《遗传与作物育种》PPT课件

遗传与作物育种精品课程课件,遗传与作物育种,四川省高等教育人才培养质量和教学改革项目,上篇第五章 数量性状遗传1,2006年3月,一、第四章的简单总结 二、思考题的检查 1、如果人的身高170cm 叫作“高”，150cm叫作“矮”，那么151cm、152cm、169cm、180cm,182cm叫什么？这种性状是相对性状吗？ （回答人员：。） 2、一对夫妇,其中男：170CM，女：150CM，他们的孩子是170cm还是150cm?为什么？ （回答人员：。） 3、连锁遗传是对前两大规律的否定吗？为什么？ （回答人员：。）,对于第四章 连锁遗传（连锁与交换）规律的检查,本章要求掌握,1数量性状的遗传特点。 2数量性状遗传的基本原理。 3遗传力的概念及估算。 4数量性状遗传的应用。 技能部分 1学会用数量遗传原理分析数量性状的遗传规律。 2学会进行数量性状的遗传力的估算。 【实验实习】 广义遗传力的估算。,遗传与作物育种精品课程课件目录,第一节 数量性状的遗传特征,第二节 数量性状遗传的多基因假说,一、多基因假说的实验根据,二、多基因假说的要点,四川省高等教育人才培养质量和教学改革项目,三、作业的讲解,。,上篇 第五章数量性状遗传,数量性状,四川省高等教育人才培养质量和教学改革项目精品课程课件,玉米果穗的长短,小麦穗子长短,谷子穗子的长短,大豆植株的高矮,第一节 数量性状的遗传特征,数量性状表现的连续性体现在： 第一，每个基因型并不只表达为一个表现型而是影响一组表现型的表现，其结果模糊了不同基因型所决定的表现型之间的差异。 第二，许多位于不同基因座的等位基因都能使某一种被观察的表现型发生改变。,四川省高等教育人才培养质量和教学改革项目精品课程课件,数量性状具有的重要特征:,数量性状表现的连续性体现在：,四川省高等教育人才培养质量和教学改革项目精品课程课件,第一，数量性状是可以度量的。,第二，数量性状的变异表现为连续的，杂交后的分离世代不能明确分组。,第三，数量性状一般容易受环境条件的影响而发生变异。这种变异一般是不遗传的 。,第四，控制数量性状的遗传基础是多基因系统。,质量性状与数量性状的比较,四川省高等教育人才培养质量和教学改革项目精品课程课件,第二节 数量性状遗传的多基因假说,瑞典的尼尔逊埃尔(HNilson-Ehle)在对小麦和燕麦中籽粒颜色的遗传 实验,四川省高等教育人才培养质量和教学改革项目精品课程课件,A组 P 红粒白粒 F1 红粒 F2 3/4红粒：1/4白粒 B组 P 红粒白粒 F1 粉红粒 F2 15/16红粒：1/16白粒 C组 P 红粒白粒 F1 粉红粒 F2 63/64红粒：1/64白粒,F2的红粒中又呈现出各种程度的差异,在A组中：1/4红粒：2/4中等红：1/4白粒； 在B组中：1/16深红：4/16次深红：6/16中等红：4/16淡红：1/16白粒； 在C组中：1/64极深红：6/64深红：15/64次深红：20/64中等红：15/64中淡红：6/64淡红：1/64白粒。,四川省高等教育人才培养质量和教学改革项目精品课程课件,红色深浅程度的差异与所具有的决定红色的基因数目有关，而与基因的种类无关。,2对基因影响小麦籽粒颜色的遗传,四川省高等教育人才培养质量和教学改革项目精品课程课件,假设含R数目相等的个体表现型一样，得到表现型分配结果为1：4：6：4：1，这个分布的各项系数可由杨辉三角形中得到。,1 1 1对基因 1 2 1 1 3 3 1 2对基因 1 4 6 4 1 1 5 10 10 5 1 3对基因 1 6 15 20 15 6 1 1 7 21 35 35 21 7 1 4对基因 1 8 28 56 70 56 28 8 1 1 9 36 84 126 126 84 36 9 1 5对基因 1 10 45 121 210 252 210 121 45 10 1,四川省高等教育人才培养质量和教学改革项目精品课程课件,图42 杨辉三角形图(蓝色为各项系数),二、多基因假说的要点,1数量性状是许多对微效基因或多基因(polygene)的联合效应所造成。 