遗传学数量性状遗传分析共47页
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遗传学第十二章-数量性状的遗传
。
04
数量性状遗传的研究方法
统计分析方法
01
方差分析
通过比较不同群体或个体的变异 程度，确定数量性状是否受遗传 控制。
相关分析
02
03
通径分析
研究两个或多个数量性状之间的 关联程度，揭示它们之间的遗传 关系。
通过建立数量性状之间的因果关 系模型，解释不同性状之间的遗 传路径和效应。
分子生物学技术
基因定位
利用分子标记技术将数量性状基因定位到染色 体上的具体位置。
基因克隆
通过分子克隆技术分离和克隆数量性状基因， 研究其结构和功能。
转基因技术
将数量性状基因导入其他生物体，研究其表达和功能。
基因组学技术
基因组关联分析
利用全基因组关联分析技术，研究数量性状 基因与遗传变异之间的关系。
基因组编辑技术
数量性状与质量性状
质量性状是指在一个群体内存在明显 不同的、确定的类型，如人的血型。
数量性状的特征
连续变异
数量性状在群体内的变异呈连续分布，而非离散的。
受多基因控制
数量性状通常由多个基因共同作用，而非单一基因决 定。
环境与遗传交互作用
数量性状的表现不仅受遗传因素影响，还受到环境因 素的影响，两者之间存在交互作用。
等。
03
医学研究
研究人类数量性状的遗传规律， 有助于了解疾病的发生、发展和
遗传机制。
02
农业育种
通过遗传规律改良作物和动物品 种，提高产量、品质和抗逆性。
04
生物进化研究
数量性状的遗传规律是生物进化 的基础，研究数量性状的遗传有 助于深入了解生物进化机制。
03
数量性状遗传的机制
基因互作
04
数量性状遗传的研究方法
统计分析方法
01
方差分析
通过比较不同群体或个体的变异 程度，确定数量性状是否受遗传 控制。
相关分析
02
03
通径分析
研究两个或多个数量性状之间的 关联程度，揭示它们之间的遗传 关系。
通过建立数量性状之间的因果关 系模型，解释不同性状之间的遗 传路径和效应。
分子生物学技术
基因定位
利用分子标记技术将数量性状基因定位到染色 体上的具体位置。
基因克隆
通过分子克隆技术分离和克隆数量性状基因， 研究其结构和功能。
转基因技术
将数量性状基因导入其他生物体，研究其表达和功能。
基因组学技术
基因组关联分析
利用全基因组关联分析技术，研究数量性状 基因与遗传变异之间的关系。
基因组编辑技术
数量性状与质量性状
质量性状是指在一个群体内存在明显 不同的、确定的类型，如人的血型。
数量性状的特征
连续变异
数量性状在群体内的变异呈连续分布，而非离散的。
受多基因控制
数量性状通常由多个基因共同作用，而非单一基因决 定。
环境与遗传交互作用
数量性状的表现不仅受遗传因素影响，还受到环境因 素的影响，两者之间存在交互作用。
等。
03
医学研究
研究人类数量性状的遗传规律， 有助于了解疾病的发生、发展和
遗传机制。
02
农业育种
通过遗传规律改良作物和动物品 种，提高产量、品质和抗逆性。
04
生物进化研究
数量性状的遗传规律是生物进化 的基础，研究数量性状的遗传有 助于深入了解生物进化机制。
03
数量性状遗传的机制
基因互作
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
数量性状的遗传分析
表10-2 玉米穗长度的遗传
图10-2 玉米穗长度的遗传
短
长
4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22
F1
穗长
8 9 10 11 12 13 14 15 16
穗长
F2
6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
阈性状
有一类特殊的生物性状，不完全等同于数量性状或质量性状，其 表现呈非连续变异，与质量性状类似，但是又不服从孟德尔遗传 规律。一般认为这类性状具有一个潜在的连续型变量分布，其遗 传基础是多基因控制的，与数量性状类似。即由微效多基因控制 的，呈现不连续变异的性状。通常称这类性状为阈性状 （threshold character）。
