棉花纤维相关性状的主基因_多基因混合遗传分析
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在吐絮期对所有组合每个群体, 田间逐 株统计长纤维和短绒情况, 长纤维分无絮、稀 絮、有絮等类型, 短绒分无绒 (光子)、端毛光 子、稀毛子、毛子等类型。 对无绒无絮×有绒 有絮、无绒无絮×无绒有絮和无绒有絮×有
F 2 一个世代的信息, F 2 世代受环境影响较 绒有絮等三类组合各世代单株取样, 共 获
© 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.
74 棉 花 学 报 11 卷
am oun t w ere sign ifican t ly o r h igh sign ifican t ly co rrela ted w ith bo ll w eigh t in p heno typ e, geno typ e and add it ive effect s, bu t non sign ifican t a ssocia t ion betw een bo ll w eigh t and seed index w ere ob served in a ll gene effect s. Key words: co t ton; fiber; m a jo r gene; po lygene
of m a jo r gene and po lygene , the add it ive and
收稿日期: 1998- 08- 20; 河南省农科院实验中心王建康博
士提供了混合遗传分析程序, 袁有禄博士生提供了朱军统 dom inance effect s o f these cha racters w ere
tance p a ram eters of the m ixed m odel. T he resu lt s show ed tha t the lin t p ercen t, bo ll w eigh t
and seed index w ere con t ro lled by one m a jo r gene and po ly gene . How ever, the heritab ilit ies
ana ly sis. F irst ly, the A ka ike’s Info rm a t ion C riterion (A IC ) va lues w ere ca lcu la ted, then fit2
ness test fo r the m in im um A IC m odel w a s conducted, and fina lly eva lua t ion of the inheri2
计分析程序, 特此表示谢意。
fluctua ted ba sed on cro sses, p a ren t s and re2
基金项目: 农业部“高新技术与基础研究”项目“棉花纤维生 长发育的激素和分子调节机理及应用”(95 农- 17- 01-
cu rren t p a ren t s in
backcro ssing
数量性状的遗传是主基因或是多基因遗传, 或是主—多基因混合遗传, 并估算相应的遗
合线性模型分析方法, 主要利用王建康博士 编制的主基因- 多基因混合遗传分析程序
传参数, 包括主基因对数、遗传效应、遗传方 差、遗传率, 多基因效应及遗传方差和遗传 率等。
棉花的衣分是与纤维产量直接相关的性 状, 铃重和子指是通过提供营养物质间接影 响纤维和短绒发育的性状, 本研究将对不同
棉 花 学 报 A cta Go ssyp ii Sin ica 1999, 11 (2) : 73～ 78
文章编号: 100227807 (1999) 0220073278
棉花纤维相关性状的主基因- 多基因混合遗传分析
杜雄明1, 汪若海1, 刘国强1, 傅怀勤1, 潘家驹2, 张天真2
大多数数量性状遗传表现为主基因和多基因
混合遗传的模式, 即控制数量性状的基因在 效应大小上有很大差异, 遗传效应大的基因 表现出主基因的特性, 效应相对较小的基因
1 材料和方法
1. 1 材料 本实验利用长纤维和短绒发育差异很大
表现微基因。因此, 数量性状由主基因和多基 因控制的混合遗传模型已开始成为数量遗传 研究的热点。E lk ind 和 Cahaner (1986, 1990) 提出一个单基因- 多基因遗传模型, 莫惠栋 ( 1993) 分析了一对主基因存在时, 主基因多基因混合遗传性状在各个世代的遗传组成 以及遗传参数估计, 并把这类性状称为质量 - 数量性状。L o isel (1994) 研究了 F 2 代中主 基因存在的似然比统计量的性质, 姜长鉴 ( 1995) 利用 L o isel 的方法研究了大麦 F 2 代 株高性状的遗传分离。 但上述研究只利用了
传, 并 进 而 估 计 遗 传 效 应、遗 传 率 等 遗 传 的非平衡数据。本试验中 5 个基因型 (除突变
参wk.baidu.com。
体 L i) 配制的组合正是 5×5 双列杂交, 但不
1. 4 纤维及相关性状的遗传相关分析
规则缺失 7 个组合, 故也尝试利用朱军扩展
长纤维、短绒及它们的组合性状为间断 的广义遗传模型 (M INQU E (1) ) 程序 (177) ,
类型纤维突变体建立 P1、P2、F 1、F 2、B 1、B 2 六 主基因, 或是多基因, 或是主- 多基因混合遗
© 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.
