第八章数量性状遗传 (2)课件.ppt

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1、第八章数量性状遗传第1页，此课件共47页哦第一节第一节数量性状的特征数量性状的特征第二节第二节数量性状遗传研究的基本统计方法数量性状遗传研究的基本统计方法第三节第三节数量性状的遗传模型和方差分析数量性状的遗传模型和方差分析第四节第四节遗传率的估算及其应用遗传率的估算及其应用第五节第五节数量性状基因座数量性状基因座第2页，此课件共47页哦数量性状研究的开始数量性状研究的开始1918年年R.A.Fisher发表发表“根据孟德尔根据孟德尔遗传假设对亲子间相关性的研究遗传假设对亲子间相关性的研究”论文，将统计方法与遗传分析方法结论文，将统计方法与遗传分析方法结合创立了数量遗传学。合创立了数量遗传学。1

2、925年年著著研研究究工工作作者者的的统统计计方方法法一一书书(StatisticalMethodsforResearchWorkers)，为为数数量量遗遗传传学学研研究究提供了有效的分析方法。提供了有效的分析方法。第3页，此课件共47页哦一、数量性状的特征一、数量性状的特征（1）连连续续性性变变异异，不不能能明明确确分分组组，用用统统计计学学方方法分析法分析（2）易易受受环环境境条条件件影影响响产产生不可遗传变异生不可遗传变异（3）存存在在基基因因型型与与环环境境的互作的互作第一节第一节数量性状的特征数量性状的特征玉米穗长遗传柱形图玉米穗长遗传柱形图第4页，此课件共47页哦数量性状杂交后代的

3、表型特征数量性状杂交后代的表型特征p两个纯合亲本杂交，F1一般为双亲的中间类型，但有时也可能倾向某一个亲本。pF2的表型平均值大体与F1相近，但是变异幅度远远超过F1。pF2分离的群体内，各种不同的表型之间多为量的差别，没有质的不同。第5页，此课件共47页哦玉米玉米4个品种（个品种（G1G4）在）在3个环境（个环境（E1E3）中的产量表现）中的产量表现第6页，此课件共47页哦数量性状和质量性状的区别数量性状和质量性状的区别第7页，此课件共47页哦数量性状和质量性状的区别数量性状和质量性状的区别质量性状：质量性状：1.性性状状表表现现：种种类类上上的的变变化，间断型，二项分布化，间断型，二项分布

4、2.遗遗传传基基础础：少少数数主主基基因因控制；遗传基础简单控制；遗传基础简单3.环环境境作作用用：对对环环境境条条件件的影响不敏感的影响不敏感4.研研究究方方法法：系系谱谱和和概概率率分析分析数量性状：数量性状：1.性性状状表表现现：数数量量上上的的变变化化（如如穗穗长长），连连续续型型，正正态态分布分布2.遗遗传传基基础础：微微效效多多基基因因控控制制，遗传基础复杂遗传基础复杂3.环环境境作作用用：对对环环境境条条件件的的影影响敏感响敏感4.研究方法：数理统计分析研究方法：数理统计分析第8页，此课件共47页哦p同同一一类类性性状状在在不不同同种种生生物物中中表表现现可可能能表表现现不同不同

5、例例如如豌豌豆豆植植株株高高度度在在孟孟德德尔尔的的豌豌豆豆杂杂交交试试验验中中表表现现为为高高株株、矮矮株株相相对对性性状状的的间间断断分分布布；但但在在大大多多数数植植物物中中株株高高均均表表现现为为数数量量化化的的连连续分布续分布第9页，此课件共47页哦二、数量性状的遗传基础二、数量性状的遗传基础1909年年尼尼尔尔逊逊埃埃尔尔（H.Nilson-Ehle）提提出出多多基基因因假假说说，认认为为孟孟德德尔尔遗遗传传定定律律也也是是解解释释数数量量性性状状遗遗传传的的基基础础，不不同同点点在在于于，决决定定质质量量性性状状的的基基因因为为一一对对或或少少数数几几对对，而而决决定定数数量量性

