多基因遗传

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第三节 多基因遗传病,学习目标：,掌握多基因遗传、易患性、阈值、遗传率的概念；理解多基因假说，理解多基因发病风险的评估。,多基因遗传（,polygenic inheritance,）,：受多对基因控制的遗传方式。,多基因性状（,polygenic character):,由多对基因参与控制的遗传性状。多对基因的,累加效应,和,环境因素,决定表现型。,一、多基因遗传的特点,质量性状（,qualitative character,）,：同一性状的不同表现型之间,不存在连续性的数量变化,，而呈现,质的中断性变化,。,单基因,/,少数基因决定的性状、各表型间缺乏过渡、差异明显、有和无的关系。,eg.,豌豆的颜色、形状、人的单基因遗传病,白化病、色盲。,130 cm 165 cm,aa AA,或,Aa,垂体性侏儒和正常人的身高,05%4550%100%,aa Aa AA,苯丙酮尿症（,PKU,）患者、携带者和正常人苯丙氨酸羧化酶（,PAH,）的活性,多基因遗传决定，人群中不同表现型近似正态分布,eg.,人的身高、体重、血压、智力、肤色等。,微效基因（,minor gene,）,：每个基因控制某个性状表型的作用微小。累加效果,主基因（,major gene,）,：控制质量性状的基因。,数量性状（,quantitative trait,）,:,某一性状的不同个体之间,只有量的差别，而无质的不同,，其变异在群体中的,分布是连续的,。,130 140 150 160 170 180 190 200,身高,(cm),中国男性身高变异分布图,40,30,20,10,0,变异数,质量性状和数量性状的差异,数量性状,质量性状,基因类型,微效多基因,主基因,基因作用,累加作用,显隐性关系,环境,易受环境影响,不易受环境影响,表型变异,连续变异,不连续变异,性状特点,易度量,不易度量,研究对象,群体,个体和群体,研究方法,群体大，世代数多，采用统计方法,群体小，世代数少，用分组描述,二、多基因假说,尼尔逊,埃尔（,Nilson-Ehle,）的多基因假说,1909,年尼尔逊,埃尔（,Nilson-Ehle,）提出多基因假说，对小麦颜色的数量性状的遗传进行了解释。,20,15,15,6,6,1,1,0 1 2 3 4 5 6,白,暗红,白粒,红粒,红粒,多基因控制的数量遗传中等位基因数目和基因型、表型数及分离比的关系,等位基因对的数目,分离的等位基因数,F2,中性状极端表达的比率,F2,中的基因型数,F2,中的表型数,F2,各表型比为二项式各项系数,1,2,(1/4),1,=1/4,(3),1,=3,3,(a+b),2,2,4,(1/4),2,=1/16,(3),2,=9,5,(a+b),4,3,6,(1/4),3,=1/64,(3),3,=27,7,(a+b),6,4,8,(1/4),4,=1/256,(3),4,=81,9,(a+b),8,n,2n,(1/4),n,(3),n,2n+1,(a+b),2n,决定小麦颜色的基因数是,3,，所以,2n=6,(a+b),6,=a,6,+6a,5,b+15a,4,b,2,+20a,3,b,3,+15a,2,b,4,+6ab,5,+b,6,小麦各颜色的比例为：,1:6:15:20:15:6:1,多基因假说（,poly-gene hypothesis or multiple-gene hypothesis),主要内容：,1.,数量性状是多基因作用的结果；,2.,遗传方式服从遗传三大规律；,3.,各个基因之间往往表现为不完全显性或无显性；,4.,需要用统计学的分析方法区分微效基因的个别效应；,5.,微效基因往往具有多效性。,三、人类的多基因遗传病,定义：由多对基因参与控制的人类疾病。,eg.,（,1,）先天畸形 唇裂、腭裂、无脑儿,.,（,2,）常见病 高血压、糖尿病、哮喘、小儿精神分裂症、冠心病、消化性溃疡,.,特点：多基因遗传病发病率高于单基因病；家族倾向；受多种环境因素控制。,单侧唇裂,双侧唇裂、腭裂,先天性脊柱裂,无脑儿,2,、影响身材发育的环境因素,如营养好坏、阳光充足与否、是否进行体育锻炼。这三对环境因素随机组合的结果，其相应频数组成柱形图，同样可连成一条接近正态分布的曲线。,遗传因素和环境条件二者组合，使数量性状的表现型出现数量级差，其分布接近于正态分布曲线。,（一）易患性与阈值,易患性（,liability,）：在多基因遗传病中，由遗传因素和环境因素共同作用，决定一个个体患病的可能性。,阈值（,threshold,）：由易患性决定的多基因病发病的最低限度。,阈值,(threshold),低 高,易患性,60,50,40,30,20,10,变异数,平均值,患者,正常人,阈值学说（,threshold theory,）：阈值代表在一定环境条件下，发病所必需的、最低的易患基因的数量。,群体易患性变异分布图,例：原发性高血压,正常个体,舒张压,-,40,-,60,-,90,-,130,-,mmHg,变员数,阈值,高血压的易患性和阈值,易患性平均值,阈值,群体易患性平均值与阈值的关系,群体易患性平均值与阈值相距越远,(,越近,),则易患性平均值越低,（,越高,）,阈值越高,(,越低,),，发病率越低,(,越高,),。