数量性状遗传分析PPT课件.ppt
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1、关于数量性状遗传分析第一张,PPT共七十九页,创作于2022年6月1、数量性状及其特征数量性状及其特征质量性状(qualitative character):相对性状之间显示出质的差异,变异不连续。在杂种后代的分离群体中,具有相对性状的个体可以明确分组,求出不同组之间的比例。比较容易地用分离规律、独立分配规律或连锁遗传规律来分析其遗传动态。第二张,PPT共七十九页,创作于2022年6月数量性状数量性状概念概念:与质量性状相比较而言,某些相对性状的变异呈连续性,个体之间的差异不明显,界限不清楚,很难明确分组。动植物的许多经济性状:农作物的产量农作物的产量成熟期成熟期奶牛的产奶量奶牛的产奶量棉花的
2、纤维长度等。棉花的纤维长度等。第三张,PPT共七十九页,创作于2022年6月数量性状有两个最显著的特征 1、连续变异。连续变异。杂交后代难以明确分组只能用度量单位进行测量.2、易受环境条件的影响,并表现较复杂的易受环境条件的影响,并表现较复杂的互作关系互作关系。第四张,PPT共七十九页,创作于2022年6月例例:玉米果穗长度遗传玉米果穗长度遗传 F1是杂合体,但基因型相同,那么穗长的差异一定由于环是杂合体,但基因型相同,那么穗长的差异一定由于环境的差异所引起。境的差异所引起。第五张,PPT共七十九页,创作于2022年6月玉米果穗长度遗传玉米果穗长度遗传F1介于双亲之间,介于双亲之间,表现为不完
3、全显性表现为不完全显性.不能按穗长对不能按穗长对F2个个体进行归类体进行归类.F2平均值与平均值与F1接近接近但变异幅度更大但变异幅度更大.第六张,PPT共七十九页,创作于2022年6月第七张,PPT共七十九页,创作于2022年6月质量性状与数量性状的比较质量性状与数量性状的比较第八张,PPT共七十九页,创作于2022年6月2、数量性状的多基因学说数量性状的多基因学说1908,Nilson Ehle,普通小麦籽粒色遗传红粒红粒白粒白粒F1浅红粒浅红粒F2红:白红:白=15:11/16深红;深红;4/16大红;大红;6/16中红;中红;4/16淡红;淡红;(1/16白白)第九张,PPT共七十九页
4、,创作于2022年6月深红深红 大红大红 中红中红 浅红浅红 白色白色 1 :4 :6 :4 :1 4 3 2 1 0R或或C数目数目表型比表型比第十张,PPT共七十九页,创作于2022年6月实验结果的表型比例1:4:6:4:1和(a+b)4的各项系数相同.F2中,R或C的数目分别是4、3、2、1、0,分别控制从红色到白色的各种颜色。总结总结:红色素合成的深浅是基因剂量控制红色素合成的深浅是基因剂量控制,即由即由R或或C的数目的数目决定决定,每增加一个大写基因籽粒颜色更深一些每增加一个大写基因籽粒颜色更深一些.第十一张,PPT共七十九页,创作于2022年6月R或C,红色增效基因(贡献等位基因贡
5、献等位基因).R或C的效应可以累加.R的等位基因为r,r为减效基因(非非贡献贡献等位基因等位基因).第十二张,PPT共七十九页,创作于2022年6月三对基因控制三对基因控制第十三张,PPT共七十九页,创作于2022年6月如果只有1对基因控制F1植株产生的配子 G1/2R+1/2rG1/2R+1/2r配子受精结合,F2的基因型频率为 (1/2R+1/2r)(1/2R+1/2r)=(1/2R+1/2r)2 =1/4RR+2/4Rr+1/4rr 分离比率是按二次分布系数分配分离比率是按二次分布系数分配第十四张,PPT共七十九页,创作于2022年6月则则F2的表现型频率为:的表现型频率为:(R+r)2
6、nn=2时时(R+r)22 =1/16+4/16+6/16+4/16+1/164R3R2R1R0Rn=3时时(R+r)23 =1/64+6/64+15/64+20/64+15/64+6/64+1/646R5R4R3R2R1R0R 性状由性状由n对独立基因决定时对独立基因决定时第十五张,PPT共七十九页,创作于2022年6月杨辉三角杨辉三角 第十六张,PPT共七十九页,创作于2022年6月第十七张,PPT共七十九页,创作于2022年6月数量性状基因数的估计数量性状基因数的估计例如:获得子二代22016个子代,其中极端子代86个,计算所涉及的基因数。(1/4)n=86/22016 n=4第十八张,
