东北林业大学林木育种学遗传力遗传增益和选择方式PPT课件

1、1.教学目的和要求教学目的和要求 重点掌握自由授粉子代遗传力和遗传增益的估算方法，一般了解用无性系、亲本重点掌握自由授粉子代遗传力和遗传增益的估算方法，一般了解用无性系、亲本与子代关系估算遗传力的方法。与子代关系估算遗传力的方法。2.教学内容和要点教学内容和要点遗传力的概念、估算遗传力的三种方法（无性系、亲本与子代关系、自由授粉子代），遗传力的概念、估算遗传力的三种方法（无性系、亲本与子代关系、自由授粉子代），影响遗传力的因素，几种常用选择方式遗传增益的分析。影响遗传力的因素，几种常用选择方式遗传增益的分析。要点：遗传力和遗传增益的估算方法。遗传力和遗传增益的估算方法。第1页/共39页主 要

2、内 容一、遗传力的概念一、遗传力的概念二、遗传力估算方法二、遗传力估算方法三、遗传增益估算方法三、遗传增益估算方法四、选择方式分析四、选择方式分析第2页/共39页一、遗传力的概念一、遗传力的概念(一一)、概念、概念 数量性状的表现型值（数量性状的表现型值（P）是其基因型值（）是其基因型值（G）和环境）和环境（E）共同作用的结果，即：）共同作用的结果，即：PGE 在基因型和环境间没有互作的前提下，一个群体的在基因型和环境间没有互作的前提下，一个群体的表型值变量表型值变量=基因型值变量十环境变量，即基因型值变量十环境变量，即 VP=VG十十VE,或或P=G+e 基因型变量分解为三个组成部分。即基因

3、加性效应变量基因型变量分解为三个组成部分。即基因加性效应变量(VA )、显性变量、显性变量(VD)和上位变量和上位变量(VI)。基因加性效应变量：基因加性效应变量：是指等位基因和非等位基因间累加作用是指等位基因和非等位基因间累加作用引起的变量引起的变量;显性变量：显性变量：是指等位基因间相互作用引起的变量是指等位基因间相互作用引起的变量;上位变量：上位变量：是指非等位基因间相互作用引起的变量。后两部是指非等位基因间相互作用引起的变量。后两部分变量统称为非加性遗传变量分变量统称为非加性遗传变量 (VNA)。 第3页/共39页基因型变量可以用下式表示：基因型变量可以用下式表示： V VG G= V

4、= VA A + V + VD D+ V+ VI I 于是，表现型变量的公式可以表示为：于是，表现型变量的公式可以表示为： V VP P= V= VA A + V+ VD D十十V VI I十十V VE E= V= VA A十十V VNANA十十V VE E基因型总变量占表现型变量的比值，是广义遗传力（基因型总变量占表现型变量的比值，是广义遗传力（HH），包），包括加性效应和非加性效应两类遗传变量。括加性效应和非加性效应两类遗传变量。 , ,即即基因加性效应变量占表现型变量的比值，是狭义遗传力基因加性效应变量占表现型变量的比值，是狭义遗传力(h)(h)，即即 2GANAPANAEVVVHVVV

5、V2AAPANAEVVhVVVV根据选择差和得到的实际改良效果估算的遗传力，叫现实遗传力（ ）。它是选择响应与选择差之比，即： = R/S2Rh2Rh第4页/共39页(二二)遗传力的性质遗传力的性质1、不易受环境影响性状的遗传力较易受环境影响办理状要高；、不易受环境影响性状的遗传力较易受环境影响办理状要高；2、变异系数小的性状的遗传力较变异系数大的性状高；、变异系数小的性状的遗传力较变异系数大的性状高；3、质量性状（经数量化处理）的遗传力较数量性状的高。、质量性状（经数量化处理）的遗传力较数量性状的高。在理论上遗传力值应介于在理论上遗传力值应介于01之间。当性状完全受环境条之间。当性状完全受环