2 期 杜雄明等: 棉花纤维相关性状的主基因—多基因混合遗传分析 7 5
性性状, 为考察纤维和短绒, 尤其是短绒性状 Gencov1c1EXE 估计纤维及相关性状间的表
与衣分、铃重、子指的遗传相关关系, 特将上 现型、基因型、加性和显性遗传相关系数。
述质量性状进行数量化分级处理 (表 1)。
表 1 纤维及短绒间断性性状数量化分级
2 结果与分析
纤 维
2. 1 衣分的主—多基因混合遗传分析
1 中国农业科学院棉花研究所; 农业部棉花遗传改良重点开放实验室, 河南 安阳 455112 2 南京农业大学生物技术中心, 南京 卫岗 210095
摘要: 本研究对棉花的衣分、铃重、子指等性状进行了主基因- 多基因模型的 P1、P2、F 1、F 2、 B 1、B 2 六世代联合分析。从估算不同性状的爱氏信息准则 (A IC) 值出发, 对A IC 值最小模型进 行适合性检验和混合模型参数估计, 结果说明衣分、铃重、子指皆为一个主基因- 多基因遗传, 但其主基因、多基因遗传率及基因加性、显性效应随杂交组合、杂交母本、回交母本等的不同而 有较大差异。 此外, 性状间的遗传相关分析说明, 衣分、纤维量、短绒量与铃重间都存在显著或 极显著的表现型、基因型及加性正相关, 而铃重与子指间各项基因效应分量相关不显著。 关键词: 棉花; 纤维; 主基因; 多基因 分类号: S5621032 文献标识码: A
表 2 不同性状在不同遗传模型下的A IC 值
的 5 个突变体 (Xu、H 10、N 1、N n 和 L i) 及陆 地棉遗传标准系 TM - 1 (154) , 在 1995 年配 制 10 多个组合, 同年底, 对一些组合在海南 岛配制回交组合, 1996 年在安阳种植 P1、P2、 F 1、F 2 或 B 1、B 2, 每个分离群体种植 10 行。 1. 2 性状考查
genera t ion s.
01- 03)
T he co rrela t ion ana ly sis of the cha racters ind i2
作者简介: 杜雄明 (1963- ) , 男, 副研, 博士 1
ca ted lin t p ercen tage, fiber am oun t, fuzz
作物的农艺经济性状大多属于数量性 世代群体, 进行衣分、铃重、子指等性状的主
状, 早期研究认为数量性状是由微效多基因 基因- 多基因混合遗传分析, 较为准确地确
控制, 但近十年来, 随着分子生物学的发展, 定纤维相关性状的遗传模式, 并估算其遗传
Q TL 作图对已有实验数据的重新分析, 发现 效应, 为提高纤维产量提供遗传依据。
Abstract: T he cha racterist ics of the lin t p ercen t, bo ll w eigh t and seed index etce. w ere est i2
m a ted by u sing m a jo r gene and po lygene inheritance m odel w ith P1, P2, F 1, F 2, B 1, B 2 jo in t
大, 检测主基因功效不变, 对多基因的存在 也无法作进一步鉴定。 王建康 (1996) 发展了
3000 多个单株, 轧花进一步确定短绒类型, 同时, 测定衣分、铃重、子指等性状。
一套较为系统分析主基因和多基因混合遗传 的统计方法, 该方法有许多优点, 能判断一个
1. 3 性状遗传分析 对衣分、铃重、子指等连续性性状采用混
Inher itance Ana lys is of the Characters Rela ted w ith F iber by U s ing
M ixed M a jor Gene and Polygene M odel
DU X iong2m ing1, W AN G R uo 2ha i1, L IU Guo 2qiang1, FU H ua i2qing1, PAN J ia2ju2, ZhAN G T ian2zhen2 1 C otton R esea rch Institu te, CA A S ; K ey L abora tory of C otton Genetica l Im p rov em en t, M in2 istry of A g ricu ltu re, the P. R. of C h ina , A ny ang 455112, C h ina 2 B iotechnology C en ter, N anj in A g ricu ltu ra l U nv ersity
