第5讲 近交系数与亲缘系数 群体与数量遗传学 教学课件
合集下载
动物数量遗传学6
1←3→2 1←4→2 1←3←→4→2 1←4←→3→2
Fn =
1 [1 + F( n − 2) + 2 F( n −1) ] 4
Company Logo
连续半同胞交配下近交系数的估计
1←2→5 1←2←→4→5 1←3←→4→5 1←3←→2←5
Fn = [1 + F( n − 2) + 6 F( n −1) ]
1(G) 1(G) 1 2(F) 0.5 1
1(G) 3(E) 0.5 0.25 1 4(H) 0 0 0 1
4(H) 2(F) 5(C) 0.25 0.5 0.125 0.5 1
4(H) 3(E) 6(B) 0.25 0.125 0.5 0.5 0.3125 1
6(B) 5(C) 7(A) 0.25 0.3125 0.3125 0.5 0.65625 0.65625 1.15625
Company Logo
近交的遗传效应模拟结果
理论值 世代 (t) 近交系数 (Ft) 杂合子频率 (Ht) 近交系数 （Ft） 模 拟 值 基因型频率 （AA） （Aa） （aa） 基因频率 （A） （a）
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
0.5000 0.5500 0.6000 0.4000 0.5500 0.4500 0.4500 0.3500 0.3500 0.2500 0.0500 0.0500 0.0000
0.2500 0.2000 0.3000 0.3500 0.1500 0.2500 0.0000 0.3500 0.3000 0.1500 0.0000 0.0000 0.0000
第三节 连续规则近交下的近交系数的估 计方法
实习九 近交系数与亲缘系数的计算ppt课件
RxA
(1)N 2
10
示例：仍用上例系谱，计算289号公与 其祖先16号之间的亲缘系数。
从上例系谱可看出，289号与16号之间的亲 缘关系，有两条通径路线，每条通径的代数 都是3，即：
135
90←135←90←16 289←181←49←16
181
49
11
另外，289号公羊还是近交后代，其近交系 数是15.63%，代入公式后则得：
R(289)(16)
[( 1)3 2
(1)3] 2
10 1 1 0.156 4
1 23.25% 1.156
即289号公羊与祖先16号公羊之间的亲缘系 数是23.25%。
12
育种学实验考试 选择指数的制订
13
135
90
135←90→16→49→181 289
108
16
代入公式后则得：
181 49
p(135)
(181)
12 (2)
(
1 2
)4
0.25
0.0625
0.3125
31.25%
8
(2)直系亲缘间的亲缘系数，计算公式为：
RxA
(1)N 1 FA 2 1F x
9
如果共同祖先A和个体X都不是近交所 生，则公式可简化成：
上列（1）式和（2）式，算法结果完全相 同，均可运用。（1）式中的n1+n2，也就等 于（2）式中的N；（1）式括号左上方的1， 也就等（2）式括号前的。计算时，首先通过 系谱，把所给系谱划为箭头式系谱，然后通过 此系谱找出父、母到祖先的代数，然后代入公 式，即可计算。
3
示例：现在289号公羊的横式系谱如下，可 先将其改制成箭头式系谱，然后计算135号和 181号间的亲缘系数。
数量遗传学-PPT课件
永久性环境和暂时性环境的剖分 是针对重复测定性状而言的
均数、方差与协方差
数量性状表型方差的剖分
假定，遗传效应间、环境效应间及遗传及 环境效应间无互作，则：
VP = VA + VD + VI + VEg + VＥs
群体平均基因型值和基因型值方差
显性水平 (Dominance level) 与显性度
设一对等位基因A1、A2的频率分别为p和q， 三种基因型A1A1、 A1A2 、A2A2的基因型值分别 为+a、d、和-a。其中d决定于基因的显性程度大 小，即显性水平。
不同显性水平下的d值
