长期人工选择对群体遗传结构的影响——一项计算机模拟研究 Ⅱ.长期选择对群体遗传方差的作用

本文给出了显性与超显性模型下加性方差的分剖公式,为研究选择作用下基因间关系的变化提供了有力的方法。并模拟研究了群体大小、连锁强度与遗传力水平对遗传方差变化的影响。小群体中遗传方差在世代间波动很大;大群体中则稳定下降、波动较小。选择作用下平衡加性方差下降很快,特别是高遗传力性状。紧密连锁在小群体中一方面降低选择反应,一方面维持了更多的加性方差,从而使得预测长期选择反应甚为困难。     

长期指数选择的遗传效果分析—计算机模拟研究

本文利用Monte Carlo模拟技术研究比较了普通选择指数、实际选择指数、约束指数和单性状选择四种方法的长期选择效果及对群体遗传结构的影响。50世代的结果表明:群体大小和遗传参数能明显影响长期指数选择的反应;实际指数选择是有效的,其总体效果好于普通指数;约束选择的早期反应虽低于普通指数,但后期效果好,而且对群体遗传结构影响较小。同时,指数选择使性状加性遗传方差和遗传力衰减变化,而遗传相关依指数公式的系数呈定向改变。建议多性状长期选择时应用实际指数法或约束指数法。     

长期选择的反应

一、引言 预测选择反应对于动物育种工作者来说,是非常重要的。对于短期反应,只根据基础群的参数就可提供准确的预测,其公式为: R=iρ_(AI)σ_A其中R为所考虑性状一代的选择反应;i为选择强度;ρ_(AI)为性状加性值A和选择标准I间的相关,在章性状个体选择时ρ_(AI)=h;σ_A为性状加性遗传标准差。 进行长期选择时群体遗传结构会发生变化,从而     

性状遗传力与QTL方差对标记辅助选择效果的影响

在采用动物模型标记辅助最佳线性无偏预测方法对个体育种值进行估计的基础上,模拟了在一个闭锁群体内连续对单个性状选择10个世代的情形,并系统地比较了性状遗传力和QTL方差对标记辅助选择所获得的遗传进展、QTL增效基因频率和群体近交系数变化的影响。结果表明：在对高遗传力和QTL方差较小的性状实施标记辅助选择时,可望获得更大的遗传进展;遗传力越高,QTL方差越大,则QTL增效基因频率的上升速度越快;遗传力较高时,群体近交系数上升的速度较为缓慢,而QTL方差对群体近交系数上升速度的影响则不甚明显。结合前人关于标记辅助选择相对效率的研究结果,可以认为：当选择性状的遗传力和QTL方差为中等水平时,标记辅助选择可望获得理想的效果。     

比值性状的遗传力与选择强度的关系

本文利用计算机模拟技术比较了不同遗传参数组织下比值性状的理论遗传力及其在各选择强度下实现遗传力的差异,证明了比值性状的遗传特性与一般正态数量性状不同,其实现遗传传力随选择强度不同而呈有规律的顺序变化;并且这种变化受比值的两个分量性状的遗传力和遗传相关大小影响。Ｓｕｔｈｅｒｌａｎｄ的理论遗传力亦不能有效地预测选择比值的遗传变化。反求指数法（ＩＩＲ法）对直接选择比值的作用机制分析表明,在不同选择强度下     

侧翼标记基因型方差组分随不同选择强度的变化

从实际角度看,选择在用于标记-QTL连锁分析的实验群体中是较普遍存在的。为获得QTL位置及其效应的无偏估计,有必要研究选择对连锁分析实验所造成的影响。该文在侧翼标记情况下利用广泛使用的半同胞设计提出了3种方差组分,即标记组间方差、组内多基因方差和组内重组方差及其构成。着重从理论上研究了各方差组分在不同选择强度下的变化规律,阐明了选择对各方差组分的效应。结果表明,各方差组分对选择强度的变化很敏感。随着选择强度的增加,所有方差组分都以二次曲线方式有不同程度的下降。比较而言,标记组间方差组分下降最快,标记组内多基因方差下降较慢,组内重组方差下降最慢。这意味着QTL连锁分析功效的降低。所以在实际群体中应采取必要措施尽量避免选择的发生,从而消除选择对QTL连锁分析的负面效应。     

