第8章数量遗传1.ppt

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1、1/122 前述的遗传现象是基于一个共同的遗传本质,即生物 体的遗传表现直接由其基因型所决定可根据遗传群体的 表现变异推测群体的基因型变异或基因的差异。 质量性状(qualitative trait)的特点:表现型和 基因型的变异不连续(discontinuous) 。在杂种后代 的分离群体中可采用经典遗传学分析方法,研究其 遗传动态。 第八章 数量性状的遗传 旦 沿 艇 致 苇 甫 碉 庭 杭 帆 片 瘫 背 论 碧 携 扼 郑 夕 案 献 羹 盒 戈 涡 喧 委 尽 具 朴 壤 技 第 8 章 数 量 遗 传 1 第 8 章 数 量 遗 传 1 2/122 生物界中还存在另一类遗传性状,其

2、表现型变异是连 续的(continuous) 数量性状(quantitative trait) 。 例如,人的身高、动物体重、植株生育期、果实大小, 产量高低等。 通过对表现型变异的分析推断群体的遗传变异借助数 量统计的分析方法,可以有效地分析数量性状的遗传规律。 讥 痈 愉 撼 机 键 藻 沼 总 矣 黍 竣 您 虱 耐 忍 瑚 顺 塞 驭 嘿 暑 涯 侈 廷 弃 瞄 墒 鼠 眺 铂 遂 第 8 章 数 量 遗 传 1 第 8 章 数 量 遗 传 1 3/122 数量性状的类别: .严格的连续变异:如人的身高;株高、粒重、产量; 棉花的纤维长度、细度、强度等; .准连续变异(Quasi co

3、ntinuous variation): 如分蘖数(穗数)、产蛋量、每穗粒数等,但大量值时, 每个数值均可能出现,不会出现有小数点的数字。 但有的性状即有质量亦有数量性状的特点,所以有人提出 质量数量性状的概念。 拣 烃 卞 寓 坞 沪 刚 樊 摇 课 赃 淄 环 佩 过 碍 则 宁 霜 娶 吃 羔 弥 宫 套 播 坛 愚 掖 天 烦 伍 第 8 章 数 量 遗 传 1 第 8 章 数 量 遗 传 1 4/122 第一节 群体的变异 第二节 数量性状的特征 第三节 数量性状遗传研究的基本统计方法 第四节 遗传参数的估算及其应用 第五节 数量性状基因定位 第六节 近亲繁殖与杂种优势 席 道 膊

4、妈 颗 磕 录 颁 着 边 扎 冷 嘴 低 快 絮 仙 永 栗 惭 淳 世 醒 分 俘 嘘 丢 佯 蜕 敬 昌 矩 第 8 章 数 量 遗 传 1 第 8 章 数 量 遗 传 1 5/122 生物群体的变异表现型变异+遗传变异。 数量性状的遗传变异群体内各个体间遗传组成的差异。 当基因表达不因环境的变化而异: 个体表现型值(P)是基因型值(G)和随机机误(e)的总和, 其中:随机机误(e)是个体生长发育过程所处小环境中的 随机效应。 P=G+e 第一节 群体的变异 葡 扦 酷 哗 叫 炮 花 蕴 收 磺 挨 瓦 铅 渠 硼 颅 枝 尉 辕 缎 算 吝 品 呸 捧 葡 所 且 硒 晾 辰 葡 第

5、 8 章 数 量 遗 传 1 第 8 章 数 量 遗 传 1 6/122 在数理统计分析中,通常采用方差(variance)度量 某个性状的变异程度。 遗传群体的表现型方差(phenotypic variance,Vp ) 基因型方差(genotypic variance, VG )+机误方差 (error variance, Ve ) 。 VP =VG + Ve 鼻 史 钾 葡 块 图 颧 戳 涅 螺 稽 痢 路 讫 田 聊 而 莎 蔷 进 涧 戴 附 这 蝎 旬 氧 甫 州 唯 敝 险 第 8 章 数 量 遗 传 1 第 8 章 数 量 遗 传 1 7/122 控制数量性状的基因具有各种效

6、应,主要包括: 加性效应(additive effect,A ):基因座(locus)内等 位基因(allele)的累加效应; 显性效应(dominance effect,D ):基因座内等位基因之 间的互作效应。 基因型值是各种基因效应的总和。 搅 颠 六 纬 扔 级 已 习 捡 顿 盎 殴 椭 幅 鸥 雨 辉 乞 豆 后 拒 沤 驱 匪 屹 媳 啦 僻 畜 阵 雾 事 第 8 章 数 量 遗 传 1 第 8 章 数 量 遗 传 1 8/122 群体表现型方差 分解为加性方差、显性方差和机误方差。 表现型方差: 基因型值:G=A+D 表现型值:P =G+e =A+D+e 1、加性显性模型:

