5数量遗传
遗传学 课后练习 复习题 总结 第十三章 数量性状的遗传
第十三章数量性状的遗传本章习题1.解释下列名词:广义遗传率、狭义遗传率、近交系数、共祖系数、数量性状基因位点、主效基因、微效基因、修饰基因、表现型值、基因型与环境互作广义遗传率:通常定义为总的遗传方差占表现型方差的比率。
狭义遗传率:通常定义为加性遗传方差占表现型方差的比率。
近交系数:是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率。
共祖系数:个体的近交系数等于双亲的共祖系数。
数量性状基因位点:即QTL,指控制数量性状表现的数量基因在连锁群中的位置。
主效基因:对某一性状的表现起主要作用、效应较大的基因。
微效基因:指一性状受制于多个基因,每个基因对表现型的影响较小、效应累加、无显隐性关系、对环境敏感,这些基因称为微效基因。
修饰基因:对性状的表现的效应微小,主要是起增强或减弱主基因对表现型的作用。
表现型值:是指基因型值与非遗传随机误差的总和即性状测定值。
基因型与环境互作:数量基因对环境比较敏感,其表达容易受到环境条件的影响。
因此,基因型与环境互作是基因型在不同环境条件下表现出的不同反应和对遗传主效应的离差。
2.质量性状和数量性状的区别在哪里?这两类性状的分析方法有何异同?答:质量性状和数量性状的区别主要有:①. 质量性状的变异是呈间断性,杂交后代可明确分组;数量性状的变异则呈连续性,杂交后的分离世代不能明确分组。
②. 质量性状不易受环境条件的影响;数量性状一般容易受环境条件的影响而发生变异,而这种变异一般是不能遗传的。
③. 质量性状在不同环境条件下的表现较为稳定;而控制数量性状的基因则在特定时空条件下表达,不同环境条件下基因表达的程度可能不同,因此数量性状普遍存在着基因型与环境互作。
对于质量性状一般采用系谱和概率分析的方法,并进行卡方检验;而数量性状的研究则需要遗传学方法和生物统计方法的结合,一般要采用适当的遗传交配设计、合理的环境设计、适当的度量手段和有效的统计分析方法,估算出遗传群体的均值、方差、协方差和相关系数等遗传参数等加以研究。
数量遗传学
质量性状:指由一对或对基因控制,在个体间能够明显区分,呈不连续性变异的性状。
数量性状:由微效多基因控制,在群体中不能明显区分,呈连续性变异的性状。
门阈性状:由微效多基因控制的,在群体中呈不连续分布的性状,一般能够明显地区分其表现形式。
数量遗传学:指用数理统计方法和数学分析方法研究数量性状遗传和变异规律的科学。
选择:在人类和自然干预下,某一群体的基因在世代传递的过程中,某种基因型个体的比例所发生的变化现象,称作选择。
适应度:比较群体中各种基因型(以个体平均留种子女数为标准)生存适应力的相对指标。
适应度就是特定基因型的留种率和群体最佳基因型留种率之比值。
选择系数:1减去适应度就是该基因型的选择系数。
留种率+淘汰率=1遗传漂变:如果群体规模较小,下一代的实际基因频率都可能由于抽样误差而偏离理论上应有的频率。
始祖效应:当来自大群体的一个小样本在特定环境中成为一个新的封闭群体,其基因库仅包括亲本群体中遗传变异的一小部分,并在新环境中承受新进化压力的作用,因而最终可能与亲本群分体。
这种过程在体现的般规律,称为始祖效应。
瓶颈效应:当大群体经历一个规模缩小阶段之后,以及在漂变中改变了基因库(通常是变异性减少)又重新扩大时,基因频率发生的变化。
同型交配:如果把同型交配严格地定义为同基因型交配,那么近交和同质选配都只有部分的同型交配,只有极端的近交方式——自交才是完全同型交配。
群体遗传学:专门研究群体的遗传结构及其变化规律的遗传学分支学科。
群体:是指一个种、一个变种、一个品种或一个其它类群所有成员的总和。
孟德尔群体:在个体间有相系交配的可能性,并随着世代进行基因交流的有性繁殖群体。
基因库:以各种基因型携带着各种基因的许多个体所组成的群体。
亚群:由于各种原因的交配限制,可能导致基因频率分布不均匀的现象,形成若干遗传特性有一定差异的群落通常称为亚群。
随机资本:在一个有性系列的生物群体中,任何一个雌性式雄性的个体与其任何一个相反性别的个体交配的机率是相同的。
数量遗传基础
0.02-0.96
净毛重与污毛重
0.68-0.8
污毛重与初级毛囊数
0.42
污毛重与次级毛囊数
0.37
污毛重与S/P
0.33
断奶重与6月龄剪毛重
0.08
断奶重与12月龄剪毛重
0.29
断奶重与6纤维直径
-0.28
断奶重与12月龄体重
0.53
37
第二节 数量性状的遗传
遗传参数的基本特征 ➢ 遗传参数具有群体特异性:同一性状在不同 群体中的遗传参数有所不同 ➢ 同一性状的遗传参数变动范围不会太大,一 般具有基本一致的趋势。例如遗传力: 与机体构成有关的性状具有较高的遗传力,如 初生重、乳脂率等(h2≥0.3) 与生长发育有关的性状具有中等大小的遗传力, 如日增重、饲料利用率等( 0.3≥h2≥0.1) 与繁殖性能有关的性状具有较低的遗传力,如 产仔数、受胎率等(h2 ≤ 0.1)
⑤ 产犊间隔:指的是连续两次产犊之间的天数。 最理想的产犊间隔为365天,即305天泌乳期,60 天干乳期。
40
第三节 阈性状的遗传
常见的阈性状: 畜禽对许多疾病的易感性是受数量基 因控制的,但其表型只有健康和发病 两种类型,因此也将阈性状称为“或 有或无”性状 抗病力性状、产羔数等
41
第三节 阈性状的遗传
9
10
海福特牛
11
1.2绵羊毛色遗传
绵羊毛色类型主要有白色、黑色、棕褐色、褐色、灰色、彩色和斑 块状杂色等16种类型。 绵羊毛色基因座共有11个。
12
