第9讲遗传力 群体与数量遗传学 教学课件
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第9章遗传学数量性状遗传分析
系谱和概率分析
数量性状 数量上的变化 （如高度） 连续 微效多基因 敏感 统计分析
当前3页，共45页，星期日。
数量性状包括两大类：
一 是表型为严格的连续变异的性状，如牛的泌乳量， 羊毛的长度等等；
二 是表型呈非连续变异，而遗传物质的数量呈潜在 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，如抗病、死亡率以及单胎动物的产仔数等性状，称为阈性 状（threshold character或threshold trait）。
2）数量性状呈连续性的变异；
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
数量性状的遗传在本质上与孟德尔式的遗传完全一样， 只是需要用多基因理论来解释。
当前6页，共45页，星期日。
二 数量性状遗传的多基因假说
1909年，瑞典遗传学家Nilsson-Ehle对小麦和燕麦中籽粒 颜色的遗传进行了研究，发现在若干个红粒与白粒的杂交组合 中有如下A、B、C 3种情况：
数量性状：性状之间呈连续变异状态，界限不清楚，用数 字描述的性状。如人的身高、体重，作物的产量，棉花的 纤维长度等
当前2页，共45页，星期日。
质量性状和数量性状的区别
质量性状
①．变异类型
种类上的变化 （如红、白花）
②．表现型分布
不连续
③．基因数目
一个或少数几个
④．对环境的敏感性 不敏感
⑤．研究方法
401 12.888 2.252 5.075
当前30页，共45页，星期日。
现以表5-1中玉米穗长试验的结果为例，计算各个 世代的表现型方差分量：
VP1=0.665 VP2=3.560
VF2=5.075 Ve=2.178
《数量遗传》课件
遗传方差与变异方差
01
遗传方差是指由于遗传因素所引 起的表型变异，包括基因方差和 基因型方差。
02
变异方差是指由于环境因素所引 起的表型变异，包括环境方差和 残差方差。
遗传相关与相关系数
遗传相关是指两个性状在遗传上的关联程度，可以用相关系 数表示。
相关系数是指两个性状之间的关联程度，可以用相关系数r表 示，其值介于-1和1之间，正值表示正相关，负值表示负相关 。
基因治疗
利用基因编辑技术治疗遗 传性疾病，改善人类健康 状况。
人工智能在数量遗传学中的应用
数据挖掘和分析
利用人工智能技术处理大规模数据，挖掘数量性状的 遗传规律。
预测模型
基于人工智能算法构建预测模型，预测数量性状的表 现和遗传趋势。
辅助育种
利用人工智能技术优化育种方案，提高育种效率和成 功率。
转录组学和蛋白质组学分析
通过比较不同组织、发育阶段或不同处理条件下 的转录组和蛋白质组数据，筛选与目标性状相关 的差异表达基因和蛋白质。
04
数量遗传学在育种中的应用
BIG DATA EMPOWERS TO CREATE A NEW
ERA
作物育种
作物产量
数量遗传学在作物育种中可用于提高作物的产量。通过研究数量性状基因座（QTL），可 以定位控制产量性状的基因，进而通过分子标记辅助选择（MAS）等方法，将有益基因 聚合到一起，培育出高产的作物品种。
肉质和乳制品品质
数量遗传学在动物肉质和乳制品品质改良方面也有应用。 通过研究与肉质和乳制品品质相关的QTL，可以定位控制 这些性状的基因，进而利用MAS等技术，将有益基因聚合 到一起，培育出具有优良肉质和乳制品品质的动物品种。
人类医学研究
《数量遗传学基础》课件
03
人类健康与疾病研 究
利用数量遗传学方法研究人类复 杂疾病的发生机制，为疾病预防 和治疗提供新的思路和方法。
THANKS
感谢观看
3
疾病抵抗力增强
通过研究动物的疾病抗性基因，提高动物的疾病 抵抗力，降低养殖成本和动物疾病发生率。
人类遗传学研究
疾病预测与预防
利用数量遗传学方法，研究人类遗传性疾病的发病风险相关基因 ，为疾病的预测和预防提供科学依据。
个体差异研究
通过研究人类的数量性状基因，了解个体差异的遗传基础，为个性 化医疗和健康管理提供支持。
《数量遗传学基础》ppt课件
• 数量遗传学概述 • 数量遗传学的基本概念 • 数量性状的遗传模型 • 数量遗传学的研究方法 • 数量遗传学的应用 • 展望与未来发展
01
数量遗传学概述
定义与特点
定义
数量遗传学是研究生物群体中数量性状遗传规律的科学。
特点
数量性状是受多基因控制的，其遗传变异规律比质量性状复 杂。
04
数量遗传学的研究方法
统计分析方法
统计分析方法
QTL分析
关联分析
元分析
这是数量遗传学中最为常见和 基础的研究方法。通过统计分 析，可以对遗传数据进行分析 和解释，探究遗传变异的来源 、分布和作用机制。
数量性状位点（QTL）分析是 利用统计学方法定位控制数量 性状的基因位点，分析基因位 点对表型变异的贡献。
表型组学研究
