植物数量遗传学(2015)-第1章 绪论

两类性状没有本质差异，所有基因无论大小均遵从孟 德尔遗传规则。
第一章 绪论
一、数量性状与数量遗传 2、数量遗传学
基本概念：根据遗传学原理，运用适宜的遗传模型和数 理统计的理论和方法，探讨生物群体内个体数量性状变 异的遗传基础，研究数量性状遗传传递规律及其在生物 改良中应用的一门理论与应用科学。是遗传学与数理统 计学相结合的产物，属于遗传学一个分支学科，与育种 学密切相关。
3.00 2.79（2对） 0.35（11.15%） （100%） （88.85%）
Q1
Q2
Q3
总
结果显示出数量性状分析的深化和细化过程。
第一章 绪论
二、数量遗传的形成与发展 1、数量遗传学早期积累
孟德尔（1822-1884）遗传试验（1866年）：豌豆 （garden pea），Experiments with Plant Hybrids Seed shape: 5474 round vs 1850 wrinkled Cotyledon color: 6022 yellow vs 2001 green Seed coat color: 705 grey-brown vs 224 White Pod shape: 882 inflated vs 299 constricted Unripe pod color: 428 green vs 152 yellow Flower position: 651 axial vs 207 terminal Stem length: 787 long (185-230cm) vs 277 short (2050cm) 孟德尔规律的重新发现（1900年）
第一章 绪论
一、数量性状与数量遗传 2、数量遗传学
现代数量遗传学：又称分子数量遗传学，采用数理统计 学方法对分子标记与表型测量的数据组合进行分析。现 代数量遗传学否定了微效多基因假说中基因很多和效应 相等假设，却证明了数量性状确实受位于染色体上基因 所控制，这些基因遵从孟德尔遗传规律。 现代数量遗传学由于采用了分子标记和现代化的计算设 备与结合分子标记和表型测量数据的统计分析方法，深 化和细化了对数量性状的研究。
第一章 绪论
一、数量性状与数量遗传 2、数量遗传学
传统数量遗传学：以微效多基因假说为前提，采用数量 统计方法对表型测量数据进行分析，建立了一系列的数 量遗传理论与方法： 基因的加性与显性、效应与方差、亲属间协方差、世代 平均值分析、遗传交配设计与遗传方差成分估计、遗传 率分析、选择及其响应、遗传相关分析、交配效应与配 合力分析等 微效多基因假说：数量性状是受位于染色体上的基因所 控制，遗传服从孟德尔规律，这些基因数量多、效应微 小、效应大小相等，易受环境影响。
※F.
第一章 绪论
二、数量遗传的形成与发展 1、数量遗传学早期积累
※ W. L. Johannsen（1903）的纯系学说将变异区分为 遗传的变异与非遗传的变异，提出了基因型和表现型的 概念，这为理解连续性变异也是遗传性状提供了依据 。 ※ Nilsson-Ehle（1909）根据小麦粒色的遗传提出了数 量性状的多因子假设，这一假设为E. M.East（1911） 玉米穗长和E. M. East（1913）烟草花冠长度的遗传试 验所证实。通过多因子假设将数量性状的遗传纳入到孟 德尔遗传的轨道。
第一章 绪论
二、数量遗传的形成与发展 3、数量遗传学的建立和发展
数量遗传在植物育种中的应用专著： Hallauer and Miranda, 1988. Quantitative genetics in maize breeding. Iowa State Univ. Press 马育华，1982。植物育种的数量遗传学基础。江苏科学 技术出版社
第一章 绪论
二、数量遗传的形成与发展 3、数量遗传学的建立和发展
出版的数量遗传学专著有： ※ Mather（1949）出版了《Biometrical Genetics》，该书后来在Jinks 的参与下出版了第二版（1971）和第三版（1982） ※ Kearsey和Pooni《The Genetical Analysis of Quantitative Traits》 （1996） ※ Falconer （1960）出版了《Introduction to Quantitative Genetics》， 该书于1981、1989、1996年分别出了第二、三、四版 ※ Lynch和Walsh《 Genetics and Analysis of QuantitativeTraits 》 （1998） ※朱军，1997。遗传模型分析方法。中国农业出版社，北京 ※盖钧镒，章元明，王建康，2003。植物数量性状遗传体系(现代遗传学 丛书)。科学出版社，北京
第一章 绪论
一、数量性状与数量遗传 1、数量性状
质量性状：少数主基因控制，间断性变异，采用 Hale Waihona Puke Baidu德尔分类计数统计方法研究
生物性状
数量性状：多基因控制，连续性变异。可分两 类，一类为受微效多基因控制，分离世代呈单 峰分布；另一类为受主基因和多基因共同控制 分离世代呈多峰且连续分布。如玉米lys含量是 典型的受主基因和多基因共同控制的数量性状。
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二、数量遗传的形成与发展 1、数量遗传学早期积累
Galton 19世纪末在英国建立研究小组主要研究人类群体 中数量性状的遗传， 1889年出版《Natural inheritance》 发现了子代回归于亲代的遗传规律: Taller individuals had taller offspring, on the average, than shorter individuals,and, hence, metrical characters were partly heritable Blending inheritance 创建了回归和相关研究的方法 ※ K. Pearson用数学方法研究生物遗传和进化问题，撰写了 《Mathematical contribution to the theory of evolution XII》 （1904）一书，并创办了《Biometrika》杂志 。
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二、数量遗传的形成与发展 5、现代数量遗传学的形成和发展
常用的作图方法也得到了发展： Lander等（1989）提出了检测QTL的区间作图法（IM）； 1994年，Jansen等和Zeng分别提出了复合区间作图法 （CIM）； 1999年，Kao和Zeng等提出了多区间作图法； 王建康提出了完备复合区间作图（ICIM）； 朱军提出了混合线性模型的复合区间作图法（mixed-； model-based composite interval mapping,MCIM）； 连锁不平衡分析（linkage disequilibrium,LD）。
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二、数量遗传的形成与发展 2、数量遗传学的奠基
Lush（1937）在其“Animal breeding plan”一书 中提出了遗传力以及广义遗传力和狭义遗传力的概念， 用于研究选择效率和遗传进度。
※ J.L.