中国汉族人群人类白细胞抗原HLA不同基因座位间的基因重组

人类白细胞抗原(human leucocyte antigen, HLA)复合体基因座位间的重组、重组热点、连锁不平衡与疾病易感性的关联性研究已成为免疫遗传学与人类后基因组学等研究领域的研究重点与焦点. 本文报道了在中国汉族人群中发现的10例HLA复合体中的基因重组家系. 采集重组家系的2~3代家庭成员的外周血标本, 首先对其HLA-Ⅰ, Ⅱ类区域的5个经典基因位点进行PCR-SSP低、高分辨率基因分型及SBT分析, 然后再进行遗传家系分析研究, 确定HLA基因重组相关位点, 并对重组家系的单体型进行了群体统计学分析. 结果发现, 在10例HLA重组家系中有8例重组发生在HLA-A/Cw位点之间, 其中4例重组发生在A*02-Cw*03单体型中, 2例重组发生在A*24-Cw*03单体型中; 1例重组发生在HLA-B/DRB1位点之间, 还有1例重组发生在HLA-B/Cw位点之间. 群体统计学分析发现, A*02-Cw*03单体型呈一定程度的连锁不平衡但不是很强(Δ/δ_(Δ) = 3.0, Δ_(r) = 0.30); 另有3个单体型虽呈强连锁不平衡却发生了重组事件, 即A*33-Cw*03 (Δ/δ_(Δ) = 7.22, Δ_(r) = 0.51), A*30-Cw*06(Δ/δ_(Δ) = 10.37, Δ_(r) = 0.93)和 B*13-Cw*03(Δ/δ_(Δ) = 7.69, Δ_(r) = 0.38), 这说明重组可能是打破旧的连锁不平衡来产生新的连锁不平衡的重要原因. 本文绘制了每个重组家系成员的HLA单体型, 并建立了中国汉族人群的HLA重组遗传图谱, 初步定位重组发生的范围并分析了位点间重组与连锁不平衡的关系, 这为更深入地研究HLA重组事件奠定了基础.     

连锁情况下自交群体遗传组成的一般表达及紧密连锁基因的选择

根据基因连锁模型推导出了计算杂交后代群体中基因型频率的数学公式,以此为基础分析了紧密连锁基因的选择策略。当Aa和Bb紧密连锁时,重组基因型在F2的频率很小,但是,随着世代的递增而迅速增大。重组基因型频率的变化与连锁强度有密切的关系。连锁越紧密,加代对提高其频率的效果就越明显。在两个位点紧密连锁的情况下,在F2代对重组类型直接进行选择很困难。推迟选择世代可以大幅度地提高选择效率。如果把选择世代由F2推迟到F3~F7,当连锁强度为5%时,选择效率可以提高到F2代的20~68倍;当连锁强度为0.5%时,选择效率可以提高到F2代的200~708倍。本文中推导出的数学公式和原理适用于任何连锁基因的选择和群体组成分析。当P=0.5时,也可以用于独立基因的遗传分析和选择。     

一个具选择、突变、迁移的群体的遗传差分模型

假设一个群体是由“单位点—双基因”的个体所组成的,在该群体内存在选择、突变、迁移、生死等效应的作用。本文给出了在上述假设下并满足:(1)世代重叠,选择、突变、迁移、生死等效应的作用均在世代遗传之间完成;(2)群体适当大,个体间交配随机,符合孟德尔式遗传;(3)没有任何意外的灾祸等约定的群体遗传的数学模型。通过模型分析,我们能够进一步用数学语言来解释一些生命现象。模型分析指出:虽然某些群体不满足Hardy-Weinberg定律所叙述的条件,但可能具有和Hardy-Weinberg定律的结论相似的结果。该文中还就几个主要参数的变化讨论了群体遗传和进化的某些性质,如平衡等。最后,我们给出了该模型的一个数值例子。     

江浙沪地区乙肝病毒B、C基因型S基因突变及选择压力分析

目的系统分析江浙沪三地的乙肝病毒B、C基因型S基因突变和选择压力情况,以期为乙型肝炎的防治提供理论依据。方法采用NCBI数据库提供的乙肝病毒序列,分为B、C基因型两组,分析突变情况,同时采用Datamonkey进行选择压力分析和Bioedit进行氨基酸置换熵值分析。结果S基因226个氨基酸位点突变分析中,产生突变有位点122个,位点突变率C基因型(45.58%)高于B基因型(30.09%)(χ~2=11.523,P=0.001);总突变率C基因型(1.36%)高于B基因型(0.80%)(χ~2=46.642,P=0.000);α决定簇突变率C基因型(2.40%)高于B基因型(0.96%)(χ~2=20.524,P=0.000)。B基因型α决定簇突变率高于总突变率(χ~2=0.735,P=0.391);C基因型α决定簇突变率高于总突变率(χ~2=44.467,P=0.000)。B基因型氨基酸突变最多的位点为200、213、161和21位点,C基因型氨基酸突变最多的位点为126、68、3、53和194位点。两个基因型dN/dS均值均小于1。B基因型没有发现正向选择位点,发现8个负向选择位点。C基因型发现7个正向选择位点,17个负向选择位点。B基因型仅发现一个易突变位点(200位),C基因型也仅发现一个易突变位点(126位),大多数氨基酸位点熵值0.4。结论江浙沪地区S基因突变率水平较低,其中C基因型位点突变率、α决定簇突变率和总突变率高于B基因型,α决定簇突变率高于总突变率。C基因型经历外界环境免疫选择压力和自身进化压力双重影响,自身进化压力强于外界环境免疫选择压力;而B基因型主要遭受自身进化压力。尤其要格外关注C基因型的进化进程。     

