Segregation Analysis on Genetic System of Quantitative Traits in Plants

Based on the traditional polygene inheritance model of quantitative traits, the author suggests the major gene and polygene mixed inheritance model. The model was considered as a general one, while the pure major gene and pure polygene inheritance model was a specific case of the general model. Based on the proposed theory, the author established the segregation analysis procedure to study the genetic system of quantitative traits of plants. At present, this procedure can be used to evaluate the genetic effect of individual major genes (up to two to three major genes), the collective genetic effect of polygene, and their heritability value. This paper introduces how to establish the procedure, its main achievements, and its applications. An example is given to illustrate the steps, methods, and effectiveness of the procedure. Translated from Hereditas, 2005, 27(1) (in Chinese)     

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。     

辣椒株高遗传分析

以辣椒矮秆自交系B9431（P1）和高秆自交系‘吉林长椒’（P2）为双亲,构建P1、F1、P1、B1、B2和F2 6个家系世代群体,应用植物数量性状主基因＋多基因混合遗传模型对该6个世代群体株高进行多世代联合分析,结果显示：株高遗传符合1对主基因＋多基因遗传模型,高秆对矮秆表现为不完全显性,F1代株高的势能比值为0．39,显性程度为0．91。B1、B2和F2群体主基因遗传率分别为20．35％、17．20％和35．29％,多基因遗传率分别为5．08％、19．75％和0;主基因效应表现为负向加性效应,其值为-6．43,显性效应为0;多基因加性效应值和显性效应值分别为-8．89和9．77。研究还表明,主基因与多基因间的基因效应存在一定差异,主基因加性效应值相当于多基因加性效应值的72．33％,主基因无显性效应,显性效应是由多基因控制遗传。     

质量—数量性状遗传参数估计的P1,P2,F1,B1,B2联合分析方法

提出利用亲本Ｐ_１和Ｐ_２、杂种Ｆ_１、回交Ｂ_１和Ｂ_１五个世代联合分析包括两个位点主基因控制的质量－数量性状遗传的统计方法,共建立了可供选择的微基因遗传、一对主基因＋微基因混合遗传、二对主基因＋微基因混合遗传三类五种（套）共 ２８个遗传模型,采用 ＡＩＣ信息准则选择最适模型,并通过适合性检验对所选择的遗传模型做进一步的检验．文章最后还讨论了两种变型设计．     

利用DH或RIL群体检测QTL体系并估计其遗传效应

利用ＤＨ和ＲＩＫＬ群体并结合重复内分组随机区组设计对和物产量等遗传率较低的数量性状进行分离分析可提高遗传分析的精度。根据混合分布理论菜了利用ＤＨ或ＲＩＬ群体重复实验数据鉴定数量性状混合遗传模型的分离分析法,特别是２对链锁主基因＋多基因模型。该方法可鉴定数量性状的遗传模型和主基因的作用方式,估计主基因、多基因的遗传疚和遗传方差,在两主基因存在连锁可可估计其重组率。下面通过应用举例说明该方法。     

辣椒果实性状主基因+多基因遗传分析

以果实性状差异较大的一年生辣椒材料C.annuum B9431(P1)和灌木辣椒材料C.frutescens H108(P2)为亲本,构建4世代群体(P1、P2、F1、F2),应用数量性状主基因+多基因混合遗传模型方法对辣椒6个果实性状进行遗传分析,为辣椒果实性状QTL定位及分子标记辅助育种研究奠定理论基础。结果表明:6个果实性状均符合2对主基因+多基因遗传模型。其中,单果重量、果实纵径、果实横径、果形指数和果肉厚度5个性状均符合E-0模型,即2对加性-显性-上位性主基因+加性-显性-上位性多基因混合遗传模型;果柄长度最佳遗传模型为E-5,即2对完全显性主基因+加性-显性多基因模型。单果重量、果实纵径、果实横径、果形指数、果肉厚度和果柄长度主基因遗传率分别为87.64%、37.67%、82.46%、94.82%、83.33%和40.00%,多基因遗传率分别为7.50%、54.56%、10.53%、0.27%、12.96%和37.78%。     

大豆抗灰斑病主基因的发现与遗传研究

利用高抗品种东农9674与感病品种杂交,在田间多个生理小种共存条件下研究大豆灰斑病抗性的遗传规律,发现杂交后代的抗性表现具有明显的质量性状遗传特征,F1代表现完全显性,F2代的抗感分离比例在个别组合接近3:1。采用数量性状的主要基因-多基因混合遗传模型对抗性的遗传进行模型的判别与遗传参数的估计,发现抗性遗传存在明显的主要因效应,分别符合一个主基因 多基因加显性模型及两个基因独立遗传模型。主基因的加性、显性以及主基因之间的相互作用普遍存在,对抗病性的遗传起很大作用。     