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10 数量性状的遗传分析
Genitics of Quantitative Character
单林娜 制作
1
上次课中所讲的性状差异，大多是明显的不连续差异。例如
豌豆种子的圆与皱，子叶的黄与绿
水稻的粳与糯
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，所以叫做质量性状 （qualitative character）。质量性状的遗传可以比较容易地由分 离定律和连锁定律来分析。
10.3.1 广义遗传力（heritability in the broad sense） 的估算方法
因为方差可用来测量变异的程度，所以各种变异都可 用方差来表示，这样，
P = G + E 就可表示为：
VP = VG + VE 遗传方差；VE：环境方差)
(VP：表型方差；VG：
我们把遗传方差占总方差的比值称为广义遗传力
第十章数量性状的遗传分析
基因作用除有加性作用外，等位基因间 存在显性效应，非等位基因间存在上位 效应。
环境条件的影响难以被考虑进去。
29
分析数量性状的统计学方法
平均数（mean） 方差(variance) 和标准差 (standard deviation) 相关 (correlation)和协方差（covariance）
32
10.2.2 方差(variance) 和标准差 (standard deviation)
方差也叫变量、均方和、离中数，是各 个观察值（变数）与平均数之差的平方 和除以观察个体数减1。
V=
(x - x)2 =
x2
-
(x)2 n
n -1
n-1
33
方差所表示的是各个观察数（变数）跟 平均数的偏差程度。偏差大即方差大， 表示变异范围大；偏差小即方差小，表 示变异范围小。
80
Pp（紫色）
28.3
41
pp（白色）
26.4
25
多基因假说
可见控制种子重量的多基因中，有一部分 与P和p基因连锁。
这一类试验证明，多基因也和其它基因一 样，是在染色体上的，它们的传递法则 （如分离、连锁等）也与一般基因大致一 样的。
26
多基因假说的要点：
数量性状受一系列微效多基因的支配，其遗 传符合Mendel规律。 每一对基因的作用是微小的。 多基因之间通常不存在显隐性关系，各基因 的效应相等，且彼此间的作用可以累加。 多基因对外界环境比较敏感。 多基因往往是多效的。 有些数量性状受一对或几对主基因支配，还 受到一些微效基因的修饰，使性状表现的程 度受到修饰。
5
数量性状的特征
数量性状可以度量； 数量性状的变异表现为连续的； 数量性状易受环境条件的影响； 控制数量性状的遗传基础是多基因系统。
环境条件的影响难以被考虑进去。
29
分析数量性状的统计学方法
平均数（mean） 方差(variance) 和标准差 (standard deviation) 相关 (correlation)和协方差（covariance）
32
10.2.2 方差(variance) 和标准差 (standard deviation)
方差也叫变量、均方和、离中数，是各 个观察值（变数）与平均数之差的平方 和除以观察个体数减1。
V=
(x - x)2 =
x2
-
(x)2 n
n -1
n-1
33
方差所表示的是各个观察数（变数）跟 平均数的偏差程度。偏差大即方差大， 表示变异范围大；偏差小即方差小，表 示变异范围小。
80
Pp（紫色）
28.3
41
pp（白色）
26.4
25
多基因假说
可见控制种子重量的多基因中，有一部分 与P和p基因连锁。
这一类试验证明，多基因也和其它基因一 样，是在染色体上的，它们的传递法则 （如分离、连锁等）也与一般基因大致一 样的。
26
多基因假说的要点：