456 > 10 > 10 > 10 端毛 稀端毛 毛子 端毛 稀端毛 毛子
由于混合线性模型分析方法克服了方差
分析的局限性, 可以无偏分析有不规则缺失
对 Xu TM 21 和 Xu N n 正反交组合衣 分的六个世代联合分析说明, 这四个组合衣 分在 14 个主基因- 多基因模型的适合性检 验均达到极显著水平, 这说明这几个组合衣 分性状的主基因- 多基因混合遗传分析是不 适合的。这四个组合亲本之一 (Xu) 衣分都是 0, 其后代衣分分离类型多, 变幅大, 可能这是 不适合混合遗传分析的原因, 也有可能主基 因和多基因之间存在互作和连锁或是存在母 体效应细胞质效应, 不符合模型分析中的 假定。
M GM F 2A C. EXE, M GM F 2B. EXE 和 M GM F 2D. EXE 对前三种类型的杂交组合 的 P 1、P 2、F 1、F 2、B 1、B 2 六 世 代 进 行 联 合 分 析, 分别计算 A、C - 模型、B - 模型和 D - 模 型的极大对数似然值、A IC 值和极大似然估 计等 (158) , 判断衣分、铃重等性状的遗传是
级别 0 1 2 3 4 5 6 7 衣分 % 0～ 2 3～ 5 6～ 10 11～ 15 16～ 20 21～ 25 26～ 30 > 30
短 绒
级别 0 1 2 3 4 特性 光子 端毛 稀端毛 稀毛 毛子
纤维短绒综合性状
级别 0 1 2 3 衣分 % 0 < 5 6- 10 > 10 短绒 无绒 无绒 无绒 无绒 综合特性 无絮 极端稀絮 稀絮 光子
F 2 一个世代的信息, F 2 世代受环境影响较 绒有絮等三类组合各世代单株取样, 共 获
© 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.
74 棉 花 学 报 11 卷
am oun t w ere sign ifican t ly o r h igh sign ifican t ly co rrela ted w ith bo ll w eigh t in p heno typ e, geno typ e and add it ive effect s, bu t non sign ifican t a ssocia t ion betw een bo ll w eigh t and seed index w ere ob served in a ll gene effect s. Key words: co t ton; fiber; m a jo r gene; po lygene
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收稿日期: 1998- 08- 20; 河南省农科院实验中心王建康博
士提供了混合遗传分析程序, 袁有禄博士生提供了朱军统 dom inance effect s o f these cha racters w ere
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计分析程序, 特此表示谢意。
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基金项目: 农业部“高新技术与基础研究”项目“棉花纤维生 长发育的激素和分子调节机理及应用”(95 农- 17- 01-
cu rren t p a ren t s in
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数量性状的遗传是主基因或是多基因遗传, 或是主—多基因混合遗传, 并估算相应的遗
合线性模型分析方法, 主要利用王建康博士 编制的主基因- 多基因混合遗传分析程序
传参数, 包括主基因对数、遗传效应、遗传方 差、遗传率, 多基因效应及遗传方差和遗传 率等。
