遗传学 第六章 数量性状遗传
遗传学数量性状的遗传分析
遗传学数量性状的遗传分析
目录
• 引言 • 数量性状遗传基础 • 数量性状遗传分析方法 • 数量性状基因定位 • 数量性状基因组关联分析 • 数量性状基因组编辑与优化
01
引言
研究背景
01
遗传学数量性状是生物体表型特 征中受多个基因和环境因素共同 影响的性状，如身高、体重等。
02
随着分子生物学和基因组学的发 展，遗传学数量性状的遗传分析 已成为遗传学研究的重要领域。
关联分析的软件工具
01
Plink
一款常用的关联分析软件，提供 多种统计分析和可视化工具，用 于处理和分析大规模遗传数据。
02
03
GAPIT
Tassel
基于R语言的关联分析工具包， 提供了丰富的统计方法和可视化 功能，适用于复杂数据分析。
主要用于基因组关联分析的软件， 支持多种数据格式和多种统计模 型，可进行大规模数据分析。
QTL定位的软件工具
QTL Cartographer
基于区间作图法的QTL定位软件，适用于大样本数据 集。
Tassel
综合关联分析和区间作图法的QTL定位软件，具有强 大的数据处理和分析能力。
R/qtl
基于R语言的QTL定位软件，提供了多种统计模型和 可视化工具。
05
数量性状基因组关联分析
关联分析的基本原理
广义遗传力
广义遗传力用于描述数量性状在遗传和环境变异中的贡献，计算公式为加性方差和显性方差占表型方差的比值。
狭义遗传力
狭义遗传力仅考虑基因型对表型变异的贡献，计算公式为加性方差占表型方差的比值。
遗传相关分析
遗传相关系数
用于描述两个数量性状之间的遗传关系，计算公式为两个数量性状的加性方差和显性方差之间的比值 。
遗传学复习重点下
九、数量性状基因及其遗传1数量性状遗传的特点质量性状举例：如水稻的糯与粳，豌豆的饱满与皱褶等性状。
鸡羽的芦花斑纹和非芦花斑纹、这类性状在表面上都显示质的差别。
数量性状举例：农作物的产量奶牛的产奶量棉花的纤维长度等。
●数量性状有3个主要的特征:⑴.数量性状的变异呈连续性,杂交后代难以明确分组, 只能用度量单位进行测量，并采用统计学方法分析，作成数学图形接近正态分布。
⑵一般易受环境条件的影响而出现连续变异，但这种变异不遗传，往往和那些能够遗传的变异相混淆；⑶控制数量性状的基因在特定的时空条件下表达，在不同环境下基因表达的程度可能不同。
●数量性状与质量性状的关系相同点：1)控制性状的基因都存在于染色体上，都遵循孟德尔定律。
2)某些性状既有数量性状的特点，又有质量性状的特点（例如小麦的粒色：红对白）。
3)某些基因同时影响数量性状和质量性状（例如三叶草）。
4)同一性状因杂交亲本的类型不同或基因数目不同表现不同的性状。
（如豌豆的株高）不同点：变异的连续性杂种一代的类型环境变化产生的影响杂种后代中各种变异类型的个体数的分布支配性状的基因数目✧质量性状与数量性状的区分并不是绝对的，有时质和量会表现出主次关系。
●阈值模型：当一些个体的易患性的达到一定阈值时，这些个体就表现出症状而成为患者。
这样在连续变异的易患性的分布中，就被阈值区分出两个不连续的差别：患者和非患者2多基因假说控制数量性状的基因数目越多，后代的变异类型也越多，每一种所占的比例更小，加上环境因素，更易呈连续变异。
而且是中间多、两头少，为正态分布。
◆主基因和微效基因数量性状可以由少数效应较大的主基因控制，也可由数目较多、效应较小的微效多基因或微效基因所控制。
主基因：控制某个性状表现的效应较大的少数基因；微效基因：数目较多，但每个基因对表现型的影响较小；修饰基因：有一些性状虽主要由少数主基因控制，但另外还存在一些效应微小的修饰基因，其作用微小，但能增强或削弱主基因对基因型的作用。
第六章多基因遗传病
