數(shù)量遺傳PPT課件

1、遺傳性狀：遺傳性狀：質(zhì)量性狀：表現(xiàn)型具有質(zhì)量性狀：表現(xiàn)型具有 不連續(xù)的變異不連續(xù)的變異數(shù)量性狀：表現(xiàn)型具有數(shù)量性狀：表現(xiàn)型具有 連續(xù)的變異連續(xù)的變異第1頁/共36頁第一節(jié)第一節(jié) 群體的變異群體的變異群體變異群體變異 表現(xiàn)型變異表現(xiàn)型變異 遺傳變異遺傳變異P - 表現(xiàn)型值表現(xiàn)型值G - 基因型值基因型值e - 隨機誤差隨機誤差則則 P = G+e第2頁/共36頁通常用方差表示某個性狀的變異程度通常用方差表示某個性狀的變異程度則則 VP=VG+Ve控制數(shù)量性狀的基因，具有各種效應(yīng)：控制數(shù)量性狀的基因，具有各種效應(yīng)：加性效應(yīng)，加性效應(yīng)，A：基因位點內(nèi)等位基因的基因位點內(nèi)等位基因的累加效應(yīng)累加效應(yīng)顯性

2、效應(yīng)，顯性效應(yīng)，D：基因位點內(nèi)等位基因之基因位點內(nèi)等位基因之間的互作效應(yīng)間的互作效應(yīng)對于加性對于加性-顯性模型顯性模型 G=A+D則則 P=A+D+eVP=VA+VD+Ve第3頁/共36頁對于某些性狀，不同基因位點的非等位對于某些性狀，不同基因位點的非等位基因之間還可能存在相互作用，即基因之間還可能存在相互作用，即上位上位性效應(yīng)性效應(yīng) I則則 G=A+D+I P= A+D+I+e VP=VA+VD+VI+Ve多基因控制的性狀一般多基因控制的性狀一般均表現(xiàn)數(shù)量遺傳的特征均表現(xiàn)數(shù)量遺傳的特征第4頁/共36頁圖圖 13-2 413-2 4個品種在個品種在3 3個環(huán)境中的產(chǎn)量表現(xiàn)個環(huán)境中的產(chǎn)量表現(xiàn) 第

3、5頁/共36頁許多數(shù)量性狀易受宏觀環(huán)境的影響，即許多數(shù)量性狀易受宏觀環(huán)境的影響，即環(huán)境效應(yīng)環(huán)境效應(yīng)E, 會存在基因型與環(huán)境互作效會存在基因型與環(huán)境互作效應(yīng)，即應(yīng)，即GE則則 P= G + E +GE+e VP= VG + VE+VGE+Ve對于加性對于加性-顯性遺傳模型，顯性遺傳模型，G=A+D則則 GE=AE+DE P=A+D+E+AE+DE+e VP=VA+VD+VE+VAE+VDE+Ve第6頁/共36頁 對于加性對于加性-顯性顯性-上位性遺傳模型：上位性遺傳模型： P=A+D+I+E+AE+DE+IE+e VP=VA+VD+VI+VE+VAE+VDE+VIE+Ve第7頁/共36頁第二節(jié)第

4、二節(jié) 數(shù)量性狀的特征數(shù)量性狀的特征 數(shù)量性狀的主要特征：數(shù)量性狀的主要特征：（1） 連續(xù)性變異，不連續(xù)性變異，不 能明確分組，用能明確分組，用 統(tǒng)計學(xué)方法分析統(tǒng)計學(xué)方法分析（2）易受環(huán)境條件的）易受環(huán)境條件的 影響而發(fā)生變化影響而發(fā)生變化（3）存在基因型與環(huán)）存在基因型與環(huán) 境的互作境的互作 玉米穗長遺傳玉米穗長遺傳第8頁/共36頁 為什么數(shù)量性狀表現(xiàn)連續(xù)變異？為什么數(shù)量性狀表現(xiàn)連續(xù)變異？ 1909年年Nilson-Ehle提出多基因假說：提出多基因假說：（1） 數(shù)量性狀受許多彼此獨立的基數(shù)量性狀受許多彼此獨立的基 因作用，每個基因作用微小，因作用，每個基因作用微小， 但仍符合孟德爾遺傳但仍符

