第8章数量性状遗传名师编辑PPT课件.ppt

第第8章章 数量性状遗传数量性状遗传 第第1节节 数量性状及其特征数量性状及其特征 质量性状（qualitative character）：相对性状之间显示出质的差异。在杂种后代的分离群体中，具有相对性状的个体可以明确分组，求出不同组之间的比例，比较容易地用分离规律、独立分配规律或连锁遗传规律来分析其遗传动态。数量性状（quantitative character）：相对性状的变异呈连续性，个体之间的差异不明显，很难明确分组。动植物的许多经济性状：农作物的产量农作物的产量 成熟期成熟期 奶牛的产奶量奶牛的产奶量 棉花的纤维长度等。棉花的纤维长度等。数量性状有两个最显著的特征 1、连续变异。连续变异。2、比质量性状更容易受环境条件的影响比质量性状更容易受环境条件的影响。玉米穗长的遗传玉米穗长的遗传 穗长（cm）5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 P1（短穗）4 21 24 8 57 P2（长穗）3 11 12 15 26 15 10 7 2 101 F1 1 12 12 14 17 9 4 69 F2 1 10 19 26 47 73 68 68 39 25 15 9 1 401 质量性状和数量性状的相对性 区分性状的方法不同，或观察层次的不同，质量性状与数量性状可能相互转化。株高是一个数量性状，但在有些杂交组合中，高和矮却表现为简单的质量性状遗传。小麦子粒的红色与白色，在一些杂交组合中表现为一对基因的分离，而在有些组合中表现为连续变异，即具有数量性状的特征。第第2节节 数量性状的遗传解释数量性状的遗传解释 1908，Nilson Ehle，数量性状遗传的多基因假说：许多对基因共同控制的，各个基因的效应很小；许多对基因共同控制的，各个基因的效应很小；各基因的效应相等；各基因的效应相等；等位基因之间为不完全显性或无显性，表现为增效等位基因之间为不完全显性或无显性，表现为增效和减效作用；和减效作用；不同基因的效应是累加的；不同基因的效应是累加的；所有基因独立遗传。所有基因独立遗传。最简单的数量性状可以假定由最简单的数量性状可以假定由2对或对或3对基因共同对基因共同决定的。决定的。红粒小麦品种与白粒品种杂交，F2群体中可以分为红粒和白粒两组。有些组合有些组合 3 3：1 1分离，分离，1 1对基因控制对基因控制 有些组合有些组合1515：1 1，2 2对基因重叠对基因重叠 有些组合有些组合6363：1 1，3 3对基因重叠对基因重叠 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。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 如果只有如果只有1对基因控制对基因控制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 表现型表现型 3 3：1 1当当n n3 3时时红粒红粒 R R1 1R R1 1R R2 2R R2 2R R3 3R R3 3 r r1 1r r1 1r r2 2r r2 2r r3 3r r3 3白粒白粒 R R1 1r r1 1R R2 2r r2 2R R3 3r r3 3红粒红粒 红红 色色 表型类别表型类别 最红最红 暗红暗红 深红深红 中深红中深红 中红中红 浅红浅红 白色白色 表型比例表型比例 红色增效基因数红色增效基因数 红粒：白粒红粒：白粒 1 6 15 21 6 15 20 15 60 15 6 6 6R 5R 4R 3R 2R 1RR 5R 4R 3R 2R 1R 6363：1 1 1 1 0 0 R R 小小麦麦籽籽粒粒颜颜色色的的遗遗传传典型数量性状分布图（正态分布）典型数量性状分布图（正态分布）超亲遗传超亲遗传（transgressive inheritance）v 杂种后代的某一性状超越双亲的现象杂种后代的某一性状超越双亲的现象。v 如：两个水稻品种，早熟如：两个水稻品种，早熟晚熟，晚熟，F1表现为中表现为中熟，但后代中可能出现比早熟亲本更早熟、或熟，但后代中可能出现比早熟亲本更早熟、或比晚熟亲本更晚熟的植株。比晚熟亲本更晚熟的植株。v 这就是超亲遗传。这就是超亲遗传。超亲遗传的解释超亲遗传的解释P P 早熟早熟a a1 1a a1 1a a2 2a a2 2A A3 3A A3 3晚熟晚熟A A1 1A A1 1A A2 2A A2 2a a3 3a a3 3 F F1 1 A A1 1a a1 1A A2 2a a2 2A A3 3a a3 3 熟期介于双亲之间熟期介于双亲之间 F F2 2 27 27种基因型种基因型其中其中A A1 1A A1 1A A2 2A A2 2A A3 3A A3 3 比晚熟亲本更晚熟比晚熟亲本更晚熟 a a1 1a a1 1a a2 2a a2 2a a3 3a a3 3 比早熟亲本更早熟比早熟亲本更早熟质量数量性状质量数量性状 质量性状 数量性状 质量-数量性状：受少数几对主效基因控制，但另有许多效应很小的基因能够增强或者削弱主效基因对表型的作用 这一类微效基因在遗传学上称为修饰基因（modifying gene）。几乎所有的性状都是质量数量性状。第第3节节 研究数量性状的基本统计方法研究数量性状的基本统计方法 v 对数量性状的研究，一般是采用相应的度量单位进行度量，然后进行统计学分析。v 最常用的统计参数是：平均数（mean）方差（variance）标准差(standard deviation)。一、平均数一、平均数 表示一组资表示一组资料的集中性料的集中性 通常应用算通常应用算术平均数术平均数 是某一性状是某一性状全部观察值全部观察值的平均值的平均值nxnxxxxxn321632.6578821721645x二、方差：二、方差：又称变量，表示一组资料的分散程度或离中性。