数量性状基因及其遗传精选PPT.ppt
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1、关于数量性状基因及其遗传第1页,讲稿共64张,创作于星期二 19181918年费希尔(年费希尔(Fisher R.A.Fisher R.A.)发表发表根据孟德尔遗传假设对亲子间相关性的研究根据孟德尔遗传假设对亲子间相关性的研究论文论文统计方法与遗传分析方法结合统计方法与遗传分析方法结合 创立数量遗传学。创立数量遗传学。第2页,讲稿共64张,创作于星期二质量性状质量性状(qualitative character)(qualitative character):指呈现不连续变异的性:指呈现不连续变异的性状。状。数量性状数量性状(quantitative character)(quantitati
2、ve character):表现连续变异、不易分:表现连续变异、不易分类、需用数字加以区分的性状称为数量性状,如经济性类、需用数字加以区分的性状称为数量性状,如经济性状。状。数量性状基因座数量性状基因座(quantitative trait locus,QTL)(quantitative trait locus,QTL):指对数量性状的:指对数量性状的遗传变异起作用的基因。遗传变异起作用的基因。一、数量性状的概念及特点一、数量性状的概念及特点第一节第一节 数量性状及其特性数量性状及其特性第3页,讲稿共64张,创作于星期二特点特点 玉米穗长度cm5678910 11 12 13 14 15 16
3、 17 18 19 20 21短穗品系4 21 24 8长穗品系3 11 12 15 26 15 10 72F11 12 12 14 17 9 4F27 10 19 26 47 73 68 68 39 25 15 9 11.1.变异的连续性变异的连续性2.2.对环境的敏感性对环境的敏感性3.3.分布的正态性分布的正态性第4页,讲稿共64张,创作于星期二玉米亲本与杂种穗长频数分布图玉米亲本与杂种穗长频数分布图 (cm)(cm)第5页,讲稿共64张,创作于星期二 亲本高度自交纯合,变异主要是环亲本高度自交纯合,变异主要是环境影响所致。境影响所致。F F1 1处于双亲之间,基因型一致,变处于双亲之间
4、,基因型一致,变异由环境所致。异由环境所致。F F2 2变异明显扩大,除了环境影响外,变异明显扩大,除了环境影响外,还有遗传变异。还有遗传变异。第6页,讲稿共64张,创作于星期二超亲遗传超亲遗传 (transgressive inheritance)(transgressive inheritance):当杂交双亲不是极端类型时,杂交后代当杂交双亲不是极端类型时,杂交后代中有可能分离出高于高值亲本或低于低值亲中有可能分离出高于高值亲本或低于低值亲本的类型。这种杂种后代的分离超越双亲范本的类型。这种杂种后代的分离超越双亲范围的现象称为超亲遗传。围的现象称为超亲遗传。第7页,讲稿共64张,创作于星
5、期二如水稻的两个品种:如水稻的两个品种:P P 早熟(早熟(A A2 2A A2 2B B2 2B B2 2C C1 1C C1 1)晚熟(晚熟(A A1 1A A1 1B B1 1B B1 1C C2 2C C2 2)F F1 1 (A A1 1A A2 2B B1 1B B2 2C C1 1C C2 2)熟期介于双亲之间)熟期介于双亲之间F F2 22727种基因型种基因型(其中(其中A A1 1A A1 1B B1 1B B1 1C C1 1C C1 1的个体比晚熟亲本更晚,的个体比晚熟亲本更晚,而而A A2 2A A2 2B B2 2B B2 2C C2 2C C2 2的个体比早熟亲本