5、合孟德爾遺傳（2）各基因的效應(yīng)相等）各基因的效應(yīng)相等（3）各個等位基因表現(xiàn)為不完全顯）各個等位基因表現(xiàn)為不完全顯性性 或無顯性，或增效和減效作用或無顯性，或增效和減效作用（4）各基因作用是累加性的）各基因作用是累加性的第9頁/共36頁例如小麥子粒顏色的遺傳動態(tài) P 紅紅R1R1R2R2 白白r1r1r2r2 F1 R1r1R2r2 紅紅 F2 1 4 6 4 1 4R 3R 2R 1R 0R 深紅深紅 中深紅中深紅 中紅中紅 淡紅淡紅 白色白色 第10頁/共36頁 P 紅紅R1R1R2R2R3R3 白白r1r1r2r2r3r3 F1 R1r1R2r2R3r3 紅紅 F2 1 6 15 20 1

6、5 6 1 6R 5R 4R 3R 2R 1R 0R 最深紅最深紅 深紅深紅 中紅中紅 淡紅淡紅 白色白色 第11頁/共36頁由于由于F1產(chǎn)生產(chǎn)生1/2R和和1/2r的、配的、配子，則子，則F2表現(xiàn)型為：表現(xiàn)型為： (1/2R+1/2r)2當(dāng)性狀由當(dāng)性狀由n對獨立基因決定時，則對獨立基因決定時，則F2表現(xiàn)型頻率：表現(xiàn)型頻率： (1/2R+1/2r)2n第12頁/共36頁借助于分子標(biāo)記和數(shù)量性狀基因位點借助于分子標(biāo)記和數(shù)量性狀基因位點(QTL)作圖技術(shù)，已經(jīng)可以在分子標(biāo)作圖技術(shù)，已經(jīng)可以在分子標(biāo)記連鎖圖上標(biāo)記出單個基因位點的位記連鎖圖上標(biāo)記出單個基因位點的位置，并確定其基因效應(yīng)：置，并確定其基因

7、效應(yīng)：主主(效效)基因：基因：效應(yīng)明顯的基因效應(yīng)明顯的基因微效基因：微效基因：效應(yīng)微小的基因效應(yīng)微小的基因修飾基因：修飾基因：增強或削弱其他主基因?qū)υ鰪娀蛳魅跗渌骰驅(qū)?表現(xiàn)型的作用表現(xiàn)型的作用（加性效應(yīng)、顯性效應(yīng)、上位性效應(yīng)（加性效應(yīng)、顯性效應(yīng)、上位性效應(yīng)及與環(huán)境的互作）及與環(huán)境的互作）第13頁/共36頁超親遺傳：超親遺傳：后代性狀表現(xiàn)超過某一親后代性狀表現(xiàn)超過某一親本的現(xiàn)象?？捎枚嗷蚣僬f解釋：本的現(xiàn)象?？捎枚嗷蚣僬f解釋：早熟早熟A2A2B2B2C1C1A1A1B1B1C2C2晚熟晚熟 A1A2B1B2C1C2 A1A1B1B1C1C1A2A2B2B2C2C2更晚熟更晚熟 更早熟更早熟