6、性状状的的基基因因对对数数很很多多，多多基基因因假假说说的的要要点点是：是：（1）数数量量性性状状是是由由许许多多彼彼此此独独立立的的基基因因决决定定的的，每个基因作用微小，但仍符合孟德尔遗传每个基因作用微小，但仍符合孟德尔遗传（2）各基因的效应微小且相等）各基因的效应微小且相等（3）各各对对等等位位基基因因表表现现为为不不完完全全显显性性，或或表表现现为为增增效效和和减减效作用效作用（4）各基因的作用是累加性的）各基因的作用是累加性的第10页，此课件共47页哦多基因假说的实验依据：多基因假说的实验依据：ABCP1红粒红粒白粒白粒红粒红粒白粒白粒红粒红粒白粒白粒F1红粒红粒红粒红粒红粒红粒F2

7、3/4红粒红粒15/16红粒红粒63/64红粒红粒1/4白粒白粒1/16白粒白粒1/64白粒白粒在对小麦和燕麦籽粒颜色的遗传研究中发现，在若干在对小麦和燕麦籽粒颜色的遗传研究中发现，在若干个红粒与白粒的杂交组合中有如下几种情况：个红粒与白粒的杂交组合中有如下几种情况：第11页，此课件共47页哦试验结果分析：试验结果分析：分析结果表明，小麦和燕麦中分析结果表明，小麦和燕麦中存在存在3 3对与种皮颜对与种皮颜色有关，种类不同但作用相同的基因色有关，种类不同但作用相同的基因，这，这3 3对基因中对基因中的任何一对在单独分离时都可以产生的任何一对在单独分离时都可以产生3131的比率，当的比率，当3 3

8、对对基基因因同同时时分分离离时时，则则产产生生631631的的比比率率；上上述述杂杂交交在在F2的的红粒中又呈现各种程度的差异，按红色程度分为：红粒中又呈现各种程度的差异，按红色程度分为：A A中中:1/4:1/4红粒红粒2/42/4中红粒中红粒1/41/4白粒白粒B B中中:1/16:1/16深红深红4/164/16红粒红粒;6/16;6/16中红中红;4/16;4/16浅红浅红;1/16;1/16白色白色C C中中:1/64:1/64极极 深深 红红 6/646/64深深 红红 15/6415/64红红 粒粒 20/6420/64中中 红红15/6415/64中浅红中浅红6/646/64浅

9、红浅红1/641/64白粒白粒第12页，此课件共47页哦两对基因差异亲本间杂交两对基因差异亲本间杂交第13页，此课件共47页哦 三对基因差异亲本间杂交三对基因差异亲本间杂交第14页，此课件共47页哦多对基因差异亲本间杂交多对基因差异亲本间杂交p性状表现：性状表现：F1表现为两亲本间的中间类型；表现为两亲本间的中间类型；F2表现为基因间的重叠作用表现为基因间的重叠作用(3:1；15:1；63:1)；存在累加效应，有多种中间类型。存在累加效应，有多种中间类型。p粒色遗传总结：粒色遗传总结：基因间表现累加效应，基因对数越多，中间类型越多，基因间表现累加效应，基因对数越多，中间类型越多，类型间差异越小

10、，随基因对数增加将表现为连续变异类型间差异越小，随基因对数增加将表现为连续变异。第15页，此课件共47页哦借借助助于于分分子子标标记记和和数数量量性性状状基基因因位位点点(QTL)作作图图技技术术，已已经经可可以以在在分分子子标标记记连连锁锁图图上上标标记记出出单单个个基基因因位位点点的的位位置，并确定其基因效应。置，并确定其基因效应。研研究究表表明明,数数量量性性状状可可有有少少数数主主基基因因控控制制，也也可可由由微微效多基因控制效多基因控制主基因：主基因：少数效应明显的基因少数效应明显的基因微效基因：微效基因：数目较多，效应微小的基因数目较多，效应微小的基因（加性效应、显性效应、上位性效

11、应）（加性效应、显性效应、上位性效应）修修饰饰基基因因：基基因因作作用用微微小小，增增强强或或削削弱弱其其他他主主基基因因对对表表现现型型的的作作用用，如如某某品品种种荷荷兰兰牛牛有有一一对对控控制制毛毛色色花花斑斑的的隐隐性基因，花斑的大小由一组修饰基因所控制性基因，花斑的大小由一组修饰基因所控制第16页，此课件共47页哦三、超亲遗传三、超亲遗传数数量量性性状状遗遗传传中中，当当杂杂交交双双亲亲不不是是极极端端类类型型时时，杂杂交交后后代代中中有有可可能能分分离离出出高高于于高高值值亲亲本本或或低低于于低低值值亲亲本本的的类类型型。这这种种杂杂种种后后代代的的分分离离超超越越双双亲亲范范围围

