基因型与环境间的互作模板.pptx
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基因作用及其与环境的关系精品PPT课件
(二) 显隐性可随所依据的标准而更改
例1 孟德尔豌豆试验：
豆粒饱满对皱缩是完全显性，即AA和Aa的表型是一致 的，都表现为饱满。但在子一代豆粒（ Aa ）中淀粉 粒的数目和形状却是亲代(AA和aa)的中间型。
说明从豆粒的外型来看，饱满对皱缩是完全显性，而 从淀粉粒的数目和形状来看，却是不完全显性。
（四）表型模写
表型受2类因子控制：基因型和环境。 表型模写（phenocopy）:环境改变所引起的表型
改变，有时与由某基因引起的表型变化很相似， 这叫做表型模写。 短肢畸形（隐性遗传病：患者的臂和腿部分缺 失），60年代突然增多，引起人们重视，经研 究发现原因是妇女在妊娠早期服用反应停（一种 安眠药）所致。
例2 镰刀型细胞贫血症
症状：严重贫血，发育不良，关节和腹部肌肉疼痛，多 在幼年期死亡。显微镜下观察：红细胞呈镰刀状。
分析Hbs基因——HbA基因的关系
临床:
镜检
数目
Hbs Hbs HbA Hbs HbA HbA Hbs Hbs HbA Hbs Hbs Hbs HbA Hbs
患者 正常 正常 有镰刀型 有镰刀型 全部镰刀型 部分镰刀型
在同源多倍体中，一个个体上可同时存在复等位基因 的多个成员。
例如: 贫血病患者
正常人
红血球细胞镰刀形× 红血球碟形
ss
↓
SS
Ss
红血球细胞中即有碟形也有镰刀形 这种人平时不表现病症，在缺氧时才发病。
4. 镶嵌显性：F1同时在不同部位表现双亲性状. 例如:异色瓢虫鞘翅有很多颜色变异，由复等位基因控制。
SAuSAu × SESE (黑缘型) ↓ (均色型)
SAuSE (新类型) SAuSAu SAuSE SESE 1：2：1 又如： 紫花辣椒× 白花辣椒 F1 （新类型） (边缘为紫色、中央为白色)
基因型与环境间的互作模板.pptx
• 假定这些基因型在多个环境下种植，每个环 境下有若干次重复，用yijk表示第i个基因型 在第j个环境下的第k次重复观测值。
2019年6月25
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9
基因型和环境的互作模型
• 表型值可被分解为：
yijk Gi E j GEij ijk ij ijk
• 其中 称为总平均数，Gi称为第i个基因型的
• 与§7.4的基因间上位性互作一样，当互作达到一定程 度时，最高的基因型效应与最高的环境效应结合在一 起，不一定会得到最高的表型。
• 基因型和环境互作是一个普遍的遗传学现象，农业生 产中强调的“良种配良法”，其实就是期望通过提高
遗传效应、改进环境效应、利用基因型和环境互作， 来共同达到提高产量这一重要的目标。
15 -22.5
G2：A2A2 50
70
60 22.5
列平均 30
45
37.5
环境效应 -7.5
7.5
• 互作效应的计算
GE11 (10 37.5) G1 E1 2.5 GE12 (20 37.5) G1 E2 2.5
GE21 (50 37.5) G2 E1 2.5 GE22 (70 37.5) G2 E2 2.5
效应， Ej称为第j个环境的效应，GEij称为第i个 基因型和第j个环境的互作效应，εijk是随机误差。 • 公式中第二个等号后面的，μij称为第i个基因型 在第j个环境下的平均表现，它是一个可估计的 未知参数。
2019年6月25
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10
基因和环境对表型的贡献
• 前面的公式说明了表型是基因型和环境共同作用 的结果，是最一般也是最常用描述表型、基因型、 环境三者关系的线性模型。
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基因型和环境的互作模型
• 表型值可被分解为：
yijk Gi E j GEij ijk ij ijk
• 其中 称为总平均数，Gi称为第i个基因型的
• 与§7.4的基因间上位性互作一样，当互作达到一定程 度时，最高的基因型效应与最高的环境效应结合在一 起，不一定会得到最高的表型。
• 基因型和环境互作是一个普遍的遗传学现象，农业生 产中强调的“良种配良法”，其实就是期望通过提高
