近亲繁殖与杂种优势
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例下降到1/4。
杂合体Aa连续自交后代基因型比例的变化
世代
F1 F2 F3 F4 F5 …
F r1
自交次数 AA
0
0
1
1/4
2
3/8
3
7/16
4
15/32
…
…
2r 1
r
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基因型频率
Aa
aa
1
0
1/2
1/4
1/4
3/8
1/8
7/16
1/16
15/32
…
…
1
2r 1
2r
2 r 1
杂合体 纯合体
频率
频率
1
0
1/2
1/2
1/4
3/4
1/8
7/8
1/16
15/16
…
…
1 2r
1 1 r 2
➢ 每自交一代，杂合体比例下降1/2，逐渐→0，但是 只要没有选择在起作用，就永远不会等于0。
➢ 纯合体增加的速度和强度，杂合体下降的速度和强度， 与所涉及的基因对数、自交次数和是否选择有关。
➢ 设n对异质基因，自交r代，其后代群体中纯合体的 比例为：
❖ 两个有亲缘关系的个体有可能从共同祖先那里 得到同一个基因。
❖ 这两个个体交配，又有可能把同一个基因传递 给同一个子女。
❖ 这样，下代个体得到的一对等位基因可能不仅 是纯合的，而且在遗传上也是等同的。
❖ 一个个体得到这样一对在遗传上完全等同的基 因的概率就是近交系数。
❖ 例如，杂合体Aa自交，子代中一半是纯合体 AA、aa。
的比例为
1
1 2r
n
第3节 杂种优势
一、杂种优势的表现 杂种优势（hybrid vigor；heterosis）： 杂合体在一种或多种性状上优于亲本的现象。
杂种优势的度量 平 均 优 势 ＝ 杂 种 表 现 双 型 亲 值 平 － 均 双 值 亲 平 均 值 1 0 0 ％
超 亲 优 势 ＝ 杂 种 表 现 高 型 亲 值 值 － 高 亲 值 1 0 0 ％
1 4A 1A 31 4A 1A 41 4A 2A 31 4A 2A 4
➢ 同胞兄妹间随机交配，子女中应该有四种纯合 基因型，A1A1、A2A2、A3A3和A4A4
➢ 这些纯合体的两个等位基因不但是纯合的，在 遗传上也是等同的。
➢ 这些纯合体出现的概率累加起来，就等于全同 胞交配后代的近交系数，F＝1/4。
近交的优点：
❖ 自交和近交的后代纯合性高，性状整齐一 致，栽培作物就便于栽培管理。
❖ 水稻、小麦、大麦、豌豆、菜豆、马铃薯、烟草
等。
❖ 自花授粉需要的花粉量少，在恶劣的条件 下比异花授粉更有利于繁殖后代。
❖ 在自然选择作用下保留了一些自花授粉的 植物，并且在长期的进化过程中逐渐消除 了自交的不利影响，成为具有较强生活力 和适应能力的稳定类型。
1
1 2r
n
杂合基因对数与自交后代纯合速度的关系
应用这个公式，有2个前提条件： 各对基因是独立遗传的，不存在连锁； 各种基因型个体的生活力、繁殖力相等。
2、隐性性状通过自交得以表现
在异交物种中，有害的隐性基因多存在 于杂合体中，一旦自交或近交，隐性基 因得以纯合而表现隐性有害性状。
自花授粉植物由于长期自交，有害的性 状已经被长期的自然选择和人工选择所 淘汰，后代中很少出现隐性有害性状， 也不会因为近交而使生活力显著降低。
❖ 纯合体AA或aa，不仅是纯合的，而且在遗传 上也是等同的。
❖ 因为AA（或aa）就是杂种亲本仅有的两个基 因之一的两份拷贝。
❖ 自交一代中，纯合体占1/2，就是两个等位基 因在遗传上等同的个体的比例是1/2，也就是 近交系数等于1/2。
近交系数的计算：
➢ ♀ A1A2、♂A3A4
➢ 子代的基因型为
1
1 2r
n
❖ 每一种纯合基因型的比例只有
1
1 2r
n
1 2
n
回交与自交的区别
❖ 同样涉及3对基因，回交后代只有1种与轮回亲 本相同的纯合基因型 AABBCC 或AABBcc 或 AAbbCC 或AAbbcc 或 aaBBCC 或 aaBBcc 或 aabbCC 或 aabbcc
