遗传育种群体类型及其特点

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