显性水平 负向超显性 负向完全显性 负向部分显性 无显性 正向部分显性 正向完全显性 正向超显性 显性基因
d
配子相(Gametic phase)或连锁相(Linkage phase)
两个基因座Ａ和Ｂ，每个基因座两个等位基因， 分别为A1、A2和B1、B2：可形成４种配子： A1B1、A1B2、A2B1、A2B2 相引相（Coupling phase）： A1B1/ A2B2 相斥相（Repulsion phase）：A1B2/ A2B1
质量性状、数量性状与阈性状的比较
质量性状 数量性状 阈性状
性状主要 品种特征、 类 型 外貌特征 遗传基础 单个或少数 主基因 变异表现 间断型 方 式 考察方式 描述 环境影响 不敏感
研究水平 家系
生产、生长 性状 微效多基因
连续型
生产、生长性 状 微效多基因
间断型
度量 敏感
群体
描述 敏感或不敏感
连锁不平衡（ Linkage disequlibrium ）：一 个基因座上的一个等位基因与另一基因座上的 一个等位基因不相互独立，即不同基因座的等 位基因间存在非随机关联： p (AB) p (A) p(B) D= p (AB) - p (A) p(B) D的取值范围是-0.25~0.25。 连锁不平衡系数随世代的变化： Dt = Do (1-r) t
群体遗传ppt课件
6
第一节 群体的遗传平衡
一、Hardy-Weinberg平衡律
在随机婚配的大群体中，没有受到外在因素影 响的情况下，显性性状并没有随着隐性性状的减 少而增加，不同基因型相互比例在一代代传递中 保持稳定。
7
Hardy-Weinberg平衡律
亲代的两个等位基因频率和子代基因型频率
卵子
A（p） a（q）
31
两者相加
（1/16）q ＋(15/16)q2 = q2+pq/16
32
表亲婚配和随机婚配生出隐性纯合子的概率
q
0.20 0.10 0.04 0.02 0.01 0.001
q2
0.04 0.01 0.0016 0.0004 0.0001 0.000001
pq/16
0.01 0.005625
0.0024 0.001225 0.000619 0.0000625
二级表兄妹婚配中等位基因的传递
28
评价近亲婚配对群体的危害时，除近亲婚配率以外， 平均近婚系数（average inbreeding coefficient， a）有重要作用。a值可按下列，Mi为某型近亲婚配数，N为总婚配数，Fi为某型婚配的近婚系数。
29
不同国家、地区人群中a值的比较
近亲婚配（consanguineous mating），即有共同祖 先血缘关系的亲属婚配，尽管表面上不改变等位基因 频率，但可以增加纯合子的比例，降低杂合子数量， 因此使不利的隐性表型面临选择，从而又最终改变了 后代的等位基因频率。
20
近亲婚配不仅提高了后代的有害隐性基因纯合子 的发生风险，而且增加了后代对多基因或多因素 疾病的出生缺陷的易感性，这是因为多基因病的 患病风险与亲属级别成正比。
第一节 群体的遗传平衡
一、Hardy-Weinberg平衡律
在随机婚配的大群体中，没有受到外在因素影 响的情况下，显性性状并没有随着隐性性状的减 少而增加，不同基因型相互比例在一代代传递中 保持稳定。
7
Hardy-Weinberg平衡律
亲代的两个等位基因频率和子代基因型频率
卵子
A（p） a（q）
31
两者相加
（1/16）q ＋(15/16)q2 = q2+pq/16
32
表亲婚配和随机婚配生出隐性纯合子的概率
q
0.20 0.10 0.04 0.02 0.01 0.001
q2
0.04 0.01 0.0016 0.0004 0.0001 0.000001
pq/16
0.01 0.005625
0.0024 0.001225 0.000619 0.0000625
二级表兄妹婚配中等位基因的传递
28
评价近亲婚配对群体的危害时，除近亲婚配率以外， 平均近婚系数（average inbreeding coefficient， a）有重要作用。a值可按下列，Mi为某型近亲婚配数，N为总婚配数，Fi为某型婚配的近婚系数。