8、第14頁/共36頁第三節(jié)第三節(jié) 數(shù)量性狀遺傳研究的基本數(shù)量性狀遺傳研究的基本 統(tǒng)計方法統(tǒng)計方法 統(tǒng)計參數(shù)：統(tǒng)計參數(shù)： 均值均值 方差方差 V 協(xié)方差協(xié)方差 C 相關(guān)系數(shù)相關(guān)系數(shù) r用樣本的參數(shù)估計群體的參數(shù)：用樣本的參數(shù)估計群體的參數(shù)： 、V、 C、 r、S第15頁/共36頁第四節(jié)第四節(jié) 遺傳參數(shù)的估算及其應(yīng)用遺傳參數(shù)的估算及其應(yīng)用 一、遺傳效應(yīng)及方差分析一、遺傳效應(yīng)及方差分析基因型不分離的純系親本及其雜交所基因型不分離的純系親本及其雜交所得得F1的變異歸因于環(huán)境機誤變異的變異歸因于環(huán)境機誤變異(Ve),VG=0VF2=VG+VeVG=VF2-VeVe=VF1=1/2(VP1+VP2)=1/3

9、(VP1+VP2+VF1)第16頁/共36頁VG進一步分解為：進一步分解為：VG=VA+VD+VI設(shè)設(shè) VGE=0 VI=0則則VF2=VG+Ve=VA+VD+VeVA=2VF2-(VB1+VB2)VD=(VB1+VB2)-VF2-Ve當(dāng)然，為了估算當(dāng)然，為了估算VI、VGE等一系列等一系列參數(shù)，目前又設(shè)計了各種模型。參數(shù)，目前又設(shè)計了各種模型。第17頁/共36頁二、遺傳率（力）的估算及其應(yīng)用二、遺傳率（力）的估算及其應(yīng)用遺傳率是度量性狀的遺傳變異占表現(xiàn)遺傳率是度量性狀的遺傳變異占表現(xiàn)型變異相對比率的重要遺傳參數(shù)型變異相對比率的重要遺傳參數(shù) VG廣義遺傳率廣義遺傳率H2 = VP VA VA狹

10、義遺傳率狹義遺傳率h2 = = VP VA +VD +Ve 2VF2-(VB1+VB2) = VF2第18頁/共36頁實際上，群體表現(xiàn)型發(fā)生變異的遺傳原實際上，群體表現(xiàn)型發(fā)生變異的遺傳原因主要有兩部分：因主要有兩部分：（1） 遺傳主效應(yīng)產(chǎn)生的普通遺傳變異遺傳主效應(yīng)產(chǎn)生的普通遺傳變異 ，VG（2）基因型）基因型 環(huán)境互作效應(yīng)產(chǎn)生的互環(huán)境互作效應(yīng)產(chǎn)生的互 作遺傳變異，作遺傳變異，VGE因此，遺傳率也應(yīng)分解為普通遺傳率和因此，遺傳率也應(yīng)分解為普通遺傳率和互作遺傳率互作遺傳率對于加性對于加性-顯性遺傳模型、對于加性顯性遺傳模型、對于加性-顯顯性性-上位性遺傳模型，也可估算相應(yīng)的上位性遺傳模型，也可估算

11、相應(yīng)的遺傳率遺傳率第19頁/共36頁基因加性方差是可固定的遺傳變異基因加性方差是可固定的遺傳變異量，可在上、下代間傳遞，量，可在上、下代間傳遞，所以，所以，凡是狹義遺傳率高的性狀，凡是狹義遺傳率高的性狀， 在雜種的早期世代選擇有效在雜種的早期世代選擇有效 反之，則要在晚期世代選擇反之，則要在晚期世代選擇 才有效。才有效。第20頁/共36頁小麥抽穗期的h2=72%, 兩親本的平均表型方差為10.68，F(xiàn)2表型方差為 40.35。 求：Ve VA VD H2第21頁/共36頁第五節(jié)第五節(jié) 數(shù)量性狀基因定位數(shù)量性狀基因定位數(shù)量性狀是由眾多基因控制的。數(shù)量性狀是由眾多基因控制的。隨著現(xiàn)代分子生物學(xué)的發(fā)