6、更早)的个体比早熟亲本更早)超亲遗传实例超亲遗传实例第8页,讲稿共64张,创作于星期二二、数量性状与质量性状的区别二、数量性状与质量性状的区别特 征 质量性状 数量性状 基因数目及其效应 一个或少数几个主(效)基因,每个基因的效应大而明显。几个到多个微效基因,每个基因单独的效应较小。环境影响不易受环境的影响。对环境变化很敏感。性状主要类型品种、外貌等特征生产、生长等性状变异方式间断型,二项分布连续型,正态分布考察方式描述,系谱和概率分析度量,统计分析研究水平个体,家庭群体后代遗传动态 F1 (杂合体)表现为显性或共显性;F2 群体按孟德尔比例分离。不可能出现超亲遗传。F1和 F2均表现为连续性
7、变异。有可能出现超亲遗传。第9页,讲稿共64张,创作于星期二1.1.普通小麦籽粒颜色遗传普通小麦籽粒颜色遗传尼尔逊尼尔逊埃尔埃尔(Nilson-Ehle,H.1908)(Nilson-Ehle,H.1908)三、三、数量性状遗传的多基因假说数量性状遗传的多基因假说A.P A.P 红红粒粒 白粒白粒 F1 F1 红红粒粒 F2 F2 红红粒:粒:白粒白粒 红红粒粒:2/42/4中红中红 :1/41/4白白 自交自交第10页,讲稿共64张,创作于星期二 B.P B.P 红红粒粒白粒白粒 F1 F1 粉红粉红色色 (介于两亲之间介于两亲之间)自交自交 F2 F2 红红色色白色白色=151151 深红
8、深红 红红 中红中红 淡红淡红 白白 1/16 1/16 4/16 4/16 6/16 4/166/16 4/16 1/16 1/16第11页,讲稿共64张,创作于星期二 .P P 红红粒粒 白粒白粒 F1 F1 粉红粉红 自交自交 F2 F2 红红 色色 白色白色=631631 极深红极深红 深红深红 次深红次深红 中等红中等红 中淡红中淡红 淡红淡红 白白1/64 1/64 6/64 15/64 20/64 15/64 6/646/64 15/64 20/64 15/64 6/64 1/64 1/64 第12页,讲稿共64张,创作于星期二小麦籽粒颜色的遗传分析(以第组实验为例):小麦籽粒颜
9、色的遗传分析(以第组实验为例):第13页,讲稿共64张,创作于星期二第14页,讲稿共64张,创作于星期二白白 淡红淡红 中红中红 中深红中深红 深红深红 0 01/161/16 1 14/164/16 3 34/164/16 4 41/161/16 2 26/166/16第15页,讲稿共64张,创作于星期二结论:结论:子二代的表现型决定于基因型中子二代的表现型决定于基因型中大写大写字母字母的数目。的数目。各种类型出现的概率相当于各种类型出现的概率相当于(1/2+1/2)(1/2+1/2)n n展开式展开式的各项系数。的各项系数。二项公式:二项公式:分析两分析两互斥事件互斥事件(非此即彼非此即彼
10、)在多次试验在多次试验中各种中各种事件组合事件组合发生的概率。发生的概率。第16页,讲稿共64张,创作于星期二两对基因杂合体两对基因杂合体(R(R1 1r r1 1R R2 2r r2 2)自交后代表现型比例:自交后代表现型比例:A A事件:事件:F F2 2中出现中出现R(RR(R1 1或或R R2 2),p=1/2;p=1/2;B B事件:事件:F F2 2中出现中出现r(rr(r1 1或或r r2 2),q=1/2;q=1/2;n=4n=4,基因数目。,基因数目。第17页,讲稿共64张,创作于星期二小麦籽粒颜色的遗传分析(以第小麦籽粒颜色的遗传分析(以第C组实验为例):组实验为例):第1
11、8页,讲稿共64张,创作于星期二2.2.数量性状遗传的微效多基因假说数量性状遗传的微效多基因假说 (multiple factor hypothesis)(multiple factor hypothesis)数量性状受一系列数量性状受一系列微效多基因微效多基因支配,每个基因的效应支配,每个基因的效应是是独立独立、微小微小、相等相等的,每个基因的作用可以的,每个基因的作用可以累加累加,使,使后代的分离表现为后代的分离表现为连续变异连续变异。微效多基因之间通常不存在显隐性关系,表现为微效多基因之间通常不存在显隐性关系,表现为不完全不完全显性或无显性显性或无显性,或表现为,或表现为增效和减效增效和