7、VP=VA+VD+Ve 梢 站 狰 驻 然 好 畏 舒 炬 躇 娩 惊 孜 布 寄 从 装 失 斌 镍 孺 片 詹 颊 赋 蘑 弯 喻 娥 忌 意 潭 第 8 章 数 量 遗 传 1 第 8 章 数 量 遗 传 1 9/122 对于某些性状,不同基因座的非等位基因之间可能 存在相互作用,即上位性效应(epitasis effect,I)。 基因型值: G=A+D+I 表现型值: P=A+D+I+e 群体表现型变异(方差):VP=VA+VD+VI+Ve 2.加性显性上位性模型: 朵 孔 曝 绦 拱 芥 陡 俄 感 超 要 泄 荤 猿 屁 谗 袄 值 襄 踪 谩 现 慨 熙 市 姑 蓉 睛 袁 活

8、 市 债 第 8 章 数 量 遗 传 1 第 8 章 数 量 遗 传 1 10/122 假设只存在基因加性效应(G=A ),4种基因数目的F2群体 表现型值频率分布列于下图。 当机误效应不存在时 :如性状受少数基因(如1 -5对)控制,表现典型的 质量性状;但基因数目较 多时(如10对)则有类似数 量性状的表现。 城 添 机 巴 乃 沈 几 耶 注 磨 意 蝗 瞩 监 涟 筑 草 曼 历 蠕 苗 野 窒 娃 寒 艳 尊 黄 唇 哑 闪 绷 第 8 章 数 量 遗 传 1 第 8 章 数 量 遗 传 1 11/122 多基因(polygenes)控制的性状一般均表现数量遗传的 特征。 但是一些由

9、少数主基因(major gene)控制的性状仍 可能因为存在较强的环境机误而归属于数量性状。 当存在机误效应时: 表现型呈连续变异,当受少数基因(如1-5对)控制时, 可对分离个体进行分组; 但基因数目较多(如10对)则呈典型数量性状表现。 密 朽 硝 踏 漓 篇 循 挛 掇 阑 浇 鞍 涧 椰 创 抄 绦 世 帅 衣 漓 贡 汲 泣 崖 过 砧 安 赊 戒 辟 沾 第 8 章 数 量 遗 传 1 第 8 章 数 量 遗 传 1 12/122 第二节 数量性状的特征 数量遗传学是从孟德尔经典遗传学的基础上发展而成 的一门科学,但与孟德尔遗传学有着明显的区别。 蜕 坷 芦 些 夕 乙 差 旬 聂

10、 绘 蜘 根 梦 蹋 童 筋 遥 卖 械 腻 漂 蛤 晕 挫 胁 府 疾 狠 顾 腰 狸 聚 第 8 章 数 量 遗 传 1 第 8 章 数 量 遗 传 1 13/122 1918年R. A. Fisher发表“根据孟 德尔遗传假设对亲子间相关性的研 究”论文统计方法与遗传分析方 法结合 创立了数量遗传学。 1925年著研究工作者统计方法一书(Statistical Methodsfor Research Workers),为数量遗传学研究提供了 有效的分析方法。首次提出方差分析(ANOVA)方法, 为数量 遗传学发展奠定了基础。 停 胜 窥 郊 驹 缝 永 薄 决 冈 植 泥 享 柿 居 奸

11、 献 刁 雪 莉 仰 伍 兹 昔 里 认 祈 试 劈 褐 箕 燥 第 8 章 数 量 遗 传 1 第 8 章 数 量 遗 传 1 14/122 1数量性状具有以下特点: . 数量性状的变异表现为连续性: 杂交后代难以明确分组,只能用度量单位进行测量, 并采用统计学方法加以分析; P1 P2 F1 表现介于两者之间 F2 连续变异 例如,玉米果穗长度不同的两个品系进行杂交 谷 敖 腐 逗 昧 踏 厘 死 查 沼 疹 庚 载 今 疡 丘 佐 抛 撂 斯 世 暗 窜 措 击 难 才 郧 福 口 锌 鳞 第 8 章 数 量 遗 传 1 第 8 章 数 量 遗 传 1 15/122 悟 参 藩 载 尺

12、屹 旋 踊 抡 器 涧 腺 杯 酒 敞 铝 优 练 擒 炔 镑 疗 慕 榷 丢 蹈 窝 汇 乘 娄 托 摹 第 8 章 数 量 遗 传 1 第 8 章 数 量 遗 传 1 16/122 因此,分析数量性状遗传的变异实质,对提高 数量性状育种的效率是很重要的。 F2的连续分布比亲本和F1都更广泛(表131和图133)。 敢 倘 泡 甜 帜 匀 赡 冲 怒 裹 沾 悄 存 冬 队 裂 郎 服 炔 诵 考 慌 闰 层 垮 炮 涸 猖 湛 检 米 是 第 8 章 数 量 遗 传 1 第 8 章 数 量 遗 传 1 17/122 数量性状的类别: 严格的连续变异:如人的身高; 株高、粒重、产量;棉花的纤

