数量性状遗传2.pptx

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1、动植物的大多数经济、农艺性状都是数量性状，因此研究数量性状的表现、遗传及其改良具有重要的意义。动物：体重、产仔(卵)数、出栏期、肉质等；植物：成熟期、产量、粒重(果实大小)、品质等。第1页/共43页第一节 数量性状的遗传特征数量性状是可以度量的。数量性状的变异表现为连续的，杂交后的分离世代不能明确分组。需用统计学方需用统计学方法分析。法分析。例如：水稻、小麦等植株的高矮、生育期的长短、产量高低等性状，不同品种间杂交的F2，F3后代群体都有广泛的变异类型，不能明确地划分为不同的组统计每组的个体数，求出分离比例。第2页/共43页数量性状一般容易受环境条件的影响而发生变异，这种变异是不遗传。例如：玉

2、米果穗长度不同的两个品系杂交，F1的穗长介于两亲本之间，呈中间型；F2出现连续变异，不易分组，即使P1、P2（纯合）也呈连续分布（表4-1，图4-1）第3页/共43页由于环境的影响，使基因型纯合的两个亲本和基因型杂合一致的杂种第一代(F1)，各个个体的穗长也呈现连续的分布。F2群体既有由于基因分离所造成的基因型差异，又有由于环境影响所造成的同一基因型的表现型差异，所以，F2的连续分布比亲本和F1都更广泛。第4页/共43页控制数量性状的遗传基础是多基因系统。与质量性状的区别如下：质量性状数量性状 差异明显：个体间变异呈 差异不明显：个体间变异呈 间断性分布，可以明确分组归类。连续分布，不能分组归

3、类。显性作用强：F1通常表现为显性。显性作用弱：部分、不完全 显性。F1表现为中间型。控制性状的基因少。控制性状的基因多。性状表现受环境影响小。性状表现受环境影响大 与环境互作。第5页/共43页质量性状和数量性状的划分不是绝对，同一性状在不同亲本的杂交组合中可能表现不同。例如：植株的高度是一个数量性状，但在有些杂交组合中，高株和矮株却表现为简单的质量性状遗传。第6页/共43页第二节数量性状遗传的多基因假说一、多基因假说的实验依据 1908年尼尔逊爱尔提出多基因假说对数量性状的遗传进行了解释。实验：在对小麦子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3种情况：第7页/共43页

4、A组 B组 C组P1 红粒白粒 红粒白粒 红粒白粒 F1 红粒 红粒 红粒 F2 3/4红粒 15/16红粒 63/64红粒 1/4白粒 1/16白粒 1/64白粒 第8页/共43页分析结果表明：小麦和燕麦中存在3对与种皮颜色有关、种类不同但作用相同的基因，这3对基因中的任何一对在单独分离时都可以产生31的比率，当3对基因同时分离时，则产生63/641/64的比率；上述杂交在F2的红粒中又呈现各种程度的差异，按红色程度分为：A中:1/4红粒2/4中红粒1/4白粒B中:1/16深红4/16红粒;6/16中红;4/16淡红;1/16白粒C中:1/64极深红6/64深红15/64红粒20/64中红1

5、5/64中淡红6/64淡红1/64白粒红色深浅程度的差异与基因数目有关，而与基因种类无关。第9页/共43页理论解释：若设控制小麦籽粒颜色的红色基因为R，白色基因为r，R与r之间没有明显的显隐性关系。如B组：小麦籽粒颜色若受两对基因决定，则第10页/共43页第11页/共43页C组：小麦籽粒颜色若受三对重叠基因决定，则第12页/共43页第13页/共43页上面两个杂交试验都表明，当基因的作用为累加时，即每增加一个红粒有效基因(R)。子粒的颜色就要更红一些。由于各个基因型所含的红粒有效基因数的不同，就形成红色程度不同的许多中间类型子粒。第14页/共43页二、多基因假说的要点数量性状是受许多效应微小的基

6、因控制的微效多基因；基因的效应相等且可加，故又称累加基因。等位基因缺乏显性；RRRrrr，大写字母仅表示增效基因，小写字母表示减效。基因的作用受环境影响较大；多基因往往具有多效性，可以作为修饰基因，修饰主基因的表达程度微效多基因与质量性状的主基因一样位于染色体上，单个基因的遗传完全符合“三大定律”，但是由于无法鉴定单个基因的作用，无法用三大定律进行分析。主要采用统计方法分析。第15页/共43页 用多基因假说可以解释超亲遗传现象：P1P1（A A1 1A A1 1A A2 2A A2 2a a3 3a a3 3a a4 4a a4 4）P2 P2（a a1 1a a1 1a a2 2a a2 2