1.3 山羊毛色遗传
13
2 角的角遗的遗传传
牛角 ➢ 在牛系统发育中,角是作为防御性器官而被 保存下来的
➢ 有角、无角对产奶、产肉性能没有直接相关 性,现代牛育种中之所以选育无角品系,主要是 因为无角牛便于管理
遗传学:朱军第三版:第13章 数量遗传
对性状表现的效果较微,但各对基因遗传方式仍然服 从孟德尔遗传规律;
同时还认为:
1.各基因的效应相等;
2.各个等位基因表现为不完全显性或无显性,或表现 为增效和减效作用;
3.各基因的作用是累加的。
33/149
P314 由于F1可以产生等数R和r的雌配子和雄配子,当某性 状由一对基因决定时F1可以产生同等数目的雄配子和雌配子, 即:
上图为四个品种(Gl-G4)在3个环境(El-E3)中的产量表现。 不存在GE互作时,4个品种在3种环境中的表现同步提高。 当存在GE互作时,4个品种在各环境中的表现不同。
14/149
品种3和4在环境1中有较高的产量表现,在环境3中却表现较差。 品种1和2在环境1中产量较低,但环境3中却表现良好。 ∴品种3和4:环境1中产量性状基因表现优于其它品种; 品种1和2:产量基因则适宜在环境3中表达。 15/149
数量性状表现的连续性体现在:
20/149
1918年R. A. Fisher发表“根据孟德尔遗传假设对亲 子间相关性的研究”论文统计方法与遗传分析方法 结合 创立了数量遗传学。 1925年著《研究工作者统计方法》一书(Statistical Methods for Research Workers),为数量遗传学研究提供 了有效的分析方法。首次提出方差分析(ANOVA)方法, 为数量遗传学发展奠定了基础。
1/149
生物界中还存在另一类遗传性状,其表现型变异是 连续的(continuous),界限不清楚,不易分类,用数字 描述 数量性状(quantitative trait) 。 例如,人的身高、动物体重、植株生育期、果实大 小,产量高低等。
通过对表现型变异的分析推断群体的遗传变异借 助数量统计的分析方法,可以有效地分析数量性状的遗 传规律。
数量性状遗传教案
数量性状遗传教案数量性状是指一种性状可以通过计数或测量来度量的性状。
这些性状在遗传中的传递方式可以通过数量性状遗传教案来进行教学和学习。
教案:一、教学目标:1.理解数量性状的概念和特点。
2.掌握数量性状的遗传规律和方法。
3.能够应用数量性状遗传的知识来解决问题和进行实验。
二、教学内容:1.数量性状的定义和特点。
2.数量性状的遗传规律。
3.数量性状的测量方法。
4.应用数量性状遗传的实例分析。
三、教学过程:1.导入(5分钟):通过展示一组根据身高排序的学生图片,引发学生对数量性状的认知和兴趣。
2.知识讲解(15分钟):a.介绍数量性状的定义和特点:数量性状是指可以通过计数或测量来度量的性状,如身高、体重、产量等。
这些性状受多个基因和环境因素的影响。
b.数量性状的遗传规律:数量性状由多对基因控制,遵循连续变异规律。
常见的遗传模式包括寡基因控制和多基因控制。
c.数量性状的测量方法:根据具体性状的特点选择相应的测量方法,如身高可以通过直接测量或问卷调查等方式获得。
3.案例分析(30分钟):通过实例分析来加深学生对数量性状遗传的理解。
a.案例一:一个家族中的兄弟姐妹身高差异很大,其中一个兄弟非常高大而且父母也身高较高。
请分析此现象的遗传原因,并给出可能的遗传模式。
b.案例二:在一个小麦品种改良项目中,科研人员通过测量不同品种小麦的产量来筛选高产的品种。
他们发现产量呈正态分布,即大部分品种产量中等,极少数有很高或很低的产量。
请问这个产量数量性状的遗传基础是什么?4.实验设计(30分钟):让学生设计一个实验来验证数量性状的遗传规律。
a.主题:探究小麦高产性状的遗传方式。
b.实验材料:不同产量的小麦品种种子。
c.实验步骤:-步骤一:选择5个不同产量的小麦品种,分别种植在相同的土壤和环境条件下。
-步骤二:测量和记录每个品种的产量。
-步骤三:通过基因分析或后代观察,确定每个品种高产性状的遗传模式。
-步骤四:总结实验结果,并得出结论。
遗传学 第六章 数量性状遗传
第四节 遗传力及其估算
一、表型值及其方差的分量
1. 表现型值:
某性状表现型(度量或观察到)的数值,用P表示;
2. 基因型值:
性状表达中由基因型所决定的数值, 用G表示;
3. 环境型值:
表现型值与基因型值之差,用E表示
三者关系: P=G+E
表型是基因型和环境相互作用的结果
方差可以用来测量变异的程度,各种变异可以用方差 表示 表型方差 = 遗传(基因型)方差 + 环境方差
第六章 数量性状遗传
第一节 数量性状遗传的基本特征 第二节 数量性状遗传的多基因假说 第三节 数量性状遗传的统计分析方法 第四节 遗传力及其估算 第五节 近亲繁殖与杂种优势
第一节 数量性状遗传的基本特征
一、数量性状的概念
1. 质量性状与数量性状
质量性状(qualitative character):不易受环境条件影响,
三、质量性状和数量性状的划分不是绝对
同一性状在不同亲本的杂交组合中可能表现不同。
举例:植株的高度是一个数量性状,但在有些 杂交组合中,高株和矮株却表现为简单的质量性状 遗传。
数量性状与质量性状区别 质量性状
1.变异 F1 F2 2. 对环境 的效应 3. 控制性状 的基因及 效应 4. 研究方法 非连续性 显性 相对性状分离 不敏感 基因少,效应明显 存在显隐性 群体小, 世代数少 用分组描述
表型之间截然不同,具有质的差别,可以用文字描述的性状。表 现不连续变异的性状。如红花、白花、水稻的糯与粳,豌豆的饱