2多基因中的每一对基因对性状表现型的表现所产生的效应是微小的。多基因不能予以个别辨认，只能按性状的表现一道研究。 3微效基因的效应是相等而且相加的，故又可称多基因为累加基因。 4微效基因之间往往缺乏显性。有时用大写拉丁字母表示增效，小写字母表示减效。 5微效基因对环境敏感，因而数量性状的表现容易受环境因素的影响而发生变化。微效基因的作用常常被整个基因型和环境的影响所遮盖，难以识别个别基因的作用。 6多基因往往有多效性，多基因一方面对于某一个数量性状起微效基因的作用，同时在其他性状上可以作为修饰基因(改变其他基因效果的基因)而起作用，使之成为其他基因表现的遗传背景。 7多基因与主效基因(major gene)一样都处在细胞核的染色体上，并且具有分离、重组、连锁等性质。,四川省高等教育人才培养质量和教学改革项目精品课程课件,在进行植物杂交时，杂种后代往往出现一种超亲遗传(transgressive inheritance)的现象。这个现象可用多基因假说予以解释。,例如，两个水稻品种，一个早熟，一个晚熟，杂种第一代表现为中间型，生育期介于两亲本之间；但其后代可能出现比早熟亲本更早熟，或比晚熟亲本更晚熟的植株。这就是超亲遗传。假设某作物的生育期是由三对独立基因决定的，早熟亲本的基因型为ala1a2a2A3A3，晚熟亲本的基因型为A1A1A2A2a3a3，则两者杂交的F1基因型为A1a1 A2a2A3a3，表现型介于两亲之间，比晚熟的亲本早，比早熟的亲本晚。由于基因的分离和重组，F2群体的基因型在理论上应有27种。其中基因型为A1A1A2A2A3A3的个体，将比晚熟亲本更晚，基因型为ala1a2a2a3a3的个体，将比早熟亲本更早。,四川省高等教育人才培养质量和教学改革项目精品课程课件,遗传与作物育种精品课程课件目录,第三节 数量性状的遗传率,一、遗传率的概念,二、广义遗传率的估算方法,三、狭义遗传率的估算方法,四川省高等教育人才培养质量和教学改革项目,上篇 第五章数量性状遗传,四川省高等教育人才培养质量和教学改革项目精品课程课件,一、遗传率的概念,杂种后代性状的形成决定于两方面的因素，一是亲本的基因型，二是环境条件的影响。所以某性状的表现型是基因型和环境条件共同作用的结果。某性状的表现型的数值，称为表现型值，以P表示；其中由基因型所决定的数值，称为基因型值，以G表示；环境条件引起的变异，用E表示。三者之间的数量关系可用公式P=G+E表示。,遗传率(heritability)或称遗传力，它是遗传方差在总方差中所占的比值。它可以作为对杂种后代进行选择的一个指标。,第三节 数量性状的遗传率,如果用、表示三者的平均数，那么就可以推算出各个方差的关系。,四川省高等教育人才培养质量和教学改革项目精品课程课件,根据统计学知识： 平均数 标准差； 方差,四川省高等教育人才培养质量和教学改革项目精品课程课件,如果基因型与环境之间没有互作关系，即：,则,各项用 n 除之，可得：,即：,上式中,、,和,分别表示表现型方差(即总方差)、基因型,方差(或遗传方差)和环境方差。,表现型方差包括由遗传作用引起的方差和由环境影响引起的方差，其中遗传方差占表现型方差（总方差）的比值，称为广义遗传率；通常以百分比表示。 即：,四川省高等教育人才培养质量和教学改革项目精品课程课件,基因型方差可以进一步分解为三个组成部分：基因加性方差,、显性方差,和上位性方差,。,基因加性方差是指等位基因间和非等位基因间的累加作用引起的变异量。显性方差是指等位基因间相互作用引起的变异量，而上位性方差是指非等位基因间的相互作用引起的变异量，后两部分的变异量又称为非加性的遗传方差。