数量遗传课件

1、数量遗传课件第十三章 数量遗传数量遗传课件遗传性状：遗传性状：质量性状：表现型具有质量性状：表现型具有 不连续的变异不连续的变异数量性状：表现型具有数量性状：表现型具有 连续的变异连续的变异数量遗传课件第一节第一节 群体的变异群体的变异群体变异群体变异 表现型变异表现型变异 遗传变异遗传变异P - 表现型值表现型值G - 基因型值基因型值e - 随机误差随机误差则则 P = G+e数量遗传课件通常用方差表示某个性状的变异程度通常用方差表示某个性状的变异程度则则 VP=VG+Ve控制数量性状的基因，具有各种效应：控制数量性状的基因，具有各种效应：加性效应，加性效应，A：基因位点内等位基因的基因位

2、点内等位基因的累加效应累加效应显性效应，显性效应，D：基因位点内等位基因之基因位点内等位基因之间的互作效应间的互作效应对于加性对于加性-显性模型显性模型 G=A+D则则 P=A+D+eVP=VA+VD+Ve数量遗传课件对于某些性状，不同基因位点的非等位对于某些性状，不同基因位点的非等位基因之间还可能存在相互作用，即基因之间还可能存在相互作用，即上位上位性效应性效应 I则则 G=A+D+I P= A+D+I+e VP=VA+VD+VI+Ve多基因控制的性状一般多基因控制的性状一般均表现数量遗传的特征均表现数量遗传的特征数量遗传课件图图 13-2 413-2 4个品种在个品种在3 3个环境中的产量

3、表现个环境中的产量表现 数量遗传课件许多数量性状易受宏观环境的影响，即许多数量性状易受宏观环境的影响，即环境效应环境效应E, 会存在基因型与环境互作效会存在基因型与环境互作效应，即应，即GE则则 P= G + E +GE+e VP= VG + VE+VGE+Ve对于加性对于加性-显性遗传模型，显性遗传模型，G=A+D则则 GE=AE+DE P=A+D+E+AE+DE+e VP=VA+VD+VE+VAE+VDE+Ve数量遗传课件 对于加性对于加性-显性显性-上位性遗传模型：上位性遗传模型： P=A+D+I+E+AE+DE+IE+e VP=VA+VD+VI+VE+VAE+VDE+VIE+Ve数量遗

4、传课件第二节第二节 数量性状的特征数量性状的特征 数量性状的主要特征：数量性状的主要特征：（1） 连续性变异，不连续性变异，不 能明确分组，用能明确分组，用 统计学方法分析统计学方法分析（2）易受环境条件的）易受环境条件的 影响而发生变化影响而发生变化（3）存在基因型与环）存在基因型与环 境的互作境的互作 玉米穗长遗传玉米穗长遗传数量遗传课件 为什么数量性状表现连续变异？为什么数量性状表现连续变异？ 1909年年Nilson-Ehle提出多基因假说：提出多基因假说：（1） 数量性状受许多彼此独立的基数量性状受许多彼此独立的基 因作用，每个基因作用微小，因作用，每个基因作用微小， 但仍符合孟德尔

5、遗传但仍符合孟德尔遗传（2）各基因的效应相等）各基因的效应相等（3）各个等位基因表现为不完全显性）各个等位基因表现为不完全显性 或无显性，或增效和减效作用或无显性，或增效和减效作用（4）各基因作用是累加性的）各基因作用是累加性的数量遗传课件例如小麦子粒颜色的遗传动态 P 红红R1R1R2R2 白白r1r1r2r2 F1 R1r1R2r2 红红 F2 1 4 6 4 1 4R 3R 2R 1R 0R 深红深红 中深红中深红 中红中红 淡红淡红 白色白色 数量遗传课件 P 红红R1R1R2R2R3R3 白白r1r1r2r2r3r3 F1 R1r1R2r2R3r3 红红 F2 1 6 15 20 1

6、5 6 1 6R 5R 4R 3R 2R 1R 0R 最深红最深红 深红深红 中红中红 淡红淡红 白色白色 数量遗传课件由于由于F1产生产生1/2R和和1/2r的、配的、配子，则子，则F2表现型为：表现型为： (1/2R+1/2r)2当性状由当性状由n对独立基因决定时，则对独立基因决定时，则F2表现型频率：表现型频率： (1/2R+1/2r)2n数量遗传课件借助于分子标记和数量性状基因位点借助于分子标记和数量性状基因位点(QTL)作图技术，已经可以在分子标作图技术，已经可以在分子标记连锁图上标记出单个基因位点的位记连锁图上标记出单个基因位点的位置，并确定其基因效应：置，并确定其基因效应：主主(

