数量性状遗传分析.ppt

1,数量性状及其特性数量性状遗传分析的基本方法近亲繁殖与杂种优势,2,第一节数量性状及其特性,数量性状的概念数量性状的多基因学说阈性状及其特性,3,一、数量性状的概念,数量性状的概念数量性状的类型,4,1、数量性状的概念,质量性状：这些彼此间差别明显，一般没有中间过渡类型且呈现不连续变异的性状叫质量性状。,数量性状：性状的变异不易归于少数几组，中间一系列的过渡类型（表现型）彼此间只有数量的差异而没有明显的质的界限，这种能够度量的性状叫数量性状。,5,2、数量性状的类型,表现为连续变异的性状：,表现为不连续变异的性状：,人的身高牛的泌乳量,生物的抗病力动物的产仔数,（阈性状）,6,二、数量性状的多基因学说,实验依据数量性状的特征多基因假说的要点数量性状研究的新进展,7,（一）多基因假说的实验根据,早在1860年，Kolreuter首先报导了有关数量性状的杂交结果Nilson-Ehls的一小麦粒色遗传经典遗传实验（1909年）,1913年，REmerson和E.East公布了关于玉米果穗长度的遗传实验,1916年，EEast报道了烟草花冠长度遗传的实验结果,CDavenport对人类皮肤颜色的研究,8,1、早在1860年，Kolreuter首先报导了有关数量性状的杂交结果,烟草：高（P1）矮（P2）,F1（介于P1与P2之间）,F2（高度呈连续变异，P1P2）,9,10,11,2、Nilson-Ehls的一小麦粒色遗传经典遗传实验（1909年）,P深红粒白粒F1中红（介于双亲之间）F215红：1白（1深红：4深中红：6中红：4浅中红）：1白,12,13,小麦粒色的遗传,14,15,16,3、1913年，REmerson和E.East公布了关于果穗长度的遗传实验,P短穗（58cm）长穗（1321cm）F1介于双亲之间（915cm）F2（719cm）短者比F1短，长者比F1长很多,17,4、1916年，EEast报道了烟草花冠长度遗传的实验结果,P花的平均长度（93.3mm）花的平均长度（40.5mm）（88103mm）（34-46mm）F1介于双亲之间（5573mm）F2平均值与F1的平均值接近（5292mm）F2分三类短52mm中等-长92mmF34367mm6182mm6794mm,18,19,5、CDavenport对人类皮肤颜色的研究,他把人类肤色分成5类：白人为0黑人（4）：0、1、2、3、4,20,01234PF1,21,若F1近亲结婚，则F2肤色介于04,F2人类皮肤色素的研究,22,（二）数量性状的特征,23,（三）微效多基因假说的要点,当Mendel遗传规律被公认后，1908年，瑞典学者Nilson-Ehle研究了小麦籽粒颜色的遗传，根据实验结果，他认为孟德尔的结果和Kolreuter的结果有其共同的基础，并提出多基因假说这一理论，后经发展成为数量性状遗传基本理论。,24,微效多基因假说：,连续变异的数量性状是受多对基因控制，数量性状受2对以上基因控制，且多对基因间彼此独立，共同作用于某一性状；等位基因间无显隐性关系；各基因的效应是相等的，各基因的作用又是微效的，且具有累加作用。,25,例如：,A1与A2的效应相等，a1与a2效应也相同，1个A的效应是微小的，2个A的效应是1个A的2倍，也可累加。,26,微效基因与主基因,微效基因：数量性状一向被认为是由多基因控制的，由于基因数量多，每个基因对表型的影响比较微小，通常把这类基因叫微效基因。主基因：质量性状遗传一般受少量基因控制的，每个基因作用明显，这些基因叫主基因。,27,（四）数量性状研究的新进展,1963年Thoday认为微效基因也可以个别地识别，并在染色体上定位。1977年J.L.Jinks认为可有较好的办法估计多基因系统中有效基因的数目。20世纪80年代以来，发现有些动物的产量性状不仅受微效多基因控制，且受一个/少数个主基因控制。,28,Montgomerry（1994）报道，绵羊6染色体上的booroola基因与绵羊的产羔数有关。booroola纯合体的母羊的产羔数比不带booroola的母羊多1.1-1.7头，杂合子要多产0.9-1.2。猪：应急综合征基因（氟烷敏感基因）n，nn的猪易患此病，当其饥饿、咬斗、驱赶时容易发生死亡。