机效应)控制,不存在基因型与环境的互作。区间
作图法可以估算QTL加性和显性效应值。与单标记
分析法相比,区间作图法具有以下特点:能从支撑区间推断QTL的可能位置;可利用标记
连锁图在全
染色体组系统地搜索QTL,如果一条染色体上只有一个QTL,则QTL的位置和效应估计趋于渐进无偏;QTL检测所需的个体数大大减少。但IM也存在不足:QTL
回归效应为固定效应;无法估算基因型与环境间的互作(Q×E),无法检测复杂的遗传效应(如
上位效应等);当相邻QTLs相距较近时,由于其作图精度不高,QTLs间相互干扰导致出现Ghost QTL;一次只应用两个标记进行检查,效率很低。
CIM是曾昭邦(1994)提出的结合了区间作图和
多元回归特点的一种QTL作图方法。其遗传假定是,
数量性状受
多基因控制。该方法中拟合了其他
遗传标记,即在对某一特定标记区间进行检测时,将与其他QTL连锁的标记也拟合在模型中以控制背景遗传效应。CIM主要优点是:由于仍采用QTL似然图来显示QTL的可能位置及显著程度,从而保证了IM作图法的优点;假如不存在
上位性和QTL与环境互作,QTL的位置和效应的估计是渐进无偏的;所以选择的多个标记为条件(即进行的是区间检测),在较大程度上控制了背景遗传效应,从而提高了作图的精度和效率。存在的不足是:由于将两侧标记用作区间作图,对相邻标记区间的QTL估计会引起偏离;同IM一样,将回归效应视为固定效应,不能分析基因型与环境的互作及复杂的遗传效应(如上位效应等);当标记密度过大时,很难
选择标记的条件因子。
朱军(1998)提出了用随机效应的
预测方法获得基因型效应及
基因型与环境互作效应,然后再用区间作图法或复合区间作图法进行遗传
主效应及基因型与环境互作效应的QTL
定位分析。该方法的遗传假定是数量性状受
多基因控制,它将群体均值及QTL的各项遗传效应看作为固定效应,而将环境、QTL与环境、
分子标记等效应看作为随机效应。由于MCIM将效应值估计和定位分析相结合,既可无偏地分析QTL与环境的互作效应,又提高了作图的精度和效率。此外该模型可以扩展到分析具有加×加、加×显、显×显上位的各种遗传主效应及其与环境互作效应的QTL。利用这些效应值的估计,可预测基于QTL主效应的普通
杂种优势和基于QTL与环境互作效应的互作杂种优势,因而其具有广阔的应用前景