结合新一代测序技术和成像技术，对动植物表型组进行深入研究， 以揭示表型变异与遗传变异之间的关系。
未来发展方向与挑战
01
跨物种比较研究
比较不同物种间的遗传差异，以 揭示物种进化的机制和规律，为 生物多样性保护提供科学依据。
动物遗传学-第九章 数量遗传学基础
遗传力的真值难于真正得到，一般我们查阅的遗传力都有一 定的范围。
根据特定资料估计的遗传力，只能作为一个估计值看待。
n
P
P1 P2 Pn
Pii 1nn Nhomakorabea同理可得：
n
Gi
G i
,
n
n
Ei
E i n
若E与G之间相互独立，在一个随机交配的大群体中
n
Ei 0 P G
i
群体均值能否代表群体基因型均值取决于群体大小，群 体越大，代表性愈强。
一、遗传力（heritability）：
（一）概念： 亲代传递其遗传特性的能力。 或指性状的遗传方差在总方差（表型方差）中 所占的比率。
二、简单性状和复杂性状
简单（遗传）性状 （simply-inherited trait） 受很少数基因的控制，而且几乎不受环境变化的影响。
如孟德尔豌豆试验中所列举的性状都是简单（遗传）性 状。
复杂性状 （complex trait） 受多个基因的作用，而且易受遗传或非遗传因素的影
响。多在医学上使用。如糖尿病。
(二)对遗传力的理解注意事项：
遗传力是描述性状的一个特征量，遗传力大说 明受到遗传的影响大，遗传力低则环境的作用大。 性状遗传力的高低并不表示性状的好坏与畜群 的好坏。
0<h2 <1
（三）若干性状的遗传力
性状 初生重 断奶重 成年体重 椎骨数 乳头数 背膘厚 眼肌面积
表1 表猪1 一猪一些些性性状状的遗遗传传力 力
第九章 数量遗传学基础
一、质量性状和数量性状
质量性状（qualitative trait） —遗传基础是单个或少数几个基因的作用，它的 表型变异是间断的。如牛的无角与有角，兔的白 化与有色。
根据特定资料估计的遗传力，只能作为一个估计值看待。
n
P
P1 P2 Pn
Pii 1nn Nhomakorabea同理可得：
n
Gi
G i
,
n
n
Ei
E i n
若E与G之间相互独立，在一个随机交配的大群体中
n
Ei 0 P G
i
群体均值能否代表群体基因型均值取决于群体大小，群 体越大，代表性愈强。
一、遗传力（heritability）：
（一）概念： 亲代传递其遗传特性的能力。 或指性状的遗传方差在总方差（表型方差）中 所占的比率。
二、简单性状和复杂性状
简单（遗传）性状 （simply-inherited trait） 受很少数基因的控制，而且几乎不受环境变化的影响。
如孟德尔豌豆试验中所列举的性状都是简单（遗传）性 状。
复杂性状 （complex trait） 受多个基因的作用，而且易受遗传或非遗传因素的影
响。多在医学上使用。如糖尿病。
(二)对遗传力的理解注意事项：
遗传力是描述性状的一个特征量，遗传力大说 明受到遗传的影响大，遗传力低则环境的作用大。 性状遗传力的高低并不表示性状的好坏与畜群 的好坏。
0<h2 <1
（三）若干性状的遗传力
性状 初生重 断奶重 成年体重 椎骨数 乳头数 背膘厚 眼肌面积
表1 表猪1 一猪一些些性性状状的遗遗传传力 力
第九章 数量遗传学基础
一、质量性状和数量性状
质量性状（qualitative trait） —遗传基础是单个或少数几个基因的作用，它的 表型变异是间断的。如牛的无角与有角，兔的白 化与有色。
《数量遗传 》课件
。
05
数量遗传学展望
新技术与新方法的发展
基因组学技术
随着基因组学技术的不断进步， 数量遗传学将能够更深入地研究 基因与表型之间的关联，揭示更 多复杂的遗传现象。
大数据分析方法
利用大数据分析方法，对海量的 遗传数据进行分析，能够更准确 地识别基因与性状之间的关系。
人工智能与机器学
习
人工智能和机器学习技术的发展 将为数量遗传学提供更强大的工 具，用于预测和解析复杂的遗传 模式。
3
数量遗传学在植物育种中还涉及到基因组学和表 型组学的研究，以加速新品种的培育进程。
人类医学研究
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
数量遗传学在人类医学研究中主 要用于疾病易感性和复杂性疾病
的研究。
通过数量遗传学的方法，可以鉴 定与疾病相关的基因和变异位点 ，为疾病的预防和治疗提供理论
依据。
数量遗传学在人类医学研究中还 涉及到基因组学和表型组学的研 究，以揭示人类复杂的疾病机制
适用范围
适用于研究多个变量之间的相互关系和因果关 系。
分析步骤
构建因果模型，通过回归分析计算路径系数，然后评估模型的拟合度和解释力 度。
主成分分析
主成分分析
用于降低数据的维度，将多个相关变量转化为少数几 个不相关的主成分。
适用范围
适用于处理大量数据，特别是当变量之间存在多重共 线性时。
分析步骤
计算变量的相关系数矩阵，通过特征值和特征向量提 取主成分，然后解释主成分的意义和作用。
研究内容与领域
研究内容