7、A A3 3A A3 3A A4 4A A4 4）中熟中熟 中熟中熟 F1:F1:中间型，中间型，F2 F2 分离出超亲类型：分离出超亲类型：A A1 1A A1 1A A2 2A A2 2A A3 3A A3 3A A4 4A A4 4 a a1 1a a1 1a a2 2a a2 2a a3 3a a3 3a a4 4a a4 4 特晚熟特晚熟 特早熟特早熟 第16页/共43页第三节 数量性状的遗传率 数量性状遗传研究的基本统计方法：平均数 它反映一组数据的集中性，可作为两组资料差异程度的比较。通常应用的是算术平均数，是一组资料中所有观察值的总和除以观察值总个数所得的商，表示如下：第17页

8、/共43页方差和标准差 方差和标准差是用以反映一组资料的变异程度即分散程度的两个常用统计参数。方差或标准差愈大，表示这组资料的变异程度愈大，观察值的集中性愈差，该组观察值的平均数的代表性愈小。方差方差方差方差 是一组观察值的离均差平方和与自由度的比是一组观察值的离均差平方和与自由度的比值，通常用值，通常用S S2 2(或或V)V)来表示，所带单位是观察值来表示，所带单位是观察值单位的平方，计算公式为：单位的平方，计算公式为：S2（或V）=第18页/共43页标准标准差差(误误)是一组观察值的离均差平方和与自是一组观察值的离均差平方和与自由度的比值的开平方根值，通常用由度的比值的开平方根值，通常用

9、S S来表示。来表示。在生物资料中表明平均数的范围为平均数标准误第19页/共43页一、遗传率的概念 遗传率（heritability）：或称遗传力，指性状的遗传方差在总方差（表型方差）中所占的比率。可以作为杂种后代进行选择的一个指标。杂种后代性状的形成决定于两方面的因素：一是亲本的基因型，二是环境条件的影响。第20页/共43页 某性状的表现型的数值，称为表现型值。以P表示。是对个体某性状度量或观测到的数值，是个体基因型在一定条件下的实际表现，是基因型与环境共同作用的结果。即决定P的因素有遗传和环境，由遗传因素决定的部分叫基因型值（G），由环境因素决定的部分叫环境因子（E）。则 P=G+E 第2

10、1页/共43页以群体为研究单位时，某一性状的表型值应以群体均值来表示，即：同理可得：VP=VG+VE三个方差的关系是：V VP P表现型方差（即总方差）表现型方差（即总方差）V VGG基因型方差（或遗传方差）基因型方差（或遗传方差）V VE E环境方差环境方差第22页/共43页其中遗传方差在总方差（表型方差）中所占的比率，称为广义遗传率。遗传方差 VG 遗传方差 VG广义遗传率=总方差 VP 遗传方差 VG+环境方差VE 用hB2 表示，B第23页/共43页从基因作用来分析，基因型值可进一步分解为3个部分：G=A+D+IG=A+D+I A：加性效应，等位基因和非等位基因的累加效应，可固定的分量

11、。D：显性效应，等位基因之间的互作效应,属于非加性效应。I:上位性效应,非等位基因之间的相互作用,属于非加性效应。第24页/共43页因此，基因型方差可表示为：VG=VA+VD+VI于是P=（A+D+I）+EVP=（VA+VD+VI）+VEVA基因加性方差，是可固定的遗传变量，可在上代与下代之间传递。VD显性方差，是不可固定的遗传变异量。VI上位方差，是不可固定的遗传变异量。第25页/共43页因此，基因型加性方差占总方差的比值，称为狭义遗传率。基因型加性方差VA狭义遗传率=100%表型方差VP用hN2 表示，VA h N 2 =100%VP VA =100%VA+VD+VI+VE第26页/共43

12、页二、广义遗传率的估算方法（一）可利用基因型纯合的或基因型一致的群体（如自交系亲本及F1代）估算环境方差，然后，从总方差中减去环境方差，即得基因型方差。基因型纯合的或基因型一致的群体（如自交系亲本及F1代）基因型方差为0，其表型方差即是环境方差，从总方差中减去环境方差即得基因型方差。即：VF1=VE1若F1与F2控制在相同的环境条件下，则VF1=VE2第27页/共43页于是：VG=VF2-VF1 VG VG VF2-VF1 h B 2 =100%=100%=100%VP VF2 VF2以P82的表4-1的玉米穗长试验的结果，计算其广义遗传率。第28页/共43页（二）从亲本的表现型方差计算广义遗