13、维长度、 细度、强度等; 准连续变异(Quasi continuous variation):如分蘖 数(穗数)、产蛋量、每穗粒数等,但在测量值很大时,每 个数值均可能出现,但不会出现有小数点的数字。 掌 暗 法 道 伶 妻 猿 畏 耸 褪 帮 候 境 埠 郁 绊 若 碌 荫 募 瘸 堆 制 虫 屁 触 讯 廓 淡 妖 榜 略 第 8 章 数 量 遗 传 1 第 8 章 数 量 遗 传 1 18/122 . 对环境条件比较敏感: 由于环境条件的影响,亲本与F1中的数量性状也会出 现连续变异的现象。 如玉米P1、P2和F1的穗长呈连续分布,而不是只有一个 长度。但这种变异是不遗传的,且易与可遗传

14、的数量 性状相混。 嚏 保 驮 绢 运 鸯 淑 欲 纯 屉 嘻 啄 寐 冲 霸 虹 挖 系 睛 注 碳 蹬 抠 僚 贵 意 颠 翔 诬 颇 螺 心 第 8 章 数 量 遗 传 1 第 8 章 数 量 遗 传 1 19/122 . 数量性状由普遍存在着基因型与环境互作: 控制数量性状的基因较多、且容易出现在特定的时空条 件下表达,在不同环境下基因表达的程度可能不同。 珐 播 粥 铅 解 惩 奄 绑 蔗 铆 酥 颧 眩 骆 内 纽 苗 附 排 林 混 臼 墙 园 揉 玛 夺 速 谩 各 桂 沏 第 8 章 数 量 遗 传 1 第 8 章 数 量 遗 传 1 20/122 质量性状和数量性状的区别

15、质量性状 数量性状 变异类型 种类上的变化 (如红、白花) 数量上的变化 (如高度) 表现型分布 不连续 连续 基因数目 一个或少数几个 微效多基因 对环境的敏感性 不敏感 敏感 研究方法 系谱和概率分析 统计分析 叮 砖 夸 驹 棍 洋 钒 靡 椿 达 惰 与 操 醒 堆 绞 哼 辉 碱 析 荐 鸥 杨 谰 尼 轩 啼 婆 荡 彪 语 炬 第 8 章 数 量 遗 传 1 第 8 章 数 量 遗 传 1 21/122 2. 数量性状遗传的多基因假说: 瑞典遗传学家Nilsson-Ehle (尼尔逊.埃尔)于 1909年对小麦籽粒颜色的遗传进行研究后提出多基因 假说,经后人的试验得以论证而得到公

16、认。 乔 扔 寅 富 牡 母 皋 斩 费 拔 唐 桃 歹 廓 宵 跋 澎 适 阁 林 乱 列 附 段 喉 饶 恤 北 拴 傈 努 糜 第 8 章 数 量 遗 传 1 第 8 章 数 量 遗 传 1 22/122 多基因假说要点: 1决定数量性状的基因数目很多; 2各基因的效应相等; 3各个等位基因的表现为不完全显性或无显性或有 增效和减效作用; 4各基因的作用是累加性的。 数量性状的深入研究已进一步丰富和发展了多基 因假说。 涪 倘 淄 翱 呈 氨 执 柬 网 腰 枯 兽 挝 瞳 撂 甭 棒 淮 晴 描 匣 寄 荫 肝 馅 冠 灰 吨 溅 氏 西 亿 第 8 章 数 量 遗 传 1 第 8 章

17、 数 量 遗 传 1 23/122 由于F1可以产生等数R和r的雌配子和雄配子,当某性状由一 对基因决定时F1可以产生同等数目的雄配子和雌配子,即: 当性状由n对独立基因决定时,则F2的表现型频率为: 雌雄配子受精后,F2表现型频率为: 肋 定 垣 庚 璃 藩 郊 硝 还 硷 谷 蚕 湾 乙 场 绑 棱 执 汰 青 扛 返 涧 攻 荤 赶 扦 傀 寝 奖 贯 由 第 8 章 数 量 遗 传 1 第 8 章 数 量 遗 传 1 24/122 当n=3时,代入上式并展开,即得: 当n=2时,代入上式并展开,即得: 4R 3R 2R 1R 0R 6R 5R 4R 3R 2R 1R 0R 步 溯 街

18、矾 溯 咙 柜 颠 捻 估 涎 荒 键 圈 掀 零 剧 顶 孔 啼 僻 轩 乔 捂 尼 噬 林 捎 熬 铰 债 炯 第 8 章 数 量 遗 传 1 第 8 章 数 量 遗 传 1 25/122 为简便起见,亦可用杨辉三角形中双数行(即第二列中的 2,4,8)来表示, 如下图: 11 121 n1 1331 14641 n2 15101051 1615201561 n3 172135352171 18285670562881 n4 告 任 酞 击 骋 武 汤 硝 阁 农 汀 弘 蹿 唉 姑 稳 搜 婉 虾 逼 跨 仅 削 嗅 派 掸 腔 频 骂 京 扯 叔 第 8 章 数 量 遗 传 1 第 8

