《数量遗传》PPT课件 (2).ppt
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1、1读易烧香自闭门,懒於世故苦纷纷。读易烧香自闭门,懒於世故苦纷纷。晓来静处参生意,春到梅花有几分。晓来静处参生意,春到梅花有几分。23鲍喜顺,蒙古族,鲍喜顺,蒙古族,19511951年出生,内蒙古赤峰市人年出生,内蒙古赤峰市人山东小伙张欢,身高山东小伙张欢,身高2.382.38米米 42.422.42米的巨人张俊才在武汉米的巨人张俊才在武汉巨人的手掌巨人的手掌567891011第第1313章章 数量遗传数量遗传 第第1 1节节 数量性状与多基因假说数量性状与多基因假说 第第2 2节节 群体的变异群体的变异第第3 3节节 遗传参数的估算及其应用遗传参数的估算及其应用 第第5 5节节 数量性状基因
2、定位数量性状基因定位 第第6 6节节 近亲繁殖与杂种优势近亲繁殖与杂种优势12第第1 1节节 数量性状与多基因假数量性状与多基因假说说质量性状质量性状(qualitative character)(qualitative character):表现不连续表现不连续(discontinuous)(discontinuous)变异的性状,如:豌豆花色、子叶变异的性状,如:豌豆花色、子叶颜色、籽粒饱满程度等等;颜色、籽粒饱满程度等等;数量性状数量性状(quantitative character)(quantitative character):表现是连表现是连续续(continuous)变异的性状
3、变异的性状,如人的身高、植株生育如人的身高、植株生育期、果实大小、种子产量等。期、果实大小、种子产量等。v伊斯特伊斯特(East,E.M.1910)(East,E.M.1910)对玉米穗长遗传的研究对玉米穗长遗传的研究 F F1 1介于双亲之间,表现为不完全显性;介于双亲之间,表现为不完全显性;不能按穗长对不能按穗长对F F2 2个体进行归类;个体进行归类;F F2 2平均值与平均值与F F1 1接近但变异幅度更大。接近但变异幅度更大。1314一、数量性状的特征一、数量性状的特征性状表现为连续变异;性状表现为连续变异;易受环境条件的影响易受环境条件的影响而发生变异;而发生变异;表现较复杂的基因
4、型表现较复杂的基因型与环境的互作关系。与环境的互作关系。玉米果穗长度遗传玉米果穗长度遗传15二二 多基因假说多基因假说(MultipleFactorHypothesis)v19091909年,尼尔逊年,尼尔逊埃尔埃尔(Nilson-Ehle,H.)(Nilson-Ehle,H.)根据小根据小 麦种皮颜色的研究结果提出多基因假说;麦种皮颜色的研究结果提出多基因假说;v普通小麦籽粒色遗传:红色普通小麦籽粒色遗传:红色(R)(R),白色,白色(r)(r);16F1F1的籽粒颜色为中间色,不能区别显性和隐性;的籽粒颜色为中间色,不能区别显性和隐性;F2F2的籽粒颜色由红色到白色,表现有各种不同的籽粒颜
5、色由红色到白色,表现有各种不同 的类型。的类型。17r两对基因的差异两对基因的差异18r三对基因差异三对基因差异v红色基因表现为重叠作用,同时红色基因表现为重叠作用,同时R R基因表现累加效应;基因表现累加效应;19v普通小麦籽粒色的遗传普通小麦籽粒色的遗传当某性状由当某性状由一对基因决定时,一对基因决定时,F1F1可以产生同等可以产生同等数目的雄配子数目的雄配子(1/2R+1/2r)(1/2R+1/2r)和雌配子和雌配子(1/2R+1/2r),(1/2R+1/2r),雌雄配子受精后,得雌雄配子受精后,得F2F2的表现型频率的表现型频率为:为:(R/2+r/2)220当当n=2时时(R/2+r
6、/2)22=1/16+4/16+6/16+4/16+1/164R3R2R1R0R当当n=3时时(R/2+r/2)23=1/64+6/64+15/64+20/64+15/64+6/64+1/646R5R4R3R2R1R0R21当性状由当性状由n n对独立基因对独立基因决定时,则决定时,则F2F2的表现型的表现型 频率频率为:为:(R/2+r/2)2N22231.1.数量性状受许多彼此独立的基因共同控制,每个数量性状受许多彼此独立的基因共同控制,每个基因对性状表现的基因对性状表现的效果较微,效果较微,但各对基因遗传方式但各对基因遗传方式仍然服从孟德尔遗传规律;仍然服从孟德尔遗传规律;v多基因假说多