Malecot（1948）提出了血缘系数的概念，用来测 量双亲的一对等位基因后裔同样的概率，并度量双亲间 的亲缘程度以及该个体的近交程度，从而给出了亲属间 协方差的通用表达公式。
第一章 绪论
二、数量遗传的形成与发展 4、数量性状遗传体系
盖钧镒等（1998-2003）提出了“植物数量性状遗传体 系主-多基因混合遗传模型分离分析法”，提出7类20多 个遗传模型及进行遗传模型检验与参数估计的试验世代 类型、混合分布函数、算法、模型选择和个体基因型判 断等一系列方法。
第一章 绪论
二、数量遗传的形成与发展 5、现代数量遗传学的形成和发展
20世纪80年代末至今，是现代数量遗传学的形成和发展时期。 随着生物技术迅速发展，分子标记得到了广泛应用。 1980年Bostein首次提出RFLP可作为遗传标记。基于DNA多 态性的无限性和对生物机体的无害性，使得人类从整个基因 组上搜索定位数量基因成为可能，由此开创了利用分子标记 检测数量性状位点（QTL），并对QTL位点进行分子标记辅 助选择和数量基因操纵的新局面。1988年Tanksley实验室发 表了第一张水稻的RFLP连锁图谱，现已开发出几十种可供 利用的分子标记。
世代方差对比分析、主-多基因分析与QTL分析所估计的遗传方差 （陆地棉9-1696×中35衍生的6世代）（郭志丽，蒿若超，2003）
性状 Vp 比强度 5.82 F2方差 VG 主-多基因遗传模型分析 主基因方差 多基因方差 QTL QTL定位分析 QTL方差 （VQ/VG） 1.21 （38.54%） 0.69 （21.97%） 0.60 （19.11%） 2.5 （79.62%） 0.64 （20.38%） 剩余QTL方 差
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二、数量遗传的形成与发展 5、现代数量遗传学的形成和发展
现代数量遗传学的总体任务： 在分子水平上探索数量基因的遗传基础，不仅要找到控 制数量性状的染色体片段（QTL），还要找到控制数量 状的基因（quantitative trait gene，QTG），最终要找 到控制数量性状的核苷酸（quantitative trait nucleotide， QTN）,彻底破译控制数量性状的遗传物质基础。 eQTL
植物数量遗传学
吉林农业大学农学院 张君
参考书籍
1、孔繁玲主编，植物数量遗传学，中国农业大学
出版社，2006.6。 2、朱军主编，遗传模型分析方法，中国农业出版 社，1997.2 3、植物数量性状遗传体系，科学出版社，2003.1 4、徐云碧、朱立煌著，分子数量遗传学，中国农 业出版社，1994.12 5、翟虎渠、王建康编著，应用数量遗传（第二 版），中国农业科学技术出版社，2007.3
第一章 绪论
二、数量遗传的形成与发展 4、数量性状遗传体系
由传统数量遗传学到现代数量遗传学的发展过程中，数 量性状的主-多基因遗传体系的研究有重要意义。 根据Falconr(1989)和Lynch(1998)综述，在研究自发或 诱发突变引起的数量变异时，发现有的位点其等位基因 效应较大，足以在分离世代得以鉴定，这类基因被称为 主基因控制，还存在许多微效多基因与主基因共同控制， 构成了控制数量性状的主-多基因遗传系统。
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二、数量遗传的形成与发展 2、数量遗传学的奠基
Fisher、Haldane和Wright是数量遗传学的主要奠基人。 ※ R.A. Fisher（1918）发表了“The correlation between relatives on the supposition of Mendelian inheritance”。 ※ J.B.S. Haldane（1924-1927）连续发表了“A mathematical theory of natural and artificial selection I-V”系 列文章，用数学方法说明了数量性状在自然和人工选择下的 遗传改变。 ※ S. Wright（1921）的“Systems of mating”概括了群体的 交配制度，并提出了近交系数的概念，将不同交配制度的群 体通过近交系数相比较，并用其通径系数研究交配制度的遗 传效果。
※ G.
Sprague和L.A. Tatum（1942）提出了杂种优势 利用中亲本配合力的概念。
※ G.F.
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二、数量遗传的形成与发展 3、数量遗传学的建立和发展
20世纪40年代末到80年代中期，是数量遗传学建立和发展 时期。 Mather（1949）提出了多基因理论（polygene theory）， 以区别于孟德尔的寡基因（oligo-gene）。 特点：建立科学的遗传交配设计和统计模型，把数量性状表 型的总效应分解为基因型的、环境的、加性的、显性的、上 位性的以及基因型环境互作的分量，并在此基础上估计显性 度、遗传率、重复率、选择响应（遗传进度）、遗传相关、 选择指数和配合力等遗传参数和育种参数。