刘祖洞遗传学第三版答案 第 9 章 数量性状遗传 第九章 数量性状遗传 1.数量性状在遗传上有些什么特点?在实践上有什么特点?数量性状遗传和质量性状遗传有什么主要区别? 解析:结合数量性状的概念和特征以及多基因假说来回答。 参考答案: 数量性状在遗传上的特点: (1)数量性状受多基因支配 (2)这些基因对表型影响小,相互独立,但以积累的方式影响相同的表型。 (3)每对基因常表现为不完全显性,按孟德尔法则分离。 数量性状在实践上的特点: (1)数量性状的变异是连续的,比较容易受环境条件的影响而发生变异。 (2)两个纯合亲本杂交,F1 表现型一般呈现双亲的中间型,但有时可能倾向于其中的一个亲本。F2 的表现型平均值大体上与 F1 相近,但变异幅度远远超过 F1。F2 分离群体内,各种不同的表现型之间,没有显着的差别,因而不能得出简单的比例,因此只能用统计方法分析。 (3)有可能出现超亲遗传。 数量性状遗传和质量性状遗传的主要区别: (1)数量性状是表现连续变异的性状,而质量性状是表现不连续变 异的性状; (2)数量性状的遗传方式要比质量性状的遗传方式复杂的多,它是由许多基因控制的,而且它们的表现容易受环境条件变化的影响。 2.什么叫遗传率?广义遗传率?狭义遗传率?平均显性程度? 解析:根据定义回答就可以了。 参考答案:遗传率指亲代传递其遗传特性的能力,是用来测量一个群体内某一性状由遗传因素引起的变异在表现型变异中所占的百分率,即:遗传方差/总方差的比值。广义遗传率是指表型方差(Vp)中遗传方差(Ve)所占的比率。狭义遗传率是指表型方差(Vp)中加性方差(VA 〔在数量性状的遗传分析中,对于单位点模型,可以用显性效应和加性效应的比值 d/a 来表示显性程度。但是推广到多基因 1 系统时,∑d/∑a 并不能说明任一位点上基因的显性性质。因为∑d和∑a 都可能因为有正有负而相消,除非两个亲本分别集中了所有显性和隐性等位基因。但是∑d2 和∑a2 是显性效应和加性效应的积累,不会产生正负相消,因此在多对基因效应相等的假设下, =d==, a 所以 是可以直接度量多基因系统的显性程度的。对 取算术根,当时为无显性; 为完 为超显性。〕 3.自然界中杂交繁殖的生物强制进行自交或其它方式近交时生活力降低,为什么自然界中自交的生物继续自交没有不良影响呢? 解析:天然自交的生物其隐性的有害基因已经被淘汰。 参考答案:自然界中自交的生物通过自交使隐性基因暴露,在长期的进化过程中淘汰了隐性纯合的有害基因。因此继续自交就没有不良影响了。 4.Johannsen 用菜豆做实验,得出纯系学说。这个学说的重要意义在哪里?它有什么局限性? 解析:考察学生对纯系学说的理解。 参考答案: 丹麦遗传学家 W.L.约翰森根据菜豆的粒重选种试验结果在 1909 年提出纯系学说。认为由纯合的个体自花受精所产生的子代群体是一个纯系。在纯系内,个体间的表型虽因环境影响而有所差异,但其基因型则相同,因而选择是无效的;而在由若干个纯系组成的混杂群体内进行选择时,选择却是有效的。这个学说的意义在于: (1)确认了数量性状是可以真实遗传的; (2)提出了基因型和表现型的概念,分清了可遗传的变异和不可遗传的变异。认为数量性状同时受遗传和非遗传因素的控制,基因型的不连续的效应可以为环境效应所修饰而在表型上表现为连续变异。 (3)为系统育种提供了遗传学原理,把植物的变异划分为遗传的变异和不遗传的变异,对育种具有重要的指导意义,对近代育种起了重要的推动作用。 2 纯系学说的局限性在于忽视了纯系的相对性和可变性。纯系的纯是相对的、暂时的。纯系繁育过程中,由于突变、天然杂交和机械混杂等因素必然会导致纯系不纯。在良种繁育工作中,要保持品种的纯度,必须作好去杂工作。纯系继续选择可能是有效的。纯系中可能由于突变和天然杂交产生遗传变异,出现更优的个体。 5.纯种或自交系的维持比较困难,那末,制造单交种或双交种时,为什么要用纯种或自交系呢? 解析:可以用显性假说来解释。 参考答案: 杂种优势的显性假说认为来自双亲不同基因位点上的等位基因处于杂合态时,有利的显性基因可以遮盖相对的隐性基因的不利作用,取长补短,杂种在诸方面表现了超出双亲的优势。杂种优势作为最大杂合性状态,通过自交系间杂交比品种间杂交更易获得。如果用大写字母表示品种和自交系中不同的等位基因,那么当品种杂交时,F1 代中的杂合性状态将是: 品种 A ? 品种 B A、b、C、d、e、F、G、i、j 等 A、B、C、d、E、F、G、I、J等 ↓ F1 AA、Bb、CC、dd、Ee、FF、GG、Ii、Jj 等 F1 代中多数等位基因是纯合的而少数基因是杂合的。因此所表现出的杂种优势就没有使上述品种中衍生出的两个自交系杂交时所表现的那么强。例如: 来自品种 A 的自交系 8 ? 