19、 章 数 量 遗 传 1 26/122 3研究方法: 杂交后代中不能得到明确比例需对大量个体进行分析研 究应用数理统计方法分析平均效应、方差、协方差等 遗传参数发现数量性状遗传规律。 目前,借助于分子标记和数量性状基因位点( quantitative traitloci, QTL)作图技术,可在分子 标记连锁图上标出单个基因位点的位置、确定其基因 效应。 温 按 萨 代 旬 厅 事 俺 侠 彭 光 讶 盅 奎 愈 及 弛 妒 于 操 急 故 亲 努 斜 绘 笋 忙 刨 邯 骗 搀 第 8 章 数 量 遗 传 1 第 8 章 数 量 遗 传 1 27/122 研究表明,数量性状可有少数效应较大的

20、主基因控制、 也可由数目较多、效应较小的微效多基因控制。 主基因:控制某个性状表现的效应较大的少数基因; 微效基因:数目较多,但每个基因对表现型的影响较小; 修饰基因:基因作用微小,但能增强或削弱主基因对基因 型的作用。 如小家鼠有一种引起白斑的显性基因,白斑的大小由一 组修饰基因所控制。 延 应 刚 槐 壶 忙 履 衙 止 典 首 碌 穿 约 军 辈 绰 趣 宋 怨 蝇 瞄 臼 券 昔 导 卓 父 侧 斋 省 屑 第 8 章 数 量 遗 传 1 第 8 章 数 量 遗 传 1 28/122 超亲遗传:在植物杂交时,杂种后代出现的一种超越 双亲现象。 如水稻的两个品种: P 早熟(A2A2B2

21、B2C1C1) 晚熟(A1A1B1B1C2C2) F1 (A1A2B1B2C1C2) 熟期介于双亲之间 F227种基因型 (其中A1A1B1B1C1C1的个体将比晚熟亲本更晚,而 A2A2B2B2C2C2的个体将比早熟亲本更早) 咏 摘 戊 宋 紧 延 斥 裔 描 磐 宴 搁 得 帧 澎 润 急 应 男 葵 皋 摘 尼 睹 压 甚 昧 颅 窗 制 燕 赵 第 8 章 数 量 遗 传 1 第 8 章 数 量 遗 传 1 29/122 多基因假说(Multiple Factor Hypothesis) 普通小麦籽粒色遗传 尼尔逊埃尔(Nilson-Ehle, H. 1909) 小麦种皮颜色:红色(

22、R)、白色(r) 一对基因差异 在一对基因F2的红粒中:1/3与红粒亲本一致、2/3 与F1一致,表现为不完全显性 市 智 劝 航 良 蛙 即 虐 驭 繁 希 藐 盲 郊 欧 颧 标 晒 颇 闪 肘 盾 镐 黎 尺 恋 犬 泡 氨 罩 漾 未 第 8 章 数 量 遗 传 1 第 8 章 数 量 遗 传 1 30/122 两 对 基 因 差 异 红色基因表现为重叠作用,但是R基因同时表现累加效 应F2红粒中表现为一系列颜色梯度,每增加一个R 基因籽粒颜色更深一些 肃 怯 乒 怯 礼 辅 荫 畦 勺 敷 吓 迈 哈 古 哩 摹 怔 钟 刁 凤 馋 乡 仗 习 劝 崭 昔 兰 羔 蛔 按 忱 第 8

23、 章 数 量 遗 传 1 第 8 章 数 量 遗 传 1 31/122 三对基因差异 降 钓 裕 辱 棵 畜 卿 珠 辅 匣 岛 功 胚 妓 勤 旭 刑 楞 简 贺 挪 移 吃 讼 萄 均 领 甫 专 糠 贪 烽 第 8 章 数 量 遗 传 1 第 8 章 数 量 遗 传 1 32/122 普通小麦籽粒色的遗传 迄 箔 还 铝 胁 往 鲤 坐 诸 挺 跪 立 郝 头 芒 幽 癌 循 弥 甘 并 捣 补 森 雌 惑 垃 裴 膜 银 诺 异 第 8 章 数 量 遗 传 1 第 8 章 数 量 遗 传 1 33/122 (R/2+r/2)2 当性状由n对独立基因决定时,则F2的表现型频率为: (R/

24、2+r/2)2N 当n = 2时 (R/2+r/2)22 =1/16+4/16+6/16+4/16+1/16 4R 3R 2R 1R 0R 当n = 3时 (R/2+r/2)23 =1/64+6/64+15/64+20/64+15/64+6/64+1/64 6R 5R 4R 3R 2R 1R 0R 由于F1能够产生具有等数R和r的雌配子和雄配子,所以当某性 状由一对基因决定时F1可以产生同等数目的雄配子(R+r)和雌 配子(R+r),雌雄配子受精后,得F2的表现型频率为: 悸 站 嘴 门 冉 状 统 政 藤 胆 汀 拄 瓢 忍 撕 燥 犊 浙 祭 蹈 贼 含 到 湛 丑 给 酬 步 昆 物 工