29
不同国家、地区人群中a值的比较
近亲婚配（consanguineous mating），即有共同祖 先血缘关系的亲属婚配，尽管表面上不改变等位基因 频率，但可以增加纯合子的比例，降低杂合子数量， 因此使不利的隐性表型面临选择，从而又最终改变了 后代的等位基因频率。
20
近亲婚配不仅提高了后代的有害隐性基因纯合子 的发生风险，而且增加了后代对多基因或多因素 疾病的出生缺陷的易感性，这是因为多基因病的 患病风险与亲属级别成正比。
第五章 近交系数与亲缘相关系数
2
□ ½ rpo 〇 □ rGO ½ □
〇 ½
〇 〇 ½ O
所以， rGO = 1 / 4 。 （3）全同胞相关 □ 〇
〇 〇 rFS
rFS = (1 / 2) 2 + (1 / 2) 2 = 1/ 4 + 1/ 4 = 1/ 2
（4）半同胞相关 〇
□ 〇 rHS 〇
〇
rHS = (1 / 2) 2 = 1 / 4
第一节 个体的近交系数
父母代与子代之间是明显的因果关系， 前面已经证明了一个亲本到子女的通径系数是 1/2。 一个近交个体的父母，可以看成是两个结果，而它们的共同祖先则可看成是共同原因。于是， 两个结果间的相关系数就等于连接两个结果的各个通径系数的乘积，父亲到共同祖先的代数 用 n1 表示，母亲到共同祖先的代数用 n2 表示，则两个结果之间通径系数的乘积为（½）n1+n2。 当有两个以上共同原因时，则父母之间的相关系数，等于连接两者的通径系数的乘积之和， 即
如果共同祖先也无近交系数时，上式便可简化为：
R xy = ∑ 1 2
n
如果 x 与 y 到共同祖先的代数分别为 n1 和 n2， 则以上各式中的 n 可写成 n1+n2， 即 n= n1+n2。 3、亲缘相关系数的算法举例。 例 1：计算右图中的 RSD，RXA，FX。 解：已知 S 为近交个体，故应先求 FS。
3 4
S
Fx = (1 / 2) 0+1+1 (1 + 0.1875) + (1 / 2)1+1+1 + (1 / 2) 2+ 2+1 + (1 / 2) 3+ 2+1 = (1 / 2) 2 × 1.1875 + (1 / 2) 3 + (1 / 2) 5 + (1 / 2) 6 = 0.296875 + 0.125 + 0.3125 + 0.015625 = 0.46875
□ ½ rpo 〇 □ rGO ½ □
〇 ½
〇 〇 ½ O
所以， rGO = 1 / 4 。 （3）全同胞相关 □ 〇
〇 〇 rFS
rFS = (1 / 2) 2 + (1 / 2) 2 = 1/ 4 + 1/ 4 = 1/ 2
（4）半同胞相关 〇
□ 〇 rHS 〇
〇
rHS = (1 / 2) 2 = 1 / 4
第一节 个体的近交系数
父母代与子代之间是明显的因果关系， 前面已经证明了一个亲本到子女的通径系数是 1/2。 一个近交个体的父母，可以看成是两个结果，而它们的共同祖先则可看成是共同原因。于是， 两个结果间的相关系数就等于连接两个结果的各个通径系数的乘积，父亲到共同祖先的代数 用 n1 表示，母亲到共同祖先的代数用 n2 表示，则两个结果之间通径系数的乘积为（½）n1+n2。 当有两个以上共同原因时，则父母之间的相关系数，等于连接两者的通径系数的乘积之和， 即
如果共同祖先也无近交系数时，上式便可简化为：
R xy = ∑ 1 2
n
如果 x 与 y 到共同祖先的代数分别为 n1 和 n2， 则以上各式中的 n 可写成 n1+n2， 即 n= n1+n2。 3、亲缘相关系数的算法举例。 例 1：计算右图中的 RSD，RXA，FX。 解：已知 S 为近交个体，故应先求 FS。
3 4
S
Fx = (1 / 2) 0+1+1 (1 + 0.1875) + (1 / 2)1+1+1 + (1 / 2) 2+ 2+1 + (1 / 2) 3+ 2+1 = (1 / 2) 2 × 1.1875 + (1 / 2) 3 + (1 / 2) 5 + (1 / 2) 6 = 0.296875 + 0.125 + 0.3125 + 0.015625 = 0.46875
