地区：上海市 宝山区
关键词：北京林业大学
成果类型：其它
成果领域：生物与新医药
成果编号：A2021061000002136
成果描述：
| 研究目的： 森林是地球生态系统的主体，对维护生态环境、提升地区经济效益具有不可替代的作用。在森林资源严重匮乏的中国，选育速生、丰产与抗逆的林木品种，提高国土森林覆盖率，是一项长期的战略性任务。林木育种需要对性状遗传调控机理有深入的研究，但是，传统林木数量性状位点（QTL）大多套用动植物方法，缺少针对林木本身生物学特性的有效定位策略。该项目建立了一套适合林木的数量遗传学理论体系，对提升林木育种效率产生重要作用。 主要科学发现点： a)创立功能作图与系统作图理论：林木是多年生植物，研究林木生长与产量的关系是林木遗传学最重要的内容之一。候选人在国际上首次提出功能作图理论，把性状形成的生物学原理引入QTL定位，通过该项目把功能作图上升到系统作图高度，用一系列微分方程，数量化地分析与解释性状形成过程中各组成成分之间的网络关系。系统作图被认为是复杂性状基因定位最具突破性的方法之一。 b)推导出高维基因-基因及基因-环境高维互作分析模型：林木性状是多基因控制的，基因之间存在复杂的互作关系。当前使用的关联分析大多是基于单个基因或基因对的边际模型，未能考虑不同基因之间的互相关。借助变量选择的LASSO技术，候选人建立了能对所有QTL同时进行分析的联合模型，为系统构建复杂性状遗传结构图谱和发现所谓的“缺失遗传力”提供了重要分析工具。 c)发明生物形态性状QTL定位方法：林木在树型、分枝结构等性状存在显著变异，传统的长宽比等指标无法描述形态变异的解剖结构，候选人引入几何形态（geometric morphometrics, GM）技术，与QTL定位相组合，发展出量化各种形态变异的统计模型，有效鉴定形态性状调控QTL，分析QTL对不同形态变异类型、空间分布的影响。 d)提出林木高解析度QTL定位策略：针对林木异交特性，提出基于自由授粉子代的基因定位新方法。该方法首次把连锁分析与连锁不平衡分析整合在同一框架之中，不仅能精确定位QTL位置，还能推测QTL的进化历史。另外，这一联合分析能克服连锁不平衡分析可能产生的假阳性，显著提高QTL定位功效。 成果产生的价值： 该项目提出的几个理论与方法，打破动植物定位方法在林木基因定位应用中的局限性，从根本上开创林木基因解析新思路，将有力推进林木数量遗传学发展，同时也丰富了现代遗传学研究的内涵。代表性论文被Science等重要期刊引用。顶尖生物数学期刊Physics of Life Reviews专门发表五篇评论文章，介绍与宣传系统作图的理论与应用。 |
