Towards robust evolutionary inference with integral projection models

Integral projection models (IPMs) are extremely flexible tools for ecological and evolutionary inference. IPMs track the distribution of phenotype in populations through time, using functions describing phenotype‐dependent development, inheritance, survival and fecundity. For evolutionary inference, two important features of any model are the ability to (i) characterize relationships among traits (including values of the same traits across ages) within individuals, and (ii) characterize similarity between individuals and their descendants. In IPM analyses, the former depends on regressions of observed trait values at each age on values at the previous age (development functions), and the latter on regressions of offspring values at birth on parent values as adults (inheritance functions). We show analytically that development functions, characterized this way, will typically underestimate covariances of trait values across ages, due to compounding of regression to the mean across projection steps. Similarly, we show that inheritance, characterized this way, is inconsistent with a modern understanding of inheritance, and underestimates the degree to which relatives are phenotypically similar. Additionally, we show that the use of a constant biometric inheritance function, particularly with a constant intercept, is incompatible with evolution. Consequently, current implementations of IPMs will predict little or no phenotypic evolution, purely as artefacts of their construction. We present alternative approaches to constructing development and inheritance functions, based on a quantitative genetic approach, and show analytically and through an empirical example on a population of bighorn sheep how they can potentially recover patterns that are critical to evolutionary inference.     

Chloroplast inheritance in the sea daffodil (Pancratium maritimum,Amaryllidaceae) through controlled crosses,seed germination and molecular analyses

Chloroplast inheritance is a very important information to obtain when cpDNA is used to study phylogeography or reconstruct phylogenies. A procedure used for the analyses of chloroplast inheritance in the sea daffodil (Pancratium maritimum) is described using multi-facet approach (artificial cross, germination and end-point PCR amplification).     

血脂异常遗传性疾病的研究现状

血脂异常(Dyslipidemia)是指血浆中胆固醇和(或)甘油三酯水平升高, 可导致严重的心血管疾病, 常以冠心病和脑中风为首发表现, 该类疾病严重危害着人们的健康。一些血脂异常疾病具有遗传性, 主要包括孟德尔遗传和多基因遗传。传统检测血脂异常相关基因的方法主要有DNA测序和连锁分析, 适合于孟德尔遗传性血脂异常疾病。最近几年兴起的新一代测序技术(Next-generation sequencing)不仅适用于孟德尔遗传性血脂异常疾病的研究, 同样适用于复杂性血脂异常疾病。2006年至今, 运用全基因组关联分析(Genome wide association study, GWAS)筛出许多与血脂异常疾病相关的基因, 这些基因和早期孟德尔遗传家系确定的基因多数相同。GWAS频谱分析发现, 复杂性疾病相关的基因变异频率存在差异, 并且几乎所有筛查出的与血脂异常疾病相关的单核苷酸多态性(Single nucleotide polymorphisms, SNPs)变异均位于非编码区, 使得人们逐渐对非编码区基因变异展开了研究。血脂异常致病基因的发现和基因变异致病机制的阐明, 为血脂异常疾病提供新的治疗靶点, 并为新一代药物筛选提供新思路。文章对血脂异常遗传性疾病的研究现状进行了综述。     

三种稻飞虱翅型分化的遗传分析

为了明确褐飞虱Nilaparvata lugens、 白背飞虱Sogatella furcifera和灰飞虱Laodelphax striatellus 3种稻飞虱翅型分化的遗传规律与差异, 采用翅型筛选与杂交遗传的实验方法, 研究了3种飞虱在秧苗期水稻上的翅型选择响应与杂交遗传规律。结果表明： 3种稻飞虱的翅型具有较强的选择响应, 并且长翅型纯系在白背飞虱中最易筛选得到, 灰飞虱的次之, 而褐飞虱的最难。3种稻飞虱的长翅(M)雄虫与短翅(B)雌虫配对(M♂×B♀)筛选3~5代后, 95%~100%的雄虫和雌虫分别稳定为长翅型和短翅型。筛选和杂交实验结果表明, 褐飞虱的翅型决定基本符合常染色体上的一对等位基因调控的从性性状遗传规律, 雄虫中长翅为显性, 而雌虫中短翅为显性。翅型的表型还受除基因型外的其他条件的影响, 利用长翅雄虫与长翅雌虫后代中出现的极少数的短翅雄虫与短翅雌虫进行配对, 其后代中各翅型出现的比率与长翅雌虫和长翅雄虫配对的无显著差异; 同样, 在短翅雄虫与短翅雌虫配对的后代中也有相同的结果。白背飞虱和灰飞虱在该筛选条件下很少有短翅雄虫出现, 两者翅型的遗传调控较为相似, 可用由两对等位基因控制的性状来解释筛选和杂交实验的结果, 其中一对等位基因位于性染色体上, 调控雄性的翅型, 且长翅为显性; 另一对位于常染色体上, 调控雌性的翅型, 且短翅为显性。据此认为, 3种飞虱翅型决定基因的显隐性在不同性别间的差异, 以及翅表型与基因型的不一致性, 是稻飞虱种群在不同条件下均可灵活调控翅型的重要遗传机制。     