❖回交r次以后，后代群体中这一种纯合基因型
具有杂种优势的杂种如果自交或近交， 下一代都会有不同程度的衰退。 F1自交，F2群体内必然出现各种各样 的基因型，杂合体的比例下降为50％， 从而出现性状的分离。 F2与F1相比，生长势、生活力、抗逆 性、产量等方面都会表现下降。 这种现象称为近交衰退。
杂种亲本的纯合程度越高，优势越强， 衰退现象越明显。
谢谢
回交的遗传效应
回交的遗传效应
❖回交也能够导致基因型纯合。 ❖每回交一次，非轮回亲本的遗传组成
就下降1/2。 ❖经过若干代回交，后代将基本上恢复
为轮回亲本的遗传组成。 ❖一般来说，连续回交的过程都会伴随
人工选择，保留非轮回亲本的目标性 状，否则回交就失去了意义。
回交与自交的区别 ❖回交和自交都能导致后代基因型的纯合
❖自交后代中纯合基因型的种类多种多样
❖而回交后代中基因型严格受轮回亲本的制 约
回交与自交的区别
❖ 假设涉及3对基因，自交后代应该有23=8种纯合基因 型
AABBCC AABBcc AAbbCC AAbbcc aaBBCC
aaBBcc aabbCC aabbcc
❖ 自交r次以后，后代群体中纯合基因型的比例均为
全同胞交配子代近交系数的计算
1 4A1 1 4A2 1 4A3 1 4A4
1 4A1
1 4A2
116 A1A1
1 16 A2A2
Hale Waihona Puke Baidu
1 4A3
1 4A4
116 A3A3 1 16 A4A4
➢ 如果双亲都是杂合体，而且等位基因的来源 不同，则子代中有四种基因型。
➢ 同胞间随机交配，不同基因型的配子有16种 组合方式，频率各为1/16。
➢ 其中纯合体占16/64，即1/4，这就是全同胞 交配的近交系数。
近交系数的计算
三、自交的遗传效应
1、杂合体自交导致基因的分离和纯合 AA×aa→F1 Aa，F1自交产生F2，1/4AA、
1/2Aa和1/4aa。 F1100％Aa，F2中50%Aa F3代中，3/8AA、2/8Aa、3/8aa，Aa的比
杂种劣势
• 杂种优势有时候也会是负向的，杂种 性状的表现不如亲本，这种现象又称 为杂种劣势。
杂种优势的表现是很复杂的：
➢营养型，营养体发育旺盛； ➢生殖型，生殖器官发育旺盛； ➢适应型，适应能力增强。 ➢这种划分是相对的，仅仅是为研究方
便起见，划分的依据是杂种优势表现 最突出的性状。
杂种优势表现的基本特点：
近交衰退的主要原因：
❖ 近交提高了隐性基因纯合的机会。
❖ 生物的不良基因多半以隐性状态存在。 ❖ 近亲使不同个体所携带的隐性基因有
较多的机会结合而表现不良的隐性性 状。
三、杂种优势的遗传理论 显性假说（dominance hypothesis）
超显性假说（overdominance hypothesis； superdominance hypothesis）
3、自交导致遗传性状的稳定
纯合体在遗传上是稳定的，杂合体在遗传 上是不稳定的。
自交使得基因型不断得到纯合，从而使遗 传性状的表现稳定一致。
自交和近交对于农作物品种的保纯和物种 的稳定性都具有重要的意义。
四、回交及其遗传效应
回交也是近交的一种形式。 回交在遗传学研究和育种上都是常用 的方法。 利用隐性亲本和F1回交，可以测定F1 产生的配子的种类和比例。 通过连续多代回交可以向特定的遗传 背景中导入个别基因或染色体区段。
1、许多性状综合地表现突出。 2、优势大小取决于双亲性状的相对差异和
互补程度。在一定范围内，双亲的亲缘关系、生态
类型和生理差异越大，相对性状的互补性越强，杂种 的优势越强，反之，就越弱。
3、优势大小与双亲基因型的纯合程度密切 相关。
4、优势大小与环境条件密切相关。
二、近交衰退（inbreeding depression）
杂合体Aa连续自交后代基因型比例的变化
世代
F1 F2 F3 F4 F5 …
F r1
自交次数 AA
0
0