棉花的衣分是与纤维产量直接相关的性 状, 铃重和子指是通过提供营养物质间接影 响纤维和短绒发育的性状, 本研究将对不同
棉 花 学 报 A cta Go ssyp ii Sin ica 1999, 11 (2) : 73～ 78
文章编号: 100227807 (1999) 0220073278
棉花纤维相关性状的主基因- 多基因混合遗传分析
杜雄明1, 汪若海1, 刘国强1, 傅怀勤1, 潘家驹2, 张天真2
大多数数量性状遗传表现为主基因和多基因
混合遗传的模式, 即控制数量性状的基因在 效应大小上有很大差异, 遗传效应大的基因 表现出主基因的特性, 效应相对较小的基因
1 材料和方法
1. 1 材料 本实验利用长纤维和短绒发育差异很大
表现微基因。因此, 数量性状由主基因和多基 因控制的混合遗传模型已开始成为数量遗传 研究的热点。E lk ind 和 Cahaner (1986, 1990) 提出一个单基因- 多基因遗传模型, 莫惠栋 ( 1993) 分析了一对主基因存在时, 主基因多基因混合遗传性状在各个世代的遗传组成 以及遗传参数估计, 并把这类性状称为质量 - 数量性状。L o isel (1994) 研究了 F 2 代中主 基因存在的似然比统计量的性质, 姜长鉴 ( 1995) 利用 L o isel 的方法研究了大麦 F 2 代 株高性状的遗传分离。 但上述研究只利用了
传, 并 进 而 估 计 遗 传 效 应、遗 传 率 等 遗 传 的非平衡数据。本试验中 5 个基因型 (除突变
参wk.baidu.com。
体 L i) 配制的组合正是 5×5 双列杂交, 但不
1. 4 纤维及相关性状的遗传相关分析
规则缺失 7 个组合, 故也尝试利用朱军扩展
长纤维、短绒及它们的组合性状为间断 的广义遗传模型 (M INQU E (1) ) 程序 (177) ,
类型纤维突变体建立 P1、P2、F 1、F 2、B 1、B 2 六 主基因, 或是多基因, 或是主- 多基因混合遗
© 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.
2 期 杜雄明等: 棉花纤维相关性状的主基因—多基因混合遗传分析 7 5
性性状, 为考察纤维和短绒, 尤其是短绒性状 Gencov1c1EXE 估计纤维及相关性状间的表
与衣分、铃重、子指的遗传相关关系, 特将上 现型、基因型、加性和显性遗传相关系数。
述质量性状进行数量化分级处理 (表 1)。
表 1 纤维及短绒间断性性状数量化分级
2 结果与分析
纤 维
2. 1 衣分的主—多基因混合遗传分析
1 中国农业科学院棉花研究所; 农业部棉花遗传改良重点开放实验室, 河南 安阳 455112 2 南京农业大学生物技术中心, 南京 卫岗 210095
摘要: 本研究对棉花的衣分、铃重、子指等性状进行了主基因- 多基因模型的 P1、P2、F 1、F 2、 B 1、B 2 六世代联合分析。从估算不同性状的爱氏信息准则 (A IC) 值出发, 对A IC 值最小模型进 行适合性检验和混合模型参数估计, 结果说明衣分、铃重、子指皆为一个主基因- 多基因遗传, 但其主基因、多基因遗传率及基因加性、显性效应随杂交组合、杂交母本、回交母本等的不同而 有较大差异。 此外, 性状间的遗传相关分析说明, 衣分、纤维量、短绒量与铃重间都存在显著或 极显著的表现型、基因型及加性正相关, 而铃重与子指间各项基因效应分量相关不显著。 关键词: 棉花; 纤维; 主基因; 多基因 分类号: S5621032 文献标识码: A
表 2 不同性状在不同遗传模型下的A IC 值
的 5 个突变体 (Xu、H 10、N 1、N n 和 L i) 及陆 地棉遗传标准系 TM - 1 (154) , 在 1995 年配 制 10 多个组合, 同年底, 对一些组合在海南 岛配制回交组合, 1996 年在安阳种植 P1、P2、 F 1、F 2 或 B 1、B 2, 每个分离群体种植 10 行。 1. 2 性状考查
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01- 03)