数量性状主基因＋多基因混合遗传分析中鉴定多基因存在的IECM算法

为了进行２对主基因＋多基因混合遗传分析中的主基因存在的鉴定和多基因存在的鉴定以及多世代的联合遗传分析的分布参数估计,在ＥＣＭ算法和剖分成分分布方差为主基因变异组分、多基因变异组分和误差变异组分三部分基础上,提出了计算简便的迭代ＥＣＭ算法,简称ＩＥＣＭ算法,以利用 Ｐ_１、Ｆ_１、Ｐ_２和 Ｆ_（２：３）家系世代鉴定多基因存在为例阐明该算法．它的 ＣＭ步包含迭代ＣＭ_１、迭代ＣＭ_２和迭代ＣＭ_３步,在固定其它参数的情况下分别求分布平均数、多基因方差组分和误差方差的极大似然估计．通过１１３８－２ｘ邳县天鹅蛋杂交组合的Ｐ_１、Ｐ_２、Ｆ_１和Ｆ_（２：３）家系群体研究了大豆豆秆黑潜蝇的遗传规律．结果表明,它受 １对主基因的控制并有多基因的修饰．     

利用回交B1和B2及F2群体鉴定数量性状两对主基因+多基因混合遗传模型

ＱＴＬ作图和主基因＋多基因混合遗传分析表明：拓展两对基基因＋多基因混合遗传模型十分必要。本文利用混合分布理论,ＡＩＣ准则在回交Ｂ１和Ｂ２群体或Ｆ２群体中鉴定两对主基因的存在,当主基因存在时估计其遗传参数;同时还改进了利用亲本,Ｆ１和回交Ｂ１和Ｂ２群体,或亲本,Ｆ１和Ｆ２群体鉴定多基因存在的方法,分布参数的估计采用ＩＥＣＭ算法,以水稻株高性状为例说明该方法的应用。     

甜椒育种材料N1345的疫病抗性遗传分析

阐明了以甜椒N1345为抗原的疫病抗性遗传机制,为甜辣椒抗疫病新品种选育提供依据。通过稳定高抗疫病甜椒育种材料N1345,与高感疫病辣椒材料N1308构建的P1、P2、F1、B1、B2、F2六个联合世代,应用植物数量性状主基因+多基因联合分离分析方法,进行了疫病抗性遗传分析。结果显示,以甜椒N1345为抗原的疫病抗性由2对加性-显性-上位性主基因控制（B-1-1）,两主基因加性效应、显性效应均相等,主基因遗传率在B1、B2和F2世代分别为63.43%、82.32%和83.46%。     

利用P1、F1、P2、F2和F2:3家系五世代联合分离分析的拓展

在王建康等[3]的基础上拓展了利用P1、F1、P2、F2和F2：3家系5群体的2对主基因（B）和2对主基因 多基因（E）2类模型,为使拓展模型成为可能并提高分布参数估计值的精度,用IECM算法估计样本似然函数分布参数,通过重新分析3个大豆杂交组合抗豆秆黑潜蝇主茎虫量遗传资料证实了通过孟德尔氏遗传分析法所获得的结果,并得到存在多基因的统计学依据。     

烟草白粉病抗性基因的遗传分析

以烟草抗白粉病品种台烟7号为母本,感病品种NC89为父本,构建6个世代的群体,利用主基因 多基因混合遗传模型的分离分析方法,研究烟草白粉病的抗性遗传规律。结果表明,烟草白粉病抗性的遗传是由两对加性-显性-上位性主基因 加性-显性-上位性多基因（E-0模型）控制的。B1、B2和F2世代主基因的遗传率分别为88.05%、32.62%、84.43%,主基因遗传率很大,说明可以在抗病育种早期进行选择;B1、F2世代多基因遗传率均为0.00%,说明烟草白粉病的发生受一定环境影响。     

水稻种子抗老化遗传分析

相似文献   

萝卜优异种质对芜菁花叶病毒抗性的遗传分析

为了深入认识萝卜优异种质对芜菁花叶病毒(TuMV)的抗性遗传机制,本研究以高抗TuMV的自交系Q07-12(P_1)和高感自交系KB07-10(P_2)为亲本,构建了包括P_1、P_2、F_1、B_1、B_2及F_2的6个群体,采用数量性状主基因+多基因混合遗传的六世代联合分析法,对其抗性遗传规律进行了研究。结果表明,萝卜对TuMV的抗性受两对主基因控制,并符合"加性-显性-上位性主基因+加性-显性-上位性多基因"模型,其中主基因遗传率在B_1、B_2及F_2群体中分别为89%、55%和95%,多基因的遗传率分别为0、40.9%和0,环境因素对抗性强弱的影响较小。此结果表明了该优异种质在萝卜抗病毒遗传改良中的利用价值,为萝卜抗病育种和抗病基因的挖掘提供了理论依据。     