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1/4
2
3/8
3
7/16
4
15/32
…
…
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基因型频率
Aa
aa
1
0
1/2
1/4
1/4
3/8
1/8
7/16
1/16
15/32
…
…
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杂合体 纯合体
频率
频率
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0
1/2
1/2
1/4
3/4
1/8
7/8
1/16
15/16
…
…
1 2r
1 1 r 2
➢ 每自交一代，杂合体比例下降1/2，逐渐→0，但是 只要没有选择在起作用，就永远不会等于0。
➢ 纯合体增加的速度和强度，杂合体下降的速度和强度， 与所涉及的基因对数、自交次数和是否选择有关。
➢ 设n对异质基因，自交r代，其后代群体中纯合体的 比例为：
❖ 两个有亲缘关系的个体有可能从共同祖先那里 得到同一个基因。
❖ 这两个个体交配，又有可能把同一个基因传递 给同一个子女。
❖ 这样，下代个体得到的一对等位基因可能不仅 是纯合的，而且在遗传上也是等同的。
❖ 一个个体得到这样一对在遗传上完全等同的基 因的概率就是近交系数。
❖ 例如，杂合体Aa自交，子代中一半是纯合体 AA、aa。
的比例为
1
1 2r
n
第3节 杂种优势
一、杂种优势的表现 杂种优势（hybrid vigor；heterosis）： 杂合体在一种或多种性状上优于亲本的现象。
杂种优势的度量 平 均 优 势 ＝ 杂 种 表 现 双 型 亲 值 平 － 均 双 值 亲 平 均 值 1 0 0 ％
超 亲 优 势 ＝ 杂 种 表 现 高 型 亲 值 值 － 高 亲 值 1 0 0 ％
1 4A 1A 31 4A 1A 41 4A 2A 31 4A 2A 4
➢ 同胞兄妹间随机交配，子女中应该有四种纯合 基因型，A1A1、A2A2、A3A3和A4A4
➢ 这些纯合体的两个等位基因不但是纯合的，在 遗传上也是等同的。
➢ 这些纯合体出现的概率累加起来，就等于全同 胞交配后代的近交系数，F＝1/4。
近交的优点：
❖ 自交和近交的后代纯合性高，性状整齐一 致，栽培作物就便于栽培管理。
❖ 水稻、小麦、大麦、豌豆、菜豆、马铃薯、烟草
等。
❖ 自花授粉需要的花粉量少，在恶劣的条件 下比异花授粉更有利于繁殖后代。
❖ 在自然选择作用下保留了一些自花授粉的 植物，并且在长期的进化过程中逐渐消除 了自交的不利影响，成为具有较强生活力 和适应能力的稳定类型。
1
1 2r
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杂合基因对数与自交后代纯合速度的关系
应用这个公式，有2个前提条件： 各对基因是独立遗传的，不存在连锁； 各种基因型个体的生活力、繁殖力相等。
2、隐性性状通过自交得以表现
在异交物种中，有害的隐性基因多存在 于杂合体中，一旦自交或近交，隐性基 因得以纯合而表现隐性有害性状。
自花授粉植物由于长期自交，有害的性 状已经被长期的自然选择和人工选择所 淘汰，后代中很少出现隐性有害性状， 也不会因为近交而使生活力显著降低。
❖ 纯合体AA或aa，不仅是纯合的，而且在遗传 上也是等同的。
❖ 因为AA（或aa）就是杂种亲本仅有的两个基 因之一的两份拷贝。
❖ 自交一代中，纯合体占1/2，就是两个等位基 因在遗传上等同的个体的比例是1/2，也就是 近交系数等于1/2。
近交系数的计算：
➢ ♀ A1A2、♂A3A4
➢ 子代的基因型为
1
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n
❖ 每一种纯合基因型的比例只有
1
1 2r
n
1 2
n
回交与自交的区别