,基因型方差可以用下列公式表示之：,于是表现型方差的公式可进一步写为：,基因加性方差占表现型总方差的比值，称为狭义遗传率。计算狭义遗传率的公式是：,四川省高等教育人才培养质量和教学改革项目精品课程课件,二、广义遗传率的估算方法,例:已知:F2的标准差S=2.252cm，方差,F1的标准差S=1.519cm，方差,=2.307cm，代入上式,从亲本的表现型方差也可以计算广义遗传率。,四川省高等教育人才培养质量和教学改革项目精品课程课件,用亲本品种(或自交系)的表现型方差估计分离世代的环境方差，估算方法如下:,或,如上例:,=0.6666,=3.561,代入上式，得：,用此法求得的,和用F1求得的值大致相近。,四川省高等教育人才培养质量和教学改革项目精品课程课件,计算的,途径有：（1）,；（2）,（3）,；（4）,（5）,（6）,三、狭义遗传率的估算方法,(一)利用F2和回交世代估算,设一对基因(A，a)构成的三个基因型AA，Aa及aa，其平均效应是d，h及-d。,下图中0点为两亲本的中间值，即中亲值(mid-parent value)，是测量一对基因不同基因组合效应的起点。其值为：,狭义遗传率的估算要从基因效应的分析着手。因为Aa这对基因在F2的分离比例为AA: Aa：aa，平均效应值( )为(d)+ (h)+ (-d)= h。F2的遗传方差可计算如下：,四川省高等教育人才培养质量和教学改革项目精品课程课件,表 F2的基因效应及遗传方差的估算,四川省高等教育人才培养质量和教学改革项目精品课程课件,设,，,，则,在这里，,是各基因加性效应方差的总和；,是各基因显性偏差方差的总和，此外，还应考虑环境影响的方差(简写作,)。,如果基因的作用和环境影响是彼此独立的，则F2群体中各个方差的组成部分应为：,四川省高等教育人才培养质量和教学改革项目精品课程课件,（1）,计算狭义遗传率，还要求出F1分别与两个亲本回交后所得子代的遗传方差。设以B1代表F1 Aa同AA亲本回交的子代，则B1的遗传方差可照下列方式计算： B1为AaAA,AA+,Aa，f=n=1。,表4-5 B1的平均效应值和遗传方差的估算,四川省高等教育人才培养质量和教学改革项目精品课程课件,B1的平均效应值是,。B1的遗传,公式计算的，所以得,方差是根据,上篇 第五章数量性状遗传,四川省高等教育人才培养质量和教学改革项目精品课程课件,三、狭义遗传率的估算方法,第三节 数量性状的遗传率,设以B2代表F1Aa同aa亲本回交的子代，则B2的遗传方差也可计算如下： B2为Aaaa Aa+ aa，f=n=1。,表46 B2的平均效应值和遗传方差的估算,四川省高等教育人才培养质量和教学改革项目精品课程课件,B2的平均效应值是,。B2的遗传方差是,（计算方法同上）：,在计算B2的遗传方差时，也遇到d和h不能分割的问题。为了消除 这种情况，可把B1的遗传方差和B2的遗传方差加在一起，则,于是d和h两个成分就分,割开了。假设控制一个性状的基因有很多对，这些基因不存在连锁，而且各基因间没有相互作用，则回交一代的表现型方差总和是 （2）,四川省高等教育人才培养质量和教学改革项目精品课程课件,狭义遗传率:,2,=2（,） (1),(2),所以:,(1)式(2)式，得,四川省高等教育人才培养质量和教学改革项目精品课程课件,(1)方法比较简单，只要根据F2及两个回交子代表现型方差就可以估计出群体的狭义遗传率，不需要用不分离的群体来估计环境方差。 (2)特别适用于估算玉米等异花授粉作物的遗传率，因为在这些作物中用自交系作亲本，而自交系往往发育不良，用它们来估计环境方差就会偏高。采用本法，就不存在这种问题。,用这种方法求遗传率有下述几个优点：,例:某小麦品种抽穗期及其表现型方差 如下:,四川省高等教育人才培养质量和教学改革项目精品课程课件,求狭义遗传率为多少?,=40.352=80.70 ( 1),=17.35+34.29=51.64 (2),(1)-(2)=29.06,根据公式得:狭义遗传率,所以小麦抽穗期的狭义遗传率是72。