数量遗传学主要研究数量性状的遗传 基础、遗传变异和进化过程，包括基 因型和表型关系的分析、遗传力和方 差组分的估计、选择反应和遗传进展 的预测等。
领域
05
数量遗传学展望
新技术与新方法的发展
基因组学技术
随着基因组学技术的不断进步， 数量遗传学将能够更深入地研究 基因与表型之间的关联，揭示更 多复杂的遗传现象。
大数据分析方法
利用大数据分析方法，对海量的 遗传数据进行分析，能够更准确 地识别基因与性状之间的关系。
人工智能与机器学
习
人工智能和机器学习技术的发展 将为数量遗传学提供更强大的工 具，用于预测和解析复杂的遗传 模式。
3
数量遗传学在植物育种中还涉及到基因组学和表 型组学的研究，以加速新品种的培育进程。
人类医学研究
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
数量遗传学在人类医学研究中主 要用于疾病易感性和复杂性疾病
的研究。
通过数量遗传学的方法，可以鉴 定与疾病相关的基因和变异位点 ，为疾病的预防和治疗提供理论
依据。
数量遗传学在人类医学研究中还 涉及到基因组学和表型组学的研 究，以揭示人类复杂的疾病机制
适用范围
适用于研究多个变量之间的相互关系和因果关 系。
分析步骤
构建因果模型，通过回归分析计算路径系数，然后评估模型的拟合度和解释力 度。
主成分分析
主成分分析
用于降低数据的维度，将多个相关变量转化为少数几 个不相关的主成分。
适用范围
适用于处理大量数据，特别是当变量之间存在多重共 线性时。
分析步骤
计算变量的相关系数矩阵，通过特征值和特征向量提 取主成分，然后解释主成分的意义和作用。
研究内容与领域
研究内容
数量遗传学主要研究数量性状的遗传 基础、遗传变异和进化过程，包括基 因型和表型关系的分析、遗传力和方 差组分的估计、选择反应和遗传进展 的预测等。
领域
09群体遗传
第八章
群体遗传学
群体遗传学（ population genetics） （流行遗传病学）：
是研究群体遗传结构及变化规律的学
科，研究群体中基因分布、基因频率和
基因型频率维持及变化的科学。
第一节 群体的遗传平衡
群体（population）： -----生活在某一地区、同一物种的个体 群。 基因库（gene pool ）： -----一个群体所具有的全部遗传信息， 即全部基因。
q=0.01=1/100， 代入公式：n=1/qn-1/q=1/ 0.005 -1/ 0.01 ， n=100代。 如果每世代以25年计算，则要经过2500年才
能使基因频率降低一半。
因此，选择压力的改变对隐性基因频率的变 化是很缓慢的。
2、选择压力放松 f=1 ; s=0 由于选择压力的降低使致病基因频率增高， 而导致遗传发病率增高。 AD病：f=1 ; s=0 ， 若A是致死的，其发病率完全由突变v来维持。
这样，基因A最终会从群体中消失。这时如要
达到遗传平衡，就要靠基因a突变为基因A来 补偿。
其选择系数为S 选择的作用下，每一代中基因频率的改变为Sp
AD患者都是杂合体（H）=2pq
P的值很小，所以q=1
H=2p； p=1/2H
在一个遗传平衡的群体中，被淘汰的p必将由 突变率v来补偿，以维持平衡。 即v＝Sp＝S· 1/2H。
遗传平衡的群体中 （1-q）u = qv q=u/u+v 同理，p=v/u+v 中性突变（neutral mutaiton）:这种突变 型既无害处亦无益处，选择性不显著. 如我国汉族人群中，对苯硫脲（PTC）缺 乏尝味能力的味盲（tt）的频率为9％，味盲 基因（t）的频率为0.03。
群体遗传学
群体遗传学（ population genetics） （流行遗传病学）：
是研究群体遗传结构及变化规律的学
科，研究群体中基因分布、基因频率和
基因型频率维持及变化的科学。
第一节 群体的遗传平衡
群体（population）： -----生活在某一地区、同一物种的个体 群。 基因库（gene pool ）： -----一个群体所具有的全部遗传信息， 即全部基因。
q=0.01=1/100， 代入公式：n=1/qn-1/q=1/ 0.005 -1/ 0.01 ， n=100代。 如果每世代以25年计算，则要经过2500年才
能使基因频率降低一半。
因此，选择压力的改变对隐性基因频率的变 化是很缓慢的。
2、选择压力放松 f=1 ; s=0 由于选择压力的降低使致病基因频率增高， 而导致遗传发病率增高。 AD病：f=1 ; s=0 ， 若A是致死的，其发病率完全由突变v来维持。
这样，基因A最终会从群体中消失。这时如要
达到遗传平衡，就要靠基因a突变为基因A来 补偿。
其选择系数为S 选择的作用下，每一代中基因频率的改变为Sp
AD患者都是杂合体（H）=2pq
P的值很小，所以q=1
H=2p； p=1/2H
在一个遗传平衡的群体中，被淘汰的p必将由 突变率v来补偿，以维持平衡。 即v＝Sp＝S· 1/2H。
