實(shí)驗(yàn)五：數(shù)量性狀實(shí)驗(yàn)

1、姓名：王堽 學(xué)號(hào)20140322142 班級(jí)：2014級(jí)生物技術(shù)1班實(shí)驗(yàn)五：數(shù)量性狀實(shí)驗(yàn)一、 目的1. 以黑腹果蠅腹板上著生的小剛毛數(shù)為研究對(duì)象，了解數(shù)量性狀遺傳的規(guī)律和特點(diǎn)2. 學(xué)習(xí)運(yùn)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)和數(shù)學(xué)分析的方法，3. 掌握實(shí)現(xiàn)遺傳率的計(jì)算。二、 原理遺傳力，是指某一特定性狀在一定時(shí)間和某一群體中由于基因的作用所造成的表型變異百分率，即親代傳遞其遺傳特性的能力。它可用遺傳率來(lái)表示，通常指遺傳變異占總變異的百分?jǐn)?shù)，其值介于0和1之間，為0時(shí)表明表型變異完全由環(huán)境影響所造成，為1時(shí)表明表型變異完全由遺傳因素所決定。此次主要計(jì)算狹義遺傳率：h2=VA/VP=VA/VA+VD+VEVA指加性遺傳方差，

2、VD指顯性遺傳方差，VE指環(huán)境方差。1、在生物中凡是可數(shù)、可度、可衡等并可用數(shù)字形式描述的形狀，稱數(shù)量性狀。數(shù)量性狀大都由多基因控制。2、數(shù)量性狀的變異由可遺傳的變異和不可遺傳的變異組成，因?yàn)榭刂仆粩?shù)量性狀的基因數(shù)目很多，而每個(gè)基因的作用很小，并且很容易受環(huán)境影響。群體的表型變量通常呈連續(xù)分布。因此，對(duì)數(shù)量性狀遺傳的分析，要運(yùn)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)的方法來(lái)操作。3、果蠅的第四腹板和第五腹板上的小剛毛數(shù)就是典型的數(shù)量性狀，不同的個(gè)體小剛毛數(shù)不同。本實(shí)驗(yàn)采用不同品系果蠅的雜交后代為研究材料，在恒溫培養(yǎng)下，從F2代開始觀察雌雄果蠅不同個(gè)體的小剛毛數(shù)（因?yàn)榭紤]到F1代還未完全出現(xiàn)性狀分離，故從F2代開始計(jì)數(shù)），

3、并且選擇剛毛數(shù)最多和最少的 、 個(gè)體分別進(jìn)行雜交，計(jì)算產(chǎn)生的F3代的小剛毛數(shù)，最后根據(jù)以下公式估算遺傳率。即 H2= G/ pi式中p為標(biāo)準(zhǔn)差，i=P/p為標(biāo)準(zhǔn)選擇差，P為子代平均值親代平均值，G為遺傳獲得量。說(shuō)明： 在多基因遺傳中，遺傳因素所起的作用稱為遺傳率，一般采用百分比來(lái)表示。遺傳率是一個(gè)統(tǒng)計(jì)概率，只能運(yùn)用于群體而不能用于個(gè)體。遺傳率有廣義遺傳率和狹義遺傳率之分，廣義遺傳率是指遺傳方差在總的表現(xiàn)型中所占的比率；而狹義遺傳率是指計(jì)算基因的相加效應(yīng)的方差VA在總的表型方差中所占百分率。記作 ：狹義遺傳率相加的遺傳方差/表型方差相加的遺傳方差(相加的遺傳方差顯性的遺傳方差環(huán)境方差)。但不管是

4、廣義遺傳率還是狹義遺傳率都涉及方差，方差是反映觀察婁同平均數(shù)之間的變異程度。觀察婁同平均數(shù)之間的偏差越大，方差就越大，也就是觀察的離散度大，其分布范圍廣；方差小，則表示各個(gè)觀察值之間比較接近。方差可用變數(shù)同平均數(shù)之間偏差的平均平方來(lái)表示。記作：S2，如寫成公式則是：S2=(X¯X)2/n需要注意的是，公式中的分母n，只限于平均數(shù)是由理論假定的時(shí)候才適用。如果平均數(shù)是從實(shí)際觀察數(shù)計(jì)算出來(lái)的時(shí)候，則分母應(yīng)該是(n-1)。三、 材料與方法1) 材料：果蠅（Drosophila melanogaster）2) 方法：（1）統(tǒng)計(jì)親本果蠅腹板剛毛的數(shù)量在解剖鏡下統(tǒng)計(jì)剛毛樹量，將觀察過(guò)后的果蠅放進(jìn)

