28 扬州大学学报（农业与生命科学饭） 第24卷 逾传学的基瑞研究进人了后基因组时代。数量流传研究在后基因组时代面临什么情况？有塞些挑战？个人管见如下 3.1研究的基遭 在数量透传研究领城，当前我们必须注意到两个燕本情况 1)QT1,有多大？如果我们把QTL.作图时统计数L0D或F,X等)达到和短过显著阔限的区何作为一个QTL的 可能范图，则在绝大多数Q几图谱上都可对其作出估计。根据最近有关黑腹果蝇（这是遗传研究最为透彻的一个生物 种)QT分析的7箱告 QTL显若的平均区间为8.9cM或446×10bp,变异围为0.1~44.7cM9.8 ,含1.36×10个基因 以8800去除上述QTL显著的区，即可得到：每一QTL平均含有446×10/880 11个基因，至多含有1928×10/8800=2191个基因.因此不论上述计算误差多大，我们都可以说，对于发现一个数量 基因而言，QT1.实在是太大了.，这也可能是以往有些QTL分析重复性差的重要原因之一 CM区作为情细作 的标准，似乎1M已是非常短的片段，实则不然，根据遗传 bp计期2 入是1 几百分之一成至几千分之一，以上说明，以往业已定位的一大批QT1,豫少数类似 QTL的准确位置都将是有待深人湾索的 2)分子标记有多少？DNA序列分子变异的检测，最初是从应用southern印迹的RFLP开始的，属于以百计数景级 ,检测重点已放到直接发现D A年列的变异上，如短核苷酸币获重复(short nucleotide tendem repea》或简单 它们 多态性，如人类基因组上单核苷多态性(。 ,SNP标记超过200万个 单核苷 也翅过140万个，使每一染色体上有着几万乃至几十万个标记。SNP检测简便，结果准确，重复性好，又适于工量提傻分 析。因此，现在可以大容量地检测标记和鉴定标记基因型，不备粗心基因组的标记不足面限制研究进展。 3.2研究的目与 现代数：遗传学主要研究生物的DN人序列变异和表型数量变异的关联。在后基因组时代，作为遮传基础研究，其主 委目桥应 数恭因（数目，位置和作用方式等）变异的分子基暗，即破译QT ,这里又有相互联系的两项内容：一号 到数量性状基因 G到相应于等位基 名的候选基因和/或新基因进行遗传鉴定，直至克隆QT心，这是研究才 QTG到QTN是明确复等位基因体暴（基因内变异）及其对表型变异的不同作用，在单基因序列分析完成后应当不会有 太多困雅，但据一些先导研究，基因内的多态性相当半高，如：著茄果重的ORFX/e2.2QTL在两亲本间有42个核骨 9-26在484bp中有11种分子变异 入英脂蛋白脂酶基因已发现8 都是复等位四合处 对数得表型的效应大小实更以上目标的香占工作可能 1)要发展在标记损其密集（例知标记平均间距在Q.O1cM以下）平台上准确构建QTL图港的综合枝术，使QTL的 定位精度能够达到0.1M或更小，这是深入析QTG最重菱的基确. 要如速Q 包指应用染色休代换 基因导人系 、单基因除系 等可以缩小检测区段 的传能尽 性执 是多基因性状，诸多基因不可能都是独立地、分散地起作用而没有任何“分工”。膜仿 的 ,个基因地分幅升析，恰当与否，值得反思 )婴加强学科问的合作和德透.数量遗传学原本是以速传学和生物统计学的交叉而发展起来的，在后基因组时代 要在分子 研究数量变异，要把这种父义节大到绍器学、分子生物学传学，分子遗传学，甚至人类学，动节 ,从QTL到QTG,从QTG到QTN,每一进展都是有挑战性的，表心有 梦考文献」 ediocrity in he ute.1885,15:246-253 nt to a memoir on akew variati a [1.Philos Trans,1901.A:197-443 万方数据28 扬州大学学报(农业与生命科学版) 第24卷 遗传学的基础研究进入了后基因组时代。数量遗传研究在后基因组时代面临什么情况?有哪些挑战?个人管见如下： 3．1研究的基础 在数量遗传研究领域．当前我们必须注意到两个基本情况： 1)QTI，有多大?如果我们把QTL作图时统计数(LOD或F、t、z2等)达到和超过显著阈限的区间作为一个QTL的 可能范围，则在绝大多数QTL图谱上都可对其作出估计。根据最近有关黑腹果蝇(这是遗传研究最为透彻的一个生物 种)QTL分析的7篇报告“6’9卜loll，QTL显著的平均区间为8．9 cM或4,i6×10‘bp，变异范围为0 1～44．7 cM或(9．8～ l 928)×104bp。新近报告”“果蝇基因组DNA有1．2×108bp(1989年曾报告为1 8×108bp[·。23)，舍1．36×lO·个基因； 因此每一基因的平均大小是1．2x1 0s／1．36×104≈8 800 bp(包含所有非编码的空白区、重复区等，故是很夸大的数字)。 以8 800去除上述QTL显著的区问，即可得到：每--QTL平均含有446×104／8 800．≈-507个基因，至少含有9．8×10·／8800 ≈11个基因t至多含有1 928×10‘／8 800≈2191个基因。因此不论上述计算误差多大，我们都可以说，对于发现一个数量 基因而言，QTI。实在是太大了。这也可能是以往有些QTL分析重复性差的重要原因之一。 