细叶云南松天然种源林遗传多样性的SSR分析

利用12对SSR引物对三个不同种源的细叶云南松群体遗传多样性进行研究。结果表明:共检测到13个位点37个等位基因,每个位点平均观察等位基因数(A)为2.85,多态率为100%;平均有效等位基因数(Ne)1.45。各群体内的有效等位基因数平均为1.447,观察杂合度平均为0.341,期望杂合度平均为0.281。三个群体的Nei’s基因多样度指标的变化范围为0.256~0.297,Shannon多样性指数变化范围为0.448~0.484,各群体间的多态性水平差异不大。细叶云南松群体间的基因分化系数(Gst)为0.089,群体间的遗传分化水平较低,大部分变异均存在群体内。细叶云南松群体间的基因流(Nm)在不同位点的变化范围从4.693~122.189,平均为11.17。说明细叶云南松群体间存在比较充分的基因交流。     

蕨类植物rbcL基因正选择和负选择位点的鉴定

基于分支模型、位点模型及分支-位点模型对蕨类的rbcL基因所受到的选择压力进行了分析.结果显示:分支模型下检测到大部分分支处于负选择,仅4个分支处于正选择压力下,并且仅2分支具有统计上的显著性;在位点模型下,通过比较模型M1a/M2a和M7/M8,在氨基酸水平上模型M2a和模型M8均鉴定出98L位点被正选择;在模型M8下,鉴定负向选择位点共228个,占总序列的83.82%,从而揭示出负选择对rbcL基因的进化起着非常重要的作用;在分支位点-模型c下鉴定出262A被正选择.98L、262A位点分别位于rbcL羧基末端α/β桶结构域的第3和第8个α螺旋上.蕨类通过该结构域的适应性进化,适应白垩纪被子植物兴起而引发的陆地生态系统改变,研究结果为以后实验分析提供了首选位点.     

不同寄主来源的马铃薯Y病毒群体遗传结构的比较分析

文章以马铃薯Y病毒(Potato virus Y, PVY) P3和pipo基因为分子标记,比较分析烟草和马铃薯两个寄主的PVY遗传多样性和群体分化,并评估突变、选择、基因流等遗传力所起的作用。通过P3和pipo基因计算获得的烟草和马铃薯群体分化指数F_ST分别为0.116和0.120,且统计检验差异显著,表明烟草和马铃薯寄主的PVY之间中度分化。变异分析结果显示,烟草分离物P3和pipo基因的核苷酸序列一致性分别为85.2%~100%和76.5%~100%,而马铃薯分离物的P3和pipo基因的核苷酸序列一致性分别为95.7%~100%和93.0%~100%,表明烟草PVY变异程度高于马铃薯。同时,P3基因内检测到大量的净化选择位点,表明该基因大部分位点的变异为有害突变,在进化过程中被剔除。此外,P3基因内还检测到两个显著正向选择位点,表明这两个位点的变异为有益突变,有利于病毒的生存竞争。在pipo基因中未检测到显著的选择位点,表明该基因上的变异基本不受自然选择影响。通过P3和pipo基因计算烟草和马铃薯群体间的基因流Nm值分别为1.91和1.83,表明这两个群体间存在较强的基因交流。以上结果表明,来源于烟草和马铃薯寄主的PVY遗传差异显著,突变、自然选择以及基因流都影响两者的遗传多样性及遗传分化程度。     

大别山山核桃天然群体遗传结构的初步分析

利用RAPD分子标记技术检测了大别山山核桃3个天然居群的遗传多样性和遗传结构。20条10 bp随机引物共检测到238个扩增位点,其中多态性位点162个,多态位点百分率(PPB)为68.1%。居群水平Shannon’s多态性信息指数(I)介于0.2651~0.2801之间;居群水平Ne i’s基因多样性指数(H)介于0.1789~0.1890之间。遗传变异计算显示大别山山核桃居群间基因分化系数(Gst)为0.4063,分子方差分析(AMOVA)表明居群间基因分化水平为0.4177,居群间基因流(Nm)为0.7306,说明大别山山核桃大部分变异存在于居群内,居群间基因交流相对较少。这一结果符合大别山山核桃风媒、异交的繁育系统特点,但其居群间基因分化程度明显高于异交植物的平均水平(Gst=0.1930)。地理隔离、居群内近交及居群间基因流受阻可能是形成目前大别山山核桃天然群体遗传结构的主要因素。     