遗传效应、改进环境效应、利用基因型和环境互作， 来共同达到提高产量这一重要的目标。
15 -22.5
G2：A2A2 50
70
60 22.5
列平均 30
45
37.5
环境效应 -7.5
7.5
• 互作效应的计算
GE11 (10 37.5) G1 E1 2.5 GE12 (20 37.5) G1 E2 2.5
GE21 (50 37.5) G2 E1 2.5 GE22 (70 37.5) G2 E2 2.5
效应， Ej称为第j个环境的效应，GEij称为第i个 基因型和第j个环境的互作效应，εijk是随机误差。 • 公式中第二个等号后面的，μij称为第i个基因型 在第j个环境下的平均表现，它是一个可估计的 未知参数。
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10
基因和环境对表型的贡献
• 前面的公式说明了表型是基因型和环境共同作用 的结果，是最一般也是最常用描述表型、基因型、 环境三者关系的线性模型。
第三章基因作用及其与环境的关系精品PPT课件
25.10.2020 7
第三节 复等位现象
一、ABO血型 复等位基因：一个基因座上存在
三个或 三个以上等位基因，这些等位 基因就叫复等位基因。如IA、IB、i。
25.10.2020 8
1、ABO血型的表型和基因型以及 它们的凝结反应
表型 （血型）
AB
基因型 IAIB
抗原 （血细胞上）
AB
抗体 （血清中）
A
IAIA
A
β
IAi
B
IBIB
B
α
IBi
O
ii
αβ
25.10.2020 9
2、输血关系
O型
↓
A型← O型→B型
↓ ↓↓
A型→AB型←B型
25.10.2020 10
二、Rh血型
1、遗传机理 Rh+ 的基因型为RR或Rr Rh-的基因型为rr
2、新生儿溶血病
25.10.2020 11
第四节、非等位基因间的相互作用
三、基因的多效性 一因多效：一个基因影响多个性
状的现象。 翻毛鸡的遗传：FF为翻毛，ff为
正常。 翻毛鸡的体温低、心跳快、心脏
扩大、生殖力降低。
25.10.2020 4
第一节 环境的影响和基因的 表型效应
四、表现度和外显率 表现度：指个体间基因表达的变
化程度。 外显率：它是某一基因型个体显
示预期表型的比率。
25.10.2020 12
1．互补作用 （Complementary effect）
不同对的两个基因相互作用，出现 了新的性状。这种基因互作的类型称为 互补，发生互补作用的基因称为互补基 因（complementary gene）。
25.10.2020 13
第三节 复等位现象
一、ABO血型 复等位基因：一个基因座上存在
三个或 三个以上等位基因，这些等位 基因就叫复等位基因。如IA、IB、i。
25.10.2020 8
1、ABO血型的表型和基因型以及 它们的凝结反应
表型 （血型）
AB
基因型 IAIB
抗原 （血细胞上）
AB
抗体 （血清中）
A
IAIA
A
β
IAi
B
IBIB
B
α
IBi
O
ii
αβ
25.10.2020 9
2、输血关系
O型
↓
A型← O型→B型
↓ ↓↓
A型→AB型←B型
25.10.2020 10
二、Rh血型
1、遗传机理 Rh+ 的基因型为RR或Rr Rh-的基因型为rr
2、新生儿溶血病
25.10.2020 11
第四节、非等位基因间的相互作用
三、基因的多效性 一因多效：一个基因影响多个性
状的现象。 翻毛鸡的遗传：FF为翻毛，ff为
正常。 翻毛鸡的体温低、心跳快、心脏
扩大、生殖力降低。
25.10.2020 4
第一节 环境的影响和基因的 表型效应
四、表现度和外显率 表现度：指个体间基因表达的变
化程度。 外显率：它是某一基因型个体显
示预期表型的比率。
25.10.2020 12
1．互补作用 （Complementary effect）
不同对的两个基因相互作用，出现 了新的性状。这种基因互作的类型称为 互补，发生互补作用的基因称为互补基 因（complementary gene）。
25.10.2020 13
《性状基因与环境》PPT课件
设色素基因为C，无色 基因为c，则：
有 色 个 体 基 因 型 为 C_ （CC、cc）
白色个体基因型为cc。
灰色
↓
9 灰色 3 黑色 4 白色
G－12 有色gg C－
4无色 cc
•有色类型中：
灰色基因为G，黑色基 因为g，则：