又称变量，表示一组资料的分散程度或离中性。全部观察值偏离平全部观察值偏离平均数的度量参数。均数的度量参数。方差愈大，说明平方差愈大，说明平均数的代表性愈小。均数的代表性愈小。计算方法：先求出计算方法：先求出全部资料中每一个全部资料中每一个观察值与平均数的观察值与平均数的离差的平方的总和，离差的平方的总和，再除以观察值个数再除以观察值个数。nxxVi2)(1)(2nxxVinxnxVi221标准差：标准差：方差的平方根值。方差的平方根值。方差和标准差是全部观察值偏离平均数的重要度量参数 nxnxVsi221表现型值表现型值（phenotype valuephenotype value）v 对个体某个性状度量或观察到的数值对个体某个性状度量或观察到的数值。如：某玉米的穗长如：某玉米的穗长10cm10cm 某水稻穗上有某水稻穗上有300300粒稻谷粒稻谷数量性状的遗传模型数量性状的遗传模型 表现型值，P。其中有基因型所决定的部分，称为基因型值（genotype value），G。表现型值与基因型值之差就是环境条件引起的变异，称为环境离差。（environmental deviation），E。P=G+E 这就是这就是数量性状的基本数学模型数量性状的基本数学模型基因型值还可以分解为：基因型值还可以分解为：v 加性效应加性效应(additve effect)，Av 显性效应（显性效应（dominance effect），），Dv 上位性效应（上位性效应（epistasis effect），），I加性效应（加性效应（A）v 基因座位（基因座位（locuslocus）内等位基因之间）内等位基因之间 以及非等位基因之间的以及非等位基因之间的累加效应累加效应v 是上下代遗传中可以固定的遗传分量是上下代遗传中可以固定的遗传分量显性效应（显性效应（D）v 基因座位内等位基因之间的基因座位内等位基因之间的互作效应互作效应。v 非加性效应，不能在世代间固定非加性效应，不能在世代间固定v 与基因型有关与基因型有关 v 随着基因在不同世代中的分离与重组，随着基因在不同世代中的分离与重组，基因间的关系（基因型）会发生变化，基因间的关系（基因型）会发生变化，显性效应会逐代减小。显性效应会逐代减小。上位性效应（上位性效应（I I）v 非等位基因之间的相互作用对基因型值非等位基因之间的相互作用对基因型值产生的效应。产生的效应。v 非加性效应。非加性效应。基因型效应的数学模型基因型效应的数学模型中亲值（中亲值（m m）（）（CCCCcccc）/2/2，定为，定为0 0各基因型值与中亲值的差就是相应的基因型效应各基因型值与中亲值的差就是相应的基因型效应a ac c为加性效应，表示为加性效应，表示CCCC和和cccc基因型值与中亲值之差基因型值与中亲值之差d dc c为显性效应，表示为显性效应，表示CcCc基因型值与中亲值之差基因型值与中亲值之差d dc c 0 0，无显性；，无显性；d dc c 0 0，有显性效应；，有显性效应；d dc c 0 0，表示，表示c c基因为基因为显性；显性；d dc c a ac c ，完全显性；，完全显性；d dc c a ac c ，超显性，超显性小鼠小鼠6 6周龄体重（平均值）周龄体重（平均值）基因型基因型PPPppp体重(g)体重(g)151512126 6m（156）/210.5g，a1510.54.5gd1210.51.5gv 同理，对于等位基因同理，对于等位基因E E、e e，也有，也有3 3种基种基因型：因型：EEEE、EeEe、eeeev 3 3种基因型的效应值分别为种基因型的效应值分别为a ae e、d de e、-a-ae ev涉及多对基因时，基因型值为：涉及多对基因时，基因型值为：ccEERR ccEERR a ac ca ae ea ar r CCEeRr a CCEeRr ac cd de ed dr r CcEeddRRTt d CcEeddRRTt dc cd de ea ad da ar rd dt t加性显性遗传模型加性显性遗传模型v如果涉及如果涉及k k对基因对基因 Aaa+a Dddv基因型值是各种基因效应值的总和基因型值是各种基因效应值的总和 G GA AD D P PA AD DE E加性显性上位性遗传模型加性显性上位性遗传模型v 对于某些性状，不同基因座位上的基因对于某些性状，不同基因座位上的基因还可能存在互作效应，即上位性效应。还可能存在互作效应，即上位性效应。v 基因型值包括加性效应、显性效应和上基因型值包括加性效应、显性效应和上位性效应位性效应 GADI PADIE现以 表示三者的平均数，则各项的方差可以推算如下.222222PPGEGEGGEEGGGGEEEEPGE 表型离均差平方和表型离均差平方和 基因型离均差平方和基因型离均差平方和 环境影响造成的离均差环境影响造成的离均差平方和平方和 基因型与环境条件的互基因型与环境条件的互作效应作效应 2PP2GG2EEGGEE 若基因型与环境之间没有互作，即：则表型离差平则表型离差平方和等于基因方和等于基因型离差平方和型离差平方和加环境引起的加环境引起的离差平方和离差平方和0GGEE上式两边都除以上式两边都除以n或或n-1：222PPGGEEnnn222PGEPPVnGGVnEEVnEGPVVVEGPVVV V VP P：表现型方差：表现型方差 V VG G：基因型方差：基因型方差 V VE E：环境方差：环境方差v 基因型方差是群体内个体间基因型差异引起的基因型方差是群体内个体间基因型差异引起的变异量。变异量。v 基因型方差可以进一步分解成：基因型方差可以进一步分解成：V VG G V VA AV VD DV VI I V VP P V VA AV VD DV VI I V VE E数量遗传学数量遗传学（quantitative genetics）运用统计学方法，