数量性状受一系列微效多基因的支配，其遗 传符合Mendel规律。 每一对基因的作用是微小的。 多基因之间通常不存在显隐性关系，各基因 的效应相等，且彼此间的作用可以累加。 多基因对外界环境比较敏感。 多基因往往是多效的。 有些数量性状受一对或几对主基因支配，还 受到一些微效基因的修饰，使性状表现的程 度受到修饰。
5
数量性状的特征
数量性状可以度量； 数量性状的变异表现为连续的； 数量性状易受环境条件的影响； 控制数量性状的遗传基础是多基因系统。
第十一章 数量性状遗传分析
生物的抗病力、单胎哺乳动物的产仔数
31
2、阈性状的分布
X分布：是造成这类性状的某种物质的浓
度/发育过程的速度的潜在的连续分布（以 X表示）。一般是正态分布，或经过统计 学变换后成为正态。 P分布：是表型的间断分布（以P）表示， 是可以计数的。
32
表示发生率为20%的一个阈性状的两个分布
实验依据
数量性状的特征 多基因假说的要点
数量性状研究的新进展
7
（一）多基因假说的实验根据
早在1860年，Kolreuter首先报导了有关数量性状的 杂交结果 Nilson-Ehls的一小麦粒色遗传经典遗传实验（1909 年） 1913年，R．Emerson 和E.East公布了关于玉米果 穗长度的遗传实验 1916年，E．East报道了烟草花冠长度遗传的实验 结果
基因型值（G）：是指在表现型中由基因型决 定的那部分数值。
36
例如：
A2A2 -α
O d
A1A2 α
A1A1
基因A1 、 A2的α和d增量
37
d与α 的关系
d=a
d<a
d>a
d=0
完全显性
A1A2偏向 超显性 A1A1或A2A2 表型
不存在显性 偏差
38
A2A2 -α
O d
A1A2 α
A1A1
11
2、Nilson-Ehls的一小麦粒色遗传 经典遗传实验（1909年）
P 深红粒 × 白粒
F1 中红（介于双亲之间） F2 15红：1白
（1深红：4深中红：6中红：4浅中红）：1白
12
13
小麦粒色的遗传
细分：
14
遗传学第三版课件(T)第十三章 数量性状的遗传
如分蘖数(穗数)、产蛋量、每穗粒数等，但大量值时， 每个数值均可能出现，不会出现有小数点的数字。 但有的性状即有质量亦有数量性状的特点，所以有人提出 质量－数量性状的概念。
第一节 群体的变异
生物群体的变异表现型变异+遗传变异。
数量性状的遗传变异群体内各个体间遗传组成的差异。 当基因表达不因环境的变化而异：
超亲遗传：在植物杂交时，杂种后代出现的一种超越
双亲现象。
如水稻的两个品种：
P 早熟(A2A2B2B2C1C1) × 晚熟(A1A1B1B1C2C2)
↓
F1
(A1A2B1B2C1C2) 熟期介于双亲之间
↓
F2
27种基因型
（其中A1A1B1B1C1C1的个体将比晚熟亲本更晚，而 A2A2B2B2C2C2的个体将比早熟亲本更早）
∴品种3和4：环境1中产量性状基因表现优于其它品种； 品种1和2：产量基因则适宜在环境3中表达。
①. 加性－显性遗传体系的互作效应：
GE互作效应
加性与环境互作效应(AE) 显性与环境互作效应(DE)
∴个体表现型值：P=E+A+D+AE+DE+e
表现型方差：VP=VE+VA+VD+VAE+VDE+Ve
例如表13-1中，玉米短穗亲本穗长：
ˆ x 5 5 5 5 6 ... 8 6.632cm
57
或
k
ˆ x
fi xi
i 1
4 5 21 6 ... 8 8 6.632 cm 57
2．方差（V）和标准差（S） ： 标准差和方差：表示一组资料的分散程度，是全部观
察数偏离平均数的重要参数。
∴在研究数量性状的遗传变异规律时，需采用数理统计 的方法。
第一节 群体的变异
生物群体的变异表现型变异+遗传变异。
数量性状的遗传变异群体内各个体间遗传组成的差异。 当基因表达不因环境的变化而异：
超亲遗传：在植物杂交时，杂种后代出现的一种超越
双亲现象。
如水稻的两个品种：
P 早熟(A2A2B2B2C1C1) × 晚熟(A1A1B1B1C2C2)
↓
F1
(A1A2B1B2C1C2) 熟期介于双亲之间
↓
F2
27种基因型
（其中A1A1B1B1C1C1的个体将比晚熟亲本更晚，而 A2A2B2B2C2C2的个体将比早熟亲本更早）