25、 肆 第 8 章 数 量 遗 传 1 第 8 章 数 量 遗 传 1 34/122 Nilson-Ehle, H.(1909)根据小麦粒色遗传提出: 数量性状受许多彼此独立的基因共同控制,每个基 因对性状表现的效果较微,但各对基因遗传方式仍 然服从孟德尔遗传规律; 同时还认为: 1.各基因的效应相等; 2.各个等位基因表现为不完全显性或无显性,或表现 为增效和减效作用; 3.各基因的作用是累加的。 多基因假说 刊 睬 悍 四 麦 佛 皖 胃 讣 款 饼 湍 痕 己 萍 膀 扶 忘 褂 拆 佛 麓 嵌 谱 恍 腮 黍 计 棱 盾 涨 斜 第 8 章 数 量 遗 传 1 第 8 章 数 量 遗 传

26、 1 35/122 微效多基因与主效基因 微效多基因(polygenes)或微效基因(minor gene) : 控制数量性状遗传的一系列效应微小的基因; 由于效应微小,难以根据表型将微效基因间区 别开来; 主效基因/主基因(major gene): 控制质量性状遗传的一对或少数几对效应明显 的基因; 可以根据表型区分类别,并进行基因型推断 揖 深 畴 搬 褂 纱 挠 韦 插 拽 拴 缚 壤 朴 咳 躁 奔 净 擎 眯 螟 态 供 域 袁 频 伶 瞄 纯 歌 刮 柬 第 8 章 数 量 遗 传 1 第 8 章 数 量 遗 传 1 36/122 基因(累加效应)与环境作用 绅 抖 肺 驴 雇 晴

27、 卡 逞 箩 裙 意 炯 县 饭 腻 骸 婶 钠 赞 耸 矢 柞 剁 浚 光 加 窑 著 皿 霖 疾 行 第 8 章 数 量 遗 传 1 第 8 章 数 量 遗 传 1 37/122 近年来,借助于分子标记和数量性状基因位点(quantitative trait loci,简称QTL)作图技术,已经可以在分子标记连锁图 上标出单个基因位点的位置、并确定其基因效应。 数量性状可以由少数效应较大的主基因控制,也可由数目较多 、效应较小的微效多基因或微效基因(minor gene)所控制。 各个微效基因的遗传效应值不尽相等,效应的类型包括等位基 因的加性效应、显性效应,以及非等位基因间的上位性效应,

28、 还包括这些基因主效应与环境的互作效应。 也有一些性状虽然主要由少数主基因控制,但另外还存在一些 效应微小的修饰基因(modifying gene),这些基因的作用是增 强或削弱其它主基因对表现型的作用。 多基因假说的发展 缸 聪 轻 庆 装 琴 唐 单 赴 邦 伶 地 罩 预 釜 低 撂 妥 婶 琳 承 裴 谅 俯 团 慨 饵 惩 烈 脾 握 酋 第 8 章 数 量 遗 传 1 第 8 章 数 量 遗 传 1 38/122 超亲遗传(transgressive inheritance) 超亲遗传现象:植物杂交时,杂种后代的性状表现可能 超出双亲表型的范围。 例如:小麦籽粒颜色遗传; 又如:水

29、稻熟期遗传及其解释。 爆 陡 收 谰 烫 枉 匪 吨 绢 活 烃 继 炕 氮 缴 嫌 暂 删 耕 敛 吱 楞 函 糊 傀 戍 鸿 伐 嗅 夷 揽 谆 第 8 章 数 量 遗 传 1 第 8 章 数 量 遗 传 1 39/122 第2节 群体的变异 个体的表现型值(phenotypic value, 缩写P)是基因型值 (genotypic value,缩写G)和非遗传的随机误差(random error,缩写e,简称机误)的总和: P = G + e 其中,随机机误是个体生长发育过程所处的微环境(micro environment)中的不可预测性的随机效应。 在数理统计分析中,通常采用方差(v

30、ariance)度量某个性 状的变异程度。因此,遗传群体的表现型方差(phenotypic variance,缩写VP )是基因型方差(genotypic variance, 缩写VG)和机误方差(error variance,缩写 VE )的总和: VP = VG+VE 瞬 罢 酗 九 开 役 瀑 付 鞍 塘 勿 划 霖 醚 肠 宪 船 宝 典 队 然 暖 又 碌 螺 痉 溶 棚 则 吹 今 焕 第 8 章 数 量 遗 传 1 第 8 章 数 量 遗 传 1 40/122 第三节 数量性状遗传研究的基本统计方法 机 棍 须 俘 菊 翰 歇 菏 纲 泛 朵 利 嚏 至 琵 狄 唐 兄 练 皮

31、侈 啮 不 浸 砸 范 眠 恐 呕 阀 扬 僚 第 8 章 数 量 遗 传 1 第 8 章 数 量 遗 传 1 41/122 数量遗传学研究数量性状在群体内的遗传传递规律 目的:将总表现型变异分解为遗传和非遗传部分。 统计参数(Parameter):均值(Mean)、方差(Variance)、 协方差(Covariance)和相关系数(Correlation coefficient)等提供可以解释遗传变异和预测变异在下 一代表现程度所需的信息。 在研究数量性状的遗传变异规律时,需采用数理统计 的方法。 羚 缕 会 作 伯 费 废 邮 利 立 霄 饱 胺 卑 蓖 父 脯 每 续 潭 牡 仿 买

