第四章数量性状遗传
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 。
数量性状的遗传
例2:上例中A1A1A2A2按加性效应应是80cm，但实 际总效应可能是90cm
数量性状基因座（QTL)
对数量性状有较大影响的基因座称为数量性状基因座 （quantitative trait locus，QTL)，它是影响数 量性状的一个染色体片段，而不一定是一个单基因座。
三、通径系数理论
通径系数就是标准化的偏回归系数 。 通径系数的主要优点是能够借图解之助简明地阐明各变量 之间的关系。
(三) 学习数量性状的方法
①统计学思想贯穿数量性状遗传的全部内容； ②确定性与不确定性的矛盾时时体现； ③研究对象在个体与群体间的相互转换； ④遗传与变异的矛盾。
二、数量性状的遗传基础
亲代 极高个体 AABB 中等身高 AA’BB’ 极矮个体 A’A’B’B’
子1代 子2代
AB AB AB’ A’B AABB AABB’ AA’BB
一、数量性状的一般特征 (一)区分性状的依据: 性状是描述性的，还是可以度量的； 性状是呈间断性分布，还是连续性分布； 性状的表现是否容易受到环境的影响； 控制性状的遗传基础是单基因还是多基因。
(二)数量性状的特点： ①数量性状是可以度量的； ②数量性状呈连续性变异； ③数量性状的表现容易受到环境的影响； ④控制数量性状的遗传基础是多基因系统。
数量性状的遗传基础 数量性状的遗传力 数量性状的重复率 数量性状的遗传相关
1.什么是基因突变哪些类型?说明理由?
生物的性状基本上可分为两大类： 质量性状（qualitative trait）：变异可以截然区 分为几种明显不同的类型，一般用语言来描述； 数量性状（quantitative trait）：个体间性状表 现的差异只能用数量来区别，变异是连续的。
第四章 数量性状遗传
第五章数量性状§1 数量性状的特征一、数量性状的特征：遗传性状分为质量性状和数量性状两类。
质量性状：在可以遗传的性状中，性状在后代的变异中是表现为不连续的变异，在它们之间可以明显的分组，进行频率的统计。
是由一对或少数n对基因所控制的遗传方式一般能符合孟德尔的遗传原则。
例如前几章所讲的豌豆的红花和白花，豆粒的黄色和绿色，家鸡的羽毛的黑白、芦花等，都是彼此差别明显，一般没有中间过渡的类型的性状。
数量性状：性状的变异是呈现连续性的，性状间的变化没有明显的类别，不易分组，是由微效的多基因控制的。
例如：产量，荚的多少、粒的大小，蛋白、脂肪的含量等。
数量性状的特点：1．性状的变化表现为连续的，不易分组进行组内的频率统计。
例如：水和小麦、玉米等植株的高矮。
生育期的长短，产量的高低等性状。
不同品种杂交后F2、F3等后代群体都有广泛的变异的类型，不能明显的求出分离的比例，只能用一定的度量单位进行测量。
2．数量性状极易受环境的影响而发生混淆，使遗传的动态和性质模糊不清。
二、数量性状在遗传中的特点：而数量性状在遗传中的特点又是怎样呢？我们以玉米果穗不同长度的品种的杂交及后代的分布频率来说明此题：P2页表从上面这个典型的数量性状遗传的例子中，可以看出数量性状遗传的主要的特点：1．某一数量性状在杂交中，F1的平均值大约介于两个亲本的平均数之间，呈中间型，但有时倾向于其中的一个亲本。
2．F2个体的平均数与F1的平均数相似。
3．F2出现明显的连续性变异，不容易分组，因而也就不能求出不同组之间的比例，变异的幅度比较大，变异基本上是以平均数为中心的对称的正态分布曲线，即常态分布。
100cm(A1A1A2A2a3a3) × 70cm(a1a1a2a2A3A3)↓F1 A1a1A2a2A3a3 (85cm)↓F2 A1A1A2A2A3A3(130cm):a1a1a2a2a3a3(40cm)4.F2会出现超出双亲的变异的类型：<当双亲不是极端类型时>100天 A×B 80天↓F1 90天→F2：75～110天值得说明的是：数量性状和质量性状之间的划分不是绝对的，同一性状在不同亲本的杂交组合中可以表现不同。
数量性状的遗传
第四章数量性状的遗传目的要求掌握数量性状与质量性状的区分、特征，多基因假说的要点，数量性状表现值的分解，遗传力的概念；了解通径系数概念与意义，基因的非加性效应与加性效应的意义，遗传力公式的推导及计算方法；掌握遗传力的应用。