12、减效作用。作用。微效多基因的遗传仍微效多基因的遗传仍遵守遗传的基本规律遵守遗传的基本规律,同样有分,同样有分离、重组、连锁和互换。离、重组、连锁和互换。第19页,讲稿共64张,创作于星期二(1)(1)各对基因的效应有时并不是简单的相加,可能各对基因的效应有时并不是简单的相加,可能存在相互作用,并且作用也可能不相等。存在相互作用,并且作用也可能不相等。(2)(2)(A)(A)简单相加简单相加 累加作用累加作用(cumulative effect)(cumulative effect)每个有效基因的作用按一定数值与基本值相加或每个有效基因的作用按一定数值与基本值相加或相减。相减。(B)(B)乘积乘
13、积(倍加倍加)作用作用(product effect)(product effect)每个有效基因的作用按一定数值与基本值相乘或每个有效基因的作用按一定数值与基本值相乘或相除。相除。(C)(C)等位基因的互作和非等位基因的互作。等位基因的互作和非等位基因的互作。3.3.多基因假说的补充说明多基因假说的补充说明 第20页,讲稿共64张,创作于星期二 (3)(3)假说未引入环境条件对数量性状的影响。环境的假说未引入环境条件对数量性状的影响。环境的作用和基因的作用很难分类。因而表现为连续的变作用和基因的作用很难分类。因而表现为连续的变异,所以对于数量性状的遗传研究要借助于数理统异,所以对于数量性状的
14、遗传研究要借助于数理统计方法。计方法。(2)(2)多基因的遗传方式不可能全是独立的,有些多基因多基因的遗传方式不可能全是独立的,有些多基因是连锁的。一方面说明影响数量性状的多基因在染色体上,是连锁的。一方面说明影响数量性状的多基因在染色体上,也说明它们之间的连锁关系。由于染色体数目的限制也说明它们之间的连锁关系。由于染色体数目的限制(如如阳参属植物只有三对染色体阳参属植物只有三对染色体),也说明多基因不可能,也说明多基因不可能全部独立。全部独立。第21页,讲稿共64张,创作于星期二4.4.纯系学说纯系学说约翰生的菜豆粒重遗传试验约翰生的菜豆粒重遗传试验.将菜豆天然混杂群体按豆粒重分类播种,从中
15、选择将菜豆天然混杂群体按豆粒重分类播种,从中选择1919个单株自交得到个单株自交得到1919个株系个株系(line)(line);株系间平均;株系间平均粒重有明显差异,并能够稳定遗传。粒重有明显差异,并能够稳定遗传。.在在1919个株系中个株系中6 6年连续选择。年连续选择。第22页,讲稿共64张,创作于星期二1919个株系内个株系内6 6年连续选择年连续选择第23页,讲稿共64张,创作于星期二纯系与纯系学说:纯系与纯系学说:纯系纯系是一个基因型纯合个体的自交后代,其是一个基因型纯合个体的自交后代,其后代群体的基因型也是纯一的。后代群体的基因型也是纯一的。1.1.自花授粉植物天然混杂群体,可以
16、自花授粉植物天然混杂群体,可以(选择选择)分离分离出许多纯系。因此,出许多纯系。因此,在一个混杂群体内单株选在一个混杂群体内单株选择是择是有效有效的的。2.2.纯系内个体间差异由环境影响造成,不能遗传。纯系内个体间差异由环境影响造成,不能遗传。所以所以在纯系内继续选择是在纯系内继续选择是无效无效的的。第24页,讲稿共64张,创作于星期二纯系学说的意义纯系学说的意义理论意义:理论意义:区分了区分了遗传变异遗传变异和和不遗传不遗传的变异,指出选择遗传的变异,指出选择遗传变异的重要性,并对遗传、环境及其与个体发育变异的重要性,并对遗传、环境及其与个体发育性状表现关系研究起了很大推动作用。性状表现关系
17、研究起了很大推动作用。实践意义:实践意义:直接指导自花授粉植物的育种,即:可以在混杂直接指导自花授粉植物的育种,即:可以在混杂群体群体(如地方品种群体如地方品种群体)内进行单株选择得到不同内进行单株选择得到不同的纯系;但是在纯系中继续选择是无效的。的纯系;但是在纯系中继续选择是无效的。第25页,讲稿共64张,创作于星期二纯系学说的发展纯系学说的发展1.1.纯系的纯是纯系的纯是相对的相对的、暂时的暂时的。纯系繁育过程中,由。纯系繁育过程中,由于突变、天然杂交和机械混杂等因素必然会导致纯于突变、天然杂交和机械混杂等因素必然会导致纯系不纯。系不纯。2.2.纯系继续选择纯系继续选择可能是有效的可能是有