满与皱褶等性状。
数量性状
表
频 长
玉米穗长的遗传
世 率f 度 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 N X S V 代 短穗亲本 4 21 24 8 57 6.632 0.816 0.666 (N0.60) 长穗亲本 3 11 12 15 26 15 10 7 2 101 163802 1.887 3.561 (No.54) F1 1 12 12 14 17 9 4 69 12.116 1.519 2.307 F2 1 10 19 26 47 73 68 68 25 15 9 1 401 12.888 2.252 5.072
遗传学名词解释
遗传学名词解释1.遗传:亲代与子代同一性状相似的现象。
2.变异:亲代与子代或子代之间出现性状差异的现象。
3.遗传学:是一门涉及生命起源和生物进化的理论科学,同时也是一门密切联系生产实际的基础科学。
4.数量遗传学:研究生物体数量性状即由多基因控制的性状的遗传规律。
5.群体遗传学:研究基因频率在群体中的变化、群体的遗传结构和物种进化。
6.染色体:在细胞分裂期出现的一种能被碱性染料强烈染色,并具有一定形态、结构特征的物体。
7.主缢痕:着丝粒所在的区域是染色体的缢缩部分,称为主缢痕。
8.次缢痕:在某些染色体的一个或两个臂上还常另外有缢缩部位,染色较淡,称为次缢痕。
9.随体:某些染色体次缢痕的末端所具有的圆形或略呈长形的突出体,称为随体。
次缢痕与核仁的形成有关,故称为核仁组织者区。
10.端粒:染色体臂末端的特化部分,可将染色体末端封闭,使染色体之间不能彼此相连。
11.着丝粒:是染色体的缩缢部位,是细胞分裂过程中纺锤丝(spindle fiber)结合的区域。
12.染色质:间期细胞核内由DNA、组蛋白、非组蛋白和少量RNA组成的线性复合结构,易被碱性染料染色。
13.常染色质:在间期细胞核内,对碱性染料着色浅、螺旋化程度低、处于较为伸展状态的染色质。
主要是单一序列DNA和中度重复序列DNA构成。
14.染色质:在间期细胞核内,对碱性染料着色较深、螺旋化程度较高、处于凝集状态的染色质。
15.同源染色体:形态和结构相同的一对染色体称之同源染色体。
16.非同源染色体:形态结构不同的染色体对之间的互称非同源染色体。
17.姊妹染色单体:有丝分裂中期观察到的染色体由相同的2个染色单体构成,它们彼此以着丝粒相连,互称为姊妹染色单体。
18.细胞周期:细胞上一次分裂完成到下一次分裂结束的一段历程。
19.减数分裂:又称为成熟分裂(maturation division),是在性母细胞成熟时,配子形成过程中所发生的一种特殊的有丝分裂。
数量性状的遗传
第五章 数量性状的遗传畜禽的大多数经济性状属于数量性状。
掌握数量性状的遗传规律和遗传参数对种畜生产中种畜群的生产性能的保持、对地方品种经济性能的提高、对新品种新品系的培育等工作都是十分必要的。
数量性状的遗传是有规律所循的,虽然在不同群体、在不同条件下、因估计方法不同,得到的参数有所变化,但遗传参数反映的数量性状的基本遗传规律的趋势是一定的。
第一节 数量性状的遗传基础质量性状的变异一般遵从孟德尔遗传规律,但数量性状的遗传规律与质量性状的遗传规律有一定区别。
数量性状是由大量的、效应微小而类似的、可加的基因控制,呈现连续变异,数量性状的表现还受到大量复杂环境因素的影响。
一、Nilsson-Ehle 假说及其发展生物的性状按照其表现和对其研究的方式,可大致分为质量性状、数量性状和阈性状。
质量性状的变异通常可以区分为几种明显不同的类型,遵从孟德尔遗传规律。
畜禽重要质量性状的遗传规律已经在上一章中进行了阐述。
在动物生产中所关注的绝大多数经济性状呈连续性变异,其在个体间表现的差异只能用数量来区分,这类性状称为数量性状,如奶牛的产奶量、鸡的产蛋量、肉用家畜的日增重、饲料转化率、羊的产毛量等。
与质量性状相比较,数量性状主要有以下特点:①性状变异程度可以用度量衡度量;②性状表现为连续性分布;③性状的表现易受到环境的影响;④控制性状的遗传基础为多基因系统。
遗传基础为多基因控制,而表现为非连续性变异的性状称为阈性状。
如羊的产羔数、肉质的分类、对疾病抗性的有无等。
严格说来,鸡的产蛋数、猪的窝产仔数等也属于这一类性状,但其表型状态过多,作为阈性状分析过于复杂,通常近似的将其作为数量性状来看待。
数量性状在畜牧生产中占有非常重要的地位。
但是,到目前为止,对数量性状的遗传基础的解释主要还是基于Yule (1902,1906)首次提出、由Nilsson-Ehle (1908)总结完善、并由Johannsen (1909)和East (1910)等补充发展的多因子假说,也称为多基因假说或Nilsson-Ehle 假说。
数量性状遗传专家讲座
VB2 ) 100%
数量性状遗传专家讲座
第26页
例题:依据试验测出小麦各世代抽穗期(开花 时间)表现型方差和平均值以下:
世代
平均数
方差
P1 P2 F1 F2 B1(F1×P1) B2(F2×P2)
13.0 27.6 18.5 21.2 15.0 23.4
11.04 10.32
5.24 40.35 17.35 34.29
3
100% 57%
5.072
数量性状遗传专家讲座
第25页
(二)狭义遗传力估算
狭义遗传力主要利用回交群体估算,方法是: 利用两个纯合亲本杂交取得F1代,然后再和两
个亲本分别回交,得到两个回交群体B1、B2。 再计算出回交群体B1、B2方差,就能够利用下 面公式计算狭义遗传力了。
hN2
2VF2
(VB1 VF2
