Ch07选择原理与方法课件.ppt
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1、第五章选择原理与方法2022-9-26怎样才能准确地选种呢?2022-9-26达尔文与选择学说质量性状的选择数量性状的选择选择的方法2022-9-26第一节第一节达尔文与选择学说达尔文与选择学说n选择选择通过外界因素的作用将遗传物质重新安排的通过外界因素的作用将遗传物质重新安排的重要工具重要工具选择(Selection)自然选择(natural selection)人工选择(artificial selection)2022-9-26一、自然选择(natural selection)n查理查理达尔文达尔文:生物考察与物种起源学说生物考察与物种起源学说18311836年年随贝格尔舰(随贝格尔舰(
2、Beagleship)五年的环球生物考察五年的环球生物考察提出物种起源学说提出物种起源学说论证了生物的进化及其机制论证了生物的进化及其机制生物进化首先要有生物进化首先要有变异变异;(进化的内因)(进化的内因)其次是通过其次是通过生存斗争生存斗争的自然选择(的自然选择(进化的外因进化的外因)进化是自然选择对微小的不定变异长期作用的结果进化是自然选择对微小的不定变异长期作用的结果2022-9-26Continuedn物种起源有三个主要的环节物种起源有三个主要的环节n第一是个体的遗传性产生变异,主要由于突变和基第一是个体的遗传性产生变异,主要由于突变和基因重组因重组;n第二是有利变异在种群内的发展,
3、即其基因频率的第二是有利变异在种群内的发展,即其基因频率的增高,自然选择在此起主导作用增高,自然选择在此起主导作用;n第三是种群的隔离和性状分歧的加深,导致新种的第三是种群的隔离和性状分歧的加深,导致新种的形成形成。2022-9-26Continuedn达尔文:太平洋岛屿上的昆虫与大陆上的相近物种不同n太平洋岛屿上的昆虫n从19世纪中叶开始:n工业的发展工业的发展树干变成暗黑色树干变成暗黑色黑色尺蛾增多黑色尺蛾增多淡色尺蛾消亡淡色尺蛾消亡形成强翅种可顶住大风特别强硬翅膀昆虫消亡刮入大海通常翅膀昆虫形成弱翅种躲在草丛中弱翅昆虫_非主要类型捕食在灰色树干上易被鸟类黑色主要类型自然保护色淡色欧洲尺蛾
4、2022-9-26Continued稳定化选择(stabilizing selection)定向选择(directional selection)定向选择(directional selection)岐化选择(disruptive selection):选择有利于一种以上的表现型2022-9-26二、人工选择(artificial selection)n动植物在人工选择下的变化更为明显动植物在人工选择下的变化更为明显n丹麦,丹麦,1926-1976年:长白猪定向选择年:长白猪定向选择日增重提高日增重提高8-10%,背膘厚大约减少了背膘厚大约减少了30%A级屠体的百分率:级屠体的百分率:40%9
5、3%。2022-9-26Continuedn美国农业部美国农业部Hetzer等等(1967):约克夏和杜洛克:约克夏和杜洛克背膘选择连续选择了背膘选择连续选择了11-13代。根据活重代。根据活重80kg时所测背膘,约克夏每代变化时所测背膘,约克夏每代变化0.9mm(选选11代,代,遗传力遗传力40%),杜洛克每代变化,杜洛克每代变化1.2mm(选选13代,代,遗传力遗传力48%)。2022-9-26Continuedn选择的实质就是“选优去劣”定向地改变种群的基因频率,从而改变生物类型定向地改变种群的基因频率,从而改变生物类型 n改变种群的方法:1.创造或发现变异创造或发现变异-人工引变或杂交
6、人工引变或杂交2.通过选择在群体中扩散这种变异,使之成为群体的通过选择在群体中扩散这种变异,使之成为群体的主要类型主要类型扩散变异:通过选择,增高理想基因的频率(家畜扩散变异:通过选择,增高理想基因的频率(家畜育种的主要手段)育种的主要手段)2022-9-26Continuedn选择的创造性作用选择的创造性作用 n针对某种数量性状进行系统选育可能育成新针对某种数量性状进行系统选育可能育成新品种品种 n猪、肉用牛和肉用羊等肉用家畜猪、肉用牛和肉用羊等肉用家畜 n系统选择某种质量性状同样可能育成新品种系统选择某种质量性状同样可能育成新品种n毛色和角毛色和角,家禽的冠型家禽的冠型 n选择有益突变也能
7、培育新品种选择有益突变也能培育新品种 2022-9-26达尔文与选择学说质量性状的选择数量性状的选择选择的方法2022-9-26第二节 质量性状的选择n家畜的性状分为两大类n质量性状(质量性状(qualitativetraits):):n由单个或少数几个基因座所决定的,由单个或少数几个基因座所决定的,性状不受或很少受环境因素的影响,表型性状不受或很少受环境因素的影响,表型变异为间断分布变异为间断分布n数量性状(数量性状(quantitativetraits):):n由微效多基因(由微效多基因(polygenes)所决定,)所决定,性状很大程度上受环境因素的影响,表型性状很大程度上受环境因素的影