灰色个体基因型为G－ （GG、Gg）
黑色个体基因型为gg。
可见决定兔子毛色的基精因选p有pt 两对：C和c，G和g。49
Байду номын сангаас
精选ppt
19
不完全显性：金鱼草的花
（3）镶嵌显性
精选ppt
21
（4）并显性
• 并显性：等位基因的两个成员在杂合体 中都表现出来的现象称为并显性。
如血型的遗传
血型：红血细胞上的不同抗原，称为不 同的血型。
血型系统：如MN血型系统、ABO血型 系统、Rh血型系统等。
精选ppt
22
MN血型系统：
精选ppt
9
翻毛鸡的遗传（单基因遗传）
P 翻毛鸡 × 正常鸡
↓
F1
轻度翻毛
↓
F2 1翻毛 2 轻度翻毛 1正常
翻毛鸡与正常鸡差别：
体温低（散热多），心跳快，心脏大，出现
形变，脾脏大，食量大，消化、消化腺、排
泄器官都发生变化，生殖力下降。
精选ppt
10
4、基因表达的差异 —— 表现度与外显率
• 表现度（expressivity）：有些基因的表达是一致 的，有些基因的表型效应在不同个体间存在差别， 这种个体间基因表达的变化程度称为表现度。
抗原B
无抗原A 抗A和B
IO IO
和抗原B 抗体
精选ppt
有 色 个 体 基 因 型 为 C_ （CC、cc）
白色个体基因型为cc。
灰色
↓
9 灰色 3 黑色 4 白色
G－12 有色gg C－
4无色 cc
•有色类型中：
灰色基因为G，黑色基 因为g，则：
灰色个体基因型为G－ （GG、Gg）
黑色个体基因型为gg。
可见决定兔子毛色的基精因选p有pt 两对：C和c，G和g。49
Байду номын сангаас
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19
不完全显性：金鱼草的花
（3）镶嵌显性
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21
（4）并显性
• 并显性：等位基因的两个成员在杂合体 中都表现出来的现象称为并显性。
如血型的遗传
血型：红血细胞上的不同抗原，称为不 同的血型。
血型系统：如MN血型系统、ABO血型 系统、Rh血型系统等。
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22
MN血型系统：
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9
翻毛鸡的遗传（单基因遗传）
P 翻毛鸡 × 正常鸡
↓
F1
轻度翻毛
↓
F2 1翻毛 2 轻度翻毛 1正常
翻毛鸡与正常鸡差别：
体温低（散热多），心跳快，心脏大，出现
形变，脾脏大，食量大，消化、消化腺、排
泄器官都发生变化，生殖力下降。
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10
4、基因表达的差异 —— 表现度与外显率
• 表现度（expressivity）：有些基因的表达是一致 的，有些基因的表型效应在不同个体间存在差别， 这种个体间基因表达的变化程度称为表现度。
抗原B
无抗原A 抗A和B
IO IO
和抗原B 抗体
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遗传学基因互作与环境
例2 安德鲁西鸡羽毛颜色遗传
• 黑羽鸡(BB)与白羽鸡(bb)杂交:
– 杂种F1(Bb)表现为蓝羽， – F1自群交配得到的F2有三种类型，
黑羽(BB)、蓝羽(Bb)和白羽(bb)分 别占1/4、2/4、1/4。
• 可以认为等位基因B和b相互作用 产生了新的表现型类型，见下图。
人类红细胞形状的遗传
9正常
7聋哑
基因I存在 时，抑制 了基因C
基因I不存 在时，基 因C独立 表现
狗毛色遗传
P 褐色狗 (bbii) × 白色狗 (BBII)
↓
F1
白色狗 (BbIi)
↓
F2 12 白 (9B_I _ + 3bbI_ ) : 3 黑 (B_ii) : 1 褐 (bbii)
• 其中：I 对B/b基因有显性上位性作用。
P
红色 (CCprpr) × 白色 (ccPrPr)
↓
F1
紫色(C_Pr_)
↓
F2 9 紫色(C_Pr_) : 3 红色 (C_prpr) : 4 白色 ( 3ccPr_ + 1ccprpr)
• 其中c对Pr/pr基因有隐性上位性作用。
W掩盖了Y或y的效应.
