[發明專利]基于RIL群體的擴展三向測交設計QTL作圖法

在審

• 申請號: 201710346769.2
• 申請日: 2017-05-17
• 公開（公告）號: CN107169311A
• 公開（公告）日: 2017-09-15
• 發明（設計）人: 李蘭芝;孫叢葦
• 申請（專利權）人: 湖南農業大學
• 主分類號: G06F19/20
• 分類號: G06F19/20
• 代理公司: 長沙正奇專利事務所有限責任公司43113
• 代理人: 何為,袁穎華

1.一種基于RIL群體的擴展三向測交設計QTL作圖法，其特征在于，該作圖法通過Fast Empirical Bayesian LASSO法將標記效應值較小的縮減為零中，篩選并保留效應較大的自變量；然后采用似然比測驗法，分兩步篩選掃描標記，獲得顯著的QTL位點或互作對；以此，經第一輪可獲得QTL位點的增廣效應：a_k^*，d_k^*，第二輪，根據的公式轉型，分解得到各位點的純合主效應和上位性效應；該作圖法包括步驟如下：

步驟A，構建群體的數據集轉換模型：以重組自交系RIL為基礎群體進行aTTC設計，選擇數據集轉換公式Z_1i＝L_1i+L_2i、Z_2i＝L_1i-L_2i和Z_4i＝L_1i+L_2i-L_4i以構建數據集轉換模型，根據在F_∞尺度下的RIL、L_1i、L_2i和L_4i的遺傳期望值，推測出RIL-based aTTC設計下的Z_1i、Z_2i和Z_4i的遺傳期望值；其中，由于RIL群體各位點純合，基礎群體RIL自交一次的L_4i與RIL的遺傳期望值一致，在進行QTL定位時直接用RIL代替L_4i；

步驟B，根據上述F_∞尺度下的Z_1i、Z_2i和Z_4i的遺傳期望值，假設存在兩個QTL，將Z_1i、Z_2i和Z_4i的表型值表示為：

Z1i=2μ+xa1ia1+d1+xa2ia2+d2+xa1a2iia1a2+xa1d2iia1d2+xd1a2iid1a2+xd1d2iid1d2+e1i---(1)]]>

Z2i=a1+ud1id1+a2+ud2id2+ua1a2iia1a2+ua1d2iia1d2+ud1a2iid1a2+ud1d2iid1d2+e2i---(2)]]>

Z4i=μ+d1+d2+wa1a2iia1a2+wa1d2iia1d2+wd1a2iid1a2+wd1d2iid1d2+e4i---(3)]]>

其中：μ為RIL群體中四種純合子的平均基因型值；a_k和d_k為第k個QTL的加性和顯性效應，k＝1,2；和分別是兩個QTL間的加×加互作、加×顯互作、顯×加互作、顯×顯互作效應；和分別為上述式(1)～式(3)中RIL中第i個株系的對應加性、顯性、各種互作效應的指示變量；e_1i，e_2i，e_4i是剩余誤差，分別符合和分布；

再根據在F_∞尺度下的Z_1i、Z_2i和Z_4i的遺傳期望值，將上述式(1)～式(3)分別轉化為式(4)～式(6)：

Z1i=μz1+xa1ia1*+xa2ia2*+xi↔12ii↔12+e1i---(4)]]>

Z2i=μz2+ud1id1*+ud2id2*+ui~12ii~12+e2i---(5)]]>

Z4i=μz4+wi→12ii→12+wi←12ii←12+e4i---(6);]]>

其中，式(4)中

式(5)中，

式(6)中，

擴展到q個(q為≥1的整數)QTL時，公式(4)、(5)、(6)則分別寫為：

Z1i=μz1+Σk=1qxak*iak*+Σk=1q-1Σl=k+1qxi↔kiii↔kl+e1i---(7)]]> 1

Z2i=μz2+Σk=1qudk*idk*+Σk=1q-1Σl=k+1qui~klii~ki+e2i---(8)]]>

Z4i=μz4+Σk≠qqwi→klii→kl+Σk≠qqwi←klii←kl+e4i---(9)]]>

其中，公式(7)中，是第k個QTL的增廣加性效應，k＝1,2…q，l＝2,3…q,k≠l；是QTL k和l之間的增廣上位性效應，相關系數和由第i個RIL株系的第k和l個QTL決定，k＝1,2…q-1,l＝2,3…q,k≠l；

公式(8)中，是第k個QTL的增廣顯性效應，k＝1,2…q，l＝2,3…q,k≠l；是QTL k和l之間的增廣上位性效應，相關系數和由第i個RIL株系的第k和第l個QTL決定，k＝1,2…q-1,l＝2,3…q,k≠l；

公式(9)中，均是QTL k和l之間的增廣上位性效應，相關系數和由第i個RIL株系的第k和第l個QTL決定，k＝1,2…q-1,l＝2,3…q,k≠l；

步驟C，根據貝葉斯分析方法兩步估計QTL純主效應和上位效應：對公式(7)、(8)、(9)均套用線性模型進行分析；其中，q是標記數目；μ是整體平均值；x_ki指代個體i的標記k基因型，用-1或1代表作圖群體中的兩種標記基因型；x_kli代表個體i中第k和第l個QTL間的上位基因型；a_k和i_kl代表對應的增廣主效應和上位性效應；e_i為符合N(0,σ²)正態分布的剩余誤差；

將式(10)進一步縮寫為y＝μ+X_Gβ_G+X_GG'β_GG'+e(11)，其中，向量β_G＝[a₁...a_k]和β_GG'＝[i₁₂...i_kl]代表所有標記的增廣主效應和互作效應，X_G和X_GG'為不同效應的對應相關系數設計矩陣,e為符合N(0,σ²)正態分布的剩余誤差。

2.如權利要求1所述的基于RIL群體的擴展三向測交設計QTL作圖法，所述步驟C中進一步將公式(11)寫為最簡約的形式:y＝μ+Xβ+e(12)，定義X＝[X_G,X_GG']。