第六章多基因遗传病重点内容提示：一、微效基因与多基因遗传人类的一些遗传性状或遗传病不是决定于一对主基因，而是受多对基因的影响，每对基因彼此之间没有显隐性的区别，呈共显性，每对基因对多基因性状形成的效应是微小的，称为微效基因。
许多微效基因的共同作用产生加性效应，表现出来的性状即多基因性状。
此外这些性状还收环境因素的影响，这种遗传方式称为多基因遗传。
微效基因的效应往往是累加的。
人类的血压、身高、肤色等性状属于多基因遗传性状。
二、质量性状与数量性状1．质量性状：单基因遗传的性状或疾病，是由一对等位基因所控制的，相对性状之间的差异显著，在一个群体中的分布是不连续的，可以明显地将变异个体分为2-3群，且个体间差异显著，这类变异在一个群体中的分布是不连续的，这种性状称为质量性状。
2．数量性状：一些遗传性状或遗传病由多对基因控制，其变异在一个群体中的分布是连续的，不同个体之间的差异只有量的不同，没有质的差异，这种变异在群体中呈正态分布，这种形状称为数量性状。
三、多基因遗传的特点1．两个极端变异的个体婚配，子1代都是中间类型，但由于环境因素的影响，也存在一定的变异范围。
2．两个中间类型的子1代个体婚配后，子2代大部分也是中间类型，但变异范围广泛，有时会出现一些极端变异的个体，除环境因素外，还有基因的分离和自由组合的作用。
3．在一个随机婚配的群体中，变异范围广泛，但是大多数个体接近中间类型，极端变异的个体很少，这些变异的产生中多基因的遗传基础和环境因素共同起作用。
四、阈值学说1．易感性：在多基因遗传病中，若干作用微小但有加性效应的致病基因是个体患病的遗传基础。
这种由遗传基础决定一个个体患某种多基因遗传病的风险，称为易感性。
2．易患性：易患性是人类患多基因遗传病的风险大小，即是否容易患某一种多基因遗传病。
易患性受遗传基础和环境因素两方面的影响。
易患性低，患病的可能性小；易患性高，患病的可能性大。
3．阈值：群体中大多数个体的易患性都接近平均值，患病风险很大和患病风险很小的个体数量都很少。
数量性状的遗传机制多基因假说
(一)、普通小麦籽粒色的遗传
1. 籽粒色的遗传控制。
红色×白色 ↓ F1(中间类型) ↓ F2(红色:白色) 15:1 63:1 两对基因 三对基因
3:1 一对基因
在一对基因F2的红粒中：1/3与红粒亲本一致、 2/3与F1一致，表现为不完全显性； 在二对、三对基因时：红色基因表现为重叠作 用，但是R基因同时表现累加效应——F2红粒 中表现为一系列颜色梯度，每增加一个R基因 籽粒颜色更深一些。
当环境与遗传独立时， VEG为0。
不分离世代(P1, P2, F1)个体间无基因型差异，即：VG=0， 因此：VP = VE 可用不分离世代表型方差估计环境方差； 分离世代(如F2)中，VP = VG + VE 。
2.遗传方差分量
由于群体遗传变异有三种类型，其遗传方差也可 进而分解为三种方差分量：
由于基因分离与组合，F2群体内个体间基因存在很大差 异，称为分离世代；
F2群体的穗长变异包含遗传因素引起的遗传变异(genetic variation)和环境因素引起的环境变异。
二、影响数量性状分布的因素
综合上述两例可知：影响数量性状分布，使之呈 连续分布，并进而呈正态分布的因素主要有两 个——基因对数增加(遗传变异)、环境因素(环 境变异)。
-2σ -σ
x=μ
σ
2σ
μ±σ占整个群体的68.26%； μ±2σ占整个群体的95.46%； μ±3σ占整个群体的99.74%。
超亲遗传(transgressive inheritance)
超亲遗传现象：植物杂交时，杂种后代的性状表现可 能超出双亲表型的范围。 例如：小麦籽粒颜色遗传；
遗传学_ 数量性状遗传_
个体的基因型
✓ 个体性状的表现型数值，称为表现型值，以P表示。 ✓ 表现型值有两部分组成：