来自品种 B 的自交系 25 A、B、c、D、e、F、G、i、j 等 a、b、C、d、E、f、g、I、J等 ↓ F1 Aa、Bb、Cc、Dd、Ee、Ff、Gg、Ii、Jj 等 当遗传上不同的自交系杂交时,F1 代在大多数位点上达到杂合状态,使得整个生物体繁茂地生长。所以一旦技术上可行,经济上合理时,一般要利用自交系间杂种优势。 6.假设多对等位基因控制了某一表型,用计算数值衡量各个等位基因对该表型的遗传贡献。 如:A0、B0、C0 等位基因的表型贡献各是 5 个单位,而 A1、B1、C1 等位基因的表型贡献 3 各是 10 个单位,请计算 A0A0B1B1C1C1 和 A1A1B0B0C0C0 两个亲本和它们 F1 杂种表型的计量数值。 设(1)没有显性;(2)A1 对 A0 是完全显性; (3)A1 对 A0 是完全显性,B1 对 B0 是完全显性。 解析:考察数量性状基因型值的分解。 参考答案: (1)没有显性时, 所以,P1 = 5 + 5 + 10 + 10 + 10 + 10 = 50 P2 = 10 + 10 + 5 + 5 + 5 + 5 = 40 F1 = 10 + 5 + 10 + 5 + 10 + 5 = 45 (2)当 A1 对 A 显性,则 A,于是: 所以,P1 = 50 P2 = 40 F1 = 20 + 10 + 5 + 10 + 5 = 50 (3)当 A1 对 所以,P1 = 50 P2 = 40 F1 = 20 + 20 + 10 + 5 = 55 7. 根据上题的假定,导出下列的 F2 频率分布,并作图。 4 解析:考察数量性状基因型值的分解。 参考答案: (1 基因型值 3035 40 45 50 55 60 频率 16 15 20 15 6 1 (2)A1 对 A0 ↓? 5 基因型值 3035 40 45 50 55 60 频率 14 9 16 19 12 3 6 (3)A1 对 A0 基因型值 30 35 40 45 50 55 60 频率 1 2 7 12 15 18 9 7 8.上海奶牛的泌乳量比根赛(Guernseys)牛高 12%,而根赛牛的奶油含量比上海奶牛高 30%。泌乳量和奶油含量的差异大约各包括 10 个基因位点,没有显隐性关系。在上海奶牛和根赛牛的杂交中,F2 中有多少比例的个体的泌乳量跟上海奶牛一样高,而奶油含量跟根赛牛一样高? 解析:因为题目要求的个体类型是二性状都同于亲本的 F2 的极端类型,而且只要频率。因此在这里,个体性状值(12%或 30%)可以不再考虑。同时,解题中,亦无需求其对应的基因型效应值,只求 F2 中极端类型的预期频率即可。 参考答案: 根据题意,假定真实遗传的上海奶牛(P1)基因型为 A1A1…A10A10b1b1…b10b10,真实遗传的根塞牛之基因型为 a1a1…a10a10B1B1…B10B10,则上述交配及求解可图示如下: 也就是说,泌乳量跟上海奶牛一样高而奶油含量和根塞牛一样高的 F2为 9. 测量 101 只成熟的矮脚鸡的体重,得下列结果: 计算平均数和方差。注:用公式 s2。 240(x-)=n-12。 解析:根据平均数和方差的定义计算。 参考答案: 题目给出变量 x 的各观测值及其相应频率是: 8 =F1x1+F2x2+F3x3+F4x4+F5x5 n 8(1.2)+17(1.3)+52(1.4)+15(1.5)+9(1.6)==1.48+17+52+15+9 2 而方差为: n-1 8(1. 2-1.4)2+17(1.3-1.4)2+52(1.4-1.4)2+15(1.5-1.4)2+9(1.6-1.4)2 =(8+17+52+15+9)-1 1=100 10.测量矮脚鸡和芦花鸡的成熟公鸡和它们的杂种的体重,得到下列的平均体重和表型方差: 计算显性程度以及广义和狭义遗传率。 解析:根据狭义遗传率的定义,利用亲本、F1、F1、F2、B1 和 B2 进行计算。 参考答案: 根据题意,两亲本之矮脚鸡(设为 P1)和芦花鸡(设为 P2)为纯型合子,故不提供基因型方差。因此可以借助不分离世代(P1,P2 和 F1)求得环境方差: s2(x-)∑= 121VE1=VP1+VF1+VP2444 112315????????????= ???+ ???+ ???=0.3?4??10??4??10??4??10? 于是可求得广义遗传率为: 9 2hB=VG(F2) VP(F2)=VP(F2)-VE2VP(F2)=1.2-0.3=0.75 1.2 而狭义遗传率可代入借助回交世代方差的估算公式求得: h=2 N2VP(F2)-[VP(B1)+VP(B2)] VP(F2)=2(1.2)-(0.8+1.0)=0.5 1.2 在上述两项估算中知: VA=2VP(F2)-[VP(B1)+VP(B2)]=0.6 VD=VG-VA=[VP(F2)-VE] -2VP(F2)+[VP(B1)+VP(B2)] =[VP(B1)+VP(B2)]-VP(F2)-VE =0.3 因为 1A=0.6,A=1.2 2 1 VD=D=0.3,D=1.2 4 VA= 所以,根据定义,有: 显性度= d==1 a 11.