具有n的个体在生长速度、瘦肉等数量性状方面具有明显的优势。n位于6号染色体上。,29,三、阈性状及其特性,阈性状阈性状的分布,30,1、阈性状,是指它们的遗传是由多基因决定的，但它们的表型是非连续性的一类数量性状。生物的抗病力、单胎哺乳动物的产仔数,31,2、阈性状的分布,X分布：是造成这类性状的某种物质的浓度/发育过程的速度的潜在的连续分布（以X表示）。一般是正态分布，或经过统计学变换后成为正态。P分布：是表型的间断分布（以P）表示，是可以计数的。,32,表示发生率为20%的一个阈性状的两个分布,33,第二节数量性状遗传分析的基本方法,数量性状的遗传率估计遗传率的方法,34,一、数量性状的遗传率,表型值及其方差的分量遗传率,35,1、数量性状的表现型值及其方差的分量,表现型值：一个多基因系统控制的某数量性状所表现出来的数值称为该性状的表现型值。P（表现型值）G（基因型值）E（环境值）基因型值（G）：是指在表现型中由基因型决定的那部分数值。,36,例如：,A2A2,A1A2,A1A1,O,d,-,基因A1、A2的和d增量,37,d与的关系,38,A2A2,A1A2,A1A1,O,d,-,基因A1、A2的和d增量,A1=5、A2=3，则A1A1=5+5，A1A2=5+3=8，A2A2=3+3=6，O点：（10+6）/2=8=10-8=2，-=6-8=-2，d=8-8=0,39,基因型的效应可分别表现为：,加性效应（A）显性效应（D）上位效应（I）,40,加性效应（A）,是指等位基因间和非等位基因间效应的简单相加，而各个基因对某性状的共同效应，也就是每个基因对该性状的单独效应的总和。,41,显性效应（D）,是指同一位点内等位基因间相互作用产生的效应。例如：A3、a2、则AA6、aa4，加性：Aa=5而显性时Aa=AA=6,42,上位效应（I）,是指不同基因位点内非等位基因相互作用产生的效应。,43,P=G+EP=（A+D+I）+E,44,2、遗传率/遗传力,是指亲代传递其遗传特性的能力表现型值（P）基因型值（G）环境值（E）P=（A+D+I）+EVPVGVEVP（VAVDVI）VE,45,a、广义遗传力,广义遗传力：是指遗传变异占表现型总变异的百分数。hB2=基因型方差（VG）/表现型方差（VP）=VG/（VGVE）,46,b、狭义遗传力,狭义遗传力：是指遗传变异中属于基因加性作用的变异占总变异的百分数，或指遗传方差中的加性方差占表现型方差的百分数。hN2=VA/VP,47,二、估算遗传力的方法,大于50：遗传力比较高5020：中等遗传力小于20：遗传力比较低,48,hB2=VG/VP=（VF2VF1）/VF2%,例如：玉米果穗长度的遗传hB2=VG/VP=（VF2VF1）/VF2%=（5.072-2.307）/5.072%=54%,49,hN2=VA/VP=2VF2（VB1+VB2）/VF2%,例如：小麦抽穗期的遗传分析：VF240.35，VB117.35，VB234.29hN2=240.35-（17.35+34.29）/40.35%=72.02%,50,某些数量性状的遗传力,51,第三节近亲繁殖与杂种优势,近交及其遗传学效应杂种优势及其遗传理论,52,一、近交及其遗传学效应,近亲繁殖的概念近亲繁殖的遗传学效应近交系数与亲缘系数,53,（一）近亲繁殖的概念,近亲繁殖（简称近交）：指有血缘关系的两个个体之间的交配方式。远缘杂交：指没有亲缘关系的两个基因型不同的个体间的交配方式。,54,近交可分为：,自交、回交（父女或母子）、全同胞、半同胞（同父异母、同母异父的兄妹间）、表兄妹间的交配等。,55,（二）近亲繁殖的遗传效应,自交的遗传效应回交的遗传效应,56,1、自交的遗传效应,自交：指同一个体中产生的雌雄配子相互结合而产生后代的交配方式。,57,1）杂合体通过自交，使后代基因型迅速趋于纯化,纯合子杂合子PAa01F11/4AA：1/2Aa：1/4aa1/21/21/4AA：1/2（1/4AA1/4aa3/41/41/4aa1/2Aa）1-（1/2）n（1/2）n,58,纯合子杂合子PAaBb01F11/16AABB：1/16aaBB：1/16AAbb：1/16aabb1/43/4（3/4）27/161-（1/2）nr1-1-（1/2）nrr基因对数，n自交代数,F2,Fn,两对杂合基因：,59,自交纯合体增加的速度：取决于杂合基因的对数和自交的代数纯合率X（1-（1/2）n）r100杂合体在同一自交世代中：杂合基因越少，纯合率越大；杂合基因越多，纯合率越小。