第一节数量性状的遗传基础生物的性状基本上可分为两大类：质量性状（qualitative trait）：变异可以截然区分为几种明显不同的类型，一般用语言来描述；数量性状（quantitative trait）：个体间性状表现的差异只能用数量来区别，变异是连续的。
阈性状(threshold trait)：表现型呈非连续变异，与质量性状类似，但不是由单基因决定，性状具有一个潜在的连续型变量分布，遗传基础是多基因控制的，与数量性状类似。
一、数量性状的一般特征数量性状的特点：①数量性状是可以度量的；②数量性状呈连续性变异；③数量性状的表现容易受到环境的影响；④控制数量性状的遗传基础是多基因系统。
学习数量性状的方法①统计学思想贯穿数量性状遗传的全部内容；②确定性与不确定性的矛盾时时体现；③研究对象在个体与群体间的相互转换；④遗传与变异的矛盾。
二、数量性状的遗传基础1.多基因假说瑞典遗传学家尼尔迩·埃尔（Nilsson-Ehle）通过对小麦籽粒颜色的遗传研究，提出了数量性状遗传的多基因假说。
多基因假说的要点（1）数量性状是由许多微效基因决定的，每个基因的作用的微效的；（2）基因的作用是相等的，且可以累加、呈现剂量效应，等位基因间通常无显隐关系；（3）基因在世代相传中服从孟德尔定律，即分离规律和自由组合规律，以及连锁交换规律2.基因的非加性效应基因的非加性效应包括显性效应和上位效应。
（1）显性效应由等位基因间相互作用产生的效应。
例1:有两对基因，A1、A2的效应各为20cm，a1、a2的效应名为10cm，基因型A1A1a2a2按加性效应计算其总效应为60cm 。
而在杂合状态下，即A 1a 1A 2a 2同样为两个A 和两个a ，其总效应可能是75cm（2）上位效应或互作效应 由非等位基因之间相互作用产生的效应。
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。
数量性状遗传教案
数量性状遗传教案数量性状是指一种性状可以通过计数或测量来度量的性状。
这些性状在遗传中的传递方式可以通过数量性状遗传教案来进行教学和学习。
教案：一、教学目标：1.理解数量性状的概念和特点。
2.掌握数量性状的遗传规律和方法。
3.能够应用数量性状遗传的知识来解决问题和进行实验。
二、教学内容：1.数量性状的定义和特点。
2.数量性状的遗传规律。
3.数量性状的测量方法。
4.应用数量性状遗传的实例分析。
三、教学过程：1.导入（5分钟）：通过展示一组根据身高排序的学生图片，引发学生对数量性状的认知和兴趣。
2.知识讲解（15分钟）：a.介绍数量性状的定义和特点：数量性状是指可以通过计数或测量来度量的性状，如身高、体重、产量等。
这些性状受多个基因和环境因素的影响。
b.数量性状的遗传规律：数量性状由多对基因控制，遵循连续变异规律。
常见的遗传模式包括寡基因控制和多基因控制。
c.数量性状的测量方法：根据具体性状的特点选择相应的测量方法，如身高可以通过直接测量或问卷调查等方式获得。
3.案例分析（30分钟）：通过实例分析来加深学生对数量性状遗传的理解。
a.案例一：一个家族中的兄弟姐妹身高差异很大，其中一个兄弟非常高大而且父母也身高较高。
请分析此现象的遗传原因，并给出可能的遗传模式。
b.案例二：在一个小麦品种改良项目中，科研人员通过测量不同品种小麦的产量来筛选高产的品种。
他们发现产量呈正态分布，即大部分品种产量中等，极少数有很高或很低的产量。
请问这个产量数量性状的遗传基础是什么？4.实验设计（30分钟）：让学生设计一个实验来验证数量性状的遗传规律。
a.主题：探究小麦高产性状的遗传方式。
b.实验材料：不同产量的小麦品种种子。
c.实验步骤：-步骤一：选择5个不同产量的小麦品种，分别种植在相同的土壤和环境条件下。
-步骤二：测量和记录每个品种的产量。
-步骤三：通过基因分析或后代观察，确定每个品种高产性状的遗传模式。
-步骤四：总结实验结果，并得出结论。
数量性状遗传
第四章 数量遗传 Chapter 4 Quantitative Inheritance
第一节 数量性状与多基因假说 第二节 数量性状遗传研究的基本统计方法 第三节 遗传参数的估算及其应用