6、境条件作用时，遗传力为件作用时，遗传力为0；完全受遗传因子控制时，遗传力；完全受遗传因子控制时，遗传力等于等于1。由于估算方法不精确，取样不恰当，遗传力可能。由于估算方法不精确，取样不恰当，遗传力可能超出理论估算范围。超出理论估算范围。 第5页/共39页表表6-1 一些树种高、木材比重和干形的狭义遗传力估值一些树种高、木材比重和干形的狭义遗传力估值第6页/共39页（三）影响遗传力的因素（三）影响遗传力的因素1 群体：估算出来的遗传力只适用于在特定时间和空间下群体：估算出来的遗传力只适用于在特定时间和空间下用于估算遗传力的那个群体。群体不同，估算出来的遗传用于估算遗传力的那个群体。群体不同，估算

7、出来的遗传力不会完全相同。力不会完全相同。2 环境：同一类苗木，在不同环境条件下，如一批生长在环境：同一类苗木，在不同环境条件下，如一批生长在温室，另一批生长在大田，在温室内因环境方差小，遗传温室，另一批生长在大田，在温室内因环境方差小，遗传力会比大田的高。力会比大田的高。3 林分年龄：年龄不同，控制性状表现的基因会改变，遗林分年龄：年龄不同，控制性状表现的基因会改变，遗传力的估值也有不同。传力的估值也有不同。4 估算方法：计算不同，所得遗传力估值也不同。估算方法：计算不同，所得遗传力估值也不同。总之，遗传力的估算会受供试材料的性质、群体大小、取总之，遗传力的估算会受供试材料的性质、群体大小、

8、取样方法、估算方法、试验条件等等影响，它是一个方差，样方法、估算方法、试验条件等等影响，它是一个方差，不是固定值。因此，由遗传力估算出来的改良效果，在应不是固定值。因此，由遗传力估算出来的改良效果，在应用时是有条件的，估算值在多数情况下只表示相对的大小，用时是有条件的，估算值在多数情况下只表示相对的大小，不可能确切须步改良效果。不可能确切须步改良效果。 第7页/共39页二、遗传力的估算二、遗传力的估算 （一）由无性系估算广义遗传力（一）由无性系估算广义遗传力 （二）由亲一子关系估算狭义遗传力（二）由亲一子关系估算狭义遗传力 （三）由自由授粉子代材料估算遗传力（三）由自由授粉子代材料估算遗传力

9、（四）由控制授粉子代材料估算遗传力（四）由控制授粉子代材料估算遗传力第8页/共39页（一）由无性系估算广义遗传力（一）由无性系估算广义遗传力 主要步骤如下：主要步骤如下： (1）把原株繁殖成无性系，每个无性系含若干）把原株繁殖成无性系，每个无性系含若干株；株； (2) 按田间设计要求栽种；按田间设计要求栽种； (3) 按无性系进行性状观测，得观测值；按无性系进行性状观测，得观测值； (4）对数据作变量分析，列出变量分析表；）对数据作变量分析，列出变量分析表； (5）根据变量计算遗传力（重复力）。）根据变量计算遗传力（重复力）。 第9页/共39页表6-2 杨树无性系高生长变量分析期望均方值 0.

10、12650.0760.7042G遗传力 62. 0076. 0126. 0126. 02222eGGH例例6-1：有：有8个杨树无性系，每个无性系含个杨树无性系，每个无性系含5株株(r),对对3年生时树高年生时树高作变量分析，结果如表。作变量分析，结果如表。第10页/共39页 （二）由亲一子关系估算狭义遗传力（二）由亲一子关系估算狭义遗传力 由子代与一个亲本的回归系数估算遗传力由子代与一个亲本的回归系数估算遗传力回归系数可按下式计算回归系数可按下式计算 式中：式中：X 亲本性状观测值亲本性状观测值 Y 子代性状观测值子代性状观测值在用回归系数估算遗传力时应当注意下列各点：在用回归系数估算遗传力

