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第1讲-数量性状的遗传研究PPT课件

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第1讲 数量遗传学 Quantitative Genetics
数量遗传学是遗传学的一个分支学科，是专门研究生物数 量性状遗传和变异的科学
.
1
生物的性状可分为两类
质量性状qualitativetrait
个体差异不连续--经典遗传学
数量性状quantitativetrait
个体差异为连续--数量遗传学
第2节 数量性状的遗传基础
瑞典遗传学家Nilsson-Ehle（尼尔逊-埃尔）认为，数量性状 之所以表现为连续的变异，是因为受到多基因控制
一对基因
0.6 0.4 0.2
0 白色
中红
深红
三对基因
0.4 0.3 0.2 0.1
0 白色 淡红 浅红 中红 大红 紫红 深红
二对基因
多对基因
0.4
0.3
0.2
15 64
6 64
1 64
0R1R 2R 3R 4R 5R 6R
颜色
浅
中
深
.
10
数量性状遗传的多基因假说
控制数量性状的基因数目众多 各个基因的效应微小且相等 等位基因之间为不完全显性或无显性 各基因的效应可以累加
例如：（估算基因型效应）
如果株高是由2对基因控制，且每个基因的效应为2，显性效应为1 那么，个体AABb的株高将高于群体：
双列杂交F1群体
DH,RIL,NIL等群体
.
13
测量各世代群体中个体的数量性状表型值
.
14
对数量性状表型值进行分解
表现型变异
遗传
互作
遗传效应
遗传主效应: A、D、I GE互作: AE、DE、IE
环境
宏观环境、微观环境
《数量遗传 》课件

《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
《数量性状的遗传》PPT教学培训模板

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在完成环境因 素分析和SWOT 矩阵的构造后， 便可以制定出 相应的行动计 划。
SW优势与产品的 质量
服务 态度
提高公司 盈利性
服务的 及时性
产品的 适用性
产品线 的宽度
竞争优势可以指消费者眼中一个 企业或它的产品有别于其竞争对 手的任何优越的东西。
产品价 格
产品的 可靠性
PEST法
政治／法律:
•垄断法律 •环境保护法 •税法 •对外贸易规定 •劳动法 •政府稳定性
经济
•经济周期 •GNP趋势 •利率 •货币供给 •通货膨胀 •失业率 •可支配收入 •能源供给 •成本
社会文化
•人口统比收入 分配 •社会稳定 •生活方式的变 化 •教育水平 •消费
技术
•政府对研究的 投入
多基因
变异分布
正态分布
表型分布
连续
受环境影响
大
遗传规律
非孟德尔遗传 （每对基因遵循孟德尔遗传）
性状特点
易度量
研究方法
统计
研究对象
群体
质量性状 单基因 二项分布 分散
小
孟德尔遗传
不易度量 系谱、概率 个体和群体
2、数量性状与质量性状的关系
数量性状呈连续变异，受微效多基因控制； 质量性状呈现不连续变异，受主基因控制（对性状起主要
直接进攻企 业优势所在， 或采取更为 有力的策略
企业在维持竞争优势过 程中，必须深刻认识自 身的资源和能力，采取 适当的措施。因为一个 企业一旦在某一方面具 有了竞争优势，势必会 吸引到竞争对手的注意。
而影响企业竞争优势的持续时间，主要的是三个关键因素： （1）建立这种优势要多长时间? （2）能够获得的优势有多大？ （3）竞争对手作出有力反应需要多长时间？ 如果企业分析清楚了这三个因素，就会明确自己在建立和维持竞争优势中的地位了。
遗传学 数量性状遗传分析ppt课件