❖ 同样涉及3对基因，回交后代只有1种与轮回亲 本相同的纯合基因型 AABBCC 或AABBcc 或 AAbbCC 或AAbbcc 或 aaBBCC 或 aaBBcc 或 aabbCC 或 aabbcc
❖回交r次以后，后代群体中这一种纯合基因型
具有杂种优势的杂种如果自交或近交， 下一代都会有不同程度的衰退。 F1自交，F2群体内必然出现各种各样 的基因型，杂合体的比例下降为50％， 从而出现性状的分离。 F2与F1相比，生长势、生活力、抗逆 性、产量等方面都会表现下降。 这种现象称为近交衰退。
杂种亲本的纯合程度越高，优势越强， 衰退现象越明显。
谢谢
回交的遗传效应
回交的遗传效应
❖回交也能够导致基因型纯合。 ❖每回交一次，非轮回亲本的遗传组成
就下降1/2。 ❖经过若干代回交，后代将基本上恢复
为轮回亲本的遗传组成。 ❖一般来说，连续回交的过程都会伴随
人工选择，保留非轮回亲本的目标性 状，否则回交就失去了意义。
回交与自交的区别 ❖回交和自交都能导致后代基因型的纯合
❖自交后代中纯合基因型的种类多种多样
❖而回交后代中基因型严格受轮回亲本的制 约
回交与自交的区别
❖ 假设涉及3对基因，自交后代应该有23=8种纯合基因 型
AABBCC AABBcc AAbbCC AAbbcc aaBBCC
aaBBcc aabbCC aabbcc
❖ 自交r次以后，后代群体中纯合基因型的比例均为
全同胞交配子代近交系数的计算
1 4A1 1 4A2 1 4A3 1 4A4
1 4A1
1 4A2
116 A1A1
1 16 A2A2
Hale Waihona Puke Baidu
1 4A3
1 4A4
116 A3A3 1 16 A4A4
➢ 如果双亲都是杂合体，而且等位基因的来源 不同，则子代中有四种基因型。
➢ 同胞间随机交配，不同基因型的配子有16种 组合方式，频率各为1/16。
➢ 其中纯合体占16/64，即1/4，这就是全同胞 交配的近交系数。
近交系数的计算
三、自交的遗传效应
1、杂合体自交导致基因的分离和纯合 AA×aa→F1 Aa，F1自交产生F2，1/4AA、
1/2Aa和1/4aa。 F1100％Aa，F2中50%Aa F3代中，3/8AA、2/8Aa、3/8aa，Aa的比
杂种劣势
• 杂种优势有时候也会是负向的，杂种 性状的表现不如亲本，这种现象又称 为杂种劣势。
杂种优势的表现是很复杂的：
➢营养型，营养体发育旺盛； ➢生殖型，生殖器官发育旺盛； ➢适应型，适应能力增强。 ➢这种划分是相对的，仅仅是为研究方
便起见，划分的依据是杂种优势表现 最突出的性状。
杂种优势表现的基本特点：
近交衰退的主要原因：
❖ 近交提高了隐性基因纯合的机会。
❖ 生物的不良基因多半以隐性状态存在。 ❖ 近亲使不同个体所携带的隐性基因有
较多的机会结合而表现不良的隐性性 状。
三、杂种优势的遗传理论 显性假说（dominance hypothesis）
超显性假说（overdominance hypothesis； superdominance hypothesis）
3、自交导致遗传性状的稳定
纯合体在遗传上是稳定的，杂合体在遗传 上是不稳定的。
自交使得基因型不断得到纯合，从而使遗 传性状的表现稳定一致。
自交和近交对于农作物品种的保纯和物种 的稳定性都具有重要的意义。
四、回交及其遗传效应
回交也是近交的一种形式。 回交在遗传学研究和育种上都是常用 的方法。 利用隐性亲本和F1回交，可以测定F1 产生的配子的种类和比例。 通过连续多代回交可以向特定的遗传 背景中导入个别基因或染色体区段。
1、许多性状综合地表现突出。 2、优势大小取决于双亲性状的相对差异和
互补程度。在一定范围内，双亲的亲缘关系、生态
类型和生理差异越大，相对性状的互补性越强，杂种 的优势越强，反之，就越弱。
3、优势大小与双亲基因型的纯合程度密切 相关。
4、优势大小与环境条件密切相关。
二、近交衰退（inbreeding depression）