《选择原理数量性状》课件

选择原理数量性状选择性状是生物进化的基本动力之一了解选择原理能更好地理解生物多样性,的形成及物种演化的规律本节将探讨数量性状的选择机制作者M M课程目标掌握数量性状的遗传规律了解数量性状的遗传特点及其影响因素掌握选育数量性状的方法学习选择的基本原理及其在数量性状改良中的应用掌握数量性状的定量分析学习运用定量分析方法评估选育效果数量性状的遗传基因的累积效应数量性状由多个基因共同控制每个基因产生的微小效应会累积,,形成整体的表现环境的影响数量性状的表达受环境因素的调节同一基因型在不同环境下可,能表现出不同的表型基因型与表型的关系基因型和表型之间存在一定的对应关系但是这种关系并非一一,对应而是多对多,间断性状与连续性状间断性状连续性状间断性状是指出现几种明确不同的表型例如曲奇饼干的圆形或方连续性状是指表型在一个连续的范围内变异如身高、体重等这,,形这种性状通常由单基因或少数基因控制表型表现为离散的分种性状通常由多基因控制表现出平稳的连续变化,,类数量性状的遗传模式零部点遗传1由一个或少数几个基因控制的性状多基因遗传2由多个基因共同控制的性状多基因互作3基因之间存在复杂的相互作用数量性状的遗传模式包括零部点遗传、多基因遗传和多基因互作三种类型零部点遗传指由一个或少数几个基因控制的性状表现出间断的,遗传规律多基因遗传指由多个基因共同控制的连续性状表现出连续的变异多基因互作则描述了基因之间复杂的相互作用,零部点遗传概念解释特点分析零部点遗传是指一些数量性状受这种遗传模式表现为间断性状可,少数几个基因控制的情况其表型以清楚地区分出各个离散的表型,分布常常呈现出明显的离散分布类型且类型间差异明显,模式实际应用零部点遗传在育种实践中常用于重要农作物品质性状的改良如谷物蛋白质,含量、小麦谷粒硬度等芒格的量化基因学说芒格的数量基因学说芒格公式的推导芒格公式的应用芒格提出了一个可量化的基因模型将复杂芒格通过对大量遗传数据的统计分析推导芒格的公式被广泛应用于植物和动物的数量,,的数量性状遗传过程用一个简单的数学公式出了一个描述数量性状遗传的经典公式体性状改良实践中为选择与杂交育种提供了,,来描述为育种工作提供了理论基础现了他对这一领域的深入研究重要的理论指导,芒格公式的推导芒格基本思路1芒格认为数量性状的遗传是多基因控制的，每个基因位点对性状表现都有一定的贡献遗传方差分解2将总表型方差分解为遗传方差和环境方差两部分，可以量化各自的贡献数量公式建立3芒格通过严密的数学推导得到了一个可计算育种值的实用公式芒格公式的应用选育目标的确定遗传改良效果的预测12芒格公式可用于确定选育目标通过芒格公式可以预测不同选,根据特征的遗传力和遗传相关择方案下的预期改良效果为选,性来制定改良计划择最优策略提供依据遗传参数的估算优良个体的选择34芒格公式可推导出遗传方差、通过芒格公式计算个体的育种表型方差和遗传力等重要遗传价值可以更精准地筛选出优良,参数为数量性状的遗传分析提个体进行选择育种,供依据多基因控制的数量性状多基因控制基因累积效应大多数重要的数量性状都由多个不同基因的作用会累积从而形成,基因共同控制和调节每个基因的连续的表型变异这就是多基因,作用都很小遗传的核心机制环境影响改良难度数量性状的表达还会受到环境条由于涉及多个基因改良多基因数,件的影响这增加了变异的复杂性量性状比改良单基因性状更加复,杂多基因型相互作用基因型互作1不同基因之间存在复杂的相互作用表型效应2基因型互作会影响最终的表型表现遗传分析3需要采用特殊的方法对此进行分析数量性状通常受多基因控制这些基因之间存在复杂的相互作用这种基因型互作会影响最终的表型表现给遗传分析带来挑战需要采用,,特殊的遗传分析方法来揭示这些基因型相互作用的机制环境与数量性状环境因素影响