,发病率,0.13%,发病率,2.3%,阈值,低 高,易患性,低 高,68.28%,95.46%,99.74%,15.86%,2.27%,0.13%,（二）遗传率,多基因病中，易患性的高低受遗传基础和环境因,素的双重影响，其中遗传基础所起作用的,大小,称为,遗,传率,(heritability,),。,一般用百分率,(%),来表示。,遗传率高：,表明遗传基础在决定易患性变异和发,病,上起,重,要作用，环境因素的作用较小。,遗传率,低：,表明在决定易患性变异和发病上，,环境,因素,起重要作用，遗传基础的作用较小。,一种遗传病如果完全由遗传基础决定，其遗传率就是,100%,，当然这种情况很少见。,在多基因病中，遗传率高达,70%,80%,，,表明遗传基础作用环境因素的影响；,遗传率为,30%,40%,或更低，,表明环境因素的作用遗传因素的影响。,疾病名称,群体发病率（,%,）,先证者一级亲属发病率（,%,）,遗传率（,%,）,哮喘,4.0,20,80,精神分裂症,1.0,16,80,原发性高血压,4,8,20,30,62,消化性溃疡,4.0,8,37,强直性脊椎炎,0.2,7,（男性先证者）,70,2,（女性先证者）,型糖尿病,0.2,2,5,75,型糖尿病,2,3,10,15,35,冠心病,2.5,7,65,先天性幽门狭窄,0.3,2,（男性先证者）,75,10,（女性先证者）,先天性髋关节脱位,0.07,4,70,先天性畸形足,0.1,3,68,先天性巨结肠,0.02,2,（男性先证者）,80,8,（女性先证者）,无脑畸形,0.5,2,60,脊柱裂,0.3,4,60,蜃裂,腭裂,0.17,4,76,腭裂,0.04,2,76,一些常见多基因遗传病和先天畸形的发病率和遗传率,遗传率的计算,Falconer,公式（,1965,）,h,2,=b/r,b =(X,g,-X,r,)/a,g,h,2,-,遗传率,b-,亲属对患者的回归系数,r-,亲缘系数,X,g,-,一般群体易患性平均值与阈值的距离,a,g,-,群体易患性平均值与患者易患性平均值,X,r,-,患者亲属易患性平均值与阈值的距离,X,和,a,可通过患病率查,Falconer,表得到,例：先天性房间隔缺损,(congenital auricular spect defect,),群体发病率为,1/1 000(0.1%),。调查,100,个患者的家系，患者的一级亲属（双亲、同胞、子女）共有,669,人，其中发病,22,人，患者一级亲属的发病率为,0.033(3.3%),。然后查正态分布表。按照群体发病率查,Xg,和,ag,按照患者一级亲属发病率查,Xr,，一级亲属亲缘系数,r=0.5,因此有,h,2,=(X,g,-X,r,)/a,g,k=,（,3.090-1.838)/(3.367)(0.5)=0.74,遗传率计算注意事项：,特定环境,特定人群,群体统计量,没有遗传异质性,没有主基因效应,（三）多基因发病风险估计,发病风险与亲属级别的关系,患者亲属的发病率高于群体，亲缘关系越近，发病风险越高。,一级亲属,三级亲属,二级亲属,2.,发病风险与遗传率和群体发病率的关系,Edward,公式：,f=P,1/2,f,为患者一级亲属发病率，,P,为群体发病率。,3.,发病风险与家属中患者人数的关系,家庭中病患人数越多，亲属发病风险越高,双亲患病数,0,1,2,群 体,遗传率,患病同胞数,患病同胞数,患病同胞数,发病率,(,),0,1,2,0,1,2,0,1,2,100,1,7,14,11,24,34,63,65,67,1.0,80,1,6,14,8,18,28,41,47,52,50,1,4,8,4,9,15,15,21,26,100,0.1,4,11,5,16,26,62,63,64,0.1,80,0.1,3,10,4,14,23,60,61,62,50,0.1,1,3,1,3,9,7,11,15,4.,发病风险与患者病情严重程度的关系,多基因遗传病的基因累加效应还表现在病情严重程度上。,所生患儿的病情越重，其同胞的发病风险就越高。,例：先天畸形,患儿严重程度 同胞复发风险,单侧唇裂，无腭裂,2.46%,单侧唇裂,+,腭裂,4.2%,双侧唇裂,+,腭裂,5.6%,5.,发病率的性别差异与发病风险,先天性幽门狭窄,当一种多基因遗传病的群体发病率有性别 差异时,表明不同性别的易患性阈值不同。,女性发病率,0.1%,男性发病率,0.5%,群体发病率高的性别阈值,低,，其后代发病风险,低,；,群体发病率低的性别阈值,高,，其后代发病风险,高,，称,Carter,效应。,复习思考题,问答题：,1.,简述多基因遗传病的遗传特点。,2.,某种疾病群体发病率为,0.17%,，现调查,75,名,患者的亲属，他们的发病情况如下：,患者亲属 人数 发病人数,父母,150 5,同胞,238 8,子女,37 5,1,）请问此症是单基因遗传病？还是多基因遗传,病？理由是什么？,2),如果是多基因遗传病，请计算此症的遗传率。,