一个是基因型所决定的数值，称为基因型值，以G表示； 一个是环境条件引起的变异，用E表示。 ✓ 表现型值、基因型值，和环境变异值三者之间的数量关 系可用以下公式表示：P=G+E
环境条件的影响
✓ 表型变异用表型方差(即总方差)VP表示； ✓ 遗传变异用遗传方差(即基因型方差)VG表示； ✓ 环境变异用环境方差VE表示。 ✓ 三者的数量关系可用下式表示：Vp=VG +VE
三、纯系学说
（三）纯系学说的发展
“ 纯系的纯是相对的、暂时的，绝对的纯系
是不存在的，纯系内继续选择可能是有效的。 纯系繁育过程中，由于突变、天然杂交和机械 混杂等因素必然会导致纯系不纯，产生新的遗 传变异，可能出现更优个体。
“
遗传率及估算方法
一、数量性状变异的表示方法
生物性状 表现的 决定因素
超矮秆表型是由于D18的突变导致。 该种突变体除株高显著降低后，其他 农艺性状与野生型无显著性差异。
小麦粒色简单划分，表现质量性状，单细致 观察，籽粒颜色红到白，表现连续变异，数量性 状的特点。
二 、数量性状的概念及遗传特点
（三）数量性状和质量性状的相对性
生物还有一些性状为阈性性状: 表型呈非连续变异，而其基本物质 的数量呈潜在的连续变异的性状， 即只有超越某一遗传阈值时才出现 的性状，如动植物甚至包括人类的 抗病力、死亡率以及单胎动物的产 仔数等性状。
3 数量性状对环境条件的变化反应敏感。
4 研究方法上，依靠群体，必须用统计方法，对在杂种和后代进行分析。
二 、数量性状的概念及遗传特点
（三）数量性状和质量性状的相对性
数量性状的遗传名词解释
数量性状的遗传名词解释数量性状，是指在自然界或人工条件下产生的各种特征以数量的方式表现出来的遗传性状。
它指的是通过对种群中大量个体进行测量或计量，将结果以数量化的形式呈现出来的遗传特征。
数量性状通常具有连续变异的特征，即在一个种群中存在着一系列不同的表现形式，而不是像离散性状那样只有几个确定的表型。
在数量性状的研究中，有一些重要的遗传名词需要加以解释。
其中包括基因型、表型、遗传方差、环境方差、遗传相关等。
基因型是指个体在基因水平上的遗传组成。
它决定了个体对特定数量性状的表现。
每个数量性状通常由多个基因共同决定，因此基因型的组合将决定这些基因在个体上的表现形式。
表型是指个体在外部表现上的特征。
它受到基因型和环境的共同影响。
数量性状的表型通常呈现连续性变化，这是因为数量性状通常受到多种基因的共同作用，以及环境因素的影响。
例如，人体身高就是一种典型的数量性状，它受到多基因的影响，同时还受到营养、运动等环境因素的调节。
遗传方差是指数量性状中由基因所引起的表型变异程度。
它可以通过研究个体间的表型差异以及表型与基因型之间的关系来估计。
遗传方差的大小反映了数量性状中遗传因素的重要程度。
如果遗传方差较大，说明遗传因素在数量性状的表达中起到了重要作用，反之则说明环境因素的贡献较大。
环境方差是指数量性状中由环境因素所引起的表型变异程度。
环境方差通常通过比较同一种群中不同个体之间的差异来估计。
环境方差的大小表示了环境对数量性状的影响程度。
如果环境方差较大，说明环境因素在数量性状的表达中起到了重要作用，反之则说明遗传因素的贡献较大。
遗传相关是指在同一种群中不同数量性状之间的遗传联系。
它反映了一种或多种数量性状随着基因型的变化而变化的程度。
通过研究数量性状之间的遗传相关，可以了解不同数量性状之间的遗传关系及其对进化和适应的影响。
例如，身高和体重之间的遗传相关可以帮助我们理解这两个数量性状在人类进化中是如何相互影响的。
以上介绍了数量性状的遗传名词解释，包括基因型、表型、遗传方差、环境方差和遗传相关等概念。
数量性状遗传分析报告
总结: 红色素合成的深浅是基因剂量控制,即由R或C的
数目决定,每增加一个大写基因籽粒颜色更深一些.
