数量遗传学基础2.pptx





《数量遗传学基础2.pptx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《数量遗传学基础2.pptx(105页珍藏版)》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、 数量遗传学的形成过程数量遗传学的形成过程数量遗传学基础孟德尔规律 重新发现 细胞遗传学(1865)(1900)Galton Nilsson-Ehle,Johannsen,Fisher (1889)(1908)(1909)(1918)数量遗传学 Pearson 生物统计学 (1897、1905)第1页/共105页数量遗传学研究内容数量遗传学研究内容数量性状的数学模型和遗传参数估测选择理论和方法交配系统(近交和杂交)的遗传效应分析育种规划理论基因频率和基因型频率通径系数数量遗传学基础群体遗传参数育种群群体统计推断参数估计统计预测选择交配系统繁殖育种规划图:数量遗传学研究内容间的相互关系第2页/共
2、105页数量性状遗传规律的研究步骤数量性状遗传规律的研究步骤建立数量性状遗传关系的数学模型建立数量性状遗传关系的数学模型根据资料检验模型的正确性根据资料检验模型的正确性估计模型参数,即遗传参数估计模型参数,即遗传参数检验参数估计的可靠性检验参数估计的可靠性结合实际作出参数的生物学解释结合实际作出参数的生物学解释应用模型解决实际育种问题应用模型解决实际育种问题数量遗传学基础第3页/共105页例:研究公猪(s)和饲养水平(r)及其互作效应对猪日增重的影响。首先建立观测值的数学模型:第 公猪在第 饲养水平下的第 个后代的日增重总体均数公猪的固定效应饲养水平固定效应互作效应随机误差效应第4页/共105
3、页第5页/共105页第6页/共105页对数量遗传学研究内容的几点认识对数量遗传学研究内容的几点认识统计学思想贯穿数量遗传学的全部内容,如遗传参数估计和育种值的预测等。统计学思想贯穿数量遗传学的全部内容,如遗传参数估计和育种值的预测等。确确定定性性与与不不确确定定性性的的矛矛盾盾时时时时体体现现,遗遗传传参参数数和和育育种种值值是是真真实实存存在在的的,但但只只能能通通过样本来推断总体,通过表型值来预测育种值。过样本来推断总体,通过表型值来预测育种值。研究对象在个体与群体间相互转换研究对象在个体与群体间相互转换遗传与变异的矛盾遗传与变异的矛盾数量遗传学基础第7页/共105页 数量遗传学研究现状及
4、发展前景数量遗传学研究现状及发展前景数量性状遗传基础理论方面数量性状遗传基础理论方面遗传参数估计的方法方面遗传参数估计的方法方面选择理论和方法方面选择理论和方法方面资料处理和计算手段方面资料处理和计算手段方面宏观应用方面宏观应用方面新知识和技术方法的应用方面新知识和技术方法的应用方面数量遗传学基础第8页/共105页第一节第一节:群体的遗传结构群体的遗传结构群体的遗传结构基因频率、基因型频率群体遗传平衡定律:HardyWeinberg定律群体遗传平衡定律的推广等位多基因、多基因座群体遗传结构的影响因素选择、突变、迁移、交配方式、遗传漂变数量遗传学基础第9页/共105页基本概念基本概念群体群体孟德
5、尔群体(Mendelianpopulation):个体间有交配的可能性、在连续世代间有基因交换的有性繁殖群体,其中的所有基因可看作是一个基因库,各个体共享这一基因库资源,相互间可自由地进行基因交流。一个个体在群体中存在的时间是有限的,除非发生突变,其遗传基础是终生不变的。一个群体则是可以长期存在的,群体可大可小、分布可广可窄,其遗传结构由所有个体的遗传基础决定,并受到各种各样的因素影响,可以随时发生变化。数量遗传学基础第10页/共105页基本概念基本概念基因频率基因频率基因频率(genefrequency):在一个群体中某一等位基因的数量与占据同一基因座的全部等位基因总数的比例。用百分率表示,
6、取值范围在0到1之间,通常写成小数的形式,它是群体遗传特性的基本标志。数量遗传学基础第11页/共105页基本概念基本概念基因型频率基因型频率基因型频率(genotypefrequency):在二倍体的生物群体中,某一基因座的特定基因型在其全部基因型中所占的比例。用百分率表示,取值范围在0到1之间,通常也写成小数的形式,同一位点的所有基因型的频率总和为1,一般用大写字母表示。在只有一对等位基因(A和a)时,可形成三种基因型,即AA、Aa和aa,可用D、H和R分别表示各自的频率,这时D+H+R=1。数量遗传学基础第12页/共105页基因频率与基因型频率的关系基因频率与基因型频率的关系在一对基因时:
7、AA基因型频率为D,有2D的A基因Aa基因型频率为H,有H的A和a基因aa基因型频率为R,有2R的a基因因此,A和a的基因频率分别为:数量遗传学基础第13页/共105页实例实例人类MN血型是由一对等位基因(M,N)控制,它们是共显性的,可形成三种基因型(MM、MN和NN),其抗原类型表现为M型、MN型和N型。通过对69685个人的抽测,发现M型有21045人、MN型有34378人、N型有14262人。试估计基因和基因型频率。数量遗传学基础第14页/共105页 因为基因型与所测的抗原类型一致,因此这三种基因型因为基因型与所测的抗原类型一致,因此这三种基因型频率频率D、H和和R分别为:分别为:M和
8、N的基因频率分别为p和q:数量遗传学基础第15页/共105页基本概念基本概念随机交配随机交配随机交配(randommating),其基本含义是指在一个有性繁殖的群体中,任何个体与所有异性个体都有相同的交配机会,即任何一对异性个体的结合都是随机的。数量遗传学基础第16页/共105页群体遗传平衡定律群体遗传平衡定律Hardy-Weinberg定律:定律:在随机交配的大群体中,若没有选择、突变、迁移等因素的作用,基因频率和基因型频率在世代间保持不变。在任何大群体中,不论初始基因频率如何,只要经过一个世代的随机交配,一对常染色体上的基因就可达到平衡状态,没有其它因素影响时,其基因频率和基因型频率在以后
9、的连续世代随机交配情况下保持平衡状态。在平衡状态下,一对等位基因的基因频率与基因型频率的关系为:数量遗传学基础第17页/共105页Hardy-Weinberg平衡平衡第18页/共105页一对等位基因时的亲本交配类型和后代基因型一对等位基因时的亲本交配类型和后代基因型频率频率数量遗传学基础第19页/共105页一世代的基因型频率和基因频率分别为一世代的基因型频率和基因频率分别为:数量遗传学基础第20页/共105页群体遗传平衡的统计检验群体遗传平衡的统计检验数量遗传学基础第21页/共105页群体遗传平衡定理的推广群体遗传平衡定理的推广一对等位基因无显性或显性不完全一对等位基因完全显性性连锁基因复等位
10、基因多基因座数量遗传学基础第22页/共105页一对等位基因完全显性一对等位基因完全显性可以识别的隐性纯合子基因型频率等于 ,而p=1-q,从而很容易的确定群体的基因频率。数量遗传学基础例子:在奶牛中有角与无角是由一对等位基因控制的,无角是显性的。据某牛场统计表明,约有2的牛是无角的,试计算基因频率。第23页/共105页性连锁基因性连锁基因性连锁基因与基因型频率数量遗传学基础第24页/共105页数量遗传学基础第25页/共105页数量遗传学基础第26页/共105页性连锁基因频率在群体中的变化性连锁基因频率在群体中的变化数量遗传学基础第27页/共105页复等位基因复等位基因基因频率与基因型频率的关系
11、为:数量遗传学基础第28页/共105页实例实例控制兔毛色有三个等位基因(C、ch、c),C对后两者显性,ch对c显性,只要有C基因就表现为有色,chch和chc表现为“八点黑”,即喜马拉亚白化(全身白色,耳、鼻、尾、脚为黑色),cc为白化(全身白色,眼球粉红)。据调查,在一随机交配的大兔群中,有色兔占75、“八黑”兔占9、白化兔占16,试估计三种基因频率。数量遗传学基础p1=0.5;p2=0.1;P3=0.4第29页/共105页加利福尼亚兔 公羊兔喜马拉雅兔 第30页/共105页在随机交配的大群体中,各种配子随机结合如下:在随机交配的大群体中,各种配子随机结合如下:CchcCCC(p1p1)C
12、ch(p1p2)Cc(p1p3)chCch(p1p2)chch(p2p2)chc(p2p3)cCc(p1p3)chc(p2p3)cc(p3p3)第31页/共105页实例实例人类的ABO血型系统由三个等位基因控制(IA、IB、IO),IA与IB是共显性的、并都对IO显性,因此呈现出四种血型,IAIA、IAIO为A型血,IBIB、IBIO为B型血,IAIB为AB型血,IOIO为O型血。据统计,某人群中A型血的比例为39、B型血为24、AB型血为12、O型血为25,试估计其基因频率。数量遗传学基础pA=0.3;pB=0.2;PO=0.5第32页/共105页群体遗传结构影响因素群体遗传结构影响因素突变