第一节 数量性状特征及其原理
一、质量性状与数量性状概念 1、质量性状 表现不连续性变异性状叫质量性状。 如花色、豌豆形状、玉米糯性与非糯 2、数量性状 表现连续变异性状叫数量性状。 身高、体重、产量、成熟期等。
数量性状遗传专家讲座
第1页
二、数量性状特征
第一、数量性状变异表现为连续,杂交后分离世代不能明
VP=VG+VE 遗传方差又可分解为三项:
加性效应方差:VA 显性效应方差:VD 上位性效应方差:VI 即: VG=VA+VD +VI 其中加性效应方差:VA 是能够固定遗传方差。
数量性状遗传专家讲座
第17页
三、遗传力估算
对数量性状方差估算和分析是是数量性状 分析基础。利用统计分析方法,硕士物体 所表现变异(表现型)原因,是遗传原因 还是环境原因。
数量性状遗传讲解学习
若观察再详细一点,可以发现,在红粒组中红 色的程度又分为好几个等级。
2020/6/4
假设R基因使子粒呈红色,每增加一个R ,子粒的颜色就深一些 R,红色增效基因 R的效应可以累加 R的等位基因为r, r为减效基因
• 加上环境方差,F2的表现型方差为:
VF2 1 2VA1 4VDVE
❖ 上式中的1/2VA和1/4VD分别表示F2方差的两 个组成部分,加性方差和显性方差,而不是这两 部分方差的1/2和1/4。 ❖ VA和VD前面的系数由群体的遗传组成决定。
2020/6/4
回交群体的遗传方差
❖ 回交(back cross)是F1与亲本之一杂交。 ❖ F1与两个亲本回交得到的群体记为B1、B2。
❖ 非加性效应。
2020/6/4
基因型效应的数学模型
▪ 中亲值(m)=(CC+cc)/2,定为0 ▪ 各基因型值与中亲值的差就是相应的基因型效应 ▪ ac为加性效应,表示CC和cc基因型值与中亲值之差 ▪ dc为显性效应,表示Cc基因型值与中亲值之差 ▪ dc =0,无显性; dc >0,有显性效应; dc <0,表示c基因为
2020/6/4
如果只有1对基因控制
F1植株产生的配子 ♂G 1/2R+1/2r ♀G 1/2R+1/2r
♀♂配子受精结合, F2的基因型频率为 (1/2R+1/2r)(1/2R+1/2r) =(1/2R+1/2r)2 =1/4 RR +2/4 Rr +1/4 rr
表现型 3:1
2020/6/4
2020/6/4
2020/6/4
遗传学——数量性状的遗传
即 VF2 = VG + VF1 代入公式: H广
2=
∴ VG = VF2 - VF1
VG VF2 - VF1 = ×100% VG + V E VF2
例:测量矮脚母鸡与芦花公鸡和它们的 杂种的体重,得到下列的平均体重和表 型方差:
矮脚鸡 芦花鸡 F1 F2 B1 B2 平 均 1.4斤 6.6 3.4 3.6 2.5 4.8 方 差 0.1 0.5 0.3 1.2 0.8 1.0
如: 一对基因差别 3:1 两对基因差别 15:1
(2) 由于杂交亲本之间相差的基因对数不同:
如植株高度为数量性状,但孟德尔的豌豆杂 交实验中高植株和矮植株,也表现为质量性状 的遗传方式。 如: 水稻株高的遗传
(2) 水稻株高的遗传
相差三对基因的亲本杂交: P: T1T1T2T2T3T3 × t1t1t2t2t3t3 ↓ F1: T1t1T2t2T3t3
2)穗长与大写字 母数目成正相关 (累加) 。
数量性状和质量性状的区别
基因 控制 数量 性状 质量 性状 多 基因 单 基因 变异 分布 正态 分布 二项 分布 表型 受环境 遗传 分布 影响 规律 连续 分散 大 小 性状 特点 研究 对象 群体 个体和 群体
非孟德 易 尔遗传 度量 孟德尔 不易 度量 遗传
(3). 阈性状(threshold character): 性状达到某一特定值表现为正 常,达不到则为不正常,如血压, 血糖含量等。
1.2 数量性状与质量性状
(1) 由于区分性状的方法不同: 如小麦粒色遗传,如果采用非红 即白的区分方法,则表现为质量性状; 如果再加以细分,就表现为数量性状的 特点。
回交一代平均表型方差: 1/2(VB1 +VB2) = ¼ VA + ¼ VD +VE ∵ VF2= ½ VA + ¼ VD+ VE ∴ VF2 - 1/2(VB1 +VB2) = 1/4VA (加性的遗传方差) 或: 2VF2 - (VB1 +VB2) = ½VA 令: a2 = VA d2 = VD
数量遗传
择遗传率较高的性状,而 遗传率较低的性状在晚(高) 世代选择;
– 相关选择:对遗传率比较
体世代高/低。
低的性状可以利用与之相 关程度高(由性状间相关系 数指示)且遗传率较高的性 状进行间接选择。
人类的数量性状
表 6-7 人类一些性状的遗传力 性状 遗传力 性状 0.81 身材 理科天赋 0.76 坐高 数学天赋 0.78 体重 文史天赋 0.68 口才 拼写能力 IQ(Binet) 0.68 先天性幽门狭窄 IQ(Otis) 0.80 精神分裂症 0.76 唇裂 糖尿病 0.62 高血压 冠状动脉病 遗传力 0.34 0.12 0.45 0.53 0.75 0.80 0.75 0.65
练习:测量矮脚鸡和芦花鸡的成熟公鸡和它们的杂种的 体重,得到下列的平均体重和表型方差:
平均 矮脚鸡
芦花鸡 F1
方差 0.1
0.5 0.3
1.4斤
6.6 3.4
F2
B1 B2
3.6
2.5 4.8
1.2
0.8 1.0
计算广义和狭义遗传率。
练习:根据下表资料估算其广义遗传率和狭义遗传率。
世代 P1(矮脚南特)
因此有:
VG = VA + VD + VI; VP = VA + VD + VI + VE.