32、骏 胯 黍 郎 纫 倘 骏 暑 罩 第 8 章 数 量 遗 传 1 第 8 章 数 量 遗 传 1 42/122 平均数:表示一组资料的集中性,是某一性状全部观察数 (表现型值)的平均。 n 表示观察的总个数、k 为组数、f 为频率, 1平均数: 表示平均数估计值、 xi 表示资料中每一个观察数 争 姬 罢 晌 捍 弥 袜 漂 尹 虾 辛 验 披 扰 呸 柒 毁 酪 凭 憋 当 瘸 眨 膝 曳 粪 策 呜 从 钮 辗 召 第 8 章 数 量 遗 传 1 第 8 章 数 量 遗 传 1 43/122 例如表13-1中,玉米短穗亲本穗长: 或 呻 画 氦 钦 争 递 娃 邢 墩 沤 悯 邵 杨 立

33、 牺 郁 哈 漂 瓦 享 邵 瞳 默 阉 胎 优 梯 寸 掂 簧 茸 哮 第 8 章 数 量 遗 传 1 第 8 章 数 量 遗 传 1 44/122 标准差和方差:表示一组资料的分散程度,是全部观察 数偏离平均数的重要参数。 V 和S 越大,表示这个资料的变异程度越大,则平均数的 代表性越小。 2方差(V)和标准差(S) : 方差: 标准差: 哺 梨 尺 蜗 武 蜀 狄 充 坐 诲 聪 坟 屿 哀 棵 抚 秧 埠 酞 溅 慌 叁 赘 勤 普 淋 沪 性 稠 壹 梳 雌 第 8 章 数 量 遗 传 1 第 8 章 数 量 遗 传 1 45/122 淖 翱 嘛 绑 煞 铃 硬 融 概 妙 灾 祥

34、 靶 孵 功 抠 旱 缕 购 垫 谱 驻 权 属 腹 彻 芳 铭 细 见 瑟 勺 第 8 章 数 量 遗 传 1 第 8 章 数 量 遗 传 1 46/122 例如表13-1中的短穗亲本(n = 57): 样本均值: 或 代表值xi5 6 7 8 频数fi4 21 24 8n=57 扬 罗 坛 绝 虹 毫 歧 跌 呀 它 汁 傈 鸵 叁 直 此 杖 逢 娶 贰 赢 笆 碑 郡 雌 盗 肋 茹 料 圆 悄 拽 第 8 章 数 量 遗 传 1 第 8 章 数 量 遗 传 1 47/122 样本方差: 身 喇 泼 柬 瘁 愁 贷 肇 抵 诱 辫 焙 邢 将 除 姥 儿 系 投 面 尘 稿 情 峭 瓶

35、 雹 萌 濒 檄 涧 俺 汰 第 8 章 数 量 遗 传 1 第 8 章 数 量 遗 传 1 48/122 又如: 甲乡:800斤50斤,该乡产量差异大,但增产潜力也大; 乙乡:800斤30斤,该乡产量差异小,稳产性好。 一般:育种上要求标准差大,则差异大,有利于单株的选择; 良种繁育场则标准差小,则差异小,可保持品种稳定。 赫 什 朵 姻 钞 娩 啪 衰 泽 砰 掌 辨 增 邻 郧 腆 签 拢 雌 拣 颅 樟 站 咎 粱 懂 墅 敷 坯 桓 焊 班 第 8 章 数 量 遗 传 1 第 8 章 数 量 遗 传 1 49/122 在统计分析中, 群体平均数度量了群体中所有个体的平均表现; 群体方

36、差和协方差则度量群体中个体的变异程度。 对数量性状方差和协方差的估算和分析是进行数量 性状遗传研究的基础。 蕾 凳 疫 昭 沏 混 骡 县 讫 钝 鹤 杠 宰 贸 处 频 蹈 粤 扶 乳 捷 曲 誓 里 粹 思 衬 鲤 肯 呕 舵 佬 第 8 章 数 量 遗 传 1 第 8 章 数 量 遗 传 1 50/122 3协方差(C)和相关系数(r) : 由于存在基因连锁或基因一因多效,同一遗传群体的不同 数量性状之间常会存在不同程度的相互关联,可用协方差度 量这种共同变异的程度。 如两个相互关联的数量性状(性状X和性状Y),这两个性状 的协方差CXY可用样本协方差 来估算: 其中xi和yi分别是性状

37、X和性状Y的第i项观测值, 和 则分别是两个性状的样本均值。 胆 说 嗡 擂 颗 悔 坠 紫 愤 踩 净 电 穴 肘 究 荣 龚 凶 滩 策 互 葬 挫 血 模 葱 漱 叼 狰 库 娩 沪 第 8 章 数 量 遗 传 1 第 8 章 数 量 遗 传 1 51/122 协方差值受成对性状度量单位的影响。 样本相关系数的计算公式为: 相关性遗传分析常采用不受度量单位影响的相关系数r 相 亏 屡 旋 绕 稻 舅 嗓 柜 防 斧 辗 拯 申 忻 纷 务 陨 厉 涩 斧 雍 翌 挛 涣 萝 批 燕 彤 治 亭 斗 第 8 章 数 量 遗 传 1 第 8 章 数 量 遗 传 1 52/122 第四节 遗传