13、传率。可利用亲本品种（或自交系）的表现性方差估算分离世代的环境方差，P1、P2和F1是不分离世代，群体内个体间无遗传差异，所表现出的不同都是环境因素引起的。故：VP1=VE VP2=VE VF1=VEVE=1/2(VP1+VP2)或1/3(VP1+VP2+VF1)第29页/共43页 VF2-VF1 VF2-1/2（VP1+VP2）h B 2 =100%=100%VF2 VF2也以P82的表4-1的玉米穗长试验的结果，计算其广义遗传率。用此法求得的h B 2和用F1求得的值大致相近。第30页/共43页三、狭义遗传率的估算方法（一）利用F2和回交世代估算设某一性状受一对基因控制，则有：一对基因：A

14、 a基 因 型：AA Aa aa基因型值：d h -d用数轴图表示：aa o Aa AA -d-dd dh h第31页/共43页O点代表两亲本的中间值，即中亲值。是测量一对基因不同基因组合效应的起点。d代表距离起点正向或负向的基因加性效应；h表示由显性作用的影响所引起的与加性效应的偏差。h值的大小取决于A与a的显性程度。当h=0，两等位基因无显性，Aa加性效应 当0 hd，Aa部分显性,即不完全显性 当h=d,Aa完全显性 当hd,Aa超显性aaoAaAAh h-d-dd d第32页/共43页因为因为AaAa这对基因在这对基因在F F2 2的分离比例为的分离比例为:（1/41/4）AAAA（2

15、/42/4）AaAa（1/41/4）aaaaF2F2代的平均效应值（基因型值）为代的平均效应值（基因型值）为:（1/41/4）(d)+(d)+（1/21/2）(h)+(h)+（1/41/4）（）（-d-d）=（1/21/2）h h如下表示：如下表示：第33页/共43页基因型频率（f）基因型值（x）fxfx2AA1/4d（1/4）d（1/4）d2Aa1/2h（1/2）h（1/2）h2aa1/4-d-（1/4）d（1/4）d2合计n=1fx=（1/2）hfx2=（1/2）d2+（1/2）h2F2代的基因效应及遗传方差的估算：则:d2h2h2d2h2第34页/共43页若性状受k对基因控制，设各对基因

16、效应相等，且是累加的，基因之间既无连锁也无互作，则：设则若考虑环境的影响，则:(d(d1 12 2+d+d2 22 2+.+d+.+dk k2 2)(h(h1 12 2+h+h2 22 2+h+hk k2 2)d d2 2h h2 2D Dd d2 2h h2 2H HD DH HH HD D第35页/共43页计算狭义遗传率还需求出计算狭义遗传率还需求出F F1 1分别与两亲本回交所得子代分别与两亲本回交所得子代的遗传方差。设的遗传方差。设B B1 1为为F F1 1AaAa与与AAAA亲本回交的子代，亲本回交的子代，B B2 2为为F F1 1AaAa与与aaaa亲本回交的子代。则亲本回交的

17、子代。则B B1 1遗传方差的计算如下表：遗传方差的计算如下表：B1的平均效应值及遗传方差的估算基因型频率（f）值（x）fxfx2AA1/2d（1/2）d（1/2）d2Aa1/2h（1/2）h（1/2）h2合计n=1（1/2）（d+h）（1/2）（d2+h2）同理可得：则：(d(d2 2+h+h2 2)(d+h)(d+h)2 2(d-(d-h)h)2 2(d+h)(d+h)2 2(d-h)(d-h)2 2(d+h)(d+h)2 2(d(d2 2+h+h2 2)第36页/共43页利用F2、B1和B23个群体的方差估算狭义遗传率，用VF2减去VB1和VB2的总和，就可消去显性作用和环境的方差，而得

18、到由基因加性作用的方差，然后用VF2的总方差除之，即得狭义遗传率。V VA狭义遗传率狭义遗传率h hN2 =100%=100%V VP22V VF2-(V VB1+V+VB2)=100%100%V VF2第37页/共43页用一个小麦杂交例子计算狭义遗传率如下：第38页/共43页把上述数值代入公式得狭义遗传率2VF2-(VB1+VB2)hN2100%VF229.06/40.35100%72%小麦抽穗期的狭义遗传率是72%第39页/共43页小麦抽穗期的hN2=72%,两亲本的平均表型方差为10.68，F2表型方差为 40.35。试求：VE VA hB2第40页/共43页四、遗传率在植物育种上的应用

19、某一性状的遗传力越大，后代表型受遗传因素的作用越大，越不容易受环境影响，遗传可能性越大，选择性状的可靠性越大。遗传率在育种上应用的几点规律：(1)不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；(2)变异系数小的性状遗传率高，变异系数大的则较低；(3)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，对自花授粉植物来说，它因杂种世代推移而有逐渐升高的趋势。第41页/共43页一般来说，凡是遗传率高的性状，在杂种的早期世代选择有效;反之，则要在晚期世代选择才有效。第42页/共43页感谢您的观看！第43页/共43页