7、PPT共七十九页,创作于2022年6月第十九张,PPT共七十九页,创作于2022年6月典型数量性状分布图(正态分布)典型数量性状分布图(正态分布)控制数量性状的基因数目越多,后代的变异类型也越多,每一种控制数量性状的基因数目越多,后代的变异类型也越多,每一种所占的比例更小,加上环境因素,更易呈连续变异。而且是中间多、所占的比例更小,加上环境因素,更易呈连续变异。而且是中间多、两头少,为正态分布两头少,为正态分布.第二十张,PPT共七十九页,创作于2022年6月数量性状遗传的多基因假说:数量性状是由许多微效基因(多基因)的联合效应所造成的;每对基因对性状表型的表现所产生的作用微小.等位基因之间为
8、不完全显性或无显性,表现为增效和减效作用,彼此间不存在显隐性;多基因的效应相等,而且彼此间的作用可以累加,后代的分离表现为连续变异;微效基因对环境敏感.第二十一张,PPT共七十九页,创作于2022年6月微效多基因往往有多效性,一个性状由多个基因内控制;而一个基因往往影响多个性状。多基因定位在染色体上,具有分离、重组、连锁等性质.微效多基因微效多基因:控制数量性状的多基因中,由于每对基因对表型的影响甚微,很难把它们个别的作用区分开,通常把控制数量性状的基因称为第二十二张,PPT共七十九页,创作于2022年6月例外:例外:偏态分布偏态分布一些基因可能存在着显性作用:Aa=AA所以:A1A1=A1a
9、1那么,A1A1A2A2、A1a1A2a2、A1a1A2A2 A1A1A2a2、A1a1A2A2基因型效应相当.第二十三张,PPT共七十九页,创作于2022年6月例外例外主效效应主效效应有些数量性状受一对或少数几对主基因的支配,还受到一些微效基因的修饰,使性状表现的程度受到修饰。主基因主基因:控制某个性状表现的效应较大的少数基因;修饰基因: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。第二十四张,PPT共七十九页,创作于2022年6月质量性状和数量性状的相对性质量性状和数量性状的相对性 由于区分性状的方法不同,质
10、量性状与数量性状可能相互转化。某些数量性状在一些杂交组合中表现为质量性状特征,而在有些组合中表现数量性状的特征。由于用于杂交的亲本间相差基因对数的不同,相差的基因对数愈多,愈接近连续分布。由于观察的层次不同。如产子数可简单分为单胎和多胎,引起多胎的激素水平是连续分布的。第二十五张,PPT共七十九页,创作于2022年6月u阈性状及特性阈性状及特性阈性状阈性状具有一个潜在的连续性变量分布,其遗具有一个潜在的连续性变量分布,其遗传基础是微效多基因控制,但该性状需达到某一阈值传基础是微效多基因控制,但该性状需达到某一阈值才表现出来,而低于该阈值则不表现,这类性状称为才表现出来,而低于该阈值则不表现,这
11、类性状称为。呈正态分布(连续分布以呈正态分布(连续分布以X表示)表示)可以计数的间断分布(以可以计数的间断分布(以P表示)表示)阈性状的两种分布阈性状的两种分布第二十六张,PPT共七十九页,创作于2022年6月阈性状表型非连续变异,存在一个“阈”。阈的一侧表现一类性状,阈的另一侧表现另一类性状,中间存在一个临界点(阈值),如死亡与存活,是一类重要的数量性状.第二十七张,PPT共七十九页,创作于2022年6月易患(感)性(易患(感)性(liability)多基因遗传病认为是由遗传因素与环境效应共同决定个体是否容易患病,这在医学遗传学中称为易患性。易患性的变异是呈连续变异的,它表示人体内由基因决定
12、的某种抗体物质的浓度差异。易患性高的个体,抗病力低,当一个个体的易患性超过阈值时,该个体即表现为“患病”,性状就表达。连续分布的易患性(X)就被阈值区分出不连续的“发病”与“正常”两类,未越过阈值者属于“正常”,越过阈值者则为“患病”。在一定的环境条件下,阈值标志着患病所必需的最低的相关基因的数目。第二十八张,PPT共七十九页,创作于2022年6月u 对数量性状遗传变异研究的特点:以群体和多世代为对象进行研究以群体和多世代为对象进行研究.性状差异无法分组归类,而需逐个测量性状差异无法分组归类,而需逐个测量.应用生物统计学的方法研究数量性状的遗传应用生物统计学的方法研究数量性状的遗传规律规律.借
13、助于分子标记和数量性状基因位点借助于分子标记和数量性状基因位点(QTL)作图技术)作图技术可在分子标记连锁图上可在分子标记连锁图上标出单个基因位点的位置、确定其基因效应标出单个基因位点的位置、确定其基因效应.第二十九张,PPT共七十九页,创作于2022年6月3数量性状遗传分析的基本方法数量性状遗传分析的基本方法 v 对数量性状的研究,一般是采用相应的度量单位进行度量,然后进行统计学分析。v 最常用的统计参数是:平均数(mean)方差(variance)标准差(standard deviation)。第三十张,PPT共七十九页,创作于2022年6月一、平均数一、平均数是某一性状全部观察值的平均值