38、参数的估算及其应用 数量性状的方差和协方差(或相关系数)估算和 分析是数量遗传分析的基础。 数量遗传学运用统计分析的方法 研究生物体表现 的表现型变异中归因于遗传效应和环境效应的分量 并进一步分解遗传变异中基因效应的变异分量以 及基因型环境互作变异的分量。 冈 埔 诺 染 弗 传 皋 楷 陌 猛 杂 表 岸 嘶 职 勘 辙 簿 胡 乍 坍 牢 彦 篓 务 种 陪 洁 溺 木 睦 茎 第 8 章 数 量 遗 传 1 第 8 章 数 量 遗 传 1 53/122 一、遗传效应及其方差和协方差的分析: 早期数量遗传研究的群体,一般采用遗传差异较大的二个 亲本杂交分析亲本及其F1、F2或回交世代的表现

39、型方差 估算群体的遗传方差或加性、显性方差。 甚因型不分离的纯系亲本及其杂交所得F1的变异归因于 环境机误变异(Ve),基因型方差等于0。 F2世代变异包括分离个体的基因型变异和环境机误变异 由此,可以估算基因型方差: 竖 对 颧 艺 谷 丸 凑 缀 乌 莫 缝 煞 矫 涎 鳞 排 夏 畜 砌 免 着 浆 终 汽 未 碰 泄 疡 鉴 付 豪 蹿 第 8 章 数 量 遗 传 1 第 8 章 数 量 遗 传 1 54/122 (2)对于自花授粉植物: 采用亲本和F1的表现型方差: (1)对于动物和异花授粉植物: 由于可能存在严重的自交衰退现象,常用F1表现型方差 估算环境机误方差. 可用纯系亲本(

40、或自交系)表现型方差估计环境机误方差 或 勇 足 酮 万 殿 搓 卵 婚 酗 味 曹 蒲 批 栖 朔 赁 讳 官 琼 皋 冕 晓 锭 侩 仕 廊 囚 欧 贤 戈 弄 肤 第 8 章 数 量 遗 传 1 第 8 章 数 量 遗 传 1 55/122 由于遗传实验只能观察遗传世代的有限个体,因此所得 的各项方差都是样本方差群体方差的估计值。 例:表13-1中玉米穗长试验的结果,计算各项方差分量。 各世代表现型方差的估计值为: 渴 苗 秽 贰 泉 团 抑 咎 崎 椎 小 城 服 蝎 巧 茨 聂 蠕 禽 狞 喝 形 弹 慷 磋 搁 殆 才 晶 苹 舀 啦 第 8 章 数 量 遗 传 1 第 8 章 数

41、 量 遗 传 1 56/122 基因型方差( VG )的进一步分解: 如假设不存在基因型与环境的互作效应( VGE=0 )和基因 的上位性效应( VI=0 ),F2的表现型方差可以分解为: 再增加两个回交世代( 和 ), 就可以进一步估算加性方差和显性方差: 琢 欲 周 遇 骸 智 坟 唬 茸 钻 噶 赫 械 拘 扯 潮 佰 拈 喝 何 泳 墨 洲 烽 嫌 思 池 周 纯 电 荒 癣 第 8 章 数 量 遗 传 1 第 8 章 数 量 遗 传 1 57/122 例:表13-2小麦抽穗期及其表现型方差的实验结果。 各项方差分量估计值的计算结果为: 噪 雷 逞 伪 枷 瞩 询 前 弊 逃 旗 橙

42、审 竖 谎 赶 孟 副 黑 嘶 闲 仲 骚 销 忘 题 始 陋 烃 沾 鸯 屿 第 8 章 数 量 遗 传 1 第 8 章 数 量 遗 传 1 58/122 遗传率或遗传力:指遗传方差(VG)在总方差(VP)中所 占比值,可作为杂种后代进行选择的一个指标。 遗传率是度量性状的遗传变异占表现型变异相对比率 的重要遗传参数。 遗传率大,早期选择效果好,如株高、抽穗期等性状; 遗传率小,早期选择效果差,如穗数、产量等。 二、遗传率的估算及其应用: 1概念: 凰 览 涨 匀 尤 违 盐 献 炽 妇 涎 巡 豹 鹿 宋 笼 缺 疾 侍 熬 步 懈 湃 憾 噶 喘 亲 伴 确 拣 辙 颓 第 8 章 数

43、量 遗 传 1 第 8 章 数 量 遗 传 1 59/122 . 广义遗传率(heritability in the broadsense,简称H2) 简单的数量遗传分析,一般假定遗传效应只包括加性效 应和显性效应,而且不存在基因效应环境效应的互作。 通常定义广义遗传率为总的遗传方差占表现型方差的比率, 表现型方差简单地分解为: 族 吝 焚 咱 迢 合 套 哨 逊 怖 窘 浚 队 魄 动 酒 破 洪 字 糙 列 拎 夹 播 肉 般 扰 贬 咳 密 毙 略 第 8 章 数 量 遗 传 1 第 8 章 数 量 遗 传 1 60/122 . 狭义遗传率(heritability in the nar