12、的的现现象象叫叫做做超亲遗传。超亲遗传。早熟早熟a1a1a2a2A3A3A1A1A2A2a3a3晚熟晚熟A1a1A2a2A3a3A1A1A2A2A3A3a1a1a2a2a3a3更晚熟更晚熟更早熟更早熟第17页，此课件共47页哦一、平均数一、平均数平均数：用以衡量群体数量资料的集中性，表示一组资平均数：用以衡量群体数量资料的集中性，表示一组资料中变量的中心位置料中变量的中心位置数量遗传中常用的是算术平均数。数量遗传中常用的是算术平均数。样本平均数的计算公式：样本平均数的计算公式：n个观察值样本资料平均数的计算公式个观察值样本资料平均数的计算公式第二节第二节数量性状遗传研究的基本统计方法数量性状遗

13、传研究的基本统计方法第18页，此课件共47页哦二、方差和标准差二、方差和标准差用以衡量群体数量资料的变异程度（也称离中性用以衡量群体数量资料的变异程度（也称离中性/分散分散程度）的参数主要有：程度）的参数主要有：方差方差标准差标准差方差的计算公式方差的计算公式:标准差的计算公式标准差的计算公式:V V和和S S越大，表示这个资料的变异程度越大，则平均数越大，表示这个资料的变异程度越大，则平均数的代表性越小的代表性越小 第19页，此课件共47页哦第三节第三节数量性状的遗传模型和方差分析数量性状的遗传模型和方差分析 一、数量性状的遗传模型一、数量性状的遗传模型表现型值（表现型值（P）：）：某性状的

14、表现型数值某性状的表现型数值基基因因型型值值（G）：是是指指在在表表现现型型值值中中由由基基因因型型所所决决定定的的数数值值环境离差（环境离差（E）：）：是指由环境引起的表型值的变化是指由环境引起的表型值的变化P（表现型值）（表现型值）G（基因型值）（基因型值）E（环境离差）（环境离差）第20页，此课件共47页哦基因型值可进一步再分为基因型值可进一步再分为3个部分：个部分：加性效应（加性效应（A）显性效应（显性效应（D）上位效应（上位效应（I）第21页，此课件共47页哦加性效应（加性效应（A）指指等等位位基基因因间间和和非非等等位位基基因因间间效效应应的的简简单单相相加加。是是各各个个基基因因

15、对对某某性性状状的的共共同同效效应应，也也就就是是每每个个基基因因对对该该性性状状的的单单独独效效应应的的总总和和第22页，此课件共47页哦显性效应（显性效应（D）指同一位点内等位基因间相互作用产生的效应指同一位点内等位基因间相互作用产生的效应 例如：例如：A3、a2、则、则AA6、aa4，加性：加性：Aa=5 显性时：显性时：Aa=AA=6第23页，此课件共47页哦上位效应（上位效应（I）指不同基因位点内非等位基因相互作用产生指不同基因位点内非等位基因相互作用产生的效应。的效应。假设有两个基因座：假设有两个基因座：GA，GBG=GA+GB+IAB若若IAB0，则，则AB之间无相互作用之间无相

16、互作用第24页，此课件共47页哦p不分离世代中，个体间差异完全由环境因素引起：不分离世代中，个体间差异完全由环境因素引起：个体基因型相同，基因型效应值个体基因型相同，基因型效应值G也相同；也相同；随机误差随机误差e是导致个体间表型差异的唯一原因。是导致个体间表型差异的唯一原因。p分离世代中，个体间差异有两个方面的因素：分离世代中，个体间差异有两个方面的因素：不不同同基基因因型型个个体体的的基基因因型型值值G不不同同，引引起起部部分分个个体体表表型差异；随机误差型差异；随机误差e也会引起个体表型差异。也会引起个体表型差异。第25页，此课件共47页哦根据性状效应值分解可得：根据性状效应值分解可得：

