數(shù)量遺傳學(xué)7-第7章遺傳交配設(shè)計(jì)1

上次課回顧親子回歸表型協(xié)方差和遺傳協(xié)方差親屬間相似與遺傳協(xié)方差個(gè)體X和Y間的遺傳協(xié)方差植物育種中常見(jiàn)親屬間的協(xié)方差第7章遺傳交配設(shè)計(jì)衡量遺傳群體利用價(jià)值的指標(biāo)：目標(biāo)性狀的平均水平（均值）和目標(biāo)性狀變異程度（變異組分）育種家更重視評(píng)價(jià)手中遺傳群體，以確定育種價(jià)值和利用方式什么是遺傳交配設(shè)計(jì)？為評(píng)價(jià)遺傳方差為目的創(chuàng)造特定的親屬結(jié)構(gòu)而設(shè)計(jì)的人工控制交配系統(tǒng)。遺傳設(shè)計(jì)是手段，實(shí)際評(píng)價(jià)遺傳方差成分是目的估計(jì)遺傳方差的目的了解參考群體（待研究的群體）數(shù)量性狀的基因作用對(duì)不同的選擇和育種方案進(jìn)行比較和挑選對(duì)選擇響應(yīng)做出預(yù)測(cè)估計(jì)遺傳方差的基本過(guò)程參照遺傳群體(Referencepopulation)隨機(jī)抽樣，直接或經(jīng)過(guò)人工組配形成一定的親屬關(guān)系,如半同胞家系、測(cè)交組合、全同胞家系、重組近交家系，甚至是克隆家系設(shè)計(jì)試驗(yàn)并實(shí)施，采集數(shù)據(jù)，分析獲得親屬關(guān)系的實(shí)測(cè)方差通過(guò)親屬間協(xié)方差把實(shí)測(cè)方差成分轉(zhuǎn)換為遺傳方差成分根據(jù)群體表型方差的遺傳組成評(píng)價(jià)群體的利用價(jià)值和利用途徑環(huán)境設(shè)計(jì)(Environmentaldesign)試驗(yàn)單位的大小，排列與重復(fù)及控制環(huán)境因素從而減小試驗(yàn)誤差的設(shè)計(jì)。遺傳交配設(shè)計(jì)試驗(yàn)的實(shí)施必須考慮環(huán)境效應(yīng)，隨機(jī)、重復(fù)、局部控制（分范圍和地段控制非試驗(yàn)因素，如區(qū)組）多重復(fù)的隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn)問(wèn)題：它們的作用是什么？重 復(fù)隨 機(jī)局部控制無(wú)偏估計(jì)試驗(yàn)誤差降低試驗(yàn)誤差統(tǒng)計(jì)分析和推斷提高精確度方差計(jì)算基礎(chǔ)校正因子C總平方和品種間平方和重復(fù)間平方和誤差平方和r次重復(fù)，n個(gè)品種遺傳交配設(shè)計(jì)基本要求符合遺傳學(xué)基本原理，便于統(tǒng)計(jì)分析且所得結(jié)果容易解釋。生物的多樣性和遺傳表達(dá)的特殊性，因此，對(duì)某群體估計(jì)的方差成分只是所研究的參照群體的樣本結(jié)果，只能用來(lái)推斷和評(píng)價(jià)該群體。參照群體多樣化兩純系雜交后代，天然異交群體，多個(gè)品種的混合群體，不同倍性的群體；參照群體可以有不同程度的近交水平（0F

