数量性状遗传分析

1、9 数量性状遗传,学习要点： 1 数量性状和质量性状的区别 2 多基因假说 3 简单的统计学分析及应用 4 数量性状遗传率的分析 5 近交与杂交的遗传效应分析 6 杂种优势的显性学说和超显性学说,9.1 数量性状及其特性,9.1.1 数量性状的概念,数量性状：连续变异的性状 (quantitative traits)，分为严格的连续变异性状和阈性状。,严格的连续变异性状：如人的身高、作物的株高、产量等。 阈性状：如分蘖数（穗数）、产蛋量、产仔数、死亡率、抗病力等。,9.1.2 数量性状的特征, 数量性状的变异表现为连续性, 对环境条件敏感,玉米穗长的遗传 穗长 5 6 7 8 9 10 11

2、12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 P1 4 21 24 8 P2 3 11 12 15 26 15 10 7 2 F1 1 12 12 14 17 9 4 F2 1 10 19 2647 73 68 68 39 25 15 9 1,9.1.3 数量性状与质量性状的区别,9.1.4 数量性状遗传的多基因假说, 实验依据：小麦籽粒颜色的遗传,B P 红粒白粒 F1 粉红色 (介于两亲之间) 自交 F2 红色白色=151 深红 红 中红 淡红 白 1/16 4/16 6/16 4/16 1/16,P 红粒 白粒 F1 粉红 自交 F2 红 色 白色=631 极深红 深红 次

3、深红 中等红 中淡红 淡红 白1/64 6/64 15/64 20/64 15/64 6/64 1/64,假定小麦耔粒颜色是由A-a,B-b这两对基因共同控制的结果。A对a为不完全显性，B对b也为不完全显性。A和B在作用程度上是相同的,且不连锁。则,两亲本的基因型为aabb和AABB,两亲本杂交，子一代和子二代的基因型和表型如下表:,小麦籽粒颜色的遗传分析（以第组实验为例）：,AaBb X AaBb,0 1/16,1 4/16,3 4/16,4 1/16,2 6/16,白 淡红 中红 红色 深红,结论：,子二代的表现型决定于基因型中大写字母的数目，可分为五类:,1) aabb,占1/16，与白

4、粒亲本相同； 2) Aabb、aaBb,占4/16，表型介于两亲本之间； 3) AAbb、aaBB、AaBb,占6/16，其表型介于两亲本之间； 4) AABb、AaBB，占4/16，表型介于两亲本之间； 5) AABB，占1/16，其表型与红粒亲本一样。 6）类型出现的次数相当于(1/2+1/2)2n展开式的各项系数。,1 数量性状受一系列微效多基因支配，每个基因的效应是独立、微小、相等的，每个基因的作用可以累加，使后代的分离表现为连续变异。 2 微效多基因之间通常不存在显隐性关系，表现为不完全显性或无显性，或表现为增效和减效作用。 3 微效多基因的遗传仍遵守遗传的基本规律，同样有分离、重组

5、、连锁和互换。, 数量性状遗传的微效多基因假说 （multiple factor hypothesis）,9.2 数量性状遗传分析的基本方法,9.2.1 数量性状分析的统计学基础, 平均数:反应数据集中趋势的统计量 ,某一性状的几个观察数(表现型值)的平均值。, 方差(V):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越大,表示变异程度越大。,9.2.2 数量性状的遗传率,表型由遗传因素和环境因素共同决定， 即：P=G+E 各种变异可用方差来表示，表型变异用VP表示，遗传变异用VG表示，环境变异用VE表示 。 则：VP=VG+VE, 表型值及方差的分量,基因型值由3部分组成：

6、 G=A+D+I,基因的累加效应（A）：许多微效基因的总和，可遗传,且固定,育种值。,显性离差（D）：基因在杂合状态时，显性效应所产生的方差.基因纯合时消失,可遗传但不固定,与杂种优势的产生有关。,上位效应(I)：非等位基因间互作产生的方差,与杂种优势有关。, 遗传率（heritability）：亲代将其遗传特性传递给子代的能力。,广义遗传率：遗传方差占表型方差的比率。,狭义遗传力（heritability in the narrow sense）:加性方差占总表型方差中的比值。, VE可用F1的表型方差来计算， VE=VF1,H2=VG/VP100% =(VP-VE)/VP100%,假如两亲

7、本杂交得F1和F2,则VP用VF2表示,两个纯合亲本，VG=0，表型变异则完全来自环境变异；F1的表型变异也完全来自环境变异，即VE1=VF1,VE2=VE1.,9.2.3 估计遗传率的方法,VE =VF1=1/2(VP1+VP2) 或=1/3(VP1+VP2+VF1),h2=VA/VG100%,需知道回交世代VB1、VB2的方差组成 ： F1与2个亲本回交后，回交后代分别为B1、B2。,人类群体中多基因遗传病的遗传率（或遗传度）的估算方法：,H2=b/r,其中，b: 回归系数，r：亲缘系数,已知一般人群的发病率时：,b=(xg-xr)/ag,若缺乏一般人群的发病率时：b=pc(xc-xr)/

8、ac,利用双生子资料：,CMZ：一卵双生子的同病率，CDZ：二卵双生子的同病率。,9.3 近交繁殖与杂种优势,9.3.1 近交及其遗传学效应,杂交(cross breeding):基因型不同的纯合子之间的交配，又称异型交配(nonassortative mating)。 同型交配(assortative mating)：相同基因型之间的交配。,1）相关概念,近交(inbreeding)：完全或不完全的同型交配。 近交又分为：全同胞（同父母兄妹）、半同胞（同父异母兄妹）、表兄妹、祖孙等交配。植物中的自花授粉、动物中的自体受精。,近交使基因纯合，杂交使基因杂合。,2）近交的遗传效应,Aa: 按Hn

9、=(1/2)Hn-1递减,而Hn=（2/2n+1）H0 当：H0=1，则：Hn=1/2n0,AAaaAaAA+Aa+aa 同型交配(P226),AA: 递增 Hn=Hn-1+(1/2)n+1, =(2n-1)/2n+1 1/2 aa: 递增 Hn=Hn-1+(1/2)n+1, =(2n-1)/2n+1 1/2, 近交系数与亲缘系数,近交系数(coefficient of breeding, F或f)：个体X的双亲的配子间的遗传相关系数。随机婚配F为0，非随机婚配F介于01。,亲缘系数(coefficient of relationship): 个体间亲缘关系远近的程度。用Rxy表示。, 近交系

10、数和亲缘系数的的计算,通经分析法,通经：连接结果与原因的每一条箭头。 通经链：连接两亲缘个体之间完整的通路，即各条通经的总称。 通经系数：度量各原因对结果影响的系数。,亲缘系数: Rxy=(1/2)L, L通经链的箭头数, Fx=RSD1/2,近交系数:, FX=(1/2)N,隔代表(堂)亲通径图,4) 近交降低群体基因型值的平均值,杂交则提高群体平均值,5) 近交使群体分化,杂交使群体一致,6) 近交与人工选择相结合是提高杂种优势的重要手段之一,9.3.2 杂种优势及其遗传理论,1.显性学说: 双亲为对很多座位上的不同等位基因是纯合体，形成杂种后，显性的有利基因的效应积累起来，而隐性有害基因的作用被遮盖起来，出现明显的优势。,2.超显性学说:杂种优势来源于双亲