7、效效)基因：基因：效应明显的基因效应明显的基因微效基因：微效基因：效应微小的基因效应微小的基因修饰基因：修饰基因：增强或削弱其他主基因对增强或削弱其他主基因对 表现型的作用表现型的作用（加性效应、显性效应、上位性效应（加性效应、显性效应、上位性效应及与环境的互作）及与环境的互作）数量遗传课件超亲遗传：超亲遗传：后代性状表现超过某一亲后代性状表现超过某一亲本的现象。可用多基因假说解释：本的现象。可用多基因假说解释：早熟早熟A2A2B2B2C1C1A1A1B1B1C2C2晚熟晚熟 A1A2B1B2C1C2 A1A1B1B1C1C1A2A2B2B2C2C2更晚熟更晚熟 更早熟更早熟数量遗传课件第三节

8、第三节 数量性状遗传研究的基本数量性状遗传研究的基本 统计方法统计方法 统计参数：统计参数： 均值均值 方差方差 V 协方差协方差 C 相关系数相关系数 r用样本的参数估计群体的参数：用样本的参数估计群体的参数： 、V、 C、 r、S数量遗传课件第四节第四节 遗传参数的估算及其应用遗传参数的估算及其应用 一、遗传效应及方差分析一、遗传效应及方差分析基因型不分离的纯系亲本及其杂交所基因型不分离的纯系亲本及其杂交所得得F1的变异归因于环境机误变异的变异归因于环境机误变异(Ve),VG=0VF2=VG+VeVG=VF2-VeVe=VF1=1/2(VP1+VP2)=1/3(VP1+VP2+VF1)数量

9、遗传课件VG进一步分解为：进一步分解为：VG=VA+VD+VI设设 VGE=0 VI=0则则VF2=VG+Ve=VA+VD+VeVA=2VF2-(VB1+VB2)VD=(VB1+VB2)-VF2-Ve当然，为了估算当然，为了估算VI、VGE等一系列等一系列参数，目前又设计了各种模型。参数，目前又设计了各种模型。数量遗传课件二、遗传率（力）的估算及其应用二、遗传率（力）的估算及其应用遗传率是度量性状的遗传变异占表现遗传率是度量性状的遗传变异占表现型变异相对比率的重要遗传参数型变异相对比率的重要遗传参数 VG广义遗传率广义遗传率H2 = VP VA VA狭义遗传率狭义遗传率h2 = = VP VA

10、 +VD +Ve 2VF2-(VB1+VB2) = VF2数量遗传课件实际上，群体表现型发生变异的遗传原实际上，群体表现型发生变异的遗传原因主要有两部分：因主要有两部分：（1） 遗传主效应产生的普通遗传变异遗传主效应产生的普通遗传变异 ，VG（2）基因型）基因型 环境互作效应产生的互环境互作效应产生的互 作遗传变异，作遗传变异，VGE因此，遗传率也应分解为普通遗传率和因此，遗传率也应分解为普通遗传率和互作遗传率互作遗传率对于加性对于加性-显性遗传模型、对于加性显性遗传模型、对于加性-显显性性-上位性遗传模型，也可估算相应的上位性遗传模型，也可估算相应的遗传率遗传率数量遗传课件基因加性方差是可固

11、定的遗传变异基因加性方差是可固定的遗传变异量，可在上、下代间传递，量，可在上、下代间传递，所以，所以，凡是狭义遗传率高的性状，凡是狭义遗传率高的性状， 在杂种的早期世代选择有效在杂种的早期世代选择有效 反之，则要在晚期世代选择反之，则要在晚期世代选择 才有效。才有效。数量遗传课件小麦抽穗期的小麦抽穗期的h2=72%, 两亲本两亲本的平均表型方差为的平均表型方差为10.68，F2表表型方差为型方差为 40.35。 求：求：Ve VA VD H2数量遗传课件第五节第五节 数量性状基因定位数量性状基因定位数量性状是由众多基因控制的。数量性状是由众多基因控制的。随着现代分子生物学的发展和分子标随着现代

12、分子生物学的发展和分子标记技术的成熟，已经可以构建各种作记技术的成熟，已经可以构建各种作物的分子标记连锁图谱，在此基础上物的分子标记连锁图谱，在此基础上，发展起来了数量性状基因位点，发展起来了数量性状基因位点(QTL)的定位方法。的定位方法。可以估算数量性状的基因位点数目、可以估算数量性状的基因位点数目、位置和遗传效应。位置和遗传效应。数量遗传课件图图 13-4 13-4 区间作图法和复合区间作图法定位区间作图法和复合区间作图法定位QTLQTL的的LODLOD值值 区间作图区间作图法定位法定位QTLQTL复合区间复合区间作图法定作图法定位位QTLQTL数量遗传课件第六节第六节 近亲繁殖与杂种优