群体遗传ppt演示文稿
第二节 影响遗传平衡的因素
一、非随机婚配
随机婚配指无须考虑配偶的基因型选择配偶；而非随机婚配可以通过
两种方式增加纯合子的频率。
选型婚配（assortative mating），即选择具有某些特征（如身高、智力、
种族）的配偶；如果这种选择发生在常染色体隐性遗传性聋哑病患者中， 就将增加纯合患者的相对频率。
子代的基因型频率只由 上一代的基因频率决定
在以后所有世代中，如果没有突变、迁移和选择等因素干扰，群体中的基因频率、
基因型频率代代不变。且基因型频率与基因频率间关系为：D = p 2，H = 2 p q ，R = q 2， p 2 + 2 p q + q 2 = 1 。
第十二页，共62页。
例，某一群体中，A1、A2是常染色体上的一对等位基因，起始的基因型 频率为：
因为多基因病的患病风险与亲属级别成正比。
亲缘系数（coefficient of relationship，r）是指两个人从共同祖先获得 某基因座的同一等位基因的概率。
不同亲属级别的亲缘系数
亲属 双亲－子女 同胞(兄弟姐妹)
叔(姑、舅、姨)-侄(甥) 祖－孙
观察值(O)
600 320 80
(O-E)2/E
0.869 5.502 8.711
χ 2=15.0816，查表得 p＜0.05 因此对于该基因座随着BB纯合子的减少，Bb杂合子增加，该群体偏离
了Hardy-Weinberg平衡 。
第十九页，共62页。
（二）等位基因频率和杂合子频率计算 1、常染色体隐性基因频率的计算
（3）在发病率较低的XD病中男性患者与女性患者的比例为：
p/(p2+2pq)=1/(p+2q)，由于p很小，q接近于1，所以1/(p+2q)=1/2，
第5讲-近交系数与亲缘系数-群体与数量遗传学-教课件
6 0.2500 0.5000 0.5000 0.1250 0.1250 0 0.3125 0.0625 0.2813 0.6103 0.4389
7 0.2500 0.5000 0.1250 0.5000 0.1250 0.3125 0 0.0625 0.2813 0.6103 0.4389
8 0.2500 0 0.1250 0.1250 0.5000 0.0625 0.0625 0 0.5000 0.0581 0.2633
11
A2 A2 A1 A2 A1 A2 A2 A
2A1
A1 A1 A1 A1 A1 A1 A2 A1 A1
29
• 每一世代同一基因纯合子的增加概率=近交系数 增量(ΔF)
• t世代群体的近交系数Ft= 同一基因纯合子的概率。
2
0 1.0000 0 0 0 0.5000 0.5000 0 0.5000 0.5000 0.5000
3
0.5000 0 1.0000 0.2500 0.2500 0.5000 0.1250 0.1250 0.0625 0.3125 0.1875
4
0.5000 0 0.2500 1.0000 0.2500 0.1250 0.5000 0.1250 0.0625 0.3125 0.1875
0.25 0 0.5 0.125 0.2703
0 0 0.125 0.5 0.2703
0 0.5 0.5 0.4324
0 0.3125 0.5676
0
0.5676
0.1519625
作业2
利用亲缘协方差表 法计算下列公牛系谱 中所有个体的近亲 系数和两两之间的 亲缘系数。 (建议用Matlab编程)
5
6
遗传学第八章数量遗传课件.ppt
F3的表现型方差：
33 VF3 4VA16VDVE
F4代的表现型方差：
77 VFr 8VA64VDVE
随着自交代数的增加，群体基因型方差中的可固
定遗传变异加性效应方差比重逐渐加大，而 不可固定的显性效应方差比重逐渐减小。
4. 回交世代的方差
B1群体： F1P 1 A aAA
其群体遗传组成： 1 AA 1 Aa 22
15
6
1
红粒有效基 6R 5R 4R 3R 2R 1R 0R 因数
红粒:白粒
63:1