17、VP=VG+VEVP为群体为群体表现型方差表现型方差；VG为群体基因型差异所引起的变异方差，称为为群体基因型差异所引起的变异方差，称为基基因型方差因型方差；VE为为环环境境因因素素所所引引起起的的变变异异方方差差，称称为为环环境境方方差差；无无互作时为随机误方差互作时为随机误方差不不分分离离世世代代（P1,P2,F1）个个体体间间无无基基因因型型差差异异，即即：VG=0，因因此此：VP=VE可可用用不不分分离离世世代代表表型型方方差差估估计计环环境境方差方差分离世代（如分离世代（如F2）中，）中，VP=VG+VE二、表现型变异与基因型变异二、表现型变异与基因型变异1.1.表型方差分量表型方差分

18、量第26页，此课件共47页哦2.遗传方差分量遗传方差分量遗传方差也可分解为三种方差分量：遗传方差也可分解为三种方差分量：基基因因加加性性方方差差（VA）：个个体体间间加加性性效效应应差差异异（等等位位基基因因间间与与非非等等位位基基因因间间累累加加）导导致致的的群群体体变变异异方方差差显显性性方方差差（VD）：等等位位基基因因间间相相互互作作用用引引起起的的变变异量异量上上位位性性方方差差（VI）：非非等等位位基基因因间间相相互互作作用用引引起起的的变异量变异量因此有：因此有：VG=VA+VD+VI；VP=VA+VD+VI+VE此时，此时，VD+VI为非加性方差为非加性方差第27页，此课件共4

19、7页哦几组概念对照表几组概念对照表变异变异效应值效应值方差方差表型表型表型变异表型变异表型值表型值表型方差表型方差基因型基因型遗传变异遗传变异基因型值基因型值遗传方差遗传方差加性效应加性效应加性方差加性方差显性效应显性效应显性方差显性方差非加性非加性上位性效应上位性效应上位性方差上位性方差环境环境环境变异环境变异环境效应环境效应环境方差环境方差第28页，此课件共47页哦加性加性-显性模型显性模型G=A+D VG=VA+VD P=A+D+E VP=VA+VD+VE加性加性-显性显性-上位性模型上位性模型G=A+D+I VG=VA+VD+VIP=A+D+I+E VP=VA+VD+VI+VE第29页

20、，此课件共47页哦单基因遗传的加性单基因遗传的加性-显性遗传模型显性遗传模型在一对基因在一对基因(C,c)差异的两个亲本差异的两个亲本P1,P2的杂交组合中，的杂交组合中，F2有三种基因型个体：有三种基因型个体：CC/Cc/cc；设其设其遗传理论值遗传理论值分别为：分别为：a,d,-a，其中：，其中：a表示基因表示基因加性效应值加性效应值；d表示基因表示基因显性效应值显性效应值。两亲本的中间值两亲本的中间值(称为称为中亲值中亲值)为：为：a+(-a)=0.第30页，此课件共47页哦第四节第四节遗传率的估算及其应用遗传率的估算及其应用一、遗传率的概念一、遗传率的概念遗传率（遗传率（heritab

21、ility）：遗传方差占总方差（表型方差）的）：遗传方差占总方差（表型方差）的比率比率 广义遗传率（广义遗传率（hB2）：遗传方差占总方差的比率）：遗传方差占总方差的比率 狭义遗传率（狭义遗传率（hN2）：加性方差占总方差的比率）：加性方差占总方差的比率第31页，此课件共47页哦二、遗传率的估算二、遗传率的估算p广义遗传率的估算：广义遗传率的估算：根根据据各各世世代代性性状状观观察察值值可可以以直直接接估估计计各各世世代代性性状状表表型型方方差差(总方差总方差)VP，但是不能直接估计遗传方差，但是不能直接估计遗传方差VG在在不不分分离离世世代代(P1,P2和和F1)中中，由由于于个个体体间间基

22、基因因型型一致，因而遗传方差为一致，因而遗传方差为0，即：，即：VG=0VP=VEVP1=VP2=VF1=VE在分离世代在分离世代(如如F2)中，个体间基因型不同：中，个体间基因型不同：VP=VG+VEVF2=VG+VE第32页，此课件共47页哦p广义遗传率的估算广义遗传率的估算综上所述：综上所述：可以用三个不分离世代可以用三个不分离世代的表型方差（的表型方差（VP1,VP2,VF1）来估计）来估计性状的性状的环境方环境方差差此时此时遗传方差遗传方差VG=VP-VE用分离世代方差用分离世代方差VF2来来估计性状的估计性状的广义遗传率广义遗传率第33页，此课件共47页哦根据狭义遗传率的定义公式：