设亲本植株 AA 的高度是 20,aa 的高度是 10,F1 植株 Aa的高度是 17。计算 F2 植株的平均高度和方差。 问:你所求得的平均数跟用公式求得的平均数不同,这是为什么? 你所求得的方差跟用公式求得的方差是一样的,这是为什么? 解析:首先根据 F2 群体的遗传结构,利用加权的方法计算 F2 植株的平均高度和方差;然后利用教材 p268 的公式计算 F2 植株的平均高度和方差,注意 p268 的公式中基因型值是以中亲值为原点的。 参考答案: F2 群体的遗传结构为 1/4 AA、1/2 Aa、1/4 aa,假定这些基因型所受 的环境影响相同,则 F2 植株的平均高度为: 121121=?AA+?Aa+?aa=?20+?17+?10=16 444444 方差为: 10 s2=∑fx2-(∑fx)2 21?1??201710?=??202+?172+?102?- ++? 4424??4??4 =13.5 根据题意,上述位点的基因型效应为: 2 11(AA+aa)=(20+10)=15 22 11 加性效应:a=(AA-aa)=(20-10)=5 22 11 显性效应:d=Aa-(AA+aa)=17-(20+10)=2 22 中亲值:m= 根据教材 p203 的公式计算 F2 植株的平均高度和方差,得: 11d=?2=1 22 1111VF2=a2+d2=52+22=12.5+1=13.5 2424= 所求得的平均数(16)跟用公式求得的平均数(1)不同,这是因为用公式求得的平均数是以中亲值为原点的,如果加上中亲值 15,两个平均数就相同了。所求得的方差跟用公式求得的方差一样,这是因为方差的性质中有一条:一个变量加上或减去一个常数后其方差不变。用公式计算时,三个基因型的值实际上都减去了中亲值 15(见教材 p203 的表 9-6),但是这不会影响方差的大小。 12.假定有两对基因,每对各有两个等位基因,Aa 和 Bb,以相加效应的方式决定植株的高度。纯合子 AABB 高 50cm,纯合子 aabb 高 30cm,问: (1)这两个纯合子之间杂交,F1 的高度是多少? (2)在 F1×F1 杂交后,F2 中什么样的基因型表现 40cm 的高度? (3)这些 40cm 高的植株在 F2 中占多少比例? 解析:该题应该还有两个隐含的假定,即这两对基因独立,且效应相等。用棋盘格法写出 F2 的基因型,然后根据各基因的效应值来计算基因型值。 参考答案: 根据题意知,A 和 B,a 和 b,基因效应值相等,作用相加。于是: 中亲值:m=11(AABB+aabb)=(50+30)=40 22 加性效应:a=1?1?1?1?(AABB-aabb) ?= (50-30)?=5 2?2?2?2? 11 在上述假定条件下,可以认为无显性,即 d = 0。因此 (1)F1AaBb 个体的性状值等于中亲值: 1(50cm+30cm)=40cm 2 (2)F2 中表现 40cm 高度的基因型有: AAbb,AaBb,aaBB (3)40cm 高度的植株(AAbb,AaBb,aaBB)在 F2 中共占 3/8。 13.一连续自交的群体,由一个杂合子开始,需要经多少代才能得到大约 97%的纯合子? 解析:考察自交对群体遗传结构的影响。 参考答案: 杂合子自交按照 1- 的方程: ??12n??(n 为自交代数)的速率纯合化,因此可以得到满 足题目要求? 197= n2100 100 3 n≈5 1-于是: 2n= 14.预测双交种(A×B)×(C×D)产量的最好方法是求 4 个单交种 A×C,B×C,A×D 和 B×D 的产量的平均数,为什么?为了使双交种的杂种优势最强,在这 6 个可能的单交中,你将选那两个单交种进行杂交,如A 和 D 是姊妹自交系,B 和 C 也是姊妹自交系。 解析:利用对杂种优势和双交种概念的理解来答题。 参考答案: 因为产量是数量性状,也就是说,在无显性、无互作时,基因所决定的性状值相加。因此,子代性状值等于亲本性状值的平均数(中亲值)。于是可得: (1)双交种的产量是: 1?A+BC+D?1+ ?=(A+B+C+D) 2?22?4 而上述四个指定单交种产量的平均数是: 1?A+CA+DB+CB+D?1+++ ?=(A+B+C+D) 4?2222?4 可见,双交种的产量等于上述 4 个单交种产量的平均数。 12 (2)为使双交种的杂种优势最强,应使育成它的二单交种差异最大,也可以说,二者各自的纯合程度尽可能的高。