2、多因一效(multigenic effect)
– F1的种皮颜色为黑黄镶嵌(俗 称花脸豆)；
– F2表现型为1/4黄色种皮、 2/4黑黄镶嵌、1/4黑色种皮。
致 死 基 因 ： 刺 鼠 皮 毛 颜 色
白花三叶草产氰生化途径
产氰糖苷酶
氰酸酶
前体
含氰糖苷
氰
基因D
基因H
聋哑
aaBB X AAbb (聋哑) (聋哑)
AaBb（正常）
《遗传与环境》PPT-模板
•
10.“腾出”生动地写出了珍鸟突然受到 惊吓后 急速飞 离高粱 地时的 情态， 机灵敏 捷；“飘 落”则 写出了 珍鸟在 半空中 飞旋两 遭发现 没有树 枝可依 ，然后 悠然落 在谷穗 儿上的 情态， 轻盈灵 动。
•
11.我虚踩在浮土和枯草上，就探身要 去摸水 ，大家 在背后 叫小心 。岌岌 加上翼 翼，我 的手终 于半伸 进黄河 。”这 个细节 表现了“ 我”触摸 黄河水 时紧张 激动又 谨慎的 心理， 表达了 作者对 黄河的 热爱之 情。
想一想：
阳光是引起了基因型发生改变， 还是仅仅使表现型发生了变化？
基因型、表现型与环境的关系
1.一般环境条件的变化不易使基因型发生改变；表现 型则易受到环境条件的影响。
环境对水毛茛叶片形状的影响
温度对喜马拉雅兔毛色的影响
喜马拉雅兔、30℃以上
喜马拉雅兔、25℃以下
1.基因型往往比较稳定，它决定着表现型； 而表现型则易受到环境的影响。
2.表现型是基因型与环境条件共同作用的结果。
生物变异与环境的关系
变异类型分为可遗传变异和不可遗传变异。 1.可遗传变异：凡性状的变异能在后代重复出现的
现象。如高产倒伏小麦和低产抗倒伏小麦杂交培育出高 产抗倒伏小麦。
2.不可遗传变异：不涉及遗传物质的改变，仅仅由 环境条件引起的变异。如不同环境中的玉米长势不同。
1.基因型比较稳定，表现型容易受环境的影响.表现型 是基因型与环境条件共同作用的结果。 2.环境既可以引起可遗传的变异，也可引起不可遗传的 变异，只有引起遗传物质发生改变的变异才是可遗传的 变异。
1．有关生物变异的说法中，正确的是( D )
A.生物的变异都能遗传 B.生物的变异都对生物生存有利 C.生物的变异都对生物生存不利 D.凡性状的变异能在后代重复出现的，就属于可遗传的变异
基因互作及其与环境的关系ppt课件
在ABO血型系统中，有一种RH血型。1940年科学家发现人红细胞上的Rhesus(Rh)系 统的抗原。他们把恒河猴的红细胞注射给兔子，发现被免疫的兔子血清内含有一 种抗体，能凝集85%欧洲血统人的红细胞。这些被凝集的红细胞叫做“恒河猴阳 性”。Rh,是英文恒河猴(Rhesus monkeys)头两个子母。在临床上，凡带有D抗原 者称为Rh阳性，不带D抗原者称为Rh阴性。
第二节 等位基因间的相互作用
12
（3）镶嵌显性（嵌镶显性） 具有一对相对性状差异的两个纯合亲本杂交后，F1个体上双亲
性状在不同部位镶嵌存在的现象。异色瓢虫鞘翅色斑的遗传。
（4）共显性（并显性） 双亲的性状同时在F1个体上表现出来的现象。AB血型；MN血型
的遗传。MN血型人体内无天然抗体，输血是不用考虑MN血型是 否一致。
B_I_，bbI_
bbii
具有B基因的萨卢基狗，其皮毛
呈黑色，但具有bb基因型时，狗
的皮毛呈褐色，含有I基因的均
呈白色。
显性上位作用
24
bbii
P1
褐色
BBII 白色
BbIi
F1
9B_I_ 3bbI_ 3B_ii 1bbii
F2
解释：由于I基因抑制了B或b的作用，使狗体内不能形 成色素而使狗的皮毛呈白色，只有那些带有ii基因的狗 才能产生色素而呈黑色或褐色。
1、等位基因－－位于一对同源染色体的相同位置上控制某一性状的不同 形态的基因。不同的等位基因产生例如发色或血型等遗传特征的变化。 等位基因控制相对性状的显隐性关系及遗传效应，可将等位基因区分为 不同的类别。在个体中，等位基因的某个形式（显性的）可以比其他形 式（隐性的）表达得多。等位基因是同一基因的另外“版本”。 2、非等位基因就是——可以是同源染色体的不同位置 也可以是非同源染 色的的不同位置。例如，红花基因C和高茎基因D。
表现型=基因型环境条件课件
不会只有生殖细胞的突变才会遗传给后代一般情况下1026不遗传变异环境因素改变可遗传变异遗传物质改变基因重组基因突变染色体变异39性成熟的植株幼苗具根茎叶的植株分化出花芽的植株受精卵42可遗传的变异不能遗传的变异基因突变基因重组染色体变异来源改变改变改变43由于环境因素影响生物体内遗传物质没有改变生殖细胞内遗传物质的改变
思考：请结合“问题探讨”，DNA的碱基还 有可能发生什么的变化？
CT T TCC
GA A AG G
a b
增 添 替 换
CTTCC G AA G G
CAT C C GTAG G C G TCC AGG