11、时应当注意下列各点：（1）亲子代的树龄必须一致或相近；）亲子代的树龄必须一致或相近；（2）亲子代应处于相同或相似的环境条件下；）亲子代应处于相同或相似的环境条件下；（3）测量亲子代性状的单位应相同。）测量亲子代性状的单位应相同。 22/xyxyNbxxN 第11页/共39页例6-2：设在油松人工林中选择10株优树，分别采种，按家系育苗造林。优树10年生树高与其子代10年生树高平均值列入表6-3母树号母树号母树母树(z)(z)子代子代(y)(y)1 12 23 34 45 56 68 89 910102 20 02 25 53 30 02 21 12 24 42 23 32 22 22 28 8

12、2 26 62.72.72 24 42.22.22 25 52 23 32 21 12 28 81 19 92.52.52.42.43.03.0第12页/共39页第13页/共39页（三）由自由授粉子代材料估算遗传力（三）由自由授粉子代材料估算遗传力1.由没有区组重复的田间设计材料估算由没有区组重复的田间设计材料估算设有f个家系，每个家系有r株苗，则共有fr个数据。变量分析的模式如表6-4。表6-4 f6-4 f个家系，r r次重复变量分析模式表第14页/共39页例6-3：从侧柏人工林中选择的8株树上分别采种，并按家系育苗造林。子代4年生时测量各家系全部12株苗木的高生长，结果如表6-5。表6-

13、5 侧柏半同胞家系单株高生长（cm）第15页/共39页将上列数据列出变量分析表：将上列数据列出变量分析表：表6-6 侧柏半同胞家系高生长变量分析第16页/共39页由于半同胞子代基因型值（由于半同胞子代基因型值（G）是亲本育种值（）是亲本育种值（A）的一半，根据变量性质，）的一半，根据变量性质，有：有：于是，若按半同胞单株的表现进行选择，可用下列公式估算单株遗传力于是，若按半同胞单株的表现进行选择，可用下列公式估算单株遗传力第17页/共39页从期望均方的结构可知，家系均方（从期望均方的结构可知，家系均方（Mf）既包含了家系的遗传变量，又包）既包含了家系的遗传变量，又包含了环境变量。因此，如按家系

14、平均值选择时，可用家系均方中遗传变量含了环境变量。因此，如按家系平均值选择时，可用家系均方中遗传变量部分占家系均方的比值作为家系遗传力的估计值。根据本例均方结构，有：部分占家系均方的比值作为家系遗传力的估计值。根据本例均方结构，有：家系遗传力家系遗传力本例的家系遗传力公式还可写成下列形式本例的家系遗传力公式还可写成下列形式第18页/共39页2由单点完全随机区组材料估算 f个家系，个家系，b次重复，次重复，n株小区的分析模式如表株小区的分析模式如表6-7 第19页/共39页3由多点完全随机区组材料估算f个家系，个家系， s个造林点，个造林点，b次重复（区组），次重复（区组），n株小区的变量分析模

15、式如表株小区的变量分析模式如表6-8。表6-8 变量分析模式表由变量分析求得各均方值后，可通过表6-8期望模式作简单计算，求得各变量组分。的分量=(MF-MFS)/nbs。求得变量组分后，即可估算遗传力。第20页/共39页例例6-4：设松树种子园自由授粉半同胞家系（：设松树种子园自由授粉半同胞家系（f）为）为29个，在个，在3个地点（个地点（s）作完全随机组造林试验，每个地点重复（作完全随机组造林试验，每个地点重复（b)6次，次，10株（株（n）小区。变量分）小区。变量分析结果如下表：析结果如下表：表表6-9 多点半同胞子代测定变量分析多点半同胞子代测定变量分析 第21页/共39页第22页/共

16、39页三、遗传增益的估算三、遗传增益的估算入选亲本的子代平均表现值距被选择亲本群体平均型值入选亲本的子代平均表现值距被选择亲本群体平均型值间的离差，叫做响应，以符号间的离差，叫做响应，以符号R表示。表示。响应除以亲本群体的平均表现型值（响应除以亲本群体的平均表现型值（ ）,所得百分率，所得百分率，叫遗传增益，常用符号叫遗传增益，常用符号G表示。表示。选择个体数目占选择群体总数的比例，叫入选率，用符选择个体数目占选择群体总数的比例，叫入选率，用符号号P表示。表示。选择差：选出树木性状的平均值与选择群体的平均值之选择差：选出树木性状的平均值与选择群体的平均值之差，称为选择差，选择差常用差，称为选择