遗传平衡的群体中 （1-q）u = qv q=u/u+v 同理，p=v/u+v 中性突变（neutral mutaiton）:这种突变 型既无害处亦无益处，选择性不显著. 如我国汉族人群中，对苯硫脲（PTC）缺 乏尝味能力的味盲（tt）的频率为9％，味盲 基因（t）的频率为0.03。
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，
《数量遗传学》课件
农业数量遗传学的应用
通过数量遗传学，我们可以改 良农作物的品质、增加产量， 并提高农业可持续发展能力。
自然数量遗传学的应用
研究自然界中的物种数量变异， 认识物种适应环境的遗传机制， 帮助保护生态多样性。
数量遗传学在生态学中的应用
1 种群ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ量遗传学的应用
2 生态遗传学的应用
通过数量遗传学方法，揭示种群遗传结构 和遗传流动对生态系统的影响。
研究环境对遗传变异的选择方式，了解遗 传变异对生态系统稳定性和适应性的贡献。
数量遗传学的未来发展趋势
1
数量遗传学的研究热点和前沿
包括基因组学、表观遗传学和计算机模拟等新技术在数量遗传学研究中的应用。
2
数量遗传学的发展方向
例如研究进化、环境适应和群体动态等方面的更多领域，拓宽数量遗传学的应用 范围。
参考文献
在数量遗传学领域的经典和最新研究成果，以及相关的专业书籍和期刊论文。
《数量遗传学》PPT课件
数量遗传学是研究基因型和表现型之间关系的学科，本课程将介绍数量遗传 学的概念、研究对象、方法以及在生物学和生态学中的应用，探讨其未来发 展趋势。
什么是数量遗传学？
数量遗传学是研究基因型和表现型之间关系的学科。了解其概念、历史、基本假设和原理有助于我们深 入理解遗传表现的规律。
数量遗传学研究的对象
表现型和基因型之间的关系
数量遗传学研究表现型和基因型之间的关系，揭示基因表达对表现型变异的影响。
连锁不平衡和基因交互作用
了解连锁不平衡和基因交互作用对个体表现的影响，进一步认识遗传的复杂性。
环境对表现型的影响
研究环境对基因表达和表现型的互动，探索遗传和环境之间的相互作用。
数量遗传学的方法
遗传学群体遗传学优秀课件
如何判断一个群体是否达到遗传平衡？
第二节 群体的遗传平衡定律
一、Hardy-Weinberg 定律
遗传平衡定律( law of genetic equilibrium )
DH.Hardy
W.Weinberg
内容：
一个随机婚配的大群体中，如果没有突变 发生，没有自然选择影响，也没有个体大规 模的迁移，则群体中各种基因型频率和基因 频率世代保持不变，处于遗传平衡状态。
Different species do not exchange genes by interbreeding
Different species that interbreed oftern produce sterile or less viable offspring e.g. Mule
群体遗传学:研究群体的遗传组成和遗传变化规律 的科学。即运用数学和统计学方法，研究群 体中基因的分布, 基因频率和基因型频率的维 持和变化的科学
遗传学群体遗传学
Important Points
Populations and Gene Pools Calculating Allele Frequencies The Hardy-Weinberg Law Using the Hardy-Weinberg Law Factors That Alter Allele Frequencies in Populations
Gene pool： The total of all alleles possessed by reproductive members of a population
Species：A group of populatin whose individuals have the ability to breed and produce fertile offspring
第九章--数量遗传学基础PPT优秀课件
第八章 群体的遗传平衡
1. 几个基本概念回顾 2. 哈代-温伯格定律的要点 3. 群体遗传分析
2021/5/25
1
几个基本概念
• 孟德尔群体
– 一群能相互交配和繁殖的个体组成的集群
• 基因型频率
–特定基因型占群体内全部基因型的比率
–特定基因型在群体内出现的概率
–同一基因座位上所有基因型频率之和等于1
2021/5/25
16
杂种优势
• 两个遗传组成不同的品种（或品系）杂交， F1代在生活力、繁殖力、抗病力等方面都 超过双亲的平均值，甚至比两个亲本各自 的水平都高的现象。
2021/5/25
17
四、数量性状的遗传基础
• 微效多基因假说
– 数量性状是由大量的、效应微小而类似的且可 加的基因控制；
– 这些基因在世代相传中服从遗传学三大基本规 律，这些基因间一般没有显隐性区别；
…
…
Xn2 …
X 1k X 2k
…
X n数 X..