缺 失
基因突变 gene mutation 概
念
DNA分子中，发生碱基 对的替换、增添和缺失，而 引起的基因结构的改变。
基因重组的意义
基因重组是生物变异
的来源之一，对生物的进 化也具有重要的意义。
突变引起的变异
可遗传： 配子，受精卵，胚
不可遗传：体细胞 （但可通过无性生殖传递）
变异的概念：
生物的亲代与子代之间以及子代个体之 间性状上的差异。
不能遗传的变异
（改变） 表现型 ＝ 基因型 ＋ 环境条件 （改变） （改变） 基因突变
B.产生新的基因组合机会多 C.后代出现性状重组 D.环境影响增大
基因突变的特点低频率性和普遍性是否存 在矛盾？为什么？
a1
3.基因A与a1、a2、a3之间的关系
如图示，该图不能表示（
（A）基因突变是不定向的；
）
A
a2 a3
（B）等位基因的出现是基因突变的结果； （C）正常基因与致病基因可以通过突变而 转化； （D）这些基因的转化遵循自由组合定律。
为什么在强烈的日光下要 涂抹防晒霜，做X射线透视的医 务人员要穿防护衣？
思考：请结合“问题探讨”，DNA的碱基还 有可能发生什么的变化？
CT T TCC
GA A AG G
a b
增 添 替 换
CTTCC G AA G G
CAT C C GTAG G C G TCC AGG
缺 失
基因突变 gene mutation 概
念
DNA分子中，发生碱基 对的替换、增添和缺失，而 引起的基因结构的改变。
基因重组的意义
基因重组是生物变异
的来源之一，对生物的进 化也具有重要的意义。
突变引起的变异
可遗传： 配子，受精卵，胚
不可遗传：体细胞 （但可通过无性生殖传递）
变异的概念：
生物的亲代与子代之间以及子代个体之 间性状上的差异。
不能遗传的变异
（改变） 表现型 ＝ 基因型 ＋ 环境条件 （改变） （改变） 基因突变
B.产生新的基因组合机会多 C.后代出现性状重组 D.环境影响增大
基因突变的特点低频率性和普遍性是否存 在矛盾？为什么？
a1
3.基因A与a1、a2、a3之间的关系
如图示，该图不能表示（
（A）基因突变是不定向的；
）
A
a2 a3
（B）等位基因的出现是基因突变的结果； （C）正常基因与致病基因可以通过突变而 转化； （D）这些基因的转化遵循自由组合定律。
为什么在强烈的日光下要 涂抹防晒霜，做X射线透视的医 务人员要穿防护衣？
遗传学第三章第三节基因互作与环境
1、互补基因：
两对（或若干对）独立遗传基因分别处于显 性纯合或杂合状态时，共同决定一种性状表现 （如产氰）；当只有一对基因是显性纯合，或 两基因都是隐性纯合时，则表现另一种性状 （不产氰）。
发生互补作用的基因称为互补基因 （complementary gene)。
特征比率9：7
精选ppt课件
14
白花三叶草 hhDD X HHdd (不含氰） (不含氰） HhDd （含氰）
X
bb 白色
Bb 兰色
1/4BB 黑色 1/2 Bb兰色 bb白色
精选ppt课件
6
2、 共显性/并显性(codominance)
指两纯合亲本的表型同时在子一代中表现出来的现象。
例：人镰刀形贫血病遗传
• 两个纯合亲本杂交： • 正常人红细胞呈碟形，镰(刀)
– F1代同时出现两个 亲本性状；
形贫血症患者的红细胞呈镰 刀形；
• 用紫茉莉红花亲本与白花亲本杂交：
– 杂种F1表现为双亲的中间类型，开粉红色花； – F2出现红花、粉红花和白花三种类型，呈1:2:1的比
例。
• 如果用R表示红花基因，r表示白花基因，则红 花亲本的基因型为RR，白花亲本的基因型为rr， 上述杂交过程可表示如图。
精选ppt课件
3
紫茉莉的花色遗传
精选ppt课件
精选ppt课件
基因I不存 在时，基 因C独立 表现
22
4、上位效应：
指一对等位基因影响另一对非等位基因 的表型效应的现象。
（1）.显性上位性作用的含义：
两对独立遗传基因共同对一对性状发生作用，而且 其中一对基因对另一对基因的表现有遮盖作用。
上位性(epistasis)与下位性(hypostasis) 如果起遮盖作用的基因是显性基因，称为上位显性 基因；其作用称为显性上位性作用。
表现型基因型环境条件PPT课件
不能遗传的变异
表现型=基因型+环境条件
(改变) (改变) (改变) 来源 基因突变
遗传的变异
基因重组
染色体变异
第1页/共29页
蛋白质 正常 异常
氨基酸 RNA DNA
谷氨酸 缬氨酸 GAA GUA CTT CAT
镰刀型细胞贫血症 的直接原因是什么， 根本原因是什么？
GAA
GTA 第2页/共29页
基因突变的概念
实质
产生 复制时基因中脱氧 核苷酸的增减和改
过程 变
基因
染色体变异
重组
多倍体 单倍体
控制不同性状的基因重 染色体组成倍
新组合，产生新的基因 增加，产生新