17、差，选择差常用S表示。表示。选择差除以该性状的标准差，所得比值为选择强度，以选择差除以该性状的标准差，所得比值为选择强度，以i表示。表示。i = S / p x第23页/共39页 （一）入选率、选择差和选择强度（一）入选率、选择差和选择强度 1 入选率和选择差入选率和选择差图6-1 入选率、标准差和选择的关系 入选率愈小，即从一个群体中选出的株数愈少，那么选出树木性状的平均值离选择群体的平均值愈大，即选择差愈大。第24页/共39页选择差是一个绝对值，同时它受选择性状本身变异幅度选择差是一个绝对值，同时它受选择性状本身变异幅度的影响。如，选择差虽不等，但只要选择性状的变异幅度的影响。如，选择差虽

18、不等，但只要选择性状的变异幅度也不等，入选率却可能是相同的。也不等，入选率却可能是相同的。2 选择强度选择强度标准差相同，入选率愈小，则选择差愈大；入选率相同，标准差相同，入选率愈小，则选择差愈大；入选率相同，性状的标准差愈大，则选择差也愈大。性状的标准差愈大，则选择差也愈大。 图图标准差标准差（单位）（单位）选择差选择差（单位）（单位）入选率（入选率（%）选择强度选择强度ABC2211.62.81.45020200.81.41.4表610 入选率、标准差和选择的关系第25页/共39页表611 不同入选率（p）和选择强度值（i）群体50p0.000.010.020.030.040.050.06

19、0.070.080.090.00.10.20.30.41.751.401.160.972.661.711.371.140.952.421.671.341.120.932.271.631.321.100.912.151.591.301.080.902.061.561.271.010.881.981.521.251.040.861.921.491.221.020.851.861.461.201.000.831.801.431.180.980.810.50.60.70.80.90.800.640.500.350.190.780.630.480.330.180.770.610.470.320.160.

20、750.600.450.300.140.740.580.640.270.130.720.570.420.270.110.700.560.410.260.090.690.540.390.240.070.670.520.380.230.050.660.510.360.210.030.0050.0010.00050.00010.000012.93.43.64.04.5第26页/共39页（二）遗传增益的估算（二）遗传增益的估算图6-2 按子代平均值队中亲值作图，示选择差和选择相应第27页/共39页图6-3 选择差相同，遗传力不同情况下，预期子代频率分布图 第28页/共39页从图从图6-3中可以看到中可

21、以看到:如果被选择的性状的如果被选择的性状的h2=1，即亲本的性状能够全部遗传给下代，那么选择差将在，即亲本的性状能够全部遗传给下代，那么选择差将在子代以响应体现出来；子代以响应体现出来；如果如果h2=0，那么子代分布的平均值必将返回到亲本平均值，即亲代和子代平均值，那么子代分布的平均值必将返回到亲本平均值，即亲代和子代平均值相等，选择无效；相等，选择无效；当当h2，选择部分有效，选择响应介于两者之间。，选择部分有效，选择响应介于两者之间。第29页/共39页(三三)影响增益的因素影响增益的因素据前面分析，据前面分析，R= h2S以以 代入上式代入上式上式表明上式表明: 增益的大小与遗传力的平方

22、根、选择强度和选择性状增益的大小与遗传力的平方根、选择强度和选择性状的变异系数的乘积有关。这三个因素的值愈大，改良效果的变异系数的乘积有关。这三个因素的值愈大，改良效果愈好。愈好。遗传力的大小取决于试验条件，更受选择性状所决定；遗传力的大小取决于试验条件，更受选择性状所决定；选择强度可通过增大选择差选择强度可通过增大选择差,或减小入选率来提高；或减小入选率来提高；性状的变异幅度只有通过扩大选择面，创造遗传变异等方性状的变异幅度只有通过扩大选择面，创造遗传变异等方法来达到。法来达到。piSpPApiihR222AhiXhiXRGA第30页/共39页四、几种选择方式的分析四、几种选择方式的分析（一