在文献中还常有将QTL定位于l cM区间作为精细作图的标准，似乎l cM已是非常短的片段。实则不然。根据遗传 距离和物理距离的估计”州，平均而言，l cM所包含的bp数，在果蝇是43万(按1．8×108bp计则为65万)，人类是112 万，水稻是28万，玉米是185万，普通小麦是582万。而一个基因的bp数一般只有几百至多几千，仅及l cM所含bp数的 几百分之一或至几千分之一。以上说明，以往业已定位的一大}[tQTI，，除少数类似于质量性状基因的QTL外，绝大多数 QTL的准确位置都将是有待深入搜索的。 2)分子标记有多少?DNA序列分子变异的检测，最初是从应用southern印迹的RFLP开始的，属于以百计数量级。 1 997年后，检测重点已放到直接发现DNA序列的变异上，如短核苷酸串联重复(short nucleotide tendem rep洲t)或简单 序列重复(simple sequence repeats，SSR)，俗称微卫星(microsatellites)标记；长串联重复(10nger tendem repeats)．俗称 小卫星(minisatellites)标记。它们的数目可达千或万计数量级。新近在很多生物种上都发现DNA在单核苷酸水平上极 富多态性，如人类基因组上单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphism，SNP)标记超过200万个Ⅲ·”“．水稻的SNP 也超过1 40万个，使每一染色体上有着几万乃至几十万个标记。SNP检测简便，结果准确，重复性好，又适于工业规模分 析。因此，现在可以大容量地检测标记和鉴定标记基因型，不需担心基因组的标记不足而限制研究进展。 3．2研究的目标 现代数量遗传学主要研究生物的DNA序列变异和表型数量变异的关联。在后基因组时代，作为遗传基础研究，其主 要目标应是探明数量基因(数目、位置和作用方式等)变异的分子基础，即破译QTL。这里又有相互联系的两项内容：一是 从QTL到数量性状基因(quantitative trait gene，QTG)，二是从QTG到相应于等位基因或其对应物(paralog)的数量性 状核苷酸(quantitative trait nueleotide，QTN)。从QTL到QTG是使QTL成为QTG的遗传座位。这就要对一系列可提 名的候选基因和／或新基因进行遗传鉴定．直至克隆QTG。这是研究水平的一次质的飞跃，任重道远n0“，已如前述。从 QTG到QTN是明确复等位基因体系(基因内变异)及其对表型变异的不同作用，在单基因序列分析完成后应当不会有 太多困难。但据一些先导研究，基因内的多态性相当丰富。如：蕃茄果重的ORFX／fw2．2QTL在两亲本问有42个核苷 酸差异”“，而果实特异蔗糖酶基因Lin5／Brix9 2 5在484 bp中有11种分子变异体”‘]；人类脂蛋白脂酶基因已发现88 个变异位点““]，而Ⅱ型糖尿病敏感基因CAPNl0至少有108个变异位点“”1；果蝇刚毛数QTL”4有27种多态性‘los]， 而D』有53种多态性[1州等。如果这些多态性或变异体都是复等位基因，综合处理也是有难度的，至少需要区分不同QTN 对数量表型的效应大小。实现以上目标的重点工作可能有： 1)要发展在标记极其密集(例如标记平均间距在0 01 cM以下)平台上准确构建QTL图谱的综合技术，使QTL的 定位精度能够达到0．1 cM或更小。这是深入剖析QTG最重要的基础。 2)要加速QTI。的遗传鉴定。包括应用染色体代换系……、基因导人系0n]、单基因敲除系m州t1等可以缩小检测区段 的各种特异遗传材料和发展鉴定候选基因和／或新基因的新技术，使QTL与QTG的遗传座位能够尽快匹配起来。 3)要创新研究理念。在数量变异遗传基础的综合分析中，可能有必要引入网络和混沌的概念和方法。因为数量性状 是多基因性状．诸多基因不可能都是独立地、分散地起作用而没有任何“分工”。模仿质量性状的研究，对QTG也是一个 一个基因地分解分析，恰当与否，值得反思。 4)要加强学科问的合作和渗透。数量遗传学原本是以遗传学和生物统计学的交叉而发展起来的。在后基因组时代， 要在分子水平上研究数量变异，需要把这种交叉扩大到细胞学、分子生物学、细胞遗传学、分子遗传学、甚至人类学、动物 学、植物学等学科，才可能事半功倍，相得益彰。从QTL到QTG，从QTG到QTN，每一进展都是富有挑战性的，衷心希 望不同学科的有志者能够加盟这一领域的研究。 参考文献 [1]Galton F Regression towards mediocrity in hereditary stat…[J]J of Anthropological Institute，1885，1 5：246--)63 [2]Pearson K Skew variation in homogeneous material【J]Philos Tram，1895，A：186--343． [3]Pearson K．Supplement to a memoir oll skew variation[J]．Philos Trans，1901，Al 197--443． 万方数据