12、展和分子標(biāo)隨著現(xiàn)代分子生物學(xué)的發(fā)展和分子標(biāo)記技術(shù)的成熟，已經(jīng)可以構(gòu)建各種作記技術(shù)的成熟，已經(jīng)可以構(gòu)建各種作物的分子標(biāo)記連鎖圖譜，在此基礎(chǔ)上，物的分子標(biāo)記連鎖圖譜，在此基礎(chǔ)上，發(fā)展起來了數(shù)量性狀基因位點發(fā)展起來了數(shù)量性狀基因位點(QTL)的的定位方法。定位方法?？梢怨浪銛?shù)量性狀的基因位點數(shù)目、可以估算數(shù)量性狀的基因位點數(shù)目、位置和遺傳效應(yīng)。位置和遺傳效應(yīng)。第22頁/共36頁圖圖 13-4 13-4 區(qū)間作圖法和復(fù)合區(qū)間作圖法定位區(qū)間作圖法和復(fù)合區(qū)間作圖法定位QTLQTL的的LODLOD值值 區(qū)間作圖區(qū)間作圖法定位法定位QTLQTL復(fù)合區(qū)間復(fù)合區(qū)間作圖法定作圖法定位位QTLQTL第23頁/共36頁

13、第六節(jié)第六節(jié) 近親繁殖與雜種優(yōu)勢近親繁殖與雜種優(yōu)勢一、近親繁殖的概念一、近親繁殖的概念異交：異交：親緣關(guān)系較遠的個體間隨機相親緣關(guān)系較遠的個體間隨機相互交配互交配近交：近交：親緣關(guān)系相近的個體間交配親緣關(guān)系相近的個體間交配按親緣關(guān)系遠近程度，可分為：按親緣關(guān)系遠近程度，可分為：全同胞、半同胞、親表兄妹全同胞、半同胞、親表兄妹植物還有：自交、回交植物還有：自交、回交自交是最極端的方式自交是最極端的方式第24頁/共36頁回交：回交：雜種后代與其兩個親本之一的雜種后代與其兩個親本之一的再次交配再次交配 甲甲 乙乙 甲：非輪回親本甲：非輪回親本 乙：輪回親本乙：輪回親本() F1 乙乙 BC1乙乙 B

14、C2乙乙 第25頁/共36頁近親繁殖的程度，用近親繁殖的程度，用近交系數(shù)近交系數(shù)(F)來度來度量：指個體的某個基因位點上兩個等量：指個體的某個基因位點上兩個等位基因來源于共同祖先某個基因的概位基因來源于共同祖先某個基因的概率。率。 F =0 1二、近交的遺傳效應(yīng)二、近交的遺傳效應(yīng)1、自交的遺傳效應(yīng)、自交的遺傳效應(yīng)（1）雜合體通過自交導(dǎo)致后代基因分）雜合體通過自交導(dǎo)致后代基因分離，使后代群體中的遺傳組成迅速趨離，使后代群體中的遺傳組成迅速趨于純合化。于純合化。第26頁/共36頁 自交自交 a1a1a a2a a2 雜合體雜合體 純合純合體體 代數(shù)代數(shù) a1a2 a1a1+a2a2 F1 0 a1

15、a2 (1/2)0 0 F2 1 1 a1a1 2a1a2 1a2a2 (1/2)1 1-(1/2)1 F3 2 4a1a1 2 a1a14a1a2 2a1a2 4a2a2 (1/2)2 1-(1/2)2 . . . . . .Fr+1 r (1/2)r 1-(1/2)r設(shè)有設(shè)有n對異質(zhì)基因，自交對異質(zhì)基因，自交r代代 1則則 純合體頻率純合體頻率= (1 - )n 2r第27頁/共36頁（2）雜合體通過自交導(dǎo)致等位基因純）雜合體通過自交導(dǎo)致等位基因純 合。合。如利用該點選育自交系。如利用該點選育自交系。（3）雜合體通過自交導(dǎo)致遺傳性狀的）雜合體通過自交導(dǎo)致遺傳性狀的 穩(wěn)定。穩(wěn)定。 2、回交的