型
基因型
染色体组成倍减 少，产生新基因 型
减数分裂形成配子时， 细胞分裂时染 非等位基因自由组合 色体复制后不 或等位基因的互换 能形成两子细
胞
有性配子未经 受精作用直接 发育成个体
3、DNA碱基对增加或缺失的数目是3时，RNA上密码子 的数目增加或减少1个，氨基酸的数目增加或减少1个。
第3页/共29页
GCAAAGGAGTGCGGTTT 精 苯丙 亮 苏 脯
CGTTT CCTCACGCCAAA
GCAAATGAGTGCGGTTT 精亮亮苏脯
CGTTT ACTCACGCCAAA
GCAAAAGAGTGCGGTTT 精 苯丙 亮 苏 脯
第13页/共29页
第14页/共29页
第15页/共29页
3、二倍体和多倍体
（1）二倍体 由受精卵发育而成的个体，体细胞中含有两个染色体 组的叫二倍体。记作2N（N表示一个染色体组所包含 的染色体数目）。 人：2N=46 果蝇：2N=8 水稻：2N=24 （2）多倍体 由受精卵发育而成的个体，体细胞中含有三个或三个以 上染色体组的叫多倍体。 香蕉：三倍体 马铃薯：四倍体 普通小麦：六倍体
表现型=基因型+环境条件
(改变) (改变) (改变) 来源 基因突变
遗传的变异
基因重组
染色体变异
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蛋白质 正常 异常
氨基酸 RNA DNA
谷氨酸 缬氨酸 GAA GUA CTT CAT
镰刀型细胞贫血症 的直接原因是什么， 根本原因是什么？
GAA
GTA 第2页/共29页
基因突变的概念
实质
产生 复制时基因中脱氧 核苷酸的增减和改
过程 变
基因
染色体变异
重组
多倍体 单倍体
控制不同性状的基因重 染色体组成倍
新组合，产生新的基因 增加，产生新
型
基因型
染色体组成倍减 少，产生新基因 型
减数分裂形成配子时， 细胞分裂时染 非等位基因自由组合 色体复制后不 或等位基因的互换 能形成两子细
胞
有性配子未经 受精作用直接 发育成个体
3、DNA碱基对增加或缺失的数目是3时，RNA上密码子 的数目增加或减少1个，氨基酸的数目增加或减少1个。
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GCAAAGGAGTGCGGTTT 精 苯丙 亮 苏 脯
CGTTT CCTCACGCCAAA
GCAAATGAGTGCGGTTT 精亮亮苏脯
CGTTT ACTCACGCCAAA
GCAAAAGAGTGCGGTTT 精 苯丙 亮 苏 脯
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3、二倍体和多倍体
（1）二倍体 由受精卵发育而成的个体，体细胞中含有两个染色体 组的叫二倍体。记作2N（N表示一个染色体组所包含 的染色体数目）。 人：2N=46 果蝇：2N=8 水稻：2N=24 （2）多倍体 由受精卵发育而成的个体，体细胞中含有三个或三个以 上染色体组的叫多倍体。 香蕉：三倍体 马铃薯：四倍体 普通小麦：六倍体
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2019-11-10
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基因型和环境互作的利用途径
• TPE的大小和同质程度，会影响公式9.1中 各种方差成分。
• 对于一个较小的TPE来说，互作方差一般 也较小， 会在表型方差中占较大的比例； 对于一个很大的TPE来说，互作效应就会 很高， 可能是表型方差的主要成分。
• 基因型与环境交互作用是广泛存在的，实 际中有以下三种利用基因型与环境之间交 互作用的方式。
2019-11-10
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方式1： 忽略基因型与环境互作（ignore it）
• 这种方法其实并不否认基因型与环境交互作用 的存在；相反，它也承认基因型与环境交互作 用是存在的，并在广泛的环境下测试基因型的 表现，优异基因型的推荐或选择所依据的是基 因型在所有环境下的平均表现。
• 这种方式强调的是基因型对环境的一般适应性。 如果互作以图9.1的模式3和4为主，推荐的基因 型从平均数的角度来说是最好的，但对某一特 定的环境来说就不一定了。标准方差分析得到 的互作方差 和随机误差方差 可以用来优化多环 境试验中的资源配置。
• 可预测的环境变异包括一些永久性质的环境因素，如气 候的周期性变化、土壤类型、日照时间等。一些耕作制 度和栽培措施也可被看作可预测的环境变异，如轮作、 播种时间、播种密度、施肥水平、收获方式等。