甘蓝型油菜芥酸含量的主基因＋多基因遗传

应用植物数量性状主基因＋多基因混合遗传模型对甘蓝型油菜无芥酸品种HSTC     

白菜叶裂数性状主基因+多基因遗传分析

以叶片全缘的大白菜自交系(P1)和叶缘深裂的欧洲白菜型油菜自交系(P2)杂交所获得的6个基本世代(P1、P2、F1、B1、B2、F2)为材料,应用主基因+多基因混合遗传模型对白菜叶裂数进行遗传分析。结果表明,白菜的叶裂数受2对加性-显性-上位性主基因+加性-显性多基因的控制,第1对主基因加性效应为-1.154 7,显性效应为-1.516 8;第2对主基因的加性效应为-1.154 8,显性效应为1.034 9;多基因加性效应为0.591 9,显性效应为1.145 2,2对主基因间存在明显的交互作用。B1、B2和F2世代叶裂数的主基因遗传率分别为88.48%、90.40%、93.03%;多基因遗传率分别为4.114%、0、0。B1、B2、F2世代叶裂数表现出较高的主基因遗传率,受环境影响较小。在白菜叶裂数性状的改良中应以主基因为主,并适于早代选择。     

Major gene detection for fusiform rust resistance using Bayesian complex segregation analysis in loblolly pine

The presence of major genes affecting rust resistance of loblolly pine was investigated in a progeny population that was generated with a half-diallel mating of six parents. A Bayesian complex segregation analysis was used to make inference about a mixed inheritance model (MIM) that included polygenic effects and a single major gene effect. Marginalizations were achieved by using Gibbs sampler. A parent block sampling by which genotypes of a parent and its offspring were sampled jointly was implemented to improve mixing. The MIM was compared with a pure polygenic model (PM) using Bayes factor. Results showed that the MIM was a better model to explain the inheritance of rust resistance than the pure PM in the diallel population. A large major gene variance component estimate (> 50% of total variance), indicated the existence of major genes for rust resistance in the studied loblolly pine population. Based on estimations of parental genotypes, it appears that there may be two or more major genes affecting disease phenotypes in this diallel population.     

结球甘蓝植株相关主要农艺性状 的遗传及相关性分析

利用主要农艺性状上具有显著差异的结球甘蓝高代纯合自交系01-88和02-12杂交获得F1,通过游离小孢子培养获得含有189个基因型的DH群体为试验材料,采用主基因+多基因混合遗传模型对结球甘蓝外叶数、开展度、株高、外叶颜色、外叶长和外叶宽6个与植株相关的主要农艺性状进行遗传和相关性分析。结果表明,在DH分离群体中6个主要农艺性状呈连续的、单峰、偏态分布,说明这些性状为多基因控制的数量性状。除外叶宽和外叶颜色性状受多基因控制外,其余4个农艺性状均受2对主基因+多基因控制。主基因遗传率大小顺序为株高(59.16%)>外叶长(56.56%)>外叶数(55.67%)>开展度(19.56%)。株高、外叶长和外叶数性状具有较高的主基因遗传率,早代选择效果较好。这6个农艺性状间存在一定的相关性,其中外叶数与开展度、外叶长与外叶宽等成对性状呈极显著正相关;外叶数与外叶宽成对性状呈极显著负相关,在育种实践中可利用其相关性实行间接选择。     

Inheritance of dermatoglyphic asymmetry in 500 Indian pedigrees: complex segregation analysis

The major aim of this study is to determine the mode of inheritance of asymmetry of quantitative dermatoglyphic traits based on principal factors through the application of complex segregation (genetic model fitting) analyses on a large ethnically homogeneous sample of 500 Indian pedigrees (2435 individuals) of two generations. By segregation analysis of the traits- PC1_FA both Mendelian and Environmental models were rejected (< 0.001) with the General model, i.e. that despite presence of significant inheritance (rejection of Environmental model), the nature of inheritance is more complex, than Mendelian one. Although a little genetic effect was observed due to familial correlations on asymmetry traits, no evidence was found of major gene contribution to be involved, but this does not contradict the notion postulated by several earlier authors that asymmetry (fluctuating) provides a measure of developmental instability in human.     

烤烟叶数、叶面积的遗传分析

以叶数较少、叶面积较小的烤烟品种丸叶为母本(P1),以叶数较多、叶面积较大的烤烟品种Coker319为父本,构建了6个世代分离群体,利用植物数量性状主基因+多基因混合遗传模型的联合分离分析方法,分析烤烟杂交组合丸叶×Co-ker319叶数、叶面积的遗传效应。结果表明:烤烟的叶数和叶面积均受2对加性-显性-上位性主基因+加性-显性-上位性多基因(E0)控制,其中叶数遗传以加性效应及显性×显性上位性效应为主,叶面积几种遗传效应差不多,其上位性效应>加性效应>显性效应,叶数和叶面积在B1世代的主基因遗传率分别为36.91%和2.13%,多基因遗传率分别为31.00%和19.53%,B2世代的主基因遗传率分别为51.60%和50.92%,多基因遗传率分别为16.84%和13.26%,F2世代的主基因遗传率分别为42.63%和30.32%,多基因遗传率分别为42.08%和12.18%,叶数和叶面积的主基因遗传率较高,适合在早代选择。