16、遺傳效應(yīng)、回交的遺傳效應(yīng) 回交也能使回交后代基因型純合，但回交也能使回交后代基因型純合，但是是（1）純合基因型嚴(yán)格受輪回親本的控）純合基因型嚴(yán)格受輪回親本的控 制，制，1種純合基因型；而自交是種純合基因型；而自交是 2n種純合基因型。種純合基因型。第28頁/共36頁（2）純合率同樣用：）純合率同樣用： 1 純合體頻率純合體頻率= (1 - )n 2r但是，純合率包含的內(nèi)容不同但是，純合率包含的內(nèi)容不同自交后代每一種基因型的純合率為：自交后代每一種基因型的純合率為： 1 1 (1 - )n ( )n 2r 2回交后代最后只有一種接近輪回親本的回交后代最后只有一種接近輪回親本的純合基因型，純合率為

17、：純合基因型，純合率為： 1 (1 - )n 因此，回交在基因型純因此，回交在基因型純合合 2r 進度上大于自交，一般進度上大于自交，一般回回 交交5-6代即可代即可 第29頁/共36頁三、雜種優(yōu)勢三、雜種優(yōu)勢 1、優(yōu)勢表現(xiàn)、優(yōu)勢表現(xiàn)雜種優(yōu)勢：雜種優(yōu)勢：兩個遺傳組成不同的親本兩個遺傳組成不同的親本 雜交產(chǎn)生的雜種雜交產(chǎn)生的雜種F1在生長勢、生活力在生長勢、生活力 、繁殖力、抗逆性、產(chǎn)量、品質(zhì)等上繁殖力、抗逆性、產(chǎn)量、品質(zhì)等上 優(yōu)優(yōu)越于雙親的現(xiàn)象。雜種優(yōu)勢所涉及的性越于雙親的現(xiàn)象。雜種優(yōu)勢所涉及的性狀大都為數(shù)量性狀。狀大都為數(shù)量性狀。XF1第30頁/共36頁如果雜種的性狀表現(xiàn)超過雙親的均值，如果

18、雜種的性狀表現(xiàn)超過雙親的均值，這種優(yōu)勢稱為這種優(yōu)勢稱為平均優(yōu)勢平均優(yōu)勢。在實際育種中常使用在實際育種中常使用超親優(yōu)勢超親優(yōu)勢，即超越，即超越優(yōu)親的雜種優(yōu)勢。優(yōu)親的雜種優(yōu)勢。 F F1 1-(P-(P1 1+P+P2 2)/2 )/2 平均優(yōu)勢（平均優(yōu)勢（% %）= = 100%100% (P (P1 1+P+P2 2)/2)/2第31頁/共36頁雜種優(yōu)勢表現(xiàn)類型雜種優(yōu)勢表現(xiàn)類型營養(yǎng)型：雜種營養(yǎng)體發(fā)育較旺營養(yǎng)型：雜種營養(yǎng)體發(fā)育較旺生殖型：生殖器官發(fā)育較盛生殖型：生殖器官發(fā)育較盛適應(yīng)型：雜種對外界不良環(huán)境適適應(yīng)型：雜種對外界不良環(huán)境適 應(yīng)能力較強應(yīng)能力較強第32頁/共36頁雜種優(yōu)勢表現(xiàn)特點雜種優(yōu)勢表現(xiàn)特點不是某一二個性狀單獨表現(xiàn)突出，而不是某一二個性狀單獨表現(xiàn)突出，而 是許多性狀綜合表現(xiàn)突出。如產(chǎn)量是許多性狀綜合表現(xiàn)突出。如產(chǎn)量雜種優(yōu)勢的大小，取決于雙親性狀間雜種優(yōu)勢的大小，取決于雙親性狀間 的相對差異和相互補充。親本選配的相對差異和相互補充。親本選配雜種優(yōu)勢的大小與雙親雜種優(yōu)勢的大小與雙親 基因型的高度純合有關(guān)?；蛐偷母叨燃兒嫌嘘P(guān)。