二、遗传率的概念与定义公式
广义遗传力(broad-sense heritability) 和狭义遗传力(narrow-sense heritability)
遗传率:遗传变异占总变异(表型变异)的比率,用以 度量遗传因素与环境因素对性状形成的影响程度,是 对杂种后代性状进行选择的重要指标。 广义遗传率(hB2):遗传方差占总方差(表型方差)的比 率; 狭义遗传率(hN2):加性方差占总方差的比率。
动物遗传学-数量遗传学基础
8 D(X+Y)= D(X)+D(Y)+ 2Cov(X,Y)
命题3 两个原因共同对结果的决定系数等于两原因的相关系数 与各原因到结果的通径系数的乘积的两倍。
命题4 当结果的直接原因间无相关,间接原因间也无相关时, 间接原因到结果的通径系数等于该间接原因到结果的通径链的 所有组成的全部系数之乘积;通过一个直接原因,而作用于结 果的全部间接原因,它们对结果的决定系数之和等于该直接原 因对结果的决定系数;间接原因到结果的相关系数就等于通径 系数。
数量性状:是指那些在类型间没有明显界限,具有连续性 变异的性状,如产奶量、产卵量、产毛量、日增重、饲料 利用率等。
阈性状:是指由微效多基因控制的,呈现不连续变异的性 状。这类性状具有潜在的连续分布遗传基础,但其表型特 征却能够明显的区分,例如,产子数,成活或死亡,精子 形态正常或畸形,这类性状的基因效应是累积的,只有达 到阈值水平才能表现出来。
将控制一个数量性状的所有基因座上基因 的加性效应总和称为基因的加性效应值,它可 以通过育种改良稳定改进。个体加性效应值的 高低反映了它在育种上的贡献大小,因此也将 这部分效应称为育种值。
一、遗传力
数量性状的表现既受到个体遗传基础的控制, 同时又受到所处环境条件的影响,而且这两种不同 的效应又可以作进一步的剖分。应该如何从量的角 度来推断出影响一个数量性状表现的遗传效应有多 大?环境效应有多大?
实现遗传力:是指对数量性状进行选择时,通过
亲代获得的选择效果,在子代能得到的选择反应大 小所占的比值,这一概念反映了遗传力的实质。
子代平均值
hR2
R S
PO PP
命题1 当一个结果的两原因互不相关时,两原因对此结果的各 决定系数之和等于1,各原因到此结果的通径系数等于该原因 与此结果间的相关系数。
第四章数量性状遗传说课讲解
二、多基因假说的要点
①数量性状是受许多效应微小的基因控制的━微效多 基因;
②基因的效应相等且可加,故又称累加基因。 ③等位基因缺乏显性; RR>Rr>rr,大写字母仅表
示增效基因,小写字母表示减效。 ④基因的作用受环境影响较大; ⑤多基因往往具有多效性,可以作为修饰基因,修
A中:1/4红粒∶2/4中红粒∶1/4白粒 B中:1/16深红∶4/16红粒;6/16中红;4/16淡红;1/16白粒 C中:1/64极深红∶6/64深红∶15/64红粒∶20/64中 红∶15/64中淡红∶6/64淡红∶1/64白粒
③红色深浅程度的差异与基因数目有关,而与基因 种类无关。
理论解释:
遗传方差 VG
遗传方差 VG
广义遗传率= =
总方差 VP
遗传方差 VG+环境方差VE
用hB2 表示, h2 VG 100%
B
VP
从基因作用来分析,基因型值可进一步分 解为3个部分:
G=A+D+I
A:加性效应,等位基因和非等位基因的累加
效应,可固定的分量。
D:显性效应,等位基因之间的互作效应, 属
A组 P1 红粒×白粒
↓ F1 红粒
↓ F2 3/4红粒
1/4白粒
B组 红粒×白粒
C组 红粒×白粒
↓ 红粒
↓ 红粒
↓
↓
15/16红粒 63/64红粒
1/16白粒 1/64白粒
分析结果表明:
①小麦和燕麦中存在3对与种皮颜色有关、种类不同 但作用相同的基因,这3对基因中的任何一对在单独 分离时都可以产生3∶1的比率,当3对基因同时分离 时,则产生63/64∶1/64的比率; ②上述杂交在F2的红粒中又呈现各种程度的差异, 按红色程度分为:
第七章 数量遗传学 基础
这一点在育种中很重要,所以A又叫做育 种值。
3.环境离差的剖分
E = Eg + Es Eg:一般环境效应 Es:特殊环境效应
一般环境效应又称永久性的环境效应, 能长期甚至是终身影响个体的表型值; 特殊环境效应又称暂时性的环境效应, 只影响个体某个阶段的表型值。
这样 P= G + E = A+D+I+Eg+Es =A+R P:表型值 A:育种值 R:剩余值
这是一对无显隐性关系(共显性)基因控制 的性状,子1代为中间性,子2代以1:2:1的表型 比例分离。
第二类杂交试验:
P F1 F2 红色籽粒 x 白色籽粒
中等红色 15红色 :1白色
经仔细观察,红色中还存在不同等级。
1/16深红:4/16次深红:6/16中等红:4/16浅红:1/16白
第三类杂交试验:
3、显性离差 d= 12-10=2g
2.基因型值的平均数 有了基因型值,再与基因型频率 结合起来就可以计算群体基因型值的 平均数。