高粱抗蚜研究进展

高粱(Sorghum bicolour)是世界上最重要的粮食、饲料、酿造和能源作物之一, 也是C₄植物研究的模式植物。蚜虫是农业生产上的重要害虫, 几乎危害所有的栽培作物。危害高粱的蚜虫主要包括高粱蚜(Melanaphis sacchari)、麦二叉蚜(Schizaphis graminum)和玉米蚜(Rhopalosiphum maidis)。高粱的抗蚜资源尚不丰富且缺乏深入系统的研究。目前研究较多的是麦二叉蚜的抗性遗传方面, 已定位20个抗性QTLs, 单一QTL对抗性差异贡献率最高可达80.3%, 对高粱蚜和玉米蚜的研究尚需进一步加强。高粱的理化特性与其抗蚜性能相关, 故可与育种实践相结合。高粱和蚜虫(Acyrthosiphon pisum)的全基因组测序工作已经完成, 这将有助于蚜虫-植物间的相互作用关系及植物对蚜虫的抗性机制研究。目前已克隆到2个抗蚜基因, 且多个抗蚜基因(位点)已被定位在染色体上。该文重点综述了上述研究成果并对高粱抗蚜的研究前景进行了展望。     

鲜食番茄果实中番茄红素含量的主基因－多基因混合遗传分析

选择2个番茄红素含量显著不同的鲜食番茄品系,通过P₁、P₂、F₁、F₂、B₁和B₂6世代联合分析法,研究分析了番茄红素的遗传规律。结果表明：番茄红素的遗传符合一个主基因和加性－显性－上位性多基因模型,主基因遗传力在B₁、B₂和F₂分别为6.85%、34.78％和58.33％,多基因遗传力在B₁、B₂和F₂分别为58.48％、30.69％和0。      

植物数量性状遗传体系的分离分析方法研究

在传统的数量性状多基因遗传模型基础上提出主基因-多基因遗传模型具普遍性,纯主基因或纯多基因遗传模型只是其特例。由此初步建立了植物数量性状遗传体系分离分析方法。目前该方法可以检验2～3个主基因的个别遗传效应、多基因整体的遗传效应和两者的遗传率。本文介绍这种分离分析方法的研究经过、主要进展及应用效果,并以实例说明其分析步骤、方法和效果。     

水稻广亲和性遗传的主基因一多基因混合模型分析

籼、粳亚种间的F1一般表现为半不育,这限制了籼、粳杂种优势的利用。广亲和基因的发现及其遗传研究有助于揭示这种半不育现象的遗传本质,使克服籼、粳亚种间F1的半不育成为可能。本研究采用主基因－多基因混合遗传模型,分析了籼、粳杂交组合3037/02428的P1、P2、F1、B1、B2和F2六世代材料。研究结果显示：广亲和性的遗传除受单个主基因控制外还受多基因的影响。在利用广亲和基因克服亚种间的半不育性时不仅要考虑主基因对育性的作用,也不能忽视多基因对育性的影响。     

应用重组自交系群体定位大豆抗虫QTL

以大豆组合科丰1号×南农1138-2衍生的重组自交系(RIL)群体为材料构建遗传连锁图谱, 利用软件 Cartographer V.2.5 采用复合区间作图法检测定位大豆抗虫QTL。以斜纹夜蛾幼虫重为抗性指标, 检测到 1 个与抗虫性有关的 QTL, 位于G20-O连锁群上, 其端距离为31.91 cM, 加性效应估计值为0.0408, 对性状变异的解释率为 11.74％; 以蛹重为抗性指标, 检测到 2 个与抗虫性有关的 QTL, 分别位于G8-D1b+W和G17-L连锁群上, 其端距离分别为 14.71 cM和0.01 cM, 加性效应估计值分别为-0.0139和0.0103, 对性状变异的解释率分别为 11.30％和6.36％。