2021/5/25
26
三、重复率的估计
重复率就是以个体分组，以个体度量 值为组内成员，计算得到的组内相关系 数。这时组间方差就是个体间方差，组 内方差就是个体内度量间方差。
re
个体间方差
b2
个体间方差 个体内度量间方差b2 w2
GADI
PADIE
2021/5/25
22
R
生物群体的数学特征
二、基因均效（average gene effect)
某个基因的平均效应，即子代从一个亲本获得了某 个基因的个体的基因型均值距离原来群体均值的 平均离差。
三、群体方差
表型方差: Vp=VG+VE, VG=VA+VD+VI 加性方差：VA
1. 几个基本概念回顾 2. 哈代-温伯格定律的要点 3. 群体遗传分析
2021/5/25
1
几个基本概念
• 孟德尔群体
– 一群能相互交配和繁殖的个体组成的集群
• 基因型频率
–特定基因型占群体内全部基因型的比率
–特定基因型在群体内出现的概率
–同一基因座位上所有基因型频率之和等于1
2021/5/25
16
杂种优势
• 两个遗传组成不同的品种（或品系）杂交， F1代在生活力、繁殖力、抗病力等方面都 超过双亲的平均值，甚至比两个亲本各自 的水平都高的现象。
2021/5/25
17
四、数量性状的遗传基础
• 微效多基因假说
– 数量性状是由大量的、效应微小而类似的且可 加的基因控制；
– 这些基因在世代相传中服从遗传学三大基本规 律，这些基因间一般没有显隐性区别；
…
…
Xn2 …
X 1k X 2k
…
X n数 X..
2021/5/25
26
三、重复率的估计
重复率就是以个体分组，以个体度量 值为组内成员，计算得到的组内相关系 数。这时组间方差就是个体间方差，组 内方差就是个体内度量间方差。
re
个体间方差
b2
个体间方差 个体内度量间方差b2 w2
GADI
PADIE
2021/5/25
22
R
生物群体的数学特征
二、基因均效（average gene effect)
某个基因的平均效应，即子代从一个亲本获得了某 个基因的个体的基因型均值距离原来群体均值的 平均离差。
三、群体方差
表型方差: Vp=VG+VE, VG=VA+VD+VI 加性方差：VA
群体遗传结构分析课件
03
生物进化研究
群体遗传结构分析是研究生物进化的重要手段之一。通过对不同生物种
群的遗传变异和分化进行比较分析，可以揭示生物进化的规律和机制，
为生物多样性的保护和利用提供科学依据。
物种起源与演化研究
物种起源研究
通过群体遗传结构分析，可以追溯物 种的起源地和时间，了解物种的起源 机制和演化过程，有助于深入理解物 种的起源和演化规律。
种群分化研究
01 02
种群分化研究
通过群体遗传结构分析，可以探究种群内部的遗传变异和分化，了解种 群间的遗传差异和地理分布特征，有助于揭示物种的进化历程和分布格 局。
物种起源与演化研究
通过对不同物种或种群的遗传结构进行分析，可以探究物种之间的亲缘 关系、起源时间和演化路径，有助于深入理解物种的进化过程和机制。
群体遗传学通过研究种群的基因频率 和基因型频率的变化规律，揭示生物 进化的机制和物种形成的过程。
群体遗传学的研究内容
种群内遗传变异的来源
01
研究种群内部的遗传变异是如何产生的，包括突变、基因重组、
遗传漂变等。
基因频率和基因型频率的变化
02
研究种群中基因频率和基因型频率如何随时间变化，以及影响
这些变化的因素。
详细描述
常用的遗传距离测量方法包括Nei's遗传距离、Cavalli-Sforza遗传距离和Fst统计 量等。这些方法可以帮助我们了解不同群体或物种间的遗传差异和亲缘关系，进 一步揭示它们的进化历程和分化程度。
04
群体遗传结构的软件分 析
PICUS软件介绍
总结词
功能强大、用户友好、广泛使用
详细描述
物种形成与进化
03Biblioteka 研究种群间的遗传差异如何导致物种形成和进化，以及进化过
群体中的基因频率及遗传平衡(共95张PPT)
但实际上群体中的显性有害基因保持着 相对恒定值，这同样与突变和选择的双 重作用有关。
38
(3)对X连锁隐性基因的选择
主要通过淘汰男性个体而实现 。
39
(4) relaxation of selection
p= fM +1/2fMN = q= fN + 1/2fMN =
11
一、Hardy-Weinberg law描述
在随机交配大群体内，若没有基因突变、 选择、迁移、遗传漂变等因素的作用， 群体的基因频率和基因型频率将代代相 传，保持不变。
不论群体起始基因型频率如何，经过一代随 机交配后便成为遗传平衡的群体。
i(r） IA i(pr) IB i(qr) i i(r2) (p+q+r)2=p2+q2+r2+2pq+2pr+2qr=1 fA= p2+2pr, fB= q2+2qr, fAB=2pq, fO= r2
19