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-
18
三 阈性状及其特性
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）。
-
5
数量性状的连续性特点：
第一，一种基因型影响一组表型的表现。其结果模糊 了基因型所决定的不同表型之间的差异，因而不能将一个 特定的表型归属于一个特定的基因型。
如果A1A1A2A2A3A3=18cm，a1a1a2a2a3a3=12cm, 可知一个基因的效应值（A1=A2=A3）为3cm，（6A=18） 一个a基因的效应值（a1=a2=a3）为2cm。（6a=12）
因此，每用一个a基因替换一个A基因，穗长将减少1cm
-
15
忽略环境效应的影响，下列杂交试验的结果将是：
F2的红色籽粒中呈现各种程度的差异，按红色程度可分为： A组：1/4红粒：2/4中等红：1/4白粒； B组：1/16深红：4/16红：6/16中等红：4/16淡红：1/16白色； C组：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白色
-
9ห้องสมุดไป่ตู้
-
12
数量性状在研究方法的特点：
1）在杂交后代中，个别或少数后裔所能提供的信息量很少。 研究的单位必须扩大到群体和许多世系才可能获得对其 遗传规律和动态变化的认识；
2）对个体的性状进行测量；
3）利用生物统计学的方法，计算性状的表型参数：平均数、 方差（或标准差）、变异系数，以及遗传参数：遗传率、 遗传相关系数等。
-
《数量性状遗传分析》课件

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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。
遗传学第八章数量遗传课件.ppt

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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
《数量遗传分析》课件

《数量遗传分析》课件

详细描述
该研究采用基于群体的关联分析方法，在水稻种质资源中筛选出与产量性状相关的QTL。通过精细定位和验证， 确定了多个控制产量性状的关键基因。这些基因的发掘为水稻高产育种提供了重要的基因资源和育种靶点。
案例二：猪的体重性状的关联分析
总结词
通过对猪的体重性状进行关联分析，成功识别了多个与体重性状相关的基因和位点，为猪的育种提供 了有力支持。
02
预测模型和算法的 改进
利用人工智能技术，可以开发更 精确的预测模型和算法，以解析 复杂的遗传现象。
03
个性化医疗和精准 育种
通过人工智能与数量遗传分析的 结合，可以实现更精准的个性化 医疗和育种方案。
基因组编辑技术的进一步发展
完善基因组编辑技术
目前基因组编辑技术仍存在一定的局限性和挑战，未来需要进一步发展和完善相关技术 。
应用
关联分析在人类遗传学和 动植物育种中广泛应用， 用于疾病风险预测和性状 改良。
基因组预测
基因组预测概述
基因组预测是利用全基因组数据预测个体的表型 特征或疾病风险的方法。
基本步骤
包括全基因组测序、变异识别和表型预测，以实 现基于基因组的预测。
应用
基因组预测在人类健康管理、药物研发和精准农 业等领域具有广阔的应用前景。
详细描述
该研究利用大规模猪群体资源，采用全基因组关联分析方法，对猪的体重性状进行了深入研究。通过 精细定位和功能验证，发现了一批与体重性状显著相关的基因和位点。这些结果为猪的生长发育和肉 质改良提供了重要的基因资源和育种靶点。
案例三：奶牛产奶量的基因组预测
总结词
利用数量遗传分析方法，构建了奶牛产 奶量的基因组预测模型，提高了预测准 确率，为奶牛育种提供了有力工具。
第九章--数量遗传学基础PPT优秀课件

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
第七章-数量遗传学-基础课件(1)

第七章-数量遗传学-基础课件(1)


层的系数求得。（n为基因对数）
如
1
n=1,2n+1=3(层) n=2,2n+1=5(层) n=3,2n+1=7(层)
11 121 13 31
14641
1 5 10 10 5 1
1 6 15 20 15 6 1
如用图形表示，随着n的增加，二项分布逐渐成为 正态分布，从间断变异过渡为连续变异。环境对 基因型的影响，增加了表型变异的连续性。
决定数量性状的基因有加性效应，也有 显性效应和上位效应，更多的情况是几 种基因效应同时存在；
应用现代生物技术和统计方法，可以对 控制数量性状的基因从整体到局部进行 研究，如QTL。
2024/9/17
第三节 数量性状遗传分析的统计学方法
一、 表型值剖分的数学模型
1.表型值的剖分 P=G+E P：表型值 G：基因型值 E：环境离差
1
8
10
7
9 13
2
8
10
8
9 14
3
9
11
8 11
9
4
9
11 10 11
9
5
10
12
———————————————————————————
Σx
44
54 23 40 45
216
Σx2
390 586 277 404 527
2184
( Σx)2/ki 387.2 583.2 272.3 400 506.3 2149
2024/9/17
Re VG VEg VP
Re：重复力
(2)生物统计学概念 性状多次度量值之间的组内相关系数。
t MbSMw S MbS(k01)Mw S
数量性状遗传分析(共47张PPT)