小麦籽粒颜色生化基础：红粒基因R编码一种红色素合成 酶。R基因份数越多，酶和色素的量也就越多，籽粒的颜 色就越深。
当某性状由1对基因决定时，由于F1能够产生 具有等数R和等数r的雌配子和雄配子，所以
F1产生的雌配子与雄配子都各为，
两个方差加在一起 1 a 2 1 d 2 1 a 1 d a 2 1 d 2 1 a 1 d a 2 1 d 2 44 244 222
11 VB 1VB22VA2VD2VE
第四节 遗传率的估算及其应用
一、遗传率的概念
1、广义遗传率 遗传方差占总方差(表型方差)的比值
hB2
遗传方差 总方差
100 %
VG 100% VG VE
2、狭义遗传率：基因加性方差占总方差的比值
V P V A V D V I V E
h
2 N
基因加性方差 总方差
100 %
V A 100% VP
V A
VA VD VI
VE
100 %
二、遗传率的估算
•广义遗传率的估算
VE1 4VP11 2VF11 4VP2
第一节 数量性状的特征
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
5
3
2
三、群体近交系数的估计
• 1、按系谱逐个计算 • 2、亲缘协方差表法(Emik et al.,1949) • Si, Sj:分别是个体i和个体j的父亲 • Di, Dj:分别是个体i和个体j的母亲 • 一个已知个体和一个未知个体的亲缘协方差为0。
Cov ii
1
Cov SiDi 2
Cov ij
PA'.A'
b' a'
1 2
1 F'' 1 F'
PX.A' PX.A' PA'.A' 1 1 F' 1 1 F''
2 1 F 2 1 F' (1)2 1 F''
2 1 F
PX.An PX.A' PA'.A' PA''.A'' PAn-1.An
1 2
1 F' 1 1 F 2
1 F'' 1 1 F' 2
共同祖先A的整个通径链
上所有的个体数（包括双
S
亲）
A
D x
个体的近交系数
• 如果X的双亲还有其他共同祖先,则rg’1g1就等于 通过每一个共同祖先的全部通径链的系数的总
和。
FX
(
1 2
)
(
n1
n
2
1)
(
1
FA
)
(
1 2
)
N
(
1
FA
)
举例
• 著名短角品种近交公牛 Roan Gauntlet 的系谱图
1.G 1 0.5 0.5
2.F
1
0.25
3.E
1
4.H
5.E
6.B
7.A
Cov ij
Cov iSj
Cov iD j 2
4
4
6
2
3
5
45
6
7
0 0.25 0.25 0.25
0 0.5 0.125 0.3125
• 有两个共同祖先A1和A2
A1
A2
Da M’
C1
• S-G-A2-D N=4
G
• S-M-A2-D N=4
• S-G-Da-A1-C1-Ca-D N=7
• S-M-M’-A1-C1-Ca-D N=7
M Ca
S
D
x
Roan Gauntlet
• S-G-A2-D N=4 • S-M-A2-D N=4 • S-G-Da-A1-C1-Ca-D N=7 • S-M-M’-A1-C1-Ca-D N=7
1 FA 1 FS
PD.A
( 1 )n2 2
1 FA 1 FD
FS
a1 S
rSD
PS.A
PD.A
(1)n1 2
1 FA ( 1 )n2 1 FS 2
( 1 )n1n2
1 FA
2
(1 FS)(1 FD )
1 FA 1 FD
A
FD a2
D
二、亲缘系数
当S和D有多个共同祖先时，rSD等于通过每一个共同 祖先的全部通径链的系数的和。
rSD
( 1 )n1n2
1 FA
2
(1 FS )(1 FD )
[(
1 2
)
n1
n
2
(1
FA
)
]
(1 FS )(1 FD )
在随机交配的群体中， FS＝FD＝FA
rSD
( 1 )n1n2 2
亲缘系数与近交系数的关系
rSD
( 1 )n1n2
1 FA
2
(1 FS )(1 FD )
[
(
1 2
• 近交产生的后代在某一位点
上的2个等位基因可能是上
一代中一个相同基因的复制
品。
1 2 4 8 16..