例ABO血型
fA= p2+2pr=0.39 ； fB= q2； fAB； fO = r2 =0.25
Y (1/2)
卵子
XA (p)
Xa (q)
XA XA (p2/2) XA Xa (pq/2)
XA Xa (pq/2) XA XA (q2/2)
XAY (p/2)
Xa Y(q/2)
28
红绿色盲
f（XAY）=p/2； f（XaY）=q/2
q/2=(50/1000)/2
女性发病率:q2 /2=0.00125
p=(2X+Y)/[(X+Y+Z)*2]=fAA+ 1/2*fAa
q=faa+1/2fAa
38
(3)对X连锁隐性基因的选择
主要通过淘汰男性个体而实现 。
39
(4) relaxation of selection
p= fM +1/2fMN = q= fN + 1/2fMN =
11
一、Hardy-Weinberg law描述
在随机交配大群体内，若没有基因突变、 选择、迁移、遗传漂变等因素的作用， 群体的基因频率和基因型频率将代代相 传，保持不变。
不论群体起始基因型频率如何，经过一代随 机交配后便成为遗传平衡的群体。
i(r） IA i(pr) IB i(qr) i i(r2) (p+q+r)2=p2+q2+r2+2pq+2pr+2qr=1 fA= p2+2pr, fB= q2+2qr, fAB=2pq, fO= r2
19
例ABO血型
fA= p2+2pr=0.39 ； fB= q2； fAB； fO = r2 =0.25
Y (1/2)
卵子
XA (p)
Xa (q)
XA XA (p2/2) XA Xa (pq/2)
XA Xa (pq/2) XA XA (q2/2)
XAY (p/2)
Xa Y(q/2)
28
红绿色盲
f（XAY）=p/2； f（XaY）=q/2
q/2=(50/1000)/2
女性发病率:q2 /2=0.00125
p=(2X+Y)/[(X+Y+Z)*2]=fAA+ 1/2*fAa
q=faa+1/2fAa
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1V(A) 2
子女对中亲的表型回归
bOP
CovO (PG )0.5V(AV)(A)
VP
1V(P)V(P)
2
全同胞间的遗传协方差
• (4)全率
A1A1 A1A1
× ×
A1A1 A1A2
A1A1 × A2 A2
A1A2 × A1A2
A1A2 × A2 A2
rF
S
Cov(PFS V(P)
)
Cov(GF S ) V(EC V(P)
)
1V(A) 2
41V(D)V(EC
)
V(P)
小结：亲属间性状的相似性
• 亲属关系 表型协方差 相关或回归
• 半同胞 0.25V(A)
rH
S
0
.25V(A) V(P)
•
全同胞
21V(A)41V(D V) (C E)
rFS
21V(A)41V(D)V(EC) V(P)
二、遗传力(h2)
3、动物性状遗传力估计值
人类
h2
体高
0.65
血清IgG水平 0.45
牛 产奶量 乳脂率
h2 0.35 0.40
猪
h2
背膘厚度 0.70
饲料转化率 0.50
窝产仔数 0.05
二、遗传力(h2)
4、遗传力的变化 不同畜群同一性状的遗传力不同 选择、近交、遗传漂变导致遗传力下降 在复杂的环境中估计的遗传力下降。
全同胞间的遗传协方差
CoFv )S(p4 G a243q p(0d .5 2)(2 )a 2q p2d2 42q p2(02 . 54dp 3()0 q. 5 a2 () d q )4a2μ2G
pqα2 (pqd)2
1 V(A) 1 V(D)
2
4
全同胞间的表型相关
Co F)S v C (P oFv )S V (G C ()E
d
• A2A2
q2
-a
• 群体基因型值的平均数µG =a(p-q)+2pqd
• 基因替代的平均效应α= a+d(q-p)
• V(G) = 2pq α2 +4p2q2d2
• V(A)=2pq α2
• V(D)=4p2q2d2
• Cov(A,D)=0
亲属间的表型协方差
Co(vP1,P2) C(G o 1 E v 1 ,G 2 E 2 )
• A1A1 p2 2q(α-qd)
2qα
qα
• A1A2 2pq (q-p) α+2pqd (q-p) α 0.5(q-p) α
• A2A2 q2 -2p(α+pd)
-2pα
-pα
• Cov(Ghs)= p2 (qα)2＋ 2pq [ 0.5(q-p) α] 2 ＋ q2[ -pα ] 2
• =0.5pq α2=0.25V(A)
• =pq α2(p2+2pq+q2)=0.5V(A)
子代对单亲的表型回归
bOPCoVvP(oGp)
0.5V(A) V(P)
亲属间的遗传协方差
• (1)子女与一个亲本(offspring-parent ,op)