13、势近亲繁殖与杂种优势一、近亲繁殖的概念一、近亲繁殖的概念异交：异交：亲缘关系较远的个体间随机相亲缘关系较远的个体间随机相互交配互交配近交：近交：亲缘关系相近的个体间交配亲缘关系相近的个体间交配按亲缘关系远近程度，可分为：按亲缘关系远近程度，可分为：全同胞、半同胞、亲表兄妹全同胞、半同胞、亲表兄妹植物还有：自交、回交植物还有：自交、回交自交是最极端的方式自交是最极端的方式数量遗传课件回交：回交：杂种后代与其两个亲本之一的杂种后代与其两个亲本之一的再次交配再次交配 甲甲 乙乙 甲：非轮回亲本甲：非轮回亲本 乙：轮回亲本乙：轮回亲本() F1 乙乙 BC1乙乙 BC2乙乙 数量遗传课件近亲繁殖的程度

14、，用近亲繁殖的程度，用近交系数近交系数(F)来度来度量：指个体的某个基因位点上两个等量：指个体的某个基因位点上两个等位基因来源于共同祖先某个基因的概位基因来源于共同祖先某个基因的概率。率。 F =0 1二、近交的遗传效应二、近交的遗传效应1、自交的遗传效应、自交的遗传效应（1）杂合体通过自交导致后代基因分）杂合体通过自交导致后代基因分离，使后代群体中的遗传组成迅速趋离，使后代群体中的遗传组成迅速趋于纯合化。于纯合化。数量遗传课件 自交自交 a1a1a a2a a2 杂合体杂合体 纯合体纯合体 代数代数 a1a2 a1a1+a2a2 F1 0 a1a2 (1/2)0 0 F2 1 1 a1a1

15、2a1a2 1a2a2 (1/2)1 1-(1/2)1 F3 2 4a1a1 2 a1a14a1a2 2a1a2 4a2a2 (1/2)2 1-(1/2)2 . . . . . .Fr+1 r (1/2)r 1-(1/2)r设有设有n对异质基因，自交对异质基因，自交r代代 1则则 纯合体频率纯合体频率= (1 - )n 2r数量遗传课件（2）杂合体通过自交导致等位基因纯）杂合体通过自交导致等位基因纯 合。合。如利用该点选育自交系。如利用该点选育自交系。（3）杂合体通过自交导致遗传性状的）杂合体通过自交导致遗传性状的 稳定。稳定。 2、回交的遗传效应、回交的遗传效应 回交也能使回交后代基因型纯合

16、，但是回交也能使回交后代基因型纯合，但是（1）纯合基因型严格受轮回亲本的控）纯合基因型严格受轮回亲本的控 制，制，1种纯合基因型；而自交是种纯合基因型；而自交是 2n种纯合基因型。种纯合基因型。数量遗传课件（2）纯合率同样用：）纯合率同样用： 1 纯合体频率纯合体频率= (1 - )n 2r但是，纯合率包含的内容不同但是，纯合率包含的内容不同自交后代每一种基因型的纯合率为：自交后代每一种基因型的纯合率为： 1 1 (1 - )n ( )n 2r 2回交后代最后只有一种接近轮回亲本的回交后代最后只有一种接近轮回亲本的纯合基因型，纯合率为：纯合基因型，纯合率为： 1 (1 - )n 因此，回交在基

17、因型纯合因此，回交在基因型纯合 2r 进度上大于自交，一般回进度上大于自交，一般回 交交5-6代即可代即可 数量遗传课件三、杂种优势三、杂种优势 1、优势表现、优势表现杂种优势：杂种优势：两个遗传组成不同的亲本两个遗传组成不同的亲本 杂交产生的杂种杂交产生的杂种F1在生长势、生活力在生长势、生活力 、繁殖力、抗逆性、产量、品质等上、繁殖力、抗逆性、产量、品质等上 优越于双亲的现象。杂种优势所涉及的优越于双亲的现象。杂种优势所涉及的性状大都为数量性状。性状大都为数量性状。XF1数量遗传课件如果杂种的性状表现超过双亲的均值，如果杂种的性状表现超过双亲的均值，这种优势称为这种优势称为平均优势平均优势

18、。在实际育种中常使用在实际育种中常使用超亲优势超亲优势，即超越，即超越优亲的杂种优势。优亲的杂种优势。 F F1 1-(P-(P1 1+P+P2 2)/2 )/2 平均优势（平均优势（% %）= = 100%100% (P (P1 1+P+P2 2)/2)/2数量遗传课件杂种优势表现类型杂种优势表现类型营养型：杂种营养体发育较旺营养型：杂种营养体发育较旺生殖型：生殖器官发育较盛生殖型：生殖器官发育较盛适应型：杂种对外界不良环境适适应型：杂种对外界不良环境适 应能力较强应能力较强数量遗传课件杂种优势表现特点杂种优势表现特点不是某一二个性状单独表现突出，而不是某一二个性状单独表现突出，而 是许多性状综合表现突出。如产量是许多性状综合表现突出。如产量杂种优势的大小，取决于双亲性状间杂种优势的大小，取决于双亲性状间 的相对差异和相互补充。亲本选配的相对差异和相互补充。亲本选配杂种优势的大小与双亲杂种优势的大小与双