数量遗传学7-第7章遗传交配设计1

上次课回顾亲子回归表型协方差和遗传协方差亲属间相似与遗传协方差个体X和Y间的遗传协方差植物育种中常见亲属间的协方差第7章遗传交配设计衡量遗传群体利用价值的指标：目标性状的平均水平（均值）和目标性状变异程度（变异组分）育种家更重视评价手中遗传群体，以确定育种价值和利用方式什么是遗传交配设计？为评价遗传方差为目的创造特定的亲属结构而设计的人工控制交配系统。遗传设计是手段，实际评价遗传方差成分是目的估计遗传方差的目的了解参考群体（待研究的群体）数量性状的基因作用对不同的选择和育种方案进行比较和挑选对选择响应做出预测估计遗传方差的基本过程参照遗传群体(Referencepopulation)随机抽样，直接或经过人工组配形成一定的亲属关系,如半同胞家系、测交组合、全同胞家系、重组近交家系，甚至是克隆家系设计试验并实施，采集数据，分析获得亲属关系的实测方差通过亲属间协方差把实测方差成分转换为遗传方差成分根据群体表型方差的遗传组成评价群体的利用价值和利用途径环境设计(Environmentaldesign)试验单位的大小，排列与重复及控制环境因素从而减小试验误差的设计。遗传交配设计试验的实施必须考虑环境效应，随机、重复、局部控制（分范围和地段控制非试验因素，如区组）多重复的随机区组试验问题：它们的作用是什么？重 复随 机局部控制无偏估计试验误差降低试验误差统计分析和推断提高精确度方差计算基础校正因子C总平方和品种间平方和重复间平方和误差平方和r次重复，n个品种遗传交配设计基本要求符合遗传学基本原理，便于统计分析且所得结果容易解释。生物的多样性和遗传表达的特殊性，因此，对某群体估计的方差成分只是所研究的参照群体的样本结果，只能用来推断和评价该群体。参照群体多样化两纯系杂交后代，天然异交群体，多个品种的混合群体，不同倍性的群体；参照群体可以有不同程度的近交水平（0F

1）遗传交配设计的类型单因子遗传设计(One-factordesign)双亲杂交设计(BIP)双因子巢式类型设计(NCI)双因子交叉式类型设计(NCII)回交系统类型设计(NCIII)三重杂交（TTC）双列杂交类型设计(Diallelcrossdesign)永久F2群体设计（IF2）1.单因子遗传设计(One-factorgeneticdesign)单因子遗传试验(One-factordesign)假定有n个家系，按照r次重复的随机区组设计，在e个环境中进行种植基因型1234n重复1y11y12y13y14y1n重复2y21y22y23y24y2n重复ryr1yr2yr3yr4yrn单因子遗传设计数据整理数据线性模型多环境下的n个家系，r次重复的随机区组设计第L个环境下的第i个家系的第k个观察值第k个区组效应第i家系的效应，也即基因型效应群体均值第L环境效应基因型环境互作效应观测值的随机误差家系间的方差估计为家系间方差的显著性单因子设计的方差分析实测表型方差根据Kempthorne(1969)，由于方差成分估计是多个独立均方值的线性函数，可采用求线性函数求得方差成分估计值的方差，并得到如下公式1)如果X为基于df=k的均方MS，则X的方差的无偏估计值为不考虑环境和家系与环境的互作，单个环境分别为基因型效应和区组效应不考虑环境间和GE互作效应，于是2)如果有方差成分估计值，则r次重复s环境实测方差成分估计的标准误遗传方差成分估计互作不计情况下，可以把实测方差成分转换为遗传方差例题 评价玉米自交系群体的遗传变异情况，随机抽取8个有代表性的自交系。获得如下小区产量数据试估计该自交系群体的遗传方差可以计算各方差如下表试验误差控制得好实验材料为自交系，则基因型间方差估计了全部遗传方差以小区为单位的试验误差小，品种比较精确度高2.双亲杂交设计(BIPs)

RandomlymatedbiparentalprogeniesMather(1949):augmentedBIPdesign(selfedprogeniesoftheparents)（F2自交群体）randomsibmatingoftheparents（随机同胞交配）从F2群体中随机抽出n个个体，进行配对杂交，获得n/2杂交后代家系供试材料必须进行个体随机评价家系的一组环境是目标环境群体的一个样本。因此在基因型和环境互作分析中，一般把环境效应设定为随机效应。方差分析将总变异分解为家系内与家系间的变异双亲杂交设计两纯系交配自交回交设计6个世代BIP家系世代的遗传方差可分解为家系平均数的方差V(家系间)和家系内方差的平均V(家系内)两部分：V(家系内)V(家系间)BIP家系世代的表型方差考虑环境方差VEw和VEc有：总的表型方差为3.双因子巢式类型设计(NCI)NorthCarolinadesignIComstock&Robinson(1948,1952)nesteddesign(orA/Bdesign)从一个群体中随机挑选若干个个体作为父本，对每一父本，再随机挑选若干个体作为母本与之杂交，因此有多少父本就有多少组母本，但每一母本只交配一次。mf个母本，m个父本，交配得到mf个全同胞家系，m个半同胞，假设每个家系观察r个个体。femalemaleProgenyFS123…m12…ff+1f+2…2f…m(f-1)+1…mf1112…1f…m11m2…mf…HS1HSmYijk为第i个父本和第j个母本的全同胞家系在第k个次重复的观测值，mi为第i个父本的效应，fij为第i个父本内第j个母本的效应，rk为第k次重复效应。当上位性不存在时期望均积EMP可估计遗传方差成分VA和VD遗传方差成分估计值标准误平均显性度例题罂粟NCI开花期结果如下4个父本，44个母本，每个父本分别交配于11个母本，2重复遗传参数的估计22.6410.45519.172估计标准误试验遗传方差的估计误差均很大因为父本仅抽取了4个品系（m=4），数量太少影响了父本方差的估计精确性，使得显性方差的估计误差大于加性方差的估计误