R或C，红色增效基因(贡献等位基因) . R或C的效应可以累加. R的等位基因为r， r为减效基因(非贡献 等位基因).
红粒 × 白粒 ↓
F1 浅红粒 ↓
F2 红：白= 15：1
1/16深红；4/16大红；6/16中红；4/16淡红；(1/16 白)
深红 大红 中红 浅红 白色
表型比 1 : 4 : 6 : 4 : 1
R或C数目 4 3
210
• 实验结果的表型比例1:4:6:4:1和（a+b)4的 各项系数相同.
性状由n对独立基因决定时
则F2的表现型频率为：
( ½ R+ ½ r)2n
n = 2时 ( ½ R+ ½ r)2×2 =1/16+4/16+6/16+4/16+1/16 4R 3R 2R 1R 0R
n = 3时 ( ½ R+ ½ r)2×3 =1/64+6/64+15/64+20/64+15/64+6/64+1/64 6R 5R 4R 3R 2R 1R 0R
所以, H2=（VF2－VE）/VF2×100% = ｛ VF2－1/3（VP1＋VP2＋VF1） ｝/VF2
例：玉米穗长遗传率 H2
• VF2=5.072 VF1=2.307 VP1=0.666 VP2=3.561 • VE=1/3(0.666＋3.561＋2.307)=2.088
=1/4×0.666＋2/4×2.307＋1/4×3.561=2.075 H2% =（VF2－VE）/VF2×
《医学遗传学》第六章 多基因遗传病
f = p = 0.0017 ≈ 4%
一般群体发病率、 遗传率与患者一级 亲属发病关系图解
原发性高血压的群体 发病率约为6％，遗 传率为62％，从图中 可查出一级亲属的再 发风险率为16％。如 按Edward公式计算则 为24.5％。
which result from an interaction between multiple genes and often multiple environmental factors.
复杂性(状)疾病（complex disease):
人类的许多常见病、先天畸形、恶性肿瘤等是
由许多对基因控制的。这些基因协同作用，即通过
diabetes Obesity
hypertension schizophrenia
cleft palate Intelligence
neural tube defects Most common diseases
质量性状
Qualitative trait: genetic traits which are present or absent. One has the trait or not.
1.累积效应
一个家庭中患病人数越多时，意味着再 发风险越高。
2. 病情严重程度与发病风险
多基因病中基因的累加效应还 表现在病情的程度上。因为病情严重
的患者必定带有更多的易感基因，其
父母也会带有较多的易感基因使易患
性更接近阈值。
一侧唇裂患者 一侧唇裂患者 +腭裂 两侧唇裂患者 +腭裂
同胞再发风险 2.46% 同胞再发风险4.21%
The threshold model for multifactorial traits
数量性状的遗传—数量性状遗传的特征(遗传学课件)
所以数量性状在农业中显得特别重要。 （三）人类
人的身高、体重、胖瘦、寿命……
三、认识数量性状
特点：变异不容易分为截然不同的组别，其间有 一系列的过渡类型，只有数量的不同，没有质的 差别。
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《遗传学》
知识目标
学习目标
一、 二、 三、
知道 清楚 数量 数量
熟悉 数量 性状
性状 性状 与质
的概 的遗 量性
念 传特 状的
点
区别
能力目标
能用分析 数量性状 的方法分 析育种与 生产中的 实际问题
Gregor Mendel 1822-1884
（一）数量性状与质量性状的区别
五、数量性状与质量性状的关系 （二）数量性状与质量性状的相对性 1、数量性状与质量性状的区别不是绝对的； 2、生物的性状都有其质和量两个方面，只是在一 定条件下质和量表现出主次关系。 3、在不易区分一个性状是质量性状或数量性状时， 就必须根据F1或F2遗传动态特征来作出判断。