7、基因假说(Nilson-Ehle,H.1909)2.2.各基因的效应相等;各基因的效应相等;3.3.各个等位基因表现为不完全显性或无显性,或表各个等位基因表现为不完全显性或无显性,或表现为增效和减效作用;现为增效和减效作用;4.4.各基因的作用是累加的。各基因的作用是累加的。24v微效多基因与主效基因微效多基因与主效基因微效多基因微效多基因(polygenes)(polygenes)或微效基因或微效基因(minor gene)(minor gene):控制数量性状遗传的一系列效应微小的基因;控制数量性状遗传的一系列效应微小的基因;由于效应微小,难以根据表型将微效基因区由于效应微小,难以根据表型
8、将微效基因区 别开来;别开来;主效基因主效基因/主基因主基因(major gene)(major gene):控制质量性状遗传的一对或少数几对效应明控制质量性状遗传的一对或少数几对效应明 显的基因;显的基因;可以根据表型区分类别,并进行基因型推断。可以根据表型区分类别,并进行基因型推断。25近年来,借助于分子标记和近年来,借助于分子标记和数量性状基因位点数量性状基因位点(quantitativetraitloci,简称简称QTL)作图技术,已作图技术,已经可以在分子标记连锁图上标出单个基因位点的经可以在分子标记连锁图上标出单个基因位点的位置、并确定其基因效应。位置、并确定其基因效应。v多基因假
9、说的发展多基因假说的发展数量性状可以由少数效应较大的数量性状可以由少数效应较大的主基因控制,主基因控制,也可由数目较多、效应较小的也可由数目较多、效应较小的微效基因微效基因(minor(minor gene)gene)所控制。所控制。26各个微效基因的遗传效应值不尽相等,各个微效基因的遗传效应值不尽相等,效应的类效应的类型包括等位基因的加性效应、显性效应,以及非型包括等位基因的加性效应、显性效应,以及非等位基因间的上位性效应,还包括这些基因主效等位基因间的上位性效应,还包括这些基因主效应与环境的互作效应。应与环境的互作效应。也有一些性状虽然主要由少数主基因控制,但另也有一些性状虽然主要由少数主
10、基因控制,但另外还存在一些效应微小的外还存在一些效应微小的修饰基因修饰基因(modifying(modifying gene)gene),这些基因的作用是增强或削弱其它主基因这些基因的作用是增强或削弱其它主基因对表现型的作用。对表现型的作用。27v超亲遗传超亲遗传(transgressiveinheritance)超亲遗传现象:植物杂交时,杂种后代的性状表超亲遗传现象:植物杂交时,杂种后代的性状表现可能现可能超出双亲表型的范围。超出双亲表型的范围。例如:例如:小麦籽粒颜色遗传;小麦籽粒颜色遗传;水稻熟期遗传。水稻熟期遗传。28Merry Christmas2930数量性状数量性状在自然群体或杂
11、种后代群体内,很难在自然群体或杂种后代群体内,很难对不同个体的性状进行明确的分组,求出不同对不同个体的性状进行明确的分组,求出不同组之间的比例,所以不能采用质量性状的分析组之间的比例,所以不能采用质量性状的分析方法,通过对表现型变异的分析推断群体的遗方法,通过对表现型变异的分析推断群体的遗传变异。传变异。借助于借助于数理统计的分析方法,数理统计的分析方法,可以有效地分析可以有效地分析数量性状的遗传规律。数量性状的遗传规律。31第第2 2节节 群体的变异群体的变异个体的个体的表现型值表现型值(phenotypicvalue,缩写缩写P P)是是基因基因型值型值(genotypicvalue,缩写