设在随机交配的群体中基因A和a 的频率分别为p和q,且p+q=1。则AA、 Aa和aa三种基因型的频率分别为p2、 2pq和q2。群体平均数可由表13算出。
表8-1 群体基因型值平均数的估计
二、对数量性状的新认识
控制数量性状的基因除了微效基因,也 可以有主效基因(Major gene); 决定数量性状的基因有加性效应,也有 显性效应和上位效应,更多的情况是几 种基因效应同时存在; 应用现代生物技术和统计方法,可以对 控制数量性状的基因从整体到局部进行 研究,如QTL。
第三节
数量性状遗传分析的统计学方法
由 μ= α(p-q)+2pqd 可以看出,任何 基因座上的基因,对群体平均数的贡 献可以分为两部分:
遗传学名词解释
第一章绪论名词解释1. 遗传学:是研究生物遗传和变异的科学,是生物学中一门十分重要的理论科学,直接探索生命起源和进化的机理。
同时它又是一门紧密联系生产实际的基础科学,是指导植物、动物和微生物育种工作的理论基础;并与医学和人民保健等方面有着密切的关系。
2. 遗传:是指亲代与子代相似的现象。
如种瓜得瓜、种豆得豆。
3. 变异:是指亲代与子代之间、子代个体之间存在着不同程度差异的现象。
如高秆植物品种可能产生矮杆植株,一卵双生的兄弟也不可能完全一样。
第二章遗传的细胞学基础名词解释1.细胞周期:包括细胞有丝分裂过程和两次分裂之间的间期。
其中有丝分裂过程分为①DNA合成前期(G1期);②DNA合成期(S期);③DNA合成后期(G2期);④有丝分裂期(M期)。
2.原核细胞:一般较小,约为1~10mm。
细胞壁是由蛋白聚糖(原核生物所特有的化学物质)构成,起保护作用。
细胞壁内为细胞膜。
内为DNA、RNA、蛋白质及其它小分子物质构成的细胞质。
细胞器只有核糖体,而且没有分隔,是个有机体的整体;也没有任何内部支持结构,主要靠其坚韧的外壁,来维持其形状。
其DNA存在的区域称拟核,但其外面并无外膜包裹。
各种细菌、蓝藻等低等生物由原核细胞构成,统称为原核生物。
3.真核细胞:比原核细胞大,其结构和功能也比原核细胞复杂。
真核细胞含有核物质和核结构,细胞核是遗传物质集聚的主要场所,对控制细胞发育和性状遗传起主导作用。
另外真核细胞还含有线粒体、叶绿体、内质网等各种膜包被的细胞器。
真核细胞都由细胞膜与外界隔离,细胞内有起支持作用的细胞骨架。
4.染色质:是指染色体在细胞分裂的间期所表现的形态,呈纤细的丝状结构,含有许多基因的自主复制核酸分子。
.染色体:是指染色质丝通过多级螺旋化后卷缩而成的一定形态结构。
细菌的全部基因包容在一个双股环形DNA构成的染色体内。
真核生物染色体是与组蛋白结合在一起的线状DNA 双价体;整个基因组分散为一定数目的染色体,每个染色体都有特定的形态结构,染色体的数目是物种的一个特征。
第5章 数量性状遗传
设:
a1a1纯合基因能支配一种代谢功能,其生长量为10个单位; a1a2杂合等位基因则能支配两种代谢功能,其生长量>10 个单位。
a2a2纯合基因能支配另一种代谢功能,其生长量4个单位;
则a1a2 > a1a1> a2a2
说明异质等位基因的作用优于同质等位基因,
可以解释杂种远远优于最好亲本的现象→称为 超显性假说。
㈢异花授粉植物(cross-pollinated plant):
如玉米、黑麦、白菜型油菜等,天然杂交率高 (>20~50%),自然状态下是自由传粉。
二、杂种优势
1.杂种优势(heterosis)概念:
指两个遗传组成不同的亲本杂交产生的F1, 在生长势、生活力、繁殖力、抗逆性、产量和
品质等方面优于双亲的现象。
4.F2 的衰退表现:
⑴.F2群体内必然会出现性状的分离和重组。 ⑵.衰退现象:F2生长势、生活力、抗逆性和产量等
方面明显低于F1的现象。 ⑶.衰退表现:
①.亲本纯度越高,性状差异越大,F1优势越强
F2衰退就越严重。
②.F2分离严重致使F2个体间参差不齐,差异很大。 ∴杂种优势一般只能利用F1,不能利用F2,故需年年制种。
通过对表现型变异的分析推断群体 的遗传变异借助数理统计的分析方法, 可以有效地分析数量性状的遗传规律。
第一节 数量性状的特征
例,玉米果穗长度 P1 × P2
↓
F1 表现介于两者之间
↓
F2 连续变异
同时,由于环境条件的影响,即使基因型纯合的亲本 (P1、P2)和基因型杂合一致的F1代,各个体的穗长也呈 现连续的分布,而不是只有一个长度。
植物群体或个体近亲交配的程度,一般根据天 然杂交率的高低可分为:
数量遗传学与作物育种
3 遗传率
• 遗传率 也称为遗传力,是遗传方差占总方差的比率,遗传 学上解释为性状变异的遗传传递能力,它是遗传方差占总方 差的比例,故又称为遗传率。遗传率分为狭义遗传率和广义 遗传率。广义遗传率为群体遗传方差VA+VD占表型方差的比 率。狭义遗传率定义为加性遗传方差VA占总方差VP的比率。 • 狭义遗传率: VA 2