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亲 本 25
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玉米穗长遗传的柱形图
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遗传学-第六章 多基因遗传病1.5h
第六章
露脑畸形
多基因病遗传病
唇腭裂伴 手畸形
脑膜膨出
在人类有些先天畸形和疾病，具有家族倾 向，如果进行系谱分析，又不符合孟德尔 遗传方式，其患者同胞中的发病率约为 1 ～10%，大大低于单基因病中1/2或1/4。 研究表明这类遗传受多对基因控制，称为 多基因遗传病。
多基因遗传的基础是一种性状受多对基因 控制，与单基因遗传不同，这些基因之间 没有显性和隐性之分，而是共显性。
2）发病率有种族差异（见教材p60表6-3）。 3）近亲结婚时，子女的发病风险也增高，但不及常染色
体隐性遗传显著。 4) 同一级亲属的发病风险相同；如患者的父母、同胞和 子女均为一级亲属，其发病风险相同。 5)随着亲属级别的降低，患者亲属的发病风险迅速降低 （如p60表-4和图6-7)。
第三节 多基因病遗传病发病风险的估计
一种多基因遗传病完全由遗传因素决定（遗传 度=100%）
遗传度为70%～80%时，表明遗传因素起主要作 用,遗传度为30%～40%时，表明环境因素起主要 作用。
遗传率的表示符号是H或h2(计算部分略）
三、 多基因遗传病的特点
1）发病有家族聚集倾向，患者亲属的发病率高于群体发 病率，但同胞发病率远低于单基因发病率。
3、在一个随机杂交的群体中，变异范围很广泛， 大多数个体接近中间型，极端个体较少。
极高个体
极矮个体
P
AABBCC
A’A’B’B’C’C’
F1
AA’BB’CC’ 中等身高
F2
ABC A’BC AB’C ABC’ A’B’C
ABC AABBCC
A’BC AA’BBCC
AB’C AABB’CC
ABC’
A’B’C
遗传学-数量性状的遗传分析
三、微效基因表型值的推算
累加作用（每个显性基因的作用以一定的数值与纯隐性亲本 的表型值相加） 纯显性亲本表型值=每个显性基因表型值X纯显性亲本基因数＋ 纯隐性亲本表型值 如短穗玉米x＝6.6，长穗玉米x＝16.8，F2中长、短穗各占群体 的1/16 4n=16,n=2 控制长穗玉米穗长的显性基因为2对（4个）. 每个显性基因表型值＝纯显亲本表型值－纯隐亲本表型值/纯显 亲本基因数＝16.8－6.6/4＝2.55 所以，含一个显性基因的玉米穗长：6.6＋2.55＝9.15cm 含2个显性基因的玉米穗长：6.6＋（2×2.55）＝11.7cm 依此类推。
狭义遗传率
计算基因的相加效应的方差VA在总的表型方差中所占的百分率。
Aa同AA回交的子代个体为B1，同aa回交的子代个体为B2。 B1的遗传方差的计算 f x fx fx2 AA 1/2 a 1/2a 1/2a2 Aa 1/2 d 1/2d 1/2d2 合计 1 1/2(a+d) 1/2(a2+d2) B1的遗传方差：VB1＝1/2(a2+d2) -1/4(a+d)2=1/4（a－d）2 B2的遗传方差的计算 f x fx fx2 Aa 1/2 d 1/2d 1/2d2 aa 1/2 -a -1/2a 1/2a2 合计 1 1/2(d-a) 1/2(a2+d2) B2的遗传方差：VB2＝1/2(a2+d2)- 1/4(d-a)2=1/4（a＋d）2
例如小麦籽粒颜色两对基因控制的遗传动态 P 红R1R1R2R2 白r1r1r2r2 R1r1R2r2 红 1 4 6 4
F1
F2
1
4R
深红
3R
中深红
《医学遗传学》第六章 多基因遗传病
第六章多基因遗传病多基因遗传病：某些病(高血压、糖尿病、唇腭裂等)患病率超过1%，发病有遗传基础(家族倾向)，也是一种“全或无”性状，但遗传方式不简单的孟德尔遗传，即系谱分析不符合AD、AR、XD、XR的遗传方式，这种疾病的发生不决定于一对等位基因，而是由两对或两对以上基因决定，称为多基因病（polygenic disorders），这类疾病的形成还受到环境因子的影响，称多因子病（multifactorial disorders）。