基因与环境互作环境中的温度、湿度、光照等因素会显著影响数量性状的表现数量性状受多基因控制不同基因与环境的相互作用会导致同一基,这些环境条件的变化会改变植株的生理代谢过程，从而影响相关因型在不同环境下表现出不同的数量状值这就是基因型与环境性状的数量表现的交互作用效应数量性状的表现型数量性状往往表现为一种连续的变异，其表现型是由多个基因座和环境因素共同作用的结果数量性状的表现型可以用各种数量指标来描述和测量，如身高、产量、脂肪含量等这些指标一般服从正态分布，并具有一定的可遗传性数量性状的遗传效应往往比较复杂需要通过配合遗传学、生物统计学等方法进,行分析了解数量性状的表现型特征有助于选育过程中的准确评估和精准决策选择的基本方法性状评估选择决策后代繁育效果评估对所选育的性状进行客观、全根据性状评估的结果，做出科选育出优秀个体后，采取人工对选育效果进行评估分析，为面的测定和分析，收集必要的学合理的选择决策，确定选育授粉等方式进行繁育，获得下下一轮选育提供依据和指导数据目标一代种质选择的定量分析选择强度选择强度越大，对遗传改良产生的影响也越大可以根据选育前后性状数值的变化来评判选择强度选择效应选择效应反映了选择改良效果的大小，可用遗传变进、遗传利得等指标来衡量选择响应选择响应是指经过选择后，性状数值的变化量计算选择响应需要遗传力和选择强度等参数选择效应的评估表型值1选择效应的直接体现遗传值2决定选择效应的遗传基础选择强度3选择程度的量化测度选择效应4选择产生的长期响应选择效应的评估需要从表型值、遗传值、选择强度及选择效应等多个层面进行综合分析通过对这些因素的数量化测度可以更好地评估选择的实际,效果为制定有效的遗传改良方案提供依据,选择效应的影响因素基因型与表型的关系遗传力对选择效应的影响环境因素与选择效应基因型是控制遗传性状的遗传物质而表型遗传力反映了性状的遗传程度遗传力高的环境因素如土壤、气候、管理措施等会影响,,是最终呈现的表现形式这两者之间的关系性状对选择的响应更强选择效应会更明显性状的表达从而影响选择的效果合适的,,复杂受基因表达调控、环境因素等多方面环境条件是发挥选择效应的前提,影响遗传相似性的量化遗传相似性的实际应用品种改良与选育品种鉴定与保护12遗传相似性的量化可以帮助评利用分子标记技术测定遗传相估亲本的遗传距离选择遗传背似性可以鉴别物种或品种并,,,景差异大的亲本进行杂交以提确定其遗传多样性为珍稀品种,,高选育效率的保护提供依据亲子鉴定与指纹分析3依据分子标记的遗传相似性可以进行亲子鉴定同时也能应用于个DNA,,体的指纹分析DNA杂种优势的遗传机理遗传基础1杂种优势是由于杂种个体携带的等位基因相互作用而产生的将两种不同的亲本品种杂交所获得的杂种个体往往表现出比双亲更优异的性状表型表达2杂种优势主要体现在生长速度、产量、抗逆性等方面这些性状受多基因控制亲本品种之间基因组的异质性越大杂种优势效应越显著,,遗传机制3杂种优势可能是由于基因互补作用、基因掩蔽作用以及上位性等遗传效应综合作用的结果这些机制使杂种个体表现出更优异的性状杂种优势的利用杂种优势概念杂种优势是指杂交后代在某些性状上比双亲更优秀的现象这是由于杂交后代的基因组更加丰富多样所致杂种优势的利用在作物改良中,充分利用杂种优势可以显著提高产量和品质育种者通过杂交设计,选育出高产优质的杂交种杂种优势的评估评估杂种优势需要测定杂交后代与双亲的性状表现,计算杂种优势水平,从而确定最佳杂交组合无性系选育的基本原理单个遗传型无性系选育利用单个遗传型克隆繁衍以固定优良性状,遗传稳定性无性系遗传固定能够维持优良性状的长期稳定遗传,选育效率无性系选育能快速获得和固定目标性状提高选育效率,无性系选育的具体方法选择优良单株1根据目标性状对群体进行选择克隆繁衍单株2通过无