8、响,表型变异是连续分布变异是连续分布2022-9-26家畜质量性状的类型n表征性状n毛色、角、冠型毛色、角、冠型n血型和血浆蛋白多态性n红细胞抗原因子和白细胞抗原因子,血浆蛋白质(酶)红细胞抗原因子和白细胞抗原因子,血浆蛋白质(酶)等等n遗传缺陷n主要源于隐性有害基因,表现为形态学、解剖学或组织主要源于隐性有害基因,表现为形态学、解剖学或组织学、代谢功能障碍、生活力低等学、代谢功能障碍、生活力低等n伴性性状n性染色体上控制性状的基因性染色体上控制性状的基因2022-9-26质量性状选择的一般方法质量性状选择的一般方法n基本工作判定基因型n主要依据表型分类n基因遗传方式决定判别其基因型的难易程度
9、n质量性状选择的主要方法n现有群体的表型分析和系谱分析现有群体的表型分析和系谱分析n组织测交试验,以期基因型出现更典型的分离组织测交试验,以期基因型出现更典型的分离n生化遗传学、免疫遗传学和分子遗传学技术生化遗传学、免疫遗传学和分子遗传学技术2022-9-26质量性状选择的遗传效应质量性状选择的遗传效应n通过选择提高被选择基因的频率n例:设一个基因座上有两显性遗传的等位基因A和a,其中a为需剔除的基因,当群内均为杂合个体时,亲代 Aa Aa 子代 AA(25%)Aa(50%)aa(25%)n若在子代中淘汰所有的aa个体,则A基因频率由0.5上升到0.67,而a的频率由0.5下降为0.33202
10、2-9-26二、对隐性基因的选择n对隐性基因的选择实际上是对显性基因的淘汰过程n当显性基因的外显率是100%,且杂合子与显性纯合子的表型相同时,则可以通过表型鉴别,一次性地将显性基因全部淘汰n但一次性淘汰的做法会使部分“高产基因”随之丢失明智的育种策略是,在保证生产性能不下降的前提下,逐步完成对隐性基因的选择2022-9-26某性状由一对基因控制,其基因型为AA、Aa和aa。A对a完全显性。AA和Aa表型相同,均表现为显性性状。设原始群体的基因型频率:D=p2,H=2pq,R=q2。S为留种率,淘汰率即为1-S。于是可得下表:基基因因型型 A AA A A Aa a a aa a 原原始始基基
11、因因型型频频率率 p2 2 2 2p pq q q q2 2 留留种种率率 S S S S 1 1 选选择择后后的的基基因因型型频频率率 22)1(qsssp2)1(2qsspqs22)1(qssq2022-9-26222222222222222)1(12)1()2()2(2qssqsqsqpqpqsqqsqqpqpqspqpqpqssp因为上表中的分母计算过程2022-9-26Continuedn设选择后的基因型频率分别为设选择后的基因型频率分别为D、H、R,下,下-代的基因频率代的基因频率(q1)即选择后的基因频率:即选择后的基因频率:211RHq222)1()1(221qssqqsspq
12、s2222222)1()()1()1()1(qssqsqqqssqqsqqssqpqs当当s=1s=1时,则时,则q q1 1q q,隐性基因的频率未发生变化,当,隐性基因的频率未发生变化,当s=0s=0时,时,q q1 1=1=1,则显性基因一次性被淘汰。,则显性基因一次性被淘汰。2022-9-26例题在一个100头牛的牛群中,有角牛81(隐性纯合子),无角牛19头。要想建立一个有角牛群,但又由于某种原因不能全部淘汰无角牛,只能部分淘汰,设留种率S=50%,则经一代选择后隐性基因的频率为多少?2022-9-26解答在一个100头牛的牛群中,有角牛81(隐性纯合子),无角牛19头(包括杂合子和
13、显性纯合子)。角的隐性基因频率q=0.9,显性基因频率p=1-0.9=0.1。无角牛19头中杂合子18头(H=2pq=20.10.9=0.18),纯合子1头(D=p2=0.01)。留种率S=50%,则经一代选择后隐性基因的频率为:945.081.0)5.01(5.081.05.0)81.09.0()1()(2221qssqsqqq2022-9-26三、对显性基因的选择v对显性基因的选择,实际是对隐性纯合个体及隐性基因携带者淘汰的过程n方法1:根据表型淘汰隐性纯合个体n淘汰所有可识别的隐性纯合个体,开始能较淘汰所有可识别的隐性纯合个体,开始能较快地降低群体中隐性基因的频率,但逐渐变快地降低群体中