第一节数量性状的多基因遗传一、数量性状与质量性状1．数量性状：受2对甚至更多对等位基因控制的性状称多基因性状。
2．微效基因：控制数量性状的多对等位基因之间没有显、隐区分，是共显性的，这些基因对该遗传性状的形成作用微小，也称微效基因（minor gene）。
微效基因的作用累加起来可形成明显的表型效应，即累积效应（additive effect）。
3．多基因遗传（polygenic inheritance）：性状或疾病受多对微效基因控制，同时还受环境影响，其遗传方式称多基因遗传或多因子遗传。
4．质量性状（quantiative character）：单基因遗传的性状称质量性状。
数量性状在一个群体中的变异分布是连续的，呈正态分布曲线，大多数人群性状变异近于平均值，极端性状占少数。
如人的身高。
质量性状的变异呈“全或无”的不连续分布。
如白化病。
二、数量性状的多基因遗传数量性状的遗传机制1．由多对微效基因控制。
如人的身高是数量性状，假设有3对基因控制，其表示为AA’、BB’、CC’，则ABC控制人体增高，而A’B’C’则控制人体减低，若在平均身高（165cm）的基础上增高或减低5cm，则具AABBCC基因型的个体身高可达196cm，而AA’BB’CC’的个体则身高只有135cm。
2．微效基因之间遵循分离律和自由组合律。
如一个中等身材个体的基因型是AA’BB’CC’，其形成的配子有ABC、AB’C、AB’C’、A’B C、A’B’C、A’BC’、ABC’、A’B’C’。
大学生物遗传学：第六章 数量性状遗传
2. 近交系数的计算
① 从配子频率计算
P1□ B1□ ○P2 ○B2 P1、P2是无血缘关系的两 个亲本，设其基因型分别 为a1a2、a3a4 则B1、B2基因型可能为 a1a3、a1a4、a2a3、a2a4，且 概率相等均为1/4 近交系数则指S为a1a1、 a2a2、a3a3、a4a4的概率。
另外，图中S有两个共同 祖先对于某一特定基因有 四个基因位点， 所以F=(1/2)4× 4=1/4
S◇
从配子频率计算近交系数
♀1/4 a1 ♂1/4 a1 1/4a2 1/4a3 1/4a4 1/16 a1a1 1/16 a2a1 1/16 a3a1 1/16 a4a1 1/4a2 1/16 a1a2 1/16 a2a2 1/16 a3a2 1/16 a4a2 1/4a3 1/16 a1a3 1/16 a2a3 1/16 a3a3 1/16a3a3 1/4 a4 1/16 a1a4 1/16 a2a4 1/16 a3a4 1/16 a4a4
F=(1/4)2× 4=1/4
② 从基因传递步骤计算近交系数
a1a2 P1□ B1□ S◇
a1a1、a2 a2、 a3 a3、 a4a4
a3a4 ○P2 ○B2
一个基因传递给后代的概 率为1/2，从图中可知， 某一(如a1)特定基因的两 个拷贝(a1a1)从P1传递给S 需要四步，概率为(1/2)4 ；
第六章 数量性状遗传
第一节 群体的变异 第二节 数量性状的特征 第三节 数量性状遗传研究的基本统计方法 第四节 遗传参数的估算及其应用 第五节 数量性状基因定位 第六节 近亲繁殖和杂种优势
遗传学中的数量性状遗传特征
上位效应（I） 指不同基因位点内非等位基因相互作用产生 的效应。
假设有两个基因座：GA，GB
G=GA+GB+IAB 若IAB＝0，则AB之间无相互作用
遗传学中的数量性状遗传特征
不分离世代中，个体间差异完全由环境因素引起： 个体基因型相同，基因型效应值G也相同； 随机误差e是导致个体间表型差异的唯一原因。
遗传学中的数量性状遗传特 征
第一节 数量性状的特征 第二节 数量性状遗传研究的基本统计方法 第三节 数量性状的遗传模型和方差分析 第四节 遗传率的估算及其应用 第五节 数量性状基因座
遗传学中的数量性状遗传特征
数量性状研究的开始
1918年发表“根据孟德尔 遗传假设对亲子间相关性的研究” 论文，将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 的 统 计 方 法 》 一 书 (Statistical Methodsfor Research Workers)， 为数量遗传学研究提供了有效的分析方法。