,60,2）杂合体通过自交，使隐性有害性状得以表现发育,自交使得隐性基因纯合，结果使隐性性状表现出来。故自交后代往往会出现生活力下降，体重下降，繁殖力低，抗病力弱和畸形等不良效果。,61,3）杂合体通过自交，可使遗传性状重组和稳定,表现型：AbABaBab,AaBb,AAbbAABBaaBBaabb,62,2、回交的遗传效应,回交：指不同基因型个体杂交后得到的后代与亲本再次交配的方式ABF1BBC1（回交一代）BC1BBC2（回交二代）参与回交的亲本（B）轮回亲本不参与回交的亲本（A）非轮回亲本。,63,1）经一次回交，后代基因型中增加轮回亲本的基因组成，逐代减少非轮回亲本的基因成分。,64,回交核基因进程,65,66,67,2）使基因型定向地趋于纯合化,回交和自交一样，均能使杂合子的后代基因型逐渐纯合化。但两者有什么区别？,在自交情况下，子代基因型的纯合是不定向的，后代将出现多种的组合方式。而在回交条件下，子代基因型的纯合是定向的，后代逐渐趋于轮回亲本的基因型。,68,纯合率（轮回亲本基因组成的比例）x%=1-(1/2)n+1rn：回交代数，r：需替换为轮回亲本的基因对数。回交子代替换为轮回亲本基因的速度也是由回交代数和需替换的基因对数决定的。,69,（三）近交系数与血缘系数的定义及其计算,血缘系数/亲缘系数近交系数（F）,70,1、血缘系数/亲缘系数,是指A、B两人在某一基因座上有相同等位基因的概率AB=2F=（1/2）nn：为两人共同祖先至此的世代数AB=1/2，为一级亲属（父女之间、兄妹之间）；AB=1/4=（1/2）2，为二级亲属（叔侄之间、舅甥女之间）；AB=1/8=（1/2）3，为三级亲属（表兄妹之间、堂兄妹之间）。,71,2、近交系数,指一个个体从某一祖先得到一对纯合的而且遗传上等同的基因的概率。F=1/2AB,72,双亲无亲缘关系,1/4AA：1/4aa：1/4Aa：1/4Aa,1/4AA：1/4aa：1/2Aa,Aa,2个基因是相同的在遗传上非等同,2个基因是相同的在遗传上是等同,F1/4+1/4=1/2,73,A1A1：1/41/4=1/16,F=41/16=1/4,同胞兄妹婚配的基因传递图,AB=2F=1/2,74,舅、甥女婚配的基因传递图,A1A1：1/41/8=1/32,F=41/32=1/8,AB=2F=1/4,75,A1A1：1/81/8=1/64,F=41/64=1/16,姨表兄妹婚配的基因传递图,AB=2F=1/8,76,A1A1：1/161/16=1/256,F=41/256=1/64,从表兄妹婚配的基因传递图,AB=2F=1/32,77,半同胞兄妹的婚配的基因传递图,A1A1：1/41/4=1/16,F=21/16=1/8,AB=2F=1/4,78,半表兄妹的婚配的基因传递图,A1A1：1/81/8=1/64,F=21/64=1/32,AB=2F=1/16,79,X1X1：0,F=0,姑表兄妹婚配的X连锁基因传递图,X2X2：0,80,X1X1：0,F=0,堂兄妹婚配的X连锁基因传递图,X2X2：0,81,X1X1：1/21/4=1/8,F=1/8+21/32=3/16,姨表兄妹婚配的X连锁基因传递图,X2X2：1/41/8=1/32,82,舅表兄妹婚配的X连锁基因传递图,X1X1：0,X2X2：1/41/4=1/16,F=21/16=1/8,83,二、杂种优势及其遗传理论,杂种优势的概念和实例关于杂种优势的假说,84,（一）杂种优势的概念和实例,概念特点,85,1、概念,基因型不同的亲本杂交产生的杂种第一代，在生长势、生活力、繁殖力、抗逆性、产量和品质上比其双亲优越的现象，称为杂种优势。例如：马驴骡的种间杂种，身体健壮、耐力好、不易生病、耐粗食、比马和驴要优越。,86,雌,雄,87,88,狮虎兽（狮虎情缘）,雄狮与雌虎杂交的后代，形态特征兼有狮与虎的特点，个体不具生殖能力。在人工饲养的条件下，雄狮与雌虎从幼仔开始在一起圈养，成年后可以达成交配，但繁殖在千分之一的比例能够产生成活仔兽。目前世界上仅存活十几只，非常稀有。该园于20