• Hardy和Weiberg(1908)研究群体的基因型频率发 现了随机交配群体的遗传平衡定律,为群体遗传 学的发展提供了基础,依此人们进一步研究群体 的遗传演变、进化和适应。 • Fisher(1918)提出了表型方差可以分解为遗传 方差(包括加性方差、显性方差、上位性方差) 和环境方差的经典数量遗传学思路,为变异的遗 传学解析提供了基础。 • 二十世纪七十年代以前,还出现了许多遗传试验 设计及其分析方法,例如NC设计、三重测交设计、 基因型与环境互作的设计与分析、双列杂交与配 合力分析等。
• 对动物、植物和人类的许多数量性状遗传研究表明,生物 群体所处的宏观环境对群体表现也具有环境效应E,基因 在不同环境中的表达也可能不尽相同,会存在基因型与环 境互作效应GE。因此.生物体在不同环境下的表现型值 可以细分为P=E+G+GE+e,群体表现型变异也可作相 应的分解,VP=VE+VG+VGE+Ve。 • 对于加性—显性遗传体系,如果基因型效应可以分解为加 性效应和显性效应,GE互作效应也可相应地分解为加性 与环境互作效应AE和显性与环境互作效应DE,个体的表 现型值为P=E+A+D+AE+DE+e,表现型方差可分解为 VP=VE+VA+VD+VAE+VDE+Ve。 • 对于加性—显性—上位性遗传体系,个体表现型值为 P=E+A+D+I+AE+DE+IE+e,表现型方 差的分解为 VP=VE+VA+VD+VI+VAE+VDE+VIE+Ve,其中IE是上位性与 环境互作效应 ,VIE是上位性与环境互作方差。
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∵ X 和(Xi- X)不是整数不便计算,所以将上式进一步改为下式: S2= S2= ∵X=
Σ(X-X)2 n Σ(X2-2XX+X2) n ΣX n
(1) =
ΣX2 - 2ΣXX + ΣX2 n
(2) (3)
∴nX= ΣX ΣX2-2nX‧X + nX2 n ΣX2- nX2 = n
(3)代入(2)
表 6-8 F2 的均值和方差计算 fi xI 基因型 AA 1/4 a Aa 1/2 d aa 1/4 -a 1 合计 xi = d
fixi 1/4 a 1/2 d -1/4 a
fixi2 1/4 a2 1/2 d2 1/4 a2
∑
∑
f i xi =
1 d 2
∑
f i xi2 =
1 2 1 2 a + d 2 2
一. 均值(mean)又称为平均值(average) 方差(variance) 二.方差 三.标准差(standard deviation,SD) 或叫做标准误(standard error)。
均值可以用个体量度值的总和除以个体数 n 来求得。
x1 + x 2 + x3 + ... + x n X= n
将 Aa 与 AA 回交,回交 1 代 B1 的频度和观察值如表 6-9 所示,根据表 6-9,B1 差异 部分的均值
B1 = ∑
1 f i xi = ( a + d ) 2
S12 = ∑ xi2 − (∑ xi ) 2 n = 1 2 1 1 (a + d 2 ) 4
2
一. 双胞胎相关性的分析法 霍尔基格(Holgiger)公式 霍尔基格
H2=
CMZ –CDZ 1 –CDZ
CMZ : 同卵双生子共同发病率 CDZ :异卵双生子共同发病率 如精神分裂症25对同卵双生子中共同发病20对 如精神分裂症25对同卵双生子中共同发病20对; 25对同卵双生子中共同发病20 20对 卵双生子中共同发病2 20对异卵双生子中共同发病2对 H2 = (80%-10%)/(1-10%)= 0.78
3.多基因的分离与连锁
(一)每对基因按孟德尔法则遗传; (二)它们对性状的作用相似,效应较小。
菜豆F2代的颜色和粒重
Pp(紫色) × Pp(紫色)
株数 基因型 45 PP 80 Pp 41 pp
表现型 平均粒重(cg) 紫色 30.7±0.6 紫色 28.3±0.3 白色 26.4±0.5
第二节 分析数量性状的基本统计方法
第四节 人类的数量性状
表 6-7 人类一些性状的遗传力 性状 遗传力 性状 0.81 身材 理科天赋 0.76 坐高 数学天赋 0.78 体重 文史天赋 0.68 口才 拼写能力 IQ(Binet) 0.68 先天性幽门狭窄 IQ(Otis) 0.80 精神分裂症 0.76 唇裂 糖尿病 0.62 高血压 冠状动脉病 遗传力 0.34 0.12 0.45 0.53 0.75 0.80 0.75 0.65
2 S 2 = ∑ xi2 −
若 VF ―
2
1 2(VB1+VB2)
1 1 1 1 = ( 2 VA+ 4 VD+VE) ― ( 4 VA + 4 VD+VE) = 1 4 VA
1 2 VA h2= 1 1 VA+ VD + VE 2 4 1 2 × [ VF ― 2 B1+VB2)] (V h2 = VF2
i
i
n=20
=0.05(11)+0.15(12)+0.20(13)+0.35(14)+0.15(15)+0.10(16) =13.7
( x1 − x ) + ( x 2 − x ) + ... + ( x n − x ) s = = N
2 2 2 2