• (2)半同胞(half-sib, hs)
• 亲本
子女
• 基因型 频率 基因型值 育种值 平均基因型值
半同胞间的表型相关
rHSCoVP vH (G S)02V . V 5(P(A) )
亲属间的遗传协方差
• (1)子女与一个亲本(offspring-parent ,op)
• (2)半同胞(half-sib, hs)
• (3)子女与双亲均值(中亲)
交配类型
交配频率 双亲均值
A1A1 × A1A1 A1A1 × A1A2 A1A1 × A2 A2 A1A2 × A1A2 A1A2 × A2 A2 A2 A2 × A2 A2
A与R不相关时
二、遗传力(h2)
2、遗传力等于育种值对表型值的回归
bAPCVo(v,P P(A ) )V V((P A h))2
b AP h 2 Aˆ h 2 P
当A和P都用与群 体平均值的离差 表示时
二、遗传力(h2)
3、育种值与表型值的相关等于遗传力的平方根
rAPbAP P AV V(( P AP A))h
A2 A2 × A2 A2
p4 4p3q 2p2q2 4p2q2 4pq3 q4
双亲均值 a
0.5(a+d) 0 d
0.5(d-a) -a
后代均值 a
0.5(a+d) d
0.5d 0.5(d-a)
-a
CovG(FS)= p4 a2+ 4p3q [0.5(a+d) ]2+ 2p2q2 d2+ 4p2q2(0.5d)2+ 4pq3 [0.5(d-a)]2+ q4 (-a)2-µG
群体数量遗传学
第9讲 遗传力
• 一、亲属间的表型相似性 • 二、遗传力 • 三、遗传力的估计 • 四、遗传力的用途 • 五、选择差和选择强度 • 六、选择反应与改良速度 • 七、现实遗传力 • 八、选择造成遗传方差的变化
基因的效应:单基因模型
• 基因型 频 率 基因型值
• A1A1
p2
a
• A1A2 2pq
• 后裔与单亲 0.5V(A)
• 后裔与中亲 0.5V(A)
0.5V(A) bOP V(P)
bOP
V(A) V(P)
二、遗传力(h2)
• 1、概念：某性状加性遗传方差与表型方差 的比例称为该性状的遗传力(heritability,h2)
h 2 V(A) V(P)
表型的分剖
PGE GAD P A D E A R
• A1A1 p2 2q(α-qd)
2qα
qα
• A1A2 2pq (q-p) α+2pqd (q-p) α 0.5(q-p) α
• A2A2 q2 -2p(α+pd)
-2pα
-pα
• Cov(GoP)= p2 2q(α-qd) qα＋ 2pq[(q-p) α+2pqd] [ 0.5(q-p)
α]＋ q2[ -2p(α+pd)][ -pα ]
p4 4p3q 2p2q2 4p2q2 4pq3 q4
a 0.5(a+d)
0 d 0.5(d-a) -a
后代均值 a
0.5(a+d) d
0.5d 0.5(d-a)
-a
子女与双亲均值(中亲)遗传协方差
Cov(G ) p4a2 p3q(ad)2 2p2q2d2 op
pq3(d a)2 q4a2 G2 pq2
Co(G v1,G2)Co(EvC1ER1,EC2ER2) Co(G v1,G2)V(EC) Co(G v1,G2)
当亲属间不存在共 同环境效应时，
V(EC)＝0
亲属间的遗传协方差
• （1）子女与一个亲本(offspring-parent ,op)
•
亲本
子女
• 基因型 频率 基因型值 育种值 平均基因型值
子女对中亲的表型回归
bOP
CovO (PG )0.5V(AV)(A)
VP
1V(P)V(P)
2
全同胞间的遗传协方差
• (4)全率
A1A1 A1A1
× ×
A1A1 A1A2
A1A1 × A2 A2
A1A2 × A1A2
A1A2 × A2 A2
rF
S
Cov(PFS V(P)
)
Cov(GF S ) V(EC V(P)
)
1V(A) 2
41V(D)V(EC
)
V(P)
小结：亲属间性状的相似性
• 亲属关系 表型协方差 相关或回归
• 半同胞 0.25V(A)
rH
S
0
.25V(A) V(P)
•
全同胞
21V(A)41V(D V) (C E)
rFS
21V(A)41V(D)V(EC) V(P)
二、遗传力(h2)
3、动物性状遗传力估计值
人类
h2
体高
0.65
血清IgG水平 0.45
牛 产奶量 乳脂率
h2 0.35 0.40
猪
h2
背膘厚度 0.70
饲料转化率 0.50
窝产仔数 0.05
二、遗传力(h2)
4、遗传力的变化 不同畜群同一性状的遗传力不同 选择、近交、遗传漂变导致遗传力下降 在复杂的环境中估计的遗传力下降。
全同胞间的遗传协方差
CoFv )S(p4 G a243q p(0d .5 2)(2 )a 2q p2d2 42q p2(02 . 54dp 3()0 q. 5 a2 () d q )4a2μ2G