12、缩写G G)和和非遗传的随机误差非遗传的随机误差(randomerror,缩写缩写e e,简称机误,简称机误)的总和:的总和:P P=G G+e e其中,其中,随机机误随机机误是个体生长发育过程所处的微环是个体生长发育过程所处的微环境境(microenvironment)中的不可预测性的随机效应。中的不可预测性的随机效应。32E方差是刻画波动大小的一个重要的参数。方差是刻画波动大小的一个重要的参数。E常采用样本的波动大小去估计总体的波动大小,常采用样本的波动大小去估计总体的波动大小,方差越小则波动越小,稳定性也越好。方差越小则波动越小,稳定性也越好。v在数理统计分析中,通常采用方差在数理统计分
13、析中,通常采用方差(variance)度量某个性状的变异程度。度量某个性状的变异程度。33v方差公式方差公式:E其中有差、方、和、均四步运算。差是减法,其中有差、方、和、均四步运算。差是减法,方是平方,和是加法,均则为除法,就是求差、方是平方,和是加法,均则为除法,就是求差、方的平均值,这也是方的平均值,这也是“方差方差”的由来。的由来。V (x1-x)2(x2-x)2(xn-x)21n34v遗传群体的遗传群体的表现型方差表现型方差(phenotypicvariance,缩写缩写V VP P )是是基因型方差基因型方差(genotypicvariance,缩缩写写V VG G)和和机误方差机误
14、方差(errorvariance,缩写缩写 V Ve e )的的总和:总和:VP=VG+Ve35表现型值也可相应分解为:表现型值也可相应分解为:P=A+D+eP=A+D+e控制数量性状的基因,具有各种效应,主要包括:控制数量性状的基因,具有各种效应,主要包括:F 加性效应加性效应(additiveeffect,缩写缩写A A)F 显性效应显性效应(dominanceeffect,缩写缩写D D)群体的表现型方差则可进一步分解为:群体的表现型方差则可进一步分解为:VP=VA+VD+Ve36对于某些性状,不同基因位点的非等位基因之间还对于某些性状,不同基因位点的非等位基因之间还可能存在相互作用,即
15、可能存在相互作用,即上位性效应上位性效应(epitasiseffect,I)。此时:此时:P=A+D+I+eVP=VA+VD+VI+Ve生物群体所处的宏观环境对群体表现也具有生物群体所处的宏观环境对群体表现也具有环境效环境效应应(environmenteffect,缩写,缩写E E);因此,生物体在不同环境下的表现型值可以细分为:因此,生物体在不同环境下的表现型值可以细分为:P=A+D+I+E+GE+e表现型方差:表现型方差:VP=VA+VD+VI+VE+VGE+Ve另外基因在不同环境中的表达也可能不尽相同,会另外基因在不同环境中的表达也可能不尽相同,会存在存在基因型与环境互作效应基因型与环境
16、互作效应(genotypeenvironmentinteractioneffect,缩写,缩写GEGE)。3738v四个品种四个品种(G1-G4)在三个环境在三个环境(E1-E3)中的产量表现中的产量表现对于对于加性加性显性遗传体系,显性遗传体系,如果基因型效应可以如果基因型效应可以分解为加性效应和显性效应,分解为加性效应和显性效应,GEGE互作效应也可相应互作效应也可相应地分解为地分解为加性与环境互作效应加性与环境互作效应(additive(additive environment interaction effectenvironment interaction effect,缩写,缩写A
17、EAE)和和显显性与环境互作效应性与环境互作效应(dominance(dominance environment environment interaction effectinteraction effect,缩写,缩写DEDE),则:,则:P=A+D+I+E+AE+DE+eVP=VA+VD+VI+VE+VAE+VDE+Ve对于对于加性加性显性显性上位性遗传体系,上位性遗传体系,P=A+D+I+E+AE+DE+IE+eVP=VA+VD+VI+VE+VAE+VDE+VIE+Ve3940(一)遗传率的概念(一)遗传率的概念遗传率遗传率(heritability)(heritability):遗传
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