14、是某一性状全部观察值的平均值,表示一组表示一组资料的集中性资料的集中性.通常应用算术平均数通常应用算术平均数 加权法加权法:将各个变数将各个变数x x乘上它自己的权数,乘上它自己的权数,再经过总和后除以权数的总和。再经过总和后除以权数的总和。u 统计学基础第三十一张,PPT共七十九页,创作于2022年6月二、方差:又称变量,表示一组资料的分散程二、方差:又称变量,表示一组资料的分散程度或离中性。度或离中性。n全部观察值偏离平均全部观察值偏离平均数的度量参数。数的度量参数。n 方差愈大,说明平均数方差愈大,说明平均数的代表性愈小。的代表性愈小。n 计算方法:先求出计算方法:先求出全部资料中每一个
15、观察全部资料中每一个观察值与平均数的离差的平值与平均数的离差的平方的总和,再除以观察方的总和,再除以观察值个数值个数。=离均差=离均差之和=离均差平方和 S2=方差=V=第三十二张,PPT共七十九页,创作于2022年6月三三标准差:方差的平方根值。标准差:方差的平方根值。方差和标准差是全部观察值偏离平均数的重要度量参数.V 和和 S 越大,该资料变异越大,该资料变异程度越大,则平均数的代表程度越大,则平均数的代表性越小性越小.育种上要求标准差大,则差异育种上要求标准差大,则差异大,有利于单株的选择;大,有利于单株的选择;良种繁育场要求标准差小,则差良种繁育场要求标准差小,则差异小,可保持品种稳
16、定。异小,可保持品种稳定。第三十三张,PPT共七十九页,创作于2022年6月第三十四张,PPT共七十九页,创作于2022年6月三三直线相关直线相关度量变量x和y之间的相关程度.表示:rxy四四协方差协方差相关变量x和y共同变异的程度.表示:covxy五五回归系数回归系数一个变量变异时另一个变量的变异程度表示:bxy第三十五张,PPT共七十九页,创作于2022年6月表现型值表现型值P(phenotype valuephenotype value)v 对个体某个性状度量或观察到的数值对个体某个性状度量或观察到的数值。如:某玉米的穗长如:某玉米的穗长1010cmcm 某水稻穗上有某水稻穗上有3003
17、00粒稻谷粒稻谷u 数量性状的遗传率第三十六张,PPT共七十九页,创作于2022年6月 表现型值,P。其中有基因型所决定的部分,称为基因型值(genotype value),G。表现型值与基因型值之差就是环境条件引起的变异,称为环境离差。(environmental deviation),E。P=G+E 这就是这就是数量性状的基本数学模型数量性状的基本数学模型第三十七张,PPT共七十九页,创作于2022年6月个体个体P=G+E群体群体P=G+E(其中其中E=0)两边各除以两边各除以NP(均值均值)=G(均值均值)第三十八张,PPT共七十九页,创作于2022年6月基因型值还可以分解为:基因型值还
18、可以分解为:v加性效应加性效应(additveeffect),Av显性离差(显性离差(dominanceeffect),),Dv互作离差(互作离差(epistasiseffect),),I第三十九张,PPT共七十九页,创作于2022年6月加性效应(加性效应(A)v 基因座位(基因座位(locuslocus)内等位基因之间内等位基因之间 以及非等位基因之间的以及非等位基因之间的累加效应累加效应v 是上下代遗传中可以固定的遗传分量是上下代遗传中可以固定的遗传分量加性效应所引起的遗传变异量是可以通过选择在加性效应所引起的遗传变异量是可以通过选择在后代中被固定下来的后代中被固定下来的.第四十张,PPT
19、共七十九页,创作于2022年6月显性效应(显性效应(D)v基因座位内等位基因之间的基因座位内等位基因之间的互作效应互作效应。v非加性效应,不能在世代间固定非加性效应,不能在世代间固定v与基因型有关与基因型有关v随着基因在不同世代中的分离与重组,基因间的关随着基因在不同世代中的分离与重组,基因间的关系(基因型)会发生变化,显性效应会逐代减小。系(基因型)会发生变化,显性效应会逐代减小。v 群体中群体中D=0D=0第四十一张,PPT共七十九页,创作于2022年6月互作效应(互作效应(I I)v非等位基因之间的相互作用对基因型值非等位基因之间的相互作用对基因型值产生的效应。产生的效应。v非加性效应。
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