一种基于单倍型的育种框架：以生菜为案例实现优良QTL等位基因的精准聚合

复杂性状背后有利等位基因的高效聚合仍然是作物育种中的一项重大挑战，因为大多数数量性状位点（QTL）尚未解析到因果基因水平，从而限制了其在标记辅助育种中的直接应用。尽管单倍型比单个标记提供了信息量更丰富的遗传单元，但现有基于单倍型的研究主要集中于遗传学解释和优异单倍型挖掘，而将单倍型转化为育种决策的计算框架仍然较为有限。在此，我们开发了HAPBDB——一种单倍型引导的育种框架，可将区域单倍型直接转化为亲本选择、杂交设计和优异QTL聚合，并将其应用于一个生菜基因组育种群体。HAPBDB准确重建了已知位点的功能单倍型，并解析出控制抽薹期和产量的5个主要QTL的优异单倍型。通过整合不同位点的单倍型信息，该框架能够系统识别携带互补优异单倍型的种质材料，并合理设计杂交组合，在最大化有利单倍型累积的同时最小化分离位点数。利用QTL特异性分子标记进行的实验验证表明，在所有设计的F杂交后代中，预测的多位点基因型与观测结果一致。我们的结果表明，即使在潜在因果基因仍未知的情况下，区域单倍型仍可作为实用的育种单元，从而实现对遗传定位QTL在精准育种中的直接利用。通过弥合基因组发现与实际育种之间的鸿沟，HAPBDB为将基因组信息转化为育种决策并加速复杂性状的精准改良提供了一个切实可行的框架。

复杂性状有利等位基因的高效聚合仍然是作物育种中的一项重大挑战，因为大多数数量性状位点（QTL）尚未被解析到因果基因水平，从而限制了其在标记辅助育种中的直接应用。尽管单倍型比单个标记提供了信息量更丰富的遗传单位，但现有基于单倍型的研究主要集中于遗传学解释和优良单倍型挖掘，而将单倍型转化为育种决策的计算框架仍然相对有限。

在此，我们开发了HAPBDB，这是一种单倍型引导的育种框架，可将区域单倍型直接转化为亲本选择、杂交设计和优良QTL聚合，并将其应用于一个生菜基因组育种群体。HAPBDB在已知位点上准确重建了功能单倍型，并解析出控制抽薹期和产量的5个主要QTL的优良单倍型。通过整合不同位点的单倍型信息，该方法能够系统识别携带互补优良单倍型的种质材料，并合理设计杂交组合，以在尽量减少分离位点的同时最大化有利单倍型的累积。利用QTL特异性分子标记进行的实验验证表明，在所有设计的F杂交后代中，预测的多位点基因型与观测结果一致。

我们的结果表明，即使潜在的因果基因仍然未知，区域单倍型也可以作为实用的育种单位，从而使遗传定位得到的QTL能够被直接用于精准育种。通过弥合基因组发现与实际育种之间的鸿沟，HAPBDB为将基因组信息转化为育种决策并加速复杂性状的精准改良提供了一个实用框架。

📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.08.12.744550v1?rss=1

🏷️ 单倍型育种 QTL聚合 生菜 亲本选择 杂交设计 分子标记