5、玻璃瓶，寫好標(biāo)簽。然后將數(shù)量和果蠅的性別記錄。（2）收集親本老師將剛毛數(shù)量最多和剛毛數(shù)量最少的五對(duì)雌雄果蠅分別收集起來(lái)，每一對(duì)都放在一個(gè)培養(yǎng)瓶中。（3）雜交25攝氏度下進(jìn)行培養(yǎng)，使其雜交。經(jīng)過(guò)7天，可見(jiàn)下一代幼蟲出現(xiàn)，此時(shí)把親本果蠅倒干凈并處死。（4）觀察下一代羽化為成蟲后，分別統(tǒng)計(jì)其剛毛數(shù)量，也是由老師將其麻醉后分發(fā)給學(xué)生，然后學(xué)生在解剖鏡下統(tǒng)計(jì)后將果蠅的剛毛數(shù)量和性別輸入進(jìn)電腦。3.實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析剛毛數(shù)量向多的方向選擇簡(jiǎn)稱H，向少的方向選擇簡(jiǎn)稱L。統(tǒng)計(jì)方法：（1）用分組數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)頻數(shù)，并作出頻數(shù)分布直方圖。（2）用平滑曲線將頻數(shù)分布數(shù)據(jù)連接起來(lái)，與標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)曲線對(duì)比（3）用Excel擬合出正態(tài)分

6、布數(shù)據(jù)并作圖（4）分別比較兩種性別中，親本和H,L的正態(tài)分布曲線，定性分析數(shù)量遺傳性狀的定向改變（5）計(jì)算遺傳力四、結(jié)果與分析果蠅剛毛統(tǒng)計(jì)表座位1號(hào)392號(hào)3號(hào)204號(hào)395號(hào)316號(hào)367號(hào)378號(hào)409號(hào)3910號(hào)2811號(hào)3412號(hào)2813號(hào)3714號(hào)3315號(hào)3216號(hào)3017號(hào)3618號(hào)3419號(hào)4020號(hào)4021號(hào)3022號(hào)3123號(hào)2824號(hào)25剛毛數(shù)量低的親本：3號(hào)，24號(hào)，30號(hào)，36號(hào)，53號(hào)剛毛數(shù)量高的親本：27號(hào)，34號(hào)，64號(hào)，78號(hào)，88號(hào)親代頻率分布直方圖 親代頻數(shù)分布散點(diǎn)圖親代正態(tài)分布圖可以看出，親本雌性基本符合正態(tài)分布。在3234處分布最多，是正態(tài)分布圖的中軸

7、位置。頻數(shù)散點(diǎn)圖的分布不是很規(guī)則，有兩個(gè)峰值，可能是由于樣本數(shù)量小造成的。果蠅剛毛統(tǒng)計(jì)表座位1號(hào)272號(hào)3號(hào)344號(hào)275號(hào)256號(hào)287號(hào)288號(hào)329號(hào)2510號(hào)2611號(hào)2812號(hào)2913號(hào)3314號(hào)2315號(hào)3016號(hào)2917號(hào)2618號(hào)2619號(hào)2720號(hào)2821號(hào)3222號(hào)2823號(hào)3424號(hào)30剛毛數(shù)量低的親本：40號(hào)，47號(hào)，50號(hào)，73號(hào)，82號(hào)剛毛數(shù)量高的親本：27號(hào)，37號(hào)，38號(hào)，80號(hào)，95親代頻率分布直方圖 親代頻數(shù)分布散點(diǎn)圖親代正態(tài)分布圖可以看出，親代雄性果蠅基本符合正態(tài)分布，在2628之間分布最多，是正態(tài)分布圖的中軸位置，但是頻數(shù)分布散點(diǎn)圖出現(xiàn)了三個(gè)峰，是由于樣