N=(2)t t=20 N=1048576
一、个体的近交系数
• 个体的近交系数FX是组成该个体
FA
的两个配子之间的相关系数
(FX=rg’1g1)。 • 配子g’1到配子g1 （配子世代）
的通径系数=1/2
A1
A2
Da M’
C1
G
M Ca
FX
1 2
4
1 2
4
(1
FA2
)
1 2
7
1 2
7
(1
FA1
)
S
D
1 2
3
(
1
FA
2
)
1 2
6
(1
FA1
)
设FA1＝FA
＝0，
2
x
Roan Gauntlet
FX＝
1 2
3
1 2
6
＝0.125
0.015625＝0.140625
( 1 )n1 1 FA ( 1 )n2 2 22
(
1 2
)(n1
n2
1)
(1
FA
)
g’1
g’2
g1
FX
g2
a
a
x
个体的近交系数
FX
(
1 2
)
(
n1
n
2
1)
(1
FA
)
(
1 2
)
N
(1
FA
)
• n1=X的一个亲本到共同 祖先A的世代数；
• n2=X的另外一个亲本到 共同祖先A的世代数；
• N=n1+n2+1: X的双亲通过
1 F''' 1 1 F'' 2
1 Fn 1 Fn-1
( 1 )n 1 Fn ( 1 )n 1 FA 2 1 F 2 1 FX
bn-1
g n -1 1
an-1
g‘1 a’
b g1
a
An Fn-1
F’ A’ F
x
二、亲缘系数
FA
当A为S的n1代祖先； 同时为D的n2代祖先。
PS.A
( 1 )n1 2
二、亲缘系数
• 任何两个个体的亲缘系数
即它们间的遗传相关（亲
缘相关）。
合子X’到合子X(合子世代)
g’1
F’
g’2
的通径系数ba:
a’
a’
a 1
b 1 F'
2(1 F)
2
ab 1 1 F' 1 1 F' 2(1 F) 2 2 1 F
X’
b
g1
F
a
a
x
二、亲缘系数
Fn
an
1 1 F' PX.A' ba 2 1 F
)
n1
n
2
(1
FA
)
]
(1 FS )(1 FD )
FX
(
1 2
)
(n1
n
2
1)
(1
FA
)
A
S
RSD
D
FX
X
rSD
2FX (1 FS )(1 FD )
FX rSD
(1 FS )(1 FD ) 2
作业1
• 用通径分析法计算下列系谱中个体8的近交 系数以及个体6和7之间的亲缘系数。
6 8
7
4 1
g1n1
b Ab
g
n2 2
Pg1.g1n1
( 1 )n1 2
P g 2 . gn21
(1)n2 2
g’1
g’2
g1
FX
g2
a
a
x
个体的近交系数 FA
Pg1.g1n1
( 1 )n1 2
P g 2 . gn21
(1)n2 2
b 1 FA 2
g1n1
b Ab
g
n2 2
FX rg1g2 Pg1.g1n1 b b Pg2.gn21
Cov iSj
Cov iD j 2
Fi Covii -1
rij
Covij Covii Cov jj
• 一系谱图如下：
6 ♂B
举例
3 ♀E
7A
♂H 4
♂G 1
♀C
♀F
5
2
父亲
11
446
母亲
235
个体 1 2 3 4 5 6 7
Cov ii
1
Cov SiDi 2
父亲S
11
母亲D
个体i 1 2 3
群体数量遗传学
第5讲 近交系数与亲缘系数
内容
• 一、个体的近交系数 • 二、亲缘系数 • 三、群体近交系数的估计 • 四、近交交：有亲缘关系（有共同 祖先）的个体进行交配。
• 有限群体中总是存在近交。
• 有亲缘关系（有共同祖先） 的个体可能都携带共同祖先
某一基因的复制品。