18、效的。纯系中可能由于突变和。纯系中可能由于突变和天然杂交产生遗传变异,出现更优个体。天然杂交产生遗传变异,出现更优个体。优良品种内继续选择优良品种内继续选择(优中选优优中选优)是自花授粉植是自花授粉植物物系统育种系统育种的理论基础依据的理论基础依据.第26页,讲稿共64张,创作于星期二第二节第二节 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一、一、数量性状分析的统计学基础数量性状分析的统计学基础 平均数平均数:反应数据集中趋势的统计量反应数据集中趋势的统计量 ,某一性状某一性状的几个观察数的几个观察数(表现型值表现型值)的平均值。的平均值。第27页,讲稿共64张,创作于星期二 方差方
19、差(V):(V):表示一组资料的分散程度表示一组资料的分散程度,是全部观察是全部观察数偏离平均数的重要参数数偏离平均数的重要参数.V V越大越大,表示变异程度越大。表示变异程度越大。第28页,讲稿共64张,创作于星期二 对于群体中某一性状数值的描述可以用对于群体中某一性状数值的描述可以用平均数和标准差配合表示平均数和标准差配合表示 标准差标准差(V):(V):群体变异幅度越大,方差和标准差的值越大。群体变异幅度越大,方差和标准差的值越大。标准差大的群体内个体间差异大,整齐度低,平标准差大的群体内个体间差异大,整齐度低,平均数的代表性差。均数的代表性差。第29页,讲稿共64张,创作于星期二变异系
20、数变异系数 变异系数是标准差与平均数比值的百分变异系数是标准差与平均数比值的百分数,是个不带单位的统计数,便于比较数,是个不带单位的统计数,便于比较两组资料的变异程度,计算公式如下:两组资料的变异程度,计算公式如下:第30页,讲稿共64张,创作于星期二 表型由遗传因素和环境因素共同决定,表型由遗传因素和环境因素共同决定,即:即:P=G+E 各种变异可用方差来表示,表型变异用各种变异可用方差来表示,表型变异用VP表示,遗传表示,遗传变异用变异用V VG表示,环境变异用表示,环境变异用VE表示表示 。则:则:VP=VG+VE 表型值及方差的分量表型值及方差的分量二、数量性状的遗传率二、数量性状的遗
21、传率 第31页,讲稿共64张,创作于星期二基因型值由基因型值由3部分组成:部分组成:G=A+D+I基因的累加效应(基因的累加效应(A):):许多微效基因的总和,可许多微效基因的总和,可遗传遗传,且固定且固定,育种值。育种值。显性离差(显性离差(D D):基因在杂合状态时,显性效应所):基因在杂合状态时,显性效应所产生的方差产生的方差.基因纯合时消失基因纯合时消失,可遗传但不固定可遗传但不固定,与与杂种优势的产生有关。杂种优势的产生有关。上位效应上位效应(I)(I):非等位基因间互作产生的方差:非等位基因间互作产生的方差,与与杂种优势有关杂种优势有关,可遗传但不固定。可遗传但不固定。第32页,讲
22、稿共64张,创作于星期二 遗传率遗传率(heritability):亲代将其遗传特性传递给子代的:亲代将其遗传特性传递给子代的能力。能力。广义遗传率广义遗传率(broad heritability):):指遗传方差占表型方差的比率。指遗传方差占表型方差的比率。狭义遗传率狭义遗传率(narrow heritability):指加性方差占总表型方差中的比值。指加性方差占总表型方差中的比值。第33页,讲稿共64张,创作于星期二 VE可用可用F1的表的表型方差来计算,型方差来计算,VE=VF1H2=VG/VP100%=(VP-VE)/VP100%假如两亲本杂假如两亲本杂交得交得F1和和F2,则则VP用
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