23、）、混合选择和单株选择 单株选择：在育种中凡是根据人为标准挑选单株选择：在育种中凡是根据人为标准挑选的个体，分别采种、采条，单独繁殖，单独鉴定的个体，分别采种、采条，单独繁殖，单独鉴定的选择。即谱系清楚的选择，称为单株选择，优的选择。即谱系清楚的选择，称为单株选择，优树选择一般属单株选择。树选择一般属单株选择。 由于单株选择是谱系清楚的选择，所以有可由于单株选择是谱系清楚的选择，所以有可能通过家系或无性系的遗传测定对亲本或原林进能通过家系或无性系的遗传测定对亲本或原林进行再选择，以提高改良效果。这对于寿命长、多行再选择，以提高改良效果。这对于寿命长、多次结实的树木来说，是特别有利的选择方式。次

24、结实的树木来说，是特别有利的选择方式。 混合选择：根据一定的标准，从混杂群体中混合选择：根据一定的标准，从混杂群体中按表现型淘汰一批低劣的个体，或挑选一批符合按表现型淘汰一批低劣的个体，或挑选一批符合要求的优良个体，并对选出来的个体混合采种、要求的优良个体，并对选出来的个体混合采种、采条，混合繁殖，称混合选择。种源选择是混合采条，混合繁殖，称混合选择。种源选择是混合选择。选择。第31页/共39页混合选择，在性状遗传力高，种群混杂，遗传品质差别大混合选择，在性状遗传力高，种群混杂，遗传品质差别大的情况下，能获得较好的育种效果，在遗传力低的情况下，的情况下，能获得较好的育种效果，在遗传力低的情况下

25、，混合选择的效果往往并不理想，在这种情况下，就需要采混合选择的效果往往并不理想，在这种情况下，就需要采取另一种选种方式，即单株选择。取另一种选种方式，即单株选择。 图64 遗传力、选择方式和选择效果1.示遗传力低的情况 2.示遗传力高的情况 第32页/共39页（二）家系选择、家系内选择和配合选（二）家系选择、家系内选择和配合选择择 家系选择就是对入选优树的自由授家系选择就是对入选优树的自由授粉或控制授粉子代分别作子代测定，并粉或控制授粉子代分别作子代测定，并根据各优树子代性状的平均值，挑选优根据各优树子代性状的平均值，挑选优良家系，淘汰低劣家系的过程，对选出良家系，淘汰低劣家系的过程，对选出家

26、系不再作个体的选择。家系不再作个体的选择。 在家系内挑在家系内挑选优良植株，称选优良植株，称家系内选择家系内选择。 在优良家系中再挑在优良家系中再挑选优良单株，选优良单株，称配合选择称配合选择。 第33页/共39页图65 几种选择示意图1.个体表型值选择， 2.家系选择，3.家系内选择 第34页/共39页家系选择缺点：家系选择缺点： 家系选择适用于遗传力低的性状，因为家系平家系选择适用于遗传力低的性状，因为家系平均表现型值是由大量个体的平均值，环境变量得以均表现型值是由大量个体的平均值，环境变量得以正负抵消，能比较接近地估量基因型值正负抵消，能比较接近地估量基因型值; 由于家系选择同时进行家系

27、内个体选择可以取由于家系选择同时进行家系内个体选择可以取得较大的增益，所以，实践中很少单独采用家系选得较大的增益，所以，实践中很少单独采用家系选择择; 家系选择要淘汰一部分家系，使群体遗传基础家系选择要淘汰一部分家系，使群体遗传基础变窄，在多世代育种中会加速近交率的增加。变窄，在多世代育种中会加速近交率的增加。 家系内选择，只淘汰部分单株，能延缓近交率家系内选择，只淘汰部分单株，能延缓近交率的增加。配合选择是多世代改良计划中经常采用的的增加。配合选择是多世代改良计划中经常采用的选择方式。选择方式。 第35页/共39页 （三）直接选择和间接选择（三）直接选择和间接选择直接选择，就是直接根据需要的性状进行选择。直接选择，就是直接根据需要的性状进行选择。