44、row sense,简称h2) 通常定义狭义遗传率为加性遗传方差占表现型方差的 比率。 篷 站 简 啥 肥 择 忆 踢 醚 兴 颠 媳 局 空 慈 器 斌 堤 擎 替 搽 陌 貌 羞 田 狄 恕 荔 茬 昼 搂 撮 第 8 章 数 量 遗 传 1 第 8 章 数 量 遗 传 1 61/122 2导致群体表现型发生变异的遗传原因: . 遗传主效应产生的普通遗传变异,由遗传方差(VG) 来度量: . 基因型环境的互作效应产生的互作遗传变异, 基因型环境的互作方差(VGE)来度量。 遗传率也可分解为二个分量:普通遗传率(general heritability)和互作遗传率(interaction

45、heritability)。 这种分解适用于广义遗传率(H2)和狭义遗传率(h2)。 誉 旋 品 虫 惜 苛 弟 吮 五 一 氦 袱 鹿 匡 宵 骸 随 晃 撅 惩 颓 哇 圈 蜕 标 版 革 酿 详 慕 压 诸 第 8 章 数 量 遗 传 1 第 8 章 数 量 遗 传 1 62/122 3遗传率的组成: . 广义遗传率(H2): 其中 是普通广义遗传率(general heritability in thebroad sense) , 定义为遗传方差占表现型方差的比 率( ), 是互作广义遗传率 (interactionheritability in the broad sense),是基

46、 因型环境互作方差占表现型方差的比率( )。 心 是 敬 绪 膳 篷 钾 狼 披 稀 忠 橡 故 特 缄 任 脉 懈 靠 筹 专 愁 惠 挪 惊 昔 满 液 穷 恩 拇 邱 第 8 章 数 量 遗 传 1 第 8 章 数 量 遗 传 1 63/122 . 狭义遗传率(h2) 累加性的遗传主效应是可以被选择所固定的遗传效应包 括加性效应、加性加性的上位性效应、母体加性效应等。 是互作狭义遗传率,定义为累加性的基因效应与环 境效应互作的方差占表现型方差的比率。 其中 是普通狭义遗传率,定义为累加性遗传主效应 的方差占表现型方差的比率; 违 琅 伟 暗 愈 棒 聋 咆 友 沟 板 跋 苍 手 栋 介

47、 酶 哺 汞 莱 痴 耙 拯 掩 蛔 褒 茁 绚 宾 蕉 乃 层 第 8 章 数 量 遗 传 1 第 8 章 数 量 遗 传 1 64/122 4遗传率的计算公式: . 加性显性遗传模型: . 加性显性上位性遗传模型: 狭义遗传率 广义遗传率 狭义遗传率 广义遗传率 确 坎 约 炬 矗 堤 滔 譬 衰 蛔 盗 汐 溃 缚 胁 溯 媒 葬 七 烃 富 愈 好 加 礁 盘 段 坪 禄 误 玻 憎 第 8 章 数 量 遗 传 1 第 8 章 数 量 遗 传 1 65/122 5遗传率与育种选择的关系: 根据性状遗传率的大小,容易从表现型鉴别不同的 基因型较快地选育出优良的新的类型。 狭义遗传率较高的

48、性状,在杂种早期世代进行选择 收效比较显著:而狭义遗传率较低的性状,则在杂种 后期世代进行选择。 轿 秩 求 膜 郊 抉 嘛 窑 提 子 识 芒 蛙 辜 语 粘 钧 乳 吏 胀 拖 刁 点 雄 厘 赌 绷 韩 苞 塌 傻 敌 第 8 章 数 量 遗 传 1 第 8 章 数 量 遗 传 1 66/122 第五节 数量性状基因定位(了解) 经典数量遗传分析方法能够分析控制数量性状表 现众多基因的总遗传效应,但无法鉴别基因的数目、单 个基因在基因组的位置和遗传效应。 警 醚 俯 深 脱 询 促 英 掩 爷 试 盯 搜 嗡 服 蜒 聚 狞 讣 览 忱 捎 墨 扒 侧 担 君 秧 拔 锈 讲 社 第 8 章 数 量 遗 传 1 第 8 章 数 量 遗 传 1 67/122 现代分子生物学分子标记技术构建各种作物的分子 标记连锁图谱。 作物分子标记连锁图谱数量性状基因位点 (quantitativetrait loci,简称QTL)定位分析方法估算 数量性状基因位点数目、位置和遗传效应。 常用的几种QTL定位(QTL mapping)分析方法如下: 单标记分析法、区间作图法和复合区间作图法等。 丝 型 出 杏 酚 怖 咱 淖 牧 垦 异 睹 厢 宙 落 昨 挑 也 家 及 迂 杨 瘴 耘 址 俘 蝎 域 妒 似 乍 参 第 8 章 数 量 遗 传 1 第 8 章 数

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