T he co rrela t ion ana ly sis of the cha racters ind i2
作者简介: 杜雄明 (1963- ) , 男, 副研, 博士 1
ca ted lin t p ercen tage, fiber am oun t, fuzz
作物的农艺经济性状大多属于数量性 世代群体, 进行衣分、铃重、子指等性状的主
状, 早期研究认为数量性状是由微效多基因 基因- 多基因混合遗传分析, 较为准确地确
控制, 但近十年来, 随着分子生物学的发展, 定纤维相关性状的遗传模式, 并估算其遗传
Q TL 作图对已有实验数据的重新分析, 发现 效应, 为提高纤维产量提供遗传依据。
Abstract: T he cha racterist ics of the lin t p ercen t, bo ll w eigh t and seed index etce. w ere est i2
m a ted by u sing m a jo r gene and po lygene inheritance m odel w ith P1, P2, F 1, F 2, B 1, B 2 jo in t
大, 检测主基因功效不变, 对多基因的存在 也无法作进一步鉴定。 王建康 (1996) 发展了
3000 多个单株, 轧花进一步确定短绒类型, 同时, 测定衣分、铃重、子指等性状。
一套较为系统分析主基因和多基因混合遗传 的统计方法, 该方法有许多优点, 能判断一个
1. 3 性状遗传分析 对衣分、铃重、子指等连续性性状采用混
Inher itance Ana lys is of the Characters Rela ted w ith F iber by U s ing
M ixed M a jor Gene and Polygene M odel
DU X iong2m ing1, W AN G R uo 2ha i1, L IU Guo 2qiang1, FU H ua i2qing1, PAN J ia2ju2, ZhAN G T ian2zhen2 1 C otton R esea rch Institu te, CA A S ; K ey L abora tory of C otton Genetica l Im p rov em en t, M in2 istry of A g ricu ltu re, the P. R. of C h ina , A ny ang 455112, C h ina 2 B iotechnology C en ter, N anj in A g ricu ltu ra l U nv ersity
456 > 10 > 10 > 10 端毛 稀端毛 毛子 端毛 稀端毛 毛子
由于混合线性模型分析方法克服了方差
分析的局限性, 可以无偏分析有不规则缺失
对 Xu TM 21 和 Xu N n 正反交组合衣 分的六个世代联合分析说明, 这四个组合衣 分在 14 个主基因- 多基因模型的适合性检 验均达到极显著水平, 这说明这几个组合衣 分性状的主基因- 多基因混合遗传分析是不 适合的。这四个组合亲本之一 (Xu) 衣分都是 0, 其后代衣分分离类型多, 变幅大, 可能这是 不适合混合遗传分析的原因, 也有可能主基 因和多基因之间存在互作和连锁或是存在母 体效应细胞质效应, 不符合模型分析中的 假定。
M GM F 2A C. EXE, M GM F 2B. EXE 和 M GM F 2D. EXE 对前三种类型的杂交组合 的 P 1、P 2、F 1、F 2、B 1、B 2 六 世 代 进 行 联 合 分 析, 分别计算 A、C - 模型、B - 模型和 D - 模 型的极大对数似然值、A IC 值和极大似然估 计等 (158) , 判断衣分、铃重等性状的遗传是
级别 0 1 2 3 4 5 6 7 衣分 % 0～ 2 3～ 5 6～ 10 11～ 15 16～ 20 21～ 25 26～ 30 > 30
短 绒
级别 0 1 2 3 4 特性 光子 端毛 稀端毛 稀毛 毛子
纤维短绒综合性状
级别 0 1 2 3 衣分 % 0 < 5 6- 10 > 10 短绒 无绒 无绒 无绒 无绒 综合特性 无絮 极端稀絮 稀絮 光子