( xi − x ) 2 ∑ N
( x1 − x ) 2 + ( x 2 − x ) 2 + ... + ( x n − x ) 2 s2 = = N
连续性状
具有连续的表型变异群体表型呈正态分布。 具有连续的表型变异群体表型呈正态分布。 如人类的身高、体重、肤色的深浅、智商, 如人类的身高、体重、肤色的深浅、智商, 奶牛的泌乳量, 奶牛的泌乳量,植物茎杆的高矮等
男子身长频率的分布。(a)级差为1cm的柱形图;(b)连续分布
分类性状(categorical traits) 分类性状
B1 的方差
将 F1 Aa 与 aa 回交,回交一代 B2 的频度和观察值如表所示。B2 差异部分的均值
B 2 = ∑ f i xi =
B2 的方差
1 (d − a) 2 (∑ xi ) 2 =
1 2 1 1 (a + d 2 ) − (d − a) 2 = (d + a) 2 n 2 4 4 1 2 1 2 1 2 2 回交一代的平均方差为 ( S1 + S 2 ) = a + d 2 4 4
fixi2 1/2 d2 1/2 a2
∑
i
∑
f i xi =
1 (d − a ) 2
∑
f i xi2 =
1 2 (a + d 2 ) 2
Σx2- ( ΣX )2 n S2= n
2
ΣX2- (ΣX) n S2= n (ΣX)2 n
V
F2
= Σfx 1
2-
(Σfx)2 n 1 1
= 2 a2+ 2 d2– 4 d2 = 1 a2+ 1 d2 2 4 VA= a12+a22+ +an2
若有几对基因 n 2 n 2 = 2 a+ 4 d
VD= d12+d22+
+dn2
在多对基因时
1 1 VF2= 2 VA + 4 VD + VE 1 1 VE= 2 (VP1+VP2) or VE= 3 (VP1+VP2+ VF1) 1/2VA 2= 1/2VA+1/4VD 2= H 1/2VA+1/4VD+VE h 1/2VA+1/4VD+VE
表 6-9 AA Aa 合计
B1 的平均数和遗传方差的计算 fi XI fiXi 1/2 a 1/2 a 1/2 d 1/2 d 1 x =a+d
fiXi2 1/2 a2 1/2 d2
i i
∑
i
∑fx
=
1 (a + d ) 2
∑fx
i
2 i
=
1 2 (a + d 2 ) 2
表 6-10 B2 的均值和遗传方差的计算 fi xi fixi Aa 1/2 d 1/2 d aa 1/2 -a -1/2 a 1 合计 x =d −a
S2=
ΣX ΣX2- ( n )2 S2= n
∵
x 和(Xi- x )不是整数不便计算,所以将上式改为下式:
s2 =
∑ ( xi − x )
N
2
=
( xi= − 2 xi x + x 2 ) ∑ N
i
x2
=
xi2 − ∑ 2 xi x + ∑ x 2 ) ∑ (1 N
∵ x =
∑x
N
i
∴
∑ x= N x
也可以写成
∑x X=
n
i
XI 表示样本中各个体的量度值。如果在样本中有的个体量 度值相等,则可以合并为一组,以 mi 表示组内的个体数,或 以 fi 表示占总体样本的频数,则均值可表示为: X =Σfi Xi T(two)= x+y ∑ x =6.65 X= n ∑ y =7.05 Y= n X =Σfi Xi
VG H = VP
2
VA h = VP
2
V G= V A+ V D+ V I
V P = V A + V D + V I+ V E + V
VE S V P1 + V P 2 2 = = Se = 2
2 p1
GE
2 P2
+S 2
VE=(VP1+VP2+VF1)/3
aa -a
m d
Aa AA a
图6-6 表示AA,Aa,aa不同表型计量的模式图。 AA-aa =2a, m为Aa和aa的平均值,杂合体 Aa和均值之间的数量差异为d。d/a为显性程度。
表型为不连续的表型变异,但成级差排列, 变化的趋势是连续的 。如花瓣数、树的结 果数、鸡的产蛋量等。
阈值性状 (threshold characters)
仅有两类或两类以上的表型,故又称为二 仅有两类或两类以上的表型,故又称为二 歧性状(dichotomous traits)。阈值性状 歧性状 。 表现为不连续的表型变异,但变化的趋势 表现为不连续的表型变异,但变化的趋势 也是连续的。多基因及环境共同作用的效 也是连续的。 应一旦达到某一阈值表型就发生改变。 应一旦达到某一阈值表型就发生改变。如 人类对某些疾病的易感性( 人类对某些疾病的易感性(liability)、 )、 动植物的抗病能力等。 动植物的抗病能力等。
( xi − x ) 2 ∑ N
( x1 − x) 2 + ( x 2 − x) 2 + ... + ( x n − x) 2 方差公式是: S 2 = = n −1
( xi − x) 2 ∑ n −1
S=
(x i − x) 2 ∑ n
S 就称为标准差(standard deviation,SD) 或叫做标准误(standard error) 。