14、隐性基因的频率,但逐渐变缓,且很难降至缓,且很难降至02022-9-26000000000011200000002000000100000011211111122221NFFFnqqqqqqqqqqqqqqqpqqppqpHDHqaaRHqqpaARHDaaAaAAnn同教材中:淘汰了。,现在把隐性纯合子原来。和的频率分别为和基因,和、的频率分别为和、设初始代基因型 F Fn n :在所有纯合隐性个体被淘汰:在所有纯合隐性个体被淘汰n n代后,隐性基因的频率代后,隐性基因的频率F F0 0:淘汰纯合隐性个体以前,隐性基因的频率:淘汰纯合隐性个体以前,隐性基因的频率N N :淘汰隐性纯合个体的代
15、数:淘汰隐性纯合个体的代数2022-9-26设群中隐性基因的频率是0.10,每代均将隐性纯合个体淘汰,经6代选择,其隐性基因的频率(F6)为:0625.06.11.0)1.06(11.06F00.10.20.30.40.502468101214161820世代频率隐性基因频率的理论下降的过程 2022-9-26一个有趣的小计算n返祖现象与基因频率变化n10亿人群中出现了一例返祖(毛孩-隐性纯合)n若人类全起源于N年之前的一次无毛突变个体n能否推算N=?2022-9-26方法2:应用测交淘汰杂合体应用测交淘汰杂合体(淘汰淘汰AaAa型,留下型,留下AAAA型型)(未知基因型个体)Aaa(依表型已
16、知基因型)Aa?aa?2022-9-26对伴性基因的选择n绝大部分伴性基因仅在:哺乳动物的哺乳动物的X X染色体或鸟类的染色体或鸟类的Z Z染色体染色体雄雄(XY)(XY)雌雌(XX)(XX)公公(ZZ)(ZZ)母母(ZW)(ZW)n鸡的伴性基因n头纹基因头纹基因(Ko-ko)(Ko-ko)n真皮黑色素基因真皮黑色素基因(Id-id)(Id-id)n芦花羽色基因芦花羽色基因(B-b)(B-b)n慢慢-快羽基因快羽基因(K-k)(K-k)n肝坏死基因肝坏死基因(N-n)(N-n)n小体型基因小体型基因(Dw-dw)(Dw-dw)n无翅基因(无翅基因(Wl-wl)Wl-wl)上述伴性基因之间均表现
17、为显隐性遗传方式2022-9-26鸡羽速(色)自别雌雄n建立快羽或红羽父系n快羽快羽k(k(隐性隐性)慢羽慢羽K(K(显性显性)n快羽公鸡快羽公鸡Z Zk kZ Zk k 母鸡母鸡Z Zk kW Wn慢羽公鸡慢羽公鸡Z ZK KZ ZK K和和 Z ZK KZ Zk k 母鸡母鸡Z ZK KW W Z Zk kZ Zk k Z ZK KW W 公公Z ZK KZ Zk k 母母Z Zk kW W 慢羽慢羽 快羽快羽2022-9-26采用生化遗传和分子遗传技术采用生化遗传和分子遗传技术检测质量性状基因检测质量性状基因v以猪应激敏感综合征的遗传检测为例MHS:猪恶性高温综合征:猪恶性高温综合征(M
18、alignantHyperthermiaSyndrome)PSS:猪应激敏感综合症:猪应激敏感综合症(PorcineStressSyndrome)常染色体单基因座位隐性基因控制的遗传缺陷MHS基因携带者表现应激敏感性、瘦肉率较高MHS基因携带者常出现PSE肉(灰软出水肉)2022-9-26MHS基因的发现与研究基因的发现与研究n上世纪初德国香肠业发现个别肉质低劣n2030年代猪因应激导致骨骼肌变性和PSE肉的报道n4050年代经统计个别猪种如皮特兰PSE肉频率极高n60年代揭示了应激敏感与PSE肉的伴随发生关系n1968年,“猪应激综合症(PSS)”一词产生n1974年,猪MHS的氟烷测定法建
19、立n80年代CK生化检测技术和单倍体分析技术建立n90年代分子遗传学检测技术建立2022-9-26生化遗传检测技术(猪应激敏感综合症为例)(猪应激敏感综合症为例)n通过生化手段诱导性状表现通过生化手段诱导性状表现n氟烷测定法氟烷测定法n测定个体在特定质量性状表现时的某些指标测定个体在特定质量性状表现时的某些指标nCKCK(磷酸肌酸激酶)测定法(磷酸肌酸激酶)测定法n生化遗传标记辅助测定法生化遗传标记辅助测定法n通过大量的试验和遗传分析来识别通过大量的试验和遗传分析来识别2022-9-262022-9-26高高低低猪机体应激水平猪机体应激水平猪肌肉组织能量代谢水平猪肌肉组织能量代谢水平高高低低人
20、工对猪刺激人工对猪刺激低低CK酶活性酶活性高高NNNnnnCK法测定猪应激敏感综合症基因型2022-9-26分子遗传学检测技术2022-9-26PCR原理2022-9-262022-9-26限制性内切酶消化Hha I 限制性内切酶能特异性地识别能特异性地识别DNADNA分子中的某些碱分子中的某些碱基序列,并定点切开。基序列,并定点切开。RYR1/CRC cDNA 1843RYR1/CRC cDNA 1843位的碱基位的碱基C C突变为突变为T T 限制酶限制酶HhaIHhaI能在能在-5GCGC3-5GCGC3-处切断处切断DNADNA 由由C C突变为突变为T T后就不能切开了后就不能切开了
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