• 气候因素的随机变动是不可预测和不能重复的，如一个 地点降雨量和温度的随机波动、以及病虫害的侵袭等， 这类变异往往也被归结为随机效应。
• 与宏环境相对应的还有微环境（micro-environment）， 定义为单个植株或小区所处的生长环境。微环境的差 异无处不在，两个不同的植株或小区具有同样微环境 的可能性几乎是0。
2019-11-10
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宏环境和微环境在效应上的差异
• 一般来说，宏环境间的差异要比微环境间的 差异大得多。
• 与其他统计总体一样，TPE也是不能穷尽的。基因型的多
环境试验，只能在有限的环境下进行，开展表型鉴定试
验的环境只是TPE的一组有限样本。与任何统计样本一样，
试验环境也要求具有代表性，即试验环境要能代表生物
个体的TPE。只有这样，从试验环境中得到的观察值，才
能代表或者用来预测个体在TPE中的表现；通过多环境试
2019-11-10
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§9.1 宏环境、微环境和 目标环境群体
• §9.1.1 环境的定义和类型 • §9.1.2 基因型与环境的互作模式和利用途径
2019-11-10
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宏环境和微环境
• 遗传学上，通常把环境定义为影响生物个体表现的一 组非遗传因素。这些非遗传因素又可分为非生物因素 和生物因素两大类。非生物因素包括土壤的物理和化 学特性、气候因子（如光照，降雨量和温度）、耕作 制度、栽培方式等。生物因素包含害虫、病原体、线 虫和杂草等。这样定义的环境，有时又称为宏环境 （macro-environment）。
G1 1.
2.
1 2
(21
22 )
G2 2.
1 4
(11
12
21
22 )
E1 .1
E2 .2
2019-11-10
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两个基因型在两个环境下基因型和 环境互作效应的计算
环境 1
环境 2
基因型 1 GE11 11 1. .1 GE12 12 1. .2
第9章 基因型与环境间的互作
xx 中国农业科学院作物科学研究所
2019-11-10
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基因和环境对表型的共同作用
• 环境对数量性状的影响要比对质量性状的 影响大得多，因此才有育种中的多年份和 多地点试验。一个玉米商业杂交种在走向 生产前，往往要经过几百甚至上千个环境 下的测试。同时，大多数数量性状的遗传 研究，也要建立在多环境表型鉴定的基础 之上。
基因型 2 GE21 21 2. .1 GE22 22 2. .2
• 把互作效应排成一个双向表，这些效应满 足行和等于0、列和等于0、总和等于0的约
束条件，独立参数的个数等于基因型个数 减1与环境个数减1之积。
2019-11-10
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基因型与环境交互作用的4种模式
20
15 -22.5
G2：A2A2 50
70
60 22.5
列平均 30
45
37.5
环境效应 -7.5
7.5
• 互作效应的计算
GE11 (10 37.5) G1 E1 2.5 GE12 (20 37.5) G1 E2 2.5
GE21 (50 37.5) G2 E1 2.5 GE22 (70 37.5) G2 E2 2.5
是很困难的，二者贡献各占50%可能是大多数人
都愿意接受的数字。
2019-11-10
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基因和环境互作的利用
• 育种和农业生产过程中经常观测到，一些基因型对环 境的变化表现得很敏感，而另外一些基因型对环境变 化的反应却很迟钝。甚至还会出现，一些环境下表现 很好的基因型，但在其他环境下的表现却很差；一些 环境下表现较差的基因型，在其他环境下的表现却很 好。这时，基因型和环境之间就存在互作。
验选择到的优良基因型，才能在农业生产中发挥作用。
2019-11-10
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8
基因型和环境的互作研究
• 基因型和环境的互作研究中，基因型一般都 包含一组遗传材料（或基因型），如一组全 同胞或半同胞家系、一组重组近交系、一组 测交组合或一组杂交种等。它们并非只在一 个基因座位上存在差异，而是在很多座位上 都有差异，它们在一起构成了一个育种或遗 传群体。