,四川省高等教育人才培养质量和教学改革项目精品课程课件,(二)利用亲子代回归关系估算,亲子代之间的相似程度，本身就是遗传率的概念。因此，用子代对亲代的直线回归系数可以表示出亲代把性状固定地传递给子代所占的比例。 1用杂种后代协方差估算 协方差（covariance）是两个变量（x,y）共同变异量的度量，记为covxy。计算公式为：,。,为F2个体效应值与F3系统平均值的协方差(Cov)，,为F2的方差。,四川省高等教育人才培养质量和教学改革项目精品课程课件,2利用亲中值与后代平均的回归估算 对果树和马铃薯等无性繁殖作物，可用双亲的亲中值与后代的平均值估算。,为两亲本的平均值，即亲中值。,为相应杂交组合后代,群体的平均值。,3利用单亲与后代平均的回归估算,为单亲的个体表现型值，,为相应的后代群体平均值 。,四川省高等教育人才培养质量和教学改革项目精品课程课件,4利用世代间相关系数法估算,直线相关和协方差的关系为：,（sx为x的标准差，,sy为y的标准差）。,当利用世代间回归分析法时，如果亲子代变幅较大，估算值将偏高或偏低，有时byx1，而遗传率最高只能是1，在这种情况下，可用相关系数估算，其计算公式如下：,四川省高等教育人才培养质量和教学改革项目精品课程课件,四、遗传率在植物育种上的应用,遗传率与育种方法 从遗传率的高低，可以估计该性状在后代群体中的大致概率分布，而确定育种群体的规模，提高育种的效率。某性状的基因型方差在总方差中所占的比重越大，则群体的变异由遗传作用引起的影响较大，环境对它的影响较小；在下一代群体中就会得到相应的表现；因而在该群体内选择是有效的。反之，当性状的变异主要由环境的影响引起的，则遗传的可能性较小，在下一代群体中就不容易得到相应的表现，因而在该群体内进行选择所得效果就很低。当遗传率高时，性状的表现型与基因型相关程度大，在育种中采用系谱法及混合选择法的效果相似；当遗传率低时，性状的表现型不易代表其基因型，因加性方差(,)小时，育种效率低，所以要用系谱法或近交进行后代测定，才能,)高时，,)高时，应注重系间差异的选择，,说明某些基因型在某些地区表现好，而另一些基因型在另一些地区表现好，这样，在育种上就要注意在不同地区推广具有不同基因的品种，以发挥品种区域化的效果。,可利用自交系间杂种F1优势；当互作效应(,以固定（,决定取舍。当显性方差( ）产生的效应；当基因型与环境交互作用大时，,四川省高等教育人才培养质量和教学改革项目精品课程课件,1不易受环境影响的性状的遗传率比较高，易受环境影响的性状则较低。 2变异系数小的性状的遗传率高，变异系数大的则较低。 3质量性状一般比数量性状有较高的遗传率。 4亲本生长正常，对环境反应不灵敏的性状的遗传率较高。 5性状差距大的两个亲本的杂种后代，一般表现较高的遗传率。 6遗传率并不是一个固定数值，对自花授粉植物来说，它因杂种世代推移而有逐渐升高的趋势。,遗传率在育种上的应用，有以下几条规律：,四川省高等教育人才培养质量和教学改革项目精品课程课件,凡是遗传率较高的性状，在杂种的早期世代进行选择，收效比较显著；而遗传率较低的性状，则要在杂种后期世代进行选择才能收到较好的结果。,首先，对于杂种后代进行选择时，根据某些性状遗传率的大小，就容易从表现型识别不同的基因型，从而较快地选育出优良的新的类型。 其次，作物的产量一般都是由许多比较复杂的因素控制的，所以它的遗传率较低。,请预习 第六章 近亲繁殖与杂种优势并思考以下问题,1、遗传力用什么用处？ 2、近亲结婚有什么不好？为什么国家法律禁止近亲结婚？ 3、杂种优势的重要意义？ 下次课请同学回答哟！CAUTION！,主编：,撰稿教师：（以姓氏为序）,制作：,责任编辑：,电子编辑：,成都农业科技职业学院 徐大胜,谢谢观看，再见！,