1）遺傳交配設(shè)計(jì)的類(lèi)型單因子遺傳設(shè)計(jì)(One-factordesign)雙親雜交設(shè)計(jì)(BIP)雙因子巢式類(lèi)型設(shè)計(jì)(NCI)雙因子交叉式類(lèi)型設(shè)計(jì)(NCII)回交系統(tǒng)類(lèi)型設(shè)計(jì)(NCIII)三重雜交（TTC）雙列雜交類(lèi)型設(shè)計(jì)(Diallelcrossdesign)永久F2群體設(shè)計(jì)（IF2）1.單因子遺傳設(shè)計(jì)(One-factorgeneticdesign)單因子遺傳試驗(yàn)(One-factordesign)假定有n個(gè)家系，按照r次重復(fù)的隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，在e個(gè)環(huán)境中進(jìn)行種植基因型1234n重復(fù)1y11y12y13y14y1n重復(fù)2y21y22y23y24y2n重復(fù)ryr1yr2yr3yr4yrn單因子遺傳設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)整理數(shù)據(jù)線(xiàn)性模型多環(huán)境下的n個(gè)家系，r次重復(fù)的隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)第L個(gè)環(huán)境下的第i個(gè)家系的第k個(gè)觀(guān)察值第k個(gè)區(qū)組效應(yīng)第i家系的效應(yīng)，也即基因型效應(yīng)群體均值第L環(huán)境效應(yīng)基因型環(huán)境互作效應(yīng)觀(guān)測(cè)值的隨機(jī)誤差家系間的方差估計(jì)為家系間方差的顯著性單因子設(shè)計(jì)的方差分析實(shí)測(cè)表型方差根據(jù)Kempthorne(1969)，由于方差成分估計(jì)是多個(gè)獨(dú)立均方值的線(xiàn)性函數(shù)，可采用求線(xiàn)性函數(shù)求得方差成分估計(jì)值的方差，并得到如下公式1)如果X為基于df=k的均方MS，則X的方差的無(wú)偏估計(jì)值為不考慮環(huán)境和家系與環(huán)境的互作，單個(gè)環(huán)境分別為基因型效應(yīng)和區(qū)組效應(yīng)不考慮環(huán)境間和GE互作效應(yīng)，于是2)如果有方差成分估計(jì)值，則r次重復(fù)s環(huán)境實(shí)測(cè)方差成分估計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)誤遺傳方差成分估計(jì)互作不計(jì)情況下，可以把實(shí)測(cè)方差成分轉(zhuǎn)換為遺傳方差例題 評(píng)價(jià)玉米自交系群體的遺傳變異情況，隨機(jī)抽取8個(gè)有代表性的自交系。獲得如下小區(qū)產(chǎn)量數(shù)據(jù)試估計(jì)該自交系群體的遺傳方差可以計(jì)算各方差如下表試驗(yàn)誤差控制得好實(shí)驗(yàn)材料為自交系，則基因型間方差估計(jì)了全部遺傳方差以小區(qū)為單位的試驗(yàn)誤差小，品種比較精確度高2.雙親雜交設(shè)計(jì)(BIPs)

RandomlymatedbiparentalprogeniesMather(1949):augmentedBIPdesign(selfedprogeniesoftheparents)（F2自交群體）randomsibmatingoftheparents（隨機(jī)同胞交配）從F2群體中隨機(jī)抽出n個(gè)個(gè)體，進(jìn)行配對(duì)雜交，獲得n/2雜交后代家系供試材料必須進(jìn)行個(gè)體隨機(jī)評(píng)價(jià)家系的一組環(huán)境是目標(biāo)環(huán)境群體的一個(gè)樣本。因此在基因型和環(huán)境互作分析中，一般把環(huán)境效應(yīng)設(shè)定為隨機(jī)效應(yīng)。方差分析將總變異分解為家系內(nèi)與家系間的變異雙親雜交設(shè)計(jì)兩純系交配自交回交設(shè)計(jì)6個(gè)世代BIP家系世代的遺傳方差可分解為家系平均數(shù)的方差V(家系間)和家系內(nèi)方差的平均V(家系內(nèi))兩部分：V(家系內(nèi))V(家系間)BIP家系世代的表型方差考慮環(huán)境方差VEw和VEc有：總的表型方差為3.雙因子巢式類(lèi)型設(shè)計(jì)(NCI)NorthCarolinadesignIComstock&Robinson(1948,1952)nesteddesign(orA/Bdesign)從一個(gè)群體中隨機(jī)挑選若干個(gè)個(gè)體作為父本，對(duì)每一父本，再隨機(jī)挑選若干個(gè)體作為母本與之雜交，因此有多少父本就有多少組母本，但每一母本只交配一次。mf個(gè)母本，m個(gè)父本，交配得到mf個(gè)全同胞家系，m個(gè)半同胞，假設(shè)每個(gè)家系觀(guān)察r個(gè)個(gè)體。femalemaleProgenyFS123…m12…ff+1f+2…2f…m(f-1)+1…mf1112…1f…m11m2…mf…HS1HSmYijk為第i個(gè)父本和第j個(gè)母本的全同胞家系在第k個(gè)次重復(fù)的觀(guān)測(cè)值，mi為第i個(gè)父本的效應(yīng)，fij為第i個(gè)父本內(nèi)第j個(gè)母本的效應(yīng)，rk為第k次重復(fù)效應(yīng)。當(dāng)上位性不存在時(shí)期望均積EMP可估計(jì)遺傳方差成分VA和VD遺傳方差成分估計(jì)值標(biāo)準(zhǔn)誤平均顯性度例題罌粟NCI開(kāi)花期結(jié)果如下4個(gè)父本，44個(gè)母本，每個(gè)父本分別交配于11個(gè)母本，2重復(fù)遺傳參數(shù)的估計(jì)22.6410.45519.172估計(jì)標(biāo)準(zhǔn)誤試驗(yàn)遺傳方差的估計(jì)誤差均很大因?yàn)楦副緝H抽取了4個(gè)品系（m=4），數(shù)量太少影響了父本方差的估計(jì)精確性，使得顯性方差的估計(jì)誤差大于加性方差的估計(jì)誤