23、根据狭义遗传率的定义公式：其中其中VP可由可由VF2估计：估计：VP=VF2=VA+VD+VI+VE要估计狭义遗传率，还需要估计基因要估计狭义遗传率，还需要估计基因加性效应方加性效应方VA，这需要对，这需要对各世代的表型方差分量进行进一步的分解各世代的表型方差分量进行进一步的分解p狭义遗传率的估算狭义遗传率的估算第34页，此课件共47页哦 VG广义遗传率广义遗传率hB2 =100%VP VF2-VE=100%VF2 VA+VD =100%VA+VD+VI+VE第35页，此课件共47页哦 VA狭义遗传率狭义遗传率hN2 =100%VP VA =100%VA+VD+VI+VE第36页，此课件共47

24、页哦问问：小小麦麦抽抽穗穗期期的的hN2=72%,两两亲亲本本的的平平均均表表型方差为型方差为10.68，F2表型方差为表型方差为40.35 求：求：VE VA VD hB2第37页，此课件共47页哦三、遗传力的应用三、遗传力的应用p遗传率可作为杂种后代性状选择指标的指标，其高低遗传率可作为杂种后代性状选择指标的指标，其高低反映：性状传递给子代的能力、选择结果的可靠性、育反映：性状传递给子代的能力、选择结果的可靠性、育种选择的效率种选择的效率；p通常认为遗传力：通常认为遗传力：50%高；高；=2050%中；中；20%低低.第38页，此课件共47页哦（1）不易受环境影响的性状的遗传率比较高，）不

25、易受环境影响的性状的遗传率比较高，易受环境影响的性状则较低；易受环境影响的性状则较低；（2）变异系数小的性状遗传率高，变异系数大）变异系数小的性状遗传率高，变异系数大的则较低；的则较低；（3）质量性状一般比数量性状有较高的遗传率）质量性状一般比数量性状有较高的遗传率（4）性状差距大的两个亲本的杂种后代，一般）性状差距大的两个亲本的杂种后代，一般表现较高的遗传率；表现较高的遗传率；（5）遗传率并不是一个固定数值，对自花授粉）遗传率并不是一个固定数值，对自花授粉植物来说，它因杂种世代推移而有逐渐升高的趋植物来说，它因杂种世代推移而有逐渐升高的趋势。势。遗传率与影响因素：遗传率与影响因素：第39页，

26、此课件共47页哦 第五节第五节数量性状基因座数量性状基因座数量性状是由众多基因控制的。数量性状是由众多基因控制的。控控制制数数量量性性状状的的基基因因是是微微效效多多基基因因，这这些些基基因因往往往往相相对对集集中中存存在在于于一一个个染染色色体体或或多多个个染染色色体体的的某某一一区区段段即即数数量量性性状状基基因因座（座（quantitativetraitlocus，QTL）本本质质：用用一一只只座座位位的的分分子子标标记记来来定定位位未未知知座座位位的的Qi,控控制制数量性状的基因座数量性状的基因座Qi，两侧相连锁的分子标记，两侧相连锁的分子标记Mi-和和Mi+第40页，此课件共47页哦

27、QTL定位的基本原理示意图定位的基本原理示意图第41页，此课件共47页哦玉米玉米5号染色体上影响产量的号染色体上影响产量的QTL位置与位置与LOD曲线图曲线图第42页，此课件共47页哦思考题思考题试举出与同学们日常生活密切相关的数量性状遗传的试举出与同学们日常生活密切相关的数量性状遗传的例子并加以说明。例子并加以说明。第43页，此课件共47页哦第44页，此课件共47页哦第45页，此课件共47页哦第46页，此课件共47页哦极高个体极高个体AABBAABB 极矮个体极矮个体aabbaabb中等身高中等身高AaBbAaBb 中等身高中等身高AaBbAaBbABAbaBabABAbaBabaaBBAaBbAaBBAABbAABBAabbaaBbaabbAABbAabbaaBbAaBbAaBBAaBbAAbbAaBb第47页，此课件共47页哦