pqα2 (pqd)2
1 V(A) 1 V(D)
2
4
全同胞间的表型相关
Co F)S v C (P oFv )S V (G C ()E
d
• A2A2
q2
-a
• 群体基因型值的平均数µG =a(p-q)+2pqd
• 基因替代的平均效应α= a+d(q-p)
• V(G) = 2pq α2 +4p2q2d2
• V(A)=2pq α2
• V(D)=4p2q2d2
• Cov(A,D)=0
亲属间的表型协方差
Co(vP1,P2) C(G o 1 E v 1 ,G 2 E 2 )
• A1A1 p2 2q(α-qd)
2qα
qα
• A1A2 2pq (q-p) α+2pqd (q-p) α 0.5(q-p) α
• A2A2 q2 -2p(α+pd)
-2pα
-pα
• Cov(Ghs)= p2 (qα)2＋ 2pq [ 0.5(q-p) α] 2 ＋ q2[ -pα ] 2
• =0.5pq α2=0.25V(A)
• =pq α2(p2+2pq+q2)=0.5V(A)
子代对单亲的表型回归
bOPCoVvP(oGp)
0.5V(A) V(P)
亲属间的遗传协方差
• (1)子女与一个亲本(offspring-parent ,op)
• (2)半同胞(half-sib, hs)
• 亲本
子女
• 基因型 频率 基因型值 育种值 平均基因型值
半同胞间的表型相关
rHSCoVP vH (G S)02V . V 5(P(A) )
亲属间的遗传协方差
• (1)子女与一个亲本(offspring-parent ,op)
• (2)半同胞(half-sib, hs)
• (3)子女与双亲均值(中亲)
交配类型
交配频率 双亲均值
A1A1 × A1A1 A1A1 × A1A2 A1A1 × A2 A2 A1A2 × A1A2 A1A2 × A2 A2 A2 A2 × A2 A2
A与R不相关时
二、遗传力(h2)
2、遗传力等于育种值对表型值的回归
bAPCVo(v,P P(A ) )V V((P A h))2
b AP h 2 Aˆ h 2 P
当A和P都用与群 体平均值的离差 表示时
二、遗传力(h2)
3、育种值与表型值的相关等于遗传力的平方根
rAPbAP P AV V(( P AP A))h
A2 A2 × A2 A2
p4 4p3q 2p2q2 4p2q2 4pq3 q4
双亲均值 a
0.5(a+d) 0 d
0.5(d-a) -a
后代均值 a
0.5(a+d) d
0.5d 0.5(d-a)
-a
CovG(FS)= p4 a2+ 4p3q [0.5(a+d) ]2+ 2p2q2 d2+ 4p2q2(0.5d)2+ 4pq3 [0.5(d-a)]2+ q4 (-a)2-µG
群体数量遗传学
第9讲 遗传力
• 一、亲属间的表型相似性 • 二、遗传力 • 三、遗传力的估计 • 四、遗传力的用途 • 五、选择差和选择强度 • 六、选择反应与改良速度 • 七、现实遗传力 • 八、选择造成遗传方差的变化
基因的效应:单基因模型
• 基因型 频 率 基因型值
• A1A1
p2
a
• A1A2 2pq
• 后裔与单亲 0.5V(A)
• 后裔与中亲 0.5V(A)
0.5V(A) bOP V(P)
bOP
V(A) V(P)
二、遗传力(h2)
• 1、概念：某性状加性遗传方差与表型方差 的比例称为该性状的遗传力(heritability,h2)
h 2 V(A) V(P)
表型的分剖
PGE GAD P A D E A R
• A1A1 p2 2q(α-qd)
2qα
qα
• A1A2 2pq (q-p) α+2pqd (q-p) α 0.5(q-p) α
• A2A2 q2 -2p(α+pd)
-2pα
-pα
• Cov(GoP)= p2 2q(α-qd) qα＋ 2pq[(q-p) α+2pqd] [ 0.5(q-p)
α]＋ q2[ -2p(α+pd)][ -pα ]
p4 4p3q 2p2q2 4p2q2 4pq3 q4
a 0.5(a+d)
0 d 0.5(d-a) -a
后代均值 a
0.5(a+d) d
0.5d 0.5(d-a)
-a
子女与双亲均值(中亲)遗传协方差
Cov(G ) p4a2 p3q(ad)2 2p2q2d2 op
pq3(d a)2 q4a2 G2 pq2
Co(G v1,G2)Co(EvC1ER1,EC2ER2) Co(G v1,G2)V(EC) Co(G v1,G2)
当亲属间不存在共 同环境效应时，
V(EC)＝0
亲属间的遗传协方差
• （1）子女与一个亲本(offspring-parent ,op)
•
亲本
子女
• 基因型 频率 基因型值 育种值 平均基因型值