数量性状遗传分析(共47张PPT)


9.1.4 阈性状及其特性
1 阈性状（threshold character/trait ）：性状 数值达到某一特定值时表现为正常，达不到则为不 正常，由多基因控制，表现呈非连续型变异，如血
压，血糖含量、生物的抗病力、患病性，还有如单胎 动物品种的产仔数表现单胎、双胎和稀有的多胎等。
2 人类的多基因遗传病
(p + q) 的一般形式，其中p + q = 1。这 可归结为 b=(xg-xr)/ag
n
数量性状和质量性状的划分不是绝对的，许多性状既受主效基因的控制，又受ห้องสมุดไป่ตู้效基因的影响。
(1/2R+1/2r)2n
↓
X(1/2R+1Y/2种r)2n 二项式的展开项构成了一种概率分布，称为二项
人类群体中多基因遗传病的遗传率（或遗传度）的估算方法：
微效基因（minor gene）：控制数量性状的遗传因子，
又称为多基因（polygene）。 主效基因（major gene）：控制质量性状的遗传因子，
又称为寡基因（oligogene）。
2 微效多基因之间通常不存在显隐性关系，表现 为不完全显性或无显性，或表现为增效和减效作 用。
3 微效多基因的遗传仍遵守遗传的基本规律，同样有
三对基因差异
0R 1R 2R 3R 4R 5R 6R 红粒：白粒=63：1
D 小麦子粒颜色受n对差异基因决定
则F2的表现型频率为：
(1/2R+1/2r)2n
这暗示，在数量性状中，高表型值的亲本（简称高值亲本）与低表型值的亲本（简称低值亲本）之间没有明显的显隐性关系。
F1的表型变异也完全来自环境变异，即VE1=VF1,VE2=VE1.
B组实验中，F2 红粒：白粒 = 15:1，表明子粒颜 色由2对差异基因决定。
数量性状的遗传1ppt课件

数量性状的遗传1ppt课件

2.群体基因型值的平均值 μ=P2a+2pqd+q2(-a) =a(p-q)+2pqd, μ不代表绝对平均值，
而是对双亲基因型平均值的离差。 (Ⅰ) a(p-q)表示纯合体的累加效应； (Ⅱ) 2pqd表示杂合体的显性效应，d=0表示无显性效应. (Ⅲ)若p=q=1/2,且d=0, μ=0 (Ⅳ)n个基因座的联合效应
10/12/2024
16
第一节 数量性状的遗传学分析
上面两个杂交试验都表明，当基因的作 用为累加时，即每增加一个红粒有效基 因(R)，子粒的颜色就要更红一些。由于 各个基因型所含的红粒有效基因数的不 同，就形成红色程度不同的许多中间类 型籽粒。
10/12/2024
17
第一节 数量性状的遗传学分析
基因控制 变异分布 表型 受环境 遗传 性状 研究 分布 影响 规律 特点 对象
————————————————————————————— 数量性状 多基因 正态分布 连续 大 非孟德 易度量 群体
尔遗传 质量性状 单基因 二项分布 分散 小 孟德尔 不易 个体
遗传 度量 和群体
—————————————————————————————
常归于环境效应. 用剩余值(R)表示: R=E+D+I, ∴P=A+R
2.表型方差及分量 VP=VG+VE ①G和E相关：VP=VG+VE+2covGE ②G和E无相关：VP=VG+VE=VA+VD+VI+VE
其中VA加性方差——可稳定遗传； VD显性方差，VI互作方差——不能稳定遗传。
10/12/2024
按照他的解释，数量性状是许多彼此独立的基因 作用的结果，每个基因对性状表现的效果较微， 但其遗传方式仍然服从孟德尔的遗传规律。而且 还假定：
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A bell-shaped curve typical of the continuously varying nature of a trait that is the result of poly-genic inheritance.
Comparison of Qualitative traits & Quantitative traits
影响长度的一对等位基因A和a在一个群体中的表现
基因型
aa
Aa
AA
表型