13、突变偶发突变:不能以一定频率重复发生的偶然的一次突变频发突变:(recurrentmutation)是指能以一定频率重复发生的突变反向突变:将a基因突变为A基因称为反向突变(reversemutation),研究表明反向突变率一般仅相当于正向突变率的十分之一左右数量遗传学基础第33页/共105页频发突变频发突变频发突变作用下第n代两基因的频率分别为:显然,如果没有其它因素影响,当n时,所有的A基因将变为a基因。数量遗传学基础第34页/共105页反向突变反向突变在正反向频发突变的作用下可以达到平衡,这时的基因频率为:t世代基因频率与世代数的关系如下:数量遗传学基础第35页/共105页实例实例设一
14、对等位基因的初始频率分别为0.6和0.4,正突变率为810-5,反向突变率为210-5。试计算达到平衡状态时的基因频率?到第1000代时的基因频率?a基因频率由0.4升到0.6需要多少世代?数量遗传学基础第36页/共105页结果结果数量遗传学基础第37页/共105页迁移(migration):不同群体间由于个体转移引起的基因流动过程一代迁移后基因频率的变化量q为:经过t代连续迁移后的基因频率为:群体遗传结构影响因素群体遗传结构影响因素迁移迁移数量遗传学基础第38页/共105页群体遗传结构影响因素群体遗传结构影响因素选择选择选择(selection):群体内个体参与繁殖的机会不均等,从而导致不同
15、个体对后代的贡献不一致。造成这种繁殖机会不均等的原因主要有个体适应性和生活力的差异、个体繁殖力不同及人为的选择,前两者是自然选择的主要因素,而人工选择是动物育种改良最重要的手段。适应度与选择系数对显性基因的选择对隐性基因的选择对杂合子的选择数量遗传学基础第39页/共105页系统性因素的联合效应系统性因素的联合效应突变与选择的联合效应迁移与选择的联合效应例子:假设正突变率为u=10-5,隐性基因的选择系数为s=0.1,试计算达到平衡时的基因频率和基因型频率?数量遗传学基础第40页/共105页第二节:第二节:数量性状及其遗传基础数量性状及其遗传基础 性状的分类 数量性状遗传基础 数量性状数学模型第
16、41页/共105页性状的分类性状的分类质量性状(qualitative trait)变异可以截然区分为几种明显不同的类型,一般用语言来描述。如牛角的有无、毛色、血型等,通常作为品种特征。数量性状(quantitative trait)变异是连续的,个体间表现的差异只能用数量来区别。如日增重、体高、通常为畜禽的生产、生长性状。阈性状(threshold trait)呈非连续型变异,但是又不简单服从孟德尔遗传规律。如家畜对某些疾病的抵抗力表现为发病或健康两个状态。第42页/共105页性状的分类性状的分类质量性状、数量性状与阈性状的比较质量性状、数量性状与阈性状的比较 第43页/共105页数量性状遗
17、传基础(数量性状遗传基础(1)微效多基因假说 数量性状是由大量的、效应微小而类似的、并且可加的基因控制,这些基因在世代相传中服从孟德尔原理,即分离规律和自由组合规律,以及连锁互换规律,这些基因间一般没有显隐性区别。此外,数量性状同时受到基因型和环境的作用,而且数量性状的表现对环境影响相当敏感。这一假说的实质是数量性状由大量微效基因控制,因而称之为微效多基因假说。有限的基因如何控制众多的数量性状?基因与性状的关系是“多因一效”和“一因多效”基因除具有加性效应外还有显性效应和上位效应 数量性状的表现还要受到环境的影响。第44页/共105页数量性状遗传基础(数量性状遗传基础(2)数量性状基因座将那些
18、对数量性状有较大影响的基因座(单个的基因或基因簇)称为数量性状基因座(quantitative trait locus,QTL)。作用可以利用分子遗传标记对数量性状基因型进行标记辅助选择;将转基因技术用于数量性状的遗传操作;能够鉴别由多因素引起的遗传疾病,为基因治疗和改进预防措施提供依据;对家畜育种实践的指导更为科学合理。第45页/共105页数量性状数学模型数量性状数学模型 数量性状表型值的剖分:数量性状表型值(phenotype)基因型值(genotype)环境效应值(environment)基因型与环境互作效应(interaction)对于大多数的数量性状而言,基因型效应与环境效应之间无互
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 数量 遗传学 基础

限制150内