性繁殖手段进行扩大培养测试与评价3对克隆系进行统一条件下的性状测定选择与稳定4选择优异克隆系并进行多代测试无性系选育的具体方法包括选择优良单株、克隆繁衍单株、测试与评价、以及最终选择与稳定优异无性系这种方法可以快速固定优良性状是一种,高效的育种手段种内选择与种间选择种内选择种间选择自然选择与人工选择种内选择是在一个物种内部进行的选择常种间选择发生在不同的生物物种之间通常自然选择是生物体在自然环境中生存竞争的,,见于育种群体它着眼于提高种群的遗传水是为了在种群间竞争中获得优势这种选择结果而人工选择则是人类有目的地对生物,平增强某些有益性状倾向于增强物种间的差异特征进行选择改良二者目标和方式存在显著差,异自然选择与人工选择自然选择人工选择自然选择是生物体在自然环境中人工选择是指人为有意识地选择长期适应的结果保留了有利于生某些生物体作为亲本并以期望的,,存和繁衍的性状这种选择是无育种目标培育子代的过程这种意识的由环境压力和自然淘汰过选择是有目的性的由人类的需求,,程所决定和决策所驱动比较与应用自然选择更偏向于种群整体的长期适应而人工选择则更关注目标性状的快,速改良两者在生物改良中互相补充发挥各自的优势,选育目标的确定明确选育目标分析遗传基础12根据生产实践和市场需求精准评估供选育对象的遗传变异和,确定育种目标如增产、提质等遗传力为选育目标设定提供依,,据选择经济性状制定选育方案34根据育种目标选择具有重要经结合选育目标和遗传分析制定,,济价值的性状作为选育指标合理可行的选育策略和方法遗传改良的计划与设计确定目标1首先要明确遗传改良的具体目标如产量、品质、抗逆性等并,,将其量化为具体指标选择材料2选择合适的亲本材料是关键要充分评估其遗传背景和潜在性状,设计方案3根据目标和材料设计合理的选择方案如杂交、自交、回交等,,,并制定详细的实施计划基因工程与数量性状改良基因转移技术组织培养与重组基因组编辑技术生物信息学分析基因工程技术可以将目标基因借助组织培养技术可以高效等基因组编辑借助生物信息学分析可以识,CRISPR-Cas9,准确地转移到植物基因组中地实现转基因植株的再生这技术可以精准地修饰目标基因别与数量性状相关的关键基因,,,从而改变数量性状的遗传表达种植物再生方式可以大规模生从而调控数量性状的遗传机制为基因工程改良提供重要依据这种精准的基因操作有助于提产具有优良数量性状的新品种这种靶向性编辑为数量性状改这种基因组层面的研究有助于高农作物的产量、营养价值和良提供了新的手段提升改良的针对性和效率抗逆性数量性状遗传改良的应用前景20+应用领域数量性状改良可应用于作物、畜禽、微生物等20多个领域$100B市场规模全球数量性状改良产业价值预计达到每年100多亿美元10%增产效果通过数量性状改良可提高作物产量10%以上数量性状遗传改良技术在农业、畜牧业、工业微生物等领域有广泛应用前景可大幅提高目标性状的表现,满足人类对产品质量和产量的需求未来将成为重要的遗传改良手段,对人类社会的可持续发展做出重要贡献本课程的主要内容数量性状的遗传机制选择原理与方法遗传改良策略应用前景展望本课程深入探讨了数量性状的课程详细介绍了自然选择与人课程还涵盖了遗传改良的规划最后课程展望了数量性状遗,遗传模式、基因作用机理、环工选择的基本原理以及各种设计、遗传相似性的评估以传改良在农业生产、药物开发,,境因素的影响等内容选育技术的具体应用及基因工程在数量性状改良中等领域的广泛应用前景的应用课程总结与讨论课程回顾我们系统地学习了数量性状遗传的基本原理和方法掌握了选择、杂种优势以及无性系,选育等关键概念深入讨论结合实际案例探讨数量性状遗传改良在农业、医药等领域的应用前景和发展趋势,学习反馈欢迎学员们就本课程内容提出宝贵意见和建议以促进教学质量的持续改进,。