18
20
频率
0.36
0.48
0.16
•a基因的平均效应 a= •A基因的平均效应 A=
2*0.36*10+1*0.48*18 =13.2cm
2*0.36+1*0.48
Population concerned
Small
Quantitative traits
Continuous Statistics
( Biometrics) Often / more Poly-minor
genes Large
第二节 数量性状遗传分析的统计学基础
一、平均数 它表示一组资料的集中性，是某一性状全部观 察数(表型值)的平均，通常应用的平均数是算术 平均数。可用公式表示X：
第六章 数量性状遗传分析
本章重点和难点：
❖了解数量性状的主要特征和多基因假说的要点 ❖掌握遗传率的概念及计算方法 ❖了解自交和回交的遗传效应 ❖了解杂种优势的遗传理论
第一节 数量性状及其特征
一、数量性状的概念及其基本特征 (1) 质量性状(qualitative trait)
➢质量性状彼此差异明显，呈 现不连续变异
These children exhibit the range of skin, eye, and hair colors typical of poly-genic inheritance.
Trait ABO blood groups Eye color Fingerprints Ear structure
✓数量性状的差异要用数字表 示，如身高、体重……，等
二、数量性状遗传的多基因假说
(一)多基因假说的实验根据 1909年Nilson-Ehle对小麦和燕麦的籽粒颜色进行 研究发现
Red hulls of wheat white hulls of wheat
A complex inheritance pattern could be explained by the segregation and assortment of multiple genes ( published in 1909) .
数量性状是许多对微效基因或多基因(polygene)共同作用 的结果 多基因的每一对基因对其表型所产生的效应微小 微效基因的效应是相等而且相加，故又可称多基因为累 加基因 微效基因之间往往缺乏显性 多基因往往有多效性 多基因和主效基因一样处在细胞核的染色体上，并且具 有分离、重组、连锁等性质
玉米穗长
Covariance, Correlation and Regression
第三节 数量性状的遗传率
1. 遗传率的概念 表型方差可以分为遗传方差和环境方差两部 分，即：
VP＝VG＋VE
遗传率(heritability)或称广义遗传力：指遗传 方差在总方差中所占的比值
h2=VG/VP=VG/(VG+VE)
小麦籽粒 颜色3对重 叠基因决 定时的遗 传动态
这一结果表现的特点：
小麦和燕麦存在3对与种皮颜色有关、 独立分离的基因，及1对(3:1);2对 (15:1); 3对(63:1) 红色的程度可以进一步划分为：深 红、次深红、中红、……、白色等 红色深浅的程度与所具有的决定红 色的基因数目有关，而与基因的种 类无关
玉 短穗
米 长穗
F1
穗
F2
长
5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 4 21 24 8
3 11 12 15 26 15 10 7 2 1 12 12 14 17 9 4 1 10 19 26 47 73 68 39 25 15 9 1
(cm) 的 遗 传
(二)多基因假说的要点
1909年Nilson-Ehle提出多基因假说 (multiple factor hyphothesis)对数量性状 的遗传进行了解释：
✓他认为，数量性状是由许多彼此独立的基因 作用的结果, 每个基因对性状表现的效果较 微，但其遗传方式仍然服从孟德尔遗传规律
多基因假说的要点：
➢质量性状在表面上都显示出质 的差别，其后代比较容易符合 遗传学定律
➢质量性状的区别可以用文字 来描述
(2) 数量性状(quantitative trait): 所有能够度量的性状 统称为数量性状
数量性状的特征：
✓数量性状彼此间只有数量 的差别，没有明显的质的界 限，表现连续变异
✓数量性状是由多基因控制 的，其表现容易受环境条件 的影响
X=(X1+X2+X3……＋Xn)/n=ΣX/n
二、方差和标准差
方差是用以表示一组资料的分散程度；方差的 开方即等于标准差
S2=(xi-x)2/n-1
(xi-x)2= (xi2-2xxi+x2) = xi2-2x xi+xnx = xi2-( xi)2/n
S2=(x-x)2/n =[x2-( x)2/n]/n-1
Pattern of Inheritance Multiple alleles with co-dominance Polygenic with incomplete dominance Polygenic, influenced by external factors Many features polygenic, development related to gender
Items
Qualitative traits
Form of variation
Discrete
Method of study
Conventional genetic analysis
Environment-al influence
Little
Gene contribution
A few major genes