试验结果分析：
分析结果表明，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∶1的比率；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： 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浅红;1/16 白色 C 中 :1/64 极 深 红 ∶ 6/64 深 红 ∶ 15/64 红 粒 ∶ 20/64 中 红∶15/64中浅红∶6/64浅红∶1/64白粒
遗传学中的数量性状遗传特征
两对基因差异亲本间杂交
《数量性状遗传》课件
遗传模型构建方法
遗传力模型
通过构建遗传力模型，分 析数量性状的遗传变异程 度，并估计遗传力和相关 参数。
遗传相关模型
通过构建遗传相关模型， 分析不同数量性状之间的 遗传相关控制的群体遗传现象， 通过混合模型进行基因型 和环境交互作用的分析。
数量性状遗传在自然界中广泛存在，如人的身高、 体重、智力等都属于数量性状。
数量性状遗传的特点
数量性状遗传具有连续变异的 特点，即在一个群体中，个体 的表现型值可以连续变化。
数量性状遗传受多个基因位点 的影响，这些基因位点通常具 有微效作用，即每个基因位点 对表现型的影响较小。
数量性状遗传还受到环境因素 的影响，环境因素可以影响个 体表现型值的变异范围和分布 。
数量性状遗传在动物育种中的应用
生长速度
通过研究动物生长速度的数量性 状遗传，育种家可以培育出生长 快速的动物品种，提高养殖效益
。
繁殖性能
通过选育具有优良繁殖性能的数 量性状基因，可以提高动物的繁
殖效率，加速品种改良进程。
抗病性
通过研究动物抗病性的数量性状 遗传，育种家可以培育出具有较 强抗病能力的动物品种，降低养
利用新一代测序技术和遗传资源发掘，精细定位和克隆控制数量性状的基因或基因组区域 。
解析数量性状基因的互作网络
研究基因之间的相互作用关系，解析数量性状形成的复杂网络调控机制。
探索表观遗传修饰对数量性状的影响
研究DNA甲基化、组蛋白修饰等表观遗传修饰对数量性状表达的调控作用。
加强数量性状遗传与其他学科的交叉研究
03
数量性状遗传分析方法
统计分析方法
01
02
03
方差分析
通过比较不同群体或处理 组之间的变异程度，确定 数量性状是否受遗传控制 。
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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
重愈大，求得的遗传率数值愈大，说明这个性状传递
给子代的传递能力就愈强，受环境的影响也就较小。 这样，亲本性状在子代中将有较多的机会表现出来，
选择的把握性就大；反之，则小。
所以，遗传率的大小可以作为衡量亲代和子代之 间遗传关系的标准
广义遗传率的估算方法
广义遗传率定义：h2B=VG/VP
=VG/（VG+VE）×100%
通常是指应用算术平均数，即把全部资 料中各个观察的数据总加起来，然后用观察总 个数除之，所得的商就是平均数。
X=∑X/n
平均数是用以表示一组资料的集中性
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
也可以写成
x X n
i
二、方差（Variance）和标准差（standard deviation）
不易区别开来。所以，对数量性状的研究，
一定要采用统计学的分析方法。
分析数量性状的基本统计方法 1. 均值（mean）又称为平均值（average） 2. 方差（variance） 3. 标准差（standard deviation，SD） 或叫做标准误（standard error）
一、平均数（mean）
• 因此，由基因的加性效应所引起的遗传变异量是可以通过 选择在后代中被固定下来的，而显性效应、上位性效应引 起的变异将会在下一代因基因的重新组合而消失，一是不 能被固定的。 我们定义基因加性方差占总方差的比值为狭义遗传力hN2. hN2 =基因加性方差/总方差×100% =VA/VP×100% =VA/(VA+VD+VI+VE) ×100% 理论上，在同一个试验中hN2 一定小于hB2 。 狭义遗传力才真正表示以表现型值作为选择指标的可靠性 程度。因此，狭义遗传力又称为育种值方差。