第一节 数量性状与多基因假说
3:1 一对基因
在一对基因F 的红粒中：1/3与红粒亲本一致、2/3与 一致， 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， 与红粒亲本一致 表现为不完全显性 不完全显性； 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 在二对、三对基因时：红色基因表现为重叠作用 但是R 重叠作用， 同时表现累加效应 累加效应——F 红粒中表现为一系列颜色梯度， 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。 增加一个R基因籽粒颜色更深一些。
Section 5.1 Quantitative Character & Multiple-factor Hypothesis
一、质量性状与数量性状 二、数量性状的遗传方式 三、影响数量性状分布的因素 四、多基因假说
一、质量性状与数量性状
(一)、质量性状的特征 (二)、数量性状的特征 (三)、两类性状划分的相对性 (四)、数量性状的重要性
二、数量性状的遗传方式
(一)、普通小麦籽粒色遗传
尼尔逊·埃尔(Nilson尼尔逊·埃尔(Nilson-Ehle, H. 1909) 种皮颜色：红色(R)、白色(r) 种皮颜色：红色(R)、白色(r)
(二)、玉米果穗长度遗传
(一)、普通小麦籽粒色的遗传
1. 籽粒色的遗传控制。 籽粒色的遗传控制。
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08 中草药栽培技术 《药用植物遗传育种》 电子教案 药用植物遗传育种》 遗传育种
第5讲
授课日期: 授课日期: 2010 年 月 日 节课 授课题目： 授课题目：第四章 数量性状遗传 教学目的：掌握数量性状的基本概念及其特征，了解数量性状与质量性状的区别，熟悉 教学目的：掌握数量性状的基本概念及其特征，了解数量性状与质量性状的区别， 数量性状的遗传力及其估算。 数量性状的遗传力及其估算。 教学重点： 教学重点：数量性状的遗传力及其应用 教学难点： 教学难点：微效多基因假说。 教 学 进 程 复习提问： 复习提问： 1、连锁遗传？ 2、交换值？连锁遗传的机理？ 导言： 导言： 新课内容: 新课内容: 第四章 数量性状遗传 一、数量性状与质量性状的概念 1、质量性状 2、数量性状 二、数量性状的特征 1、数量性状可以度量 2、数量性状呈现连续性变异 3、数量性状表现容易受环境的影响 4、数量性状受多基因控制 三、数量性状遗传的基本原理：微效多基因假说 1、决定数量性状的基因数目很多 2、各个基因效应相等 3、等位基因的表现为不完全显性或共显性 4、各基因的作用是累加的 5、数量性状遗传方式仍然服从孟德尔规律 四、数量性状研究的基本统计方法 1、平均数 x x=∑ n 2 2、方差（ s 或V ） s2 =
（ ∑ x − x） / n − 1
2
教学方 教学方 法及时 间分配 5 多媒体 授 课
讲授 15
15
15 20 15
五、群体变异 包括表现型变异、遗传变异、表现型变异。用方差表示。 VP=VG+VE 六、遗传力的估算 (一)遗传力
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08 中草药栽培技术 《药用植物遗传育种》 电子教案 药用植物遗传育种》 遗传育种
1、广义遗传力 2 h B=VG/VP×100% 5 2、狭义遗传力 h2N=VA/VP×100% （二）遗传力的估算 1、广义遗传力的估算 2、狭义遗传力的估算 六、遗传力在育种上的应用 授课内容总结 主要内容 数量性状的概念及其特征，数量性状遗传的原理-微效多基因假说，群体 变异的表示方法，遗传力及其估算，遗传力在育种上的应用。 复习思考题： 复习思考题： 1、关键词：数量性状、质量性状、遗传力、广义遗传力、狭义遗传力。 2、数量性状有何特征？ 3、维斯奥多基因假说？ 4、计算遗传力。 本次课小结： 本次课小结： 重点讲授数量性状的概念、特征及其原理、遗传力的概念及其计算。 课后总结： 课后总结：