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交叉基因型与环境交互作用
• 模式3和4代表的均是交叉互作（crossover interaction），基因型的表现因环境而异。在环境1中， 基因型2优于基因型1，但随着环境的变化其优势愈 来愈小，最终在环境2下，基因型1优于基因型2。
• 在交叉互作的模式3中，基因型间差异的绝对值在两 个环境下是相等的，这时的基因型效应为0，只存在 环境效应和互作效应。
• 在交叉互作的模式4中，基因型间差异的绝对值在两 个环境下不相等，这时，表9.1的基因型效应和环境 效应、以及表9.2的互作效应均不为0。
2019-11-10
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交叉基因型与环境交互作用
• 对于模式3和模式4来说，一个环境下基因 型的优劣不能代表另一个环境下基因型的 优劣，必须通过多环境的表型鉴定，才能 全面评价基因型的好坏。
• 假定这些基因型在多个环境下种植，每个环 境下有若干次重复，用yijk表示第i个基因型 在第j个环境下的第k次重复观测值。
2019-11-10
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基因型和环境的互作模型
• 表型值可被分解为：
yijk Gi E j GEij ijk ij ijk
• 其中 称为总平均数，Gi称为第i个基因型的
• 如何提高公式中的基因型效应，如何从已有育种 群体中把基因型效应最好的个体鉴定出来，是育 种家的主要任务。
• 同时，好的环境也可以改变生物个体的表型，这 里的环境指的是可重复的宏环境。如何通过环境
的改变以提高环境效应、最终提高一个基因型的 表现，是栽培生理学家的主要任务。
• 严格区分遗传改良和环境改良对农业生产的贡献
• 对于多个基因型的多环境表型数据，图9.1 中的4种模式可能会同时出现。各种互作模 式的并存，显示了多环境试验在遗传研究 和育种中的必要性。
2019-11-10
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两个小麦品种在2个环境下的 赤霉病感染率（%）
基因型 E1：环境1 E2：环境2 行平均 基因型效应
G1：A1A1 10
• 宏环境可以是单个栽培方式、地点或年份， 也可以是不同栽培方式、不同地点和不同年
份的组合。宏环境的效应一般都具有一定程 度的重复性。
• 尽管可以通过适当的田间试验设计进行控制， 但微环境产生的效应一般不具有重复性，通
常只能视为随机误差。
• 基因型和环境互作研究中的环境一般指宏环 境，一部分宏环境效应具有重复性，一部分
互作模式1
互作模式2
基因型值
基因型值
环境1
基因型1 基因型2
环境2
互作模式3
环境1
基因型1 基因型2
环境2
互作模式4
基因型值
基因型值
环境1
2019-11-10
基因型1 基因型2
环境2 环境1
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基因型1 基因型2
环境2
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非交叉基因型与环境交互作用
• 在模式1下，一个基因型在两个环境下都优于另一 个基因型，同时，基因型间的差异在2个环境下是 相等的。如果把基因型在两个环境下的表现用直 线连接起来，则代表基因型的两条直线是平行的。 在这种模式下，基因型在两个环境下的差异完全 由环境效应决定，所有互作效应均为0，即不存在 基因型和环境间的互作。
• 与§7.4的基因间上位性互作一样，当互作达到一定程 度时，最高的基因型效应与最高的环境效应结合在一 起，不一定会得到最高的表型。
• 基因型和环境互作是一个普遍的遗传学现象，农业生 产中强调的“良种配良法”，其实就是期望通过提高
遗传效应、改进环境效应、利用基因型和环境互作， 来共同达到提高产量这一重要的目标。
宏环境效应不具有重复性。
2019-11-10
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环境效应的部分可预测性
• 例如，同一个地点在不同年份间，存在相对稳定不变的 一些生物和非生物因素，但这些生物和非生物因素在年 份间又会有差异。相对稳定的环境因素所产生的效应， 在时间上是可以重复的，或者说，可以用过去的效应来 很好地预测未来的效应。因此，有时也把环境变异分为 可预测的环境变异和不可预测的环境变异。