2. 狭义遗传率（narrow-sense heritability）
狭义遗传率( heritability in thr narrow sense ) 是指基因的加性 效应方差VA在总的表型方差中所占的百分率。 基因作用的分解 从基因作用来分析, 基因型方差可以进一步分解为三个组 成部分: 基因相加方差(additive genetic variance或称加性方差VA) 显性偏差方差(dominant genetic variance或称显性方差VD) 上位性作用方差(interactive genetic variance或称上位性方差VI)
举例: 玉米穗长试验, 从表5-1计算得：
VF2=5.072, 代入上式得 hB2=[VF2-1/3(VP1+VP2+VF1)]/VF2×100% =[5.072-1/3(0.666+3.561+2.037)]/5.072×100% =58.8% VF1=2.037, VP1=0.666, VP2=3.561
• 狭义遗传率的计算公式为
1 VA 2VF2 VB1 VB2 2 2 hN VF2 VF2
数量性状（quantitative character）：容易受到
环境条件的影响，表型之间呈连续变异状态，界限 不清楚，不易分类，只能用数字描述的性状。表现 连续变异的性状。如作物的产量，生育期，籽粒重， 奶牛的泌乳量等。人的身高、体重、肤色等。
二、数量性状的特征
1. 数量性状的变异表现为连续的，杂交后的分离
方差：是用以表示一组资料的分散程度或离中性， 方差（或称变量）开方即等于标准差，它们是全部观察 数偏离平均数的重要参数，方差或标准差愈大，表示这
个资料的变异程度愈大，也说明平均数n代表性愈小。
方差 V=∑(x-x) 2 /(n-1)
=[∑x 2-(∑x) 2 /n]/(n-1)
标准差 S=√∑(x-x)2/(n-1) (n>30时, n-1n)
(2)
(3)
(3)代入(2)
S2 =
假使平均数是从实际观察数计算来，公式（1）的分母是n-1。
表 玉米穗 长的平均数和标准差
频 长 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 16.380 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
表 玉米穗 长的平均数和标准差
频 长 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
2 2 2 ( x x ) ( x x ) ... ( x x ) 2 2 n 方差公式是： S 1 n 1
2 (x x ) i
2 ( x x ) i
n 1
S
n
S 就称为标准差（standard deviation，SD） 或叫做标准误（standard error） 。
VP = VG + VE
二、遗传率
遗传率（heritability）：在多基因决定的性状遗 传中，遗传因素所起作用的程度为遗传率。 1. 广义遗传率
定义：遗传方差占总方差的比值，通常以百分数表示 h2B(广义遗传率)=遗传方差/总方差×100% =VG/（VG+VE）×100%
遗传率的意义
从上式可以看出，遗传方差越大，占总方差的比
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
一、数量性状多基因学说实验依据
小麦籽粒颜色的遗传
P 红粒 ×白粒 F1 红粒 ×白粒 红粒 ×白粒
F2
↓ 红 ↓ 3红 1白
↓ 红 ↓ 15红 1白
↓ 红 ↓ 63红 1白
15
1
4
6
4
1
第三节 数量性状遗传的统计分析方法
数量性状由多基因决定，而且受到环境
的作用，使遗传和不遗传的变异混在一起，
世代不能明确分组，只能用度量单位进行测量，并
采用统计学方法加以分析。 如水稻、小麦植株的高矮、生育期长短，产量 高低等。
典型数量性状分布图（正态分布）
2. 数量性状一般容易受环境条件的影响而发生变 异，这种变异是不遗传。