∴品种3和4：环境1中产量性状基因表现优于其它品种； 品种1和2：产量基因则适宜在环境3中表达。
①. 加性－显性遗传体系的互作效应：
GE互作效应
加性与环境互作效应(AE) 显性与环境互作效应(DE)
∴个体表现型值：P=E+A+D+AE+DE+e
表现型方差：VP=VE+VA+VD+VAE+VDE+Ve
例如表13-1中，玉米短穗亲本穗长：
ˆ x 5 5 5 5 6 ... 8 6.632cm
57
或
k
ˆ x
fi xi
i 1
4 5 21 6 ... 8 8 6.632 cm 57
2．方差（V）和标准差（S） ： 标准差和方差：表示一组资料的分散程度，是全部观
察数偏离平均数的重要参数。
∴在研究数量性状的遗传变异规律时，需采用数理统计 的方法。
《数量性状遗传分析》课件
实例三：家禽产蛋性状的数量性状遗传分析
总结词
家禽产蛋性状的数量性状遗传分析有助于揭 示其遗传规律，提高产蛋量和品质。
详细描述
家禽产蛋性状是重要的经济性状之一，对其 数量性状遗传进行分析可以帮助育种者提高 产蛋量和品质。通过研究家禽产蛋性状的数 量性状遗传，可以发现一些与产蛋性状紧密 相关的基因和位点，进一步揭示其遗传机制 。这些研究成果有助于优化家禽育种方案， 提高经济效益和满足市场需求。
数量性状受遗传因素影响 的程度，范围从0到1。
遗传增益
通过选择获得的遗传改进 量。
数量性状遗传分析的重要性
农业育种
提高产量、抗性等数量性 状，提高品种的遗传品质 。
医学研究
研究人类生理、生化等数 量性状，了解疾病易感基 因。
生物多样性保护
评估物种数量性状的遗传 多样性，制定保护策略。
数量性状遗传分析的基本原理
学依据。
药物研发
通过分析药物反应相关的数量性状 基因，可以预测个体对药物的反应 差异，有助于个性化用药方案的制 定。
人类表型组研究
利用数量性状遗传分析方法，可以 对人类表型特征进行深入研究，揭 示表型与基因型之间的关联。
在人类遗传学研究中的应用
人类进化研究
通过分析不同人群的数量性状遗传变异，可以揭示人类进化的历 程和机制。
人类生物学特征研究
数量性状遗传分析有助于解释人类生物学特征的遗传基础，如身高 、体重、智力等。
人类疾病遗传学研究
利用数量性状遗传分析方法，可以研究人类复杂疾病的遗传机制， 为疾病预防和治疗提供科学依据。
04
数量性状遗传分析的挑战与展望
数据分析的复杂性
数据预处理
对原始数据进行清洗、整理和标 准化，确保数据质量。
第九章数量性状遗传分析
二、数量性状的多基因假说
1908年Nilson-Ehle提出多基因假说（multiple-
factor hypothesis），具体内容有：
○决定数量性状的基因数目很多
○各基因的效应相等
○各个等位基因的表现为不完全显性或无显性， 或表现为增效和减效作用 ○各基因的作用是累加性的。
1、数量性状多基因学说实验依据
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
数量性状
连续性 连续性(中亲值或 有偏向) 连续性(正态分布) 易受环境条件影响 产生变异 微效多基因控制 作用相等,累加 群体大, 世代数多 采用统计方法
广义遗传率定义：h2B=VG/VP
=VG/（VG+VE）×100%
VP=VG+VE VG （遗传方差） =VP-VE VP (总方差)=F2的表型方差 VE (环境方差)=VF1 =1/2(VP1+VP2) =1/3(VP1+VP2+VF1)
VG （遗传方差） =VP-VE
h2B=VG/VF2×100%
●修饰基因（modifying facfors）
是指有一些性状虽然是受一对或少数n对
举例 主基因控制，但另外还有一组效果微小的基
牛的毛色花斑是由一对隐性基因控制的， 因能增强或削弱主基因对表现型的作用，这 但花斑的大小则是一组修饰基因影响主基
类微效基因在遗传学上称为修饰基因。
因的结果。
●超亲遗传
多基因与主效基因(majorgene)一样都处在染色体上，并且具有分离、 重组、连锁等性质。