小麦抗条锈基因Yr69的连锁标记开发

抗条锈病基因Yr69对我国小麦条锈菌(Puccinia striiformis f. sp. tritici)小种具有广谱抗性,在小麦抗条锈病育种中具有重要价值。为提高分子标记辅助选择育种的效率,加快Yr69在小麦抗病育种中的应用,本研究利用条锈菌小种CYR34对包含340个小麦家系的‘Taichung29/CH7086’F9代RIL(Recombinant inbred line)群体进行接种鉴定,并利用BSA-SNP(Bulked segregant analysis-single nucleotide polymorphism)技术对其抗条锈病基因进行了重新定位。抗病鉴定结果显示,RIL群体中抗感病家系的数量呈双峰分布,‘CH7086’的条锈病抗性受一个主效位点控制。BSA-SNP基因分型结果表明,多态性SNP主要集中于小麦2AS染色体末端0～30Mb的染色体区段。在该基因组区段开发了208个SSR分子标记,利用抗感病小群体从中筛选到14个与Yr69连锁的分子标记。利用14个标记对340个RIL家系进行PCR扩增和分子作图,将Yr69定位于2AS111和2AS171之间约7.76...     

利用选择性基因分型方法定位大豆分枝数QTL

分枝数是大豆重要的农艺性状之一。对控制大豆分枝数的基因位点进行定位具有重要的理论和应用价值。本研究以寡分枝栽培大豆冀黄13为母本,多分枝地方品种小黑豆为父本配制杂交组合,分别在2012年以F2:3群体为定位群体利用寡分枝单尾法和在2014以F2:4群体为定位群体,利用双尾法选择性基因分型方法对大豆分枝数进行QTL定位研究。研究表明,2012年,在寡分枝单尾群体检测到一个L连锁群上BARC19-1222(71.32 c M)位点与分枝数QTL位点连锁,该位点与已经报道的q Br2和q BN24-1位点较近,可能为同一个位点;2014年,在F2:4分离群体中的双尾群体中共检测到2个与分枝数QTL位点连锁的位点,分别是F连锁群上的BARC13-1845位点和B2连锁群上的BARC14-1214位点。在其附近尚未有分枝数相关QTL位点的报道,这两个位点可能为新位点。本研究将为进一步进行分枝数QTL位点的精细定位和分子标记辅助选择育种奠定基础。     

畜禽近交的遗传效应及其对选择效率的影响

研究畜禽近亲繁育的遗传效应表明,畜禽经受长期连续的近交与选择,其遗传变异减小,第n代的遗传力相对初始时的效率为GE=(1-F)/(1-Fh²)每代所获得的遗传进展低于期望值,平均每代选择反应R≦R/nΣ(GE)_i果蝇的刚毛实验证明了上述结论。     

华南及邻近地区大刺鳅遗传多样性的ISSR分析

为了解我国大刺鳅野生资源状况, 研究采用ISSR技术分析了福建、广东、广西、云南和海南11个地理群体262尾大刺鳅的遗传多样性。10个引物共扩增出112个位点, 多态位点95个, 多态位点比例为84.82%。大刺鳅总群体Nei基因多样性h=0.2126、Shannon 信息指数I=0.3358, 表明大刺鳅总群体遗传多样性较丰富, 其中各群体遗传多样性依次为恩平 红河 屯昌 英德 河池 乐昌 增城 龙岩 五华 仁化 百色。总群体遗传分化系数Gst=0.4620, 显示46.2%的变异来自群体间。总群体基因流Nm=0.5823, 表明大刺鳅总群体间缺乏有效的基因交流, 遗传漂变是大刺鳅群体遗传分化的主要因素。聚类分析表明, 东江群体和韩江群体聚为一支, 西江群体和北江群体聚为一支, 大陆群体聚为一大支, 然后和海南屯昌群体聚类。     

杂合子长期变化的计算机模拟试验——群体中长期保存杂合子的可能性分析

本文运用计算机模拟的方法,在随机交配、随机留种的情况下,分析了群体中长期保存杂合子的可能性。从模拟试验结果验证了群体遗传学理论的一个重要结论:群体中长期保存杂合子是不可能的。因此在畜禽保种工作中以减少基因纯合而保存群体全部基因为目的,来控制近交是不一定必要的。     

家畜近亲繁殖群体连锁不平衡的分析

本文分析了家畜近亲繁殖群体连锁位点基因遗传平衡的实现,推导出了配子型频率及基因型频率通用递推公式．研究证明,近交群体不同于随机交配大群体,其连锁不平衡值d（绝对值）随世代的下降速率不仅取决于重组率,而且也依赖于近交速率．近交越剧烈,则d下降越慢;达平衡态时,近交群体d值并不一定等于0．连锁越紧密,近交越剧烈,则平衡d值越大．最后讨论了研究结果在家畜育种中的应用．