8、本數(shù)量小的原因。H果蠅剛毛統(tǒng)計(jì)表414034344321344230403840383943382831323837363339 子二代H雌性頻率分布直方圖 子二代H雌性頻數(shù)分布散點(diǎn)圖子二代H雌性正態(tài)分布圖可以看出，子二代H雌性果蠅正態(tài)分布圖并不是很好，并未達(dá)到左右對(duì)稱的效果，沒(méi)有看到在剛毛數(shù)多的區(qū)域趨向0的現(xiàn)象。這是由偶然因素造成的，比如樣本數(shù)量不夠大，同學(xué)們?cè)跀?shù)剛毛的過(guò)程中有誤差等等。但仍存在中軸位置，在3739處，可見(jiàn)H雌性的剛毛數(shù)量有偏向多的剛毛數(shù)量的趨勢(shì)。H果蠅剛毛統(tǒng)計(jì)表333732363128323230442731302832313229273331332428子二代H雄性頻率分

9、布直方圖 子二代H雄性頻數(shù)分布散點(diǎn)圖子二代H雄性正態(tài)分布圖可以看出， 子二代H雄性果蠅的剛毛數(shù)量符合正態(tài)分布，在3032之間，果蠅數(shù)量最多，是正態(tài)分布的中軸位置。但是頻數(shù)分布散點(diǎn)圖中，峰的數(shù)目較多，不是很標(biāo)準(zhǔn)。L果蠅剛毛統(tǒng)計(jì)表322726404227393727323340363739332832313932323541子二代L雌性頻率分布直方圖 子二代L雌性頻數(shù)分布散點(diǎn)圖子二代L雌性正態(tài)分布圖可以看出，子二代L雌性果蠅的剛毛數(shù)量符合正態(tài)分布，但其頻數(shù)分布散點(diǎn)圖并不是很理想，出現(xiàn)了好幾個(gè)峰值，因?yàn)闃颖緮?shù)量少，且同學(xué)們?cè)跀?shù)剛毛的時(shí)候偶然情況較多，所以不是很理想。中軸出現(xiàn)在3032之間，此區(qū)間果蠅

10、數(shù)量最多。L果蠅剛毛統(tǒng)計(jì)表292632211823292526321515271720303033312828312726子二代L雄性頻率分布直方圖 子二代L雄性頻數(shù)分布散點(diǎn)圖 子二代L雄性正態(tài)分布圖子二代L雄性果蠅的剛毛數(shù)量基本符合正態(tài)分布曲線，但是仍然由于樣本數(shù)量不夠多，所以不是特別對(duì)稱。頻數(shù)分布散點(diǎn)圖也是出現(xiàn)多峰、不對(duì)稱的現(xiàn)象。果蠅在25-27的區(qū)間內(nèi)數(shù)量最多。3.3總體結(jié)果分析親代和H、L雌性果蠅剛毛數(shù)量正態(tài)分布比較親代和H、L雄性果蠅剛毛數(shù)量正太分布比較親代和H、L雌、雄性果蠅剛毛數(shù)量平均值正態(tài)分布比較一. 總體結(jié)果分析：（1）從雌性果蠅來(lái)看，高方向選擇結(jié)果比較明顯，與親本差異較大。

11、高方向選擇的曲線中軸與親本相差5個(gè)單位，但低方向選擇的曲線中軸與親本只差2個(gè)單位，所以低方向選擇與親本的差異不明顯，不易清晰發(fā)現(xiàn)。原因：可能是由于低方向選擇的樣品數(shù)量偏少。樣本數(shù)量不是足夠大，導(dǎo)致低方向選擇不明顯。（2）從雄性果蠅來(lái)看，仍然是高方向選擇結(jié)果比較明顯與親本差異較大。高方向選擇的曲線中軸與親本相差4個(gè)單位，但是低方向選擇的中軸位置比親本之地一個(gè)單位，不能夠明顯的分離開來(lái)，素以看起來(lái)不明顯。原因：仍然是樣本數(shù)量少，且低方向的樣本數(shù)量也少，導(dǎo)致低方向選擇與親本差距不明顯。（3）將雌雄果蠅合起來(lái)看起平均值，由于雌性和雄性均為高方向選擇與親本的差異大，因此其平均值仍為高方向差異大。二. 遺

12、傳率的計(jì)算：親代、子代高、低方向選擇平均值和方差親本雌親本雄高雌高雄低雌低雄親本高低MAX46.039.045.044.046.03642.644.641.9MIN20.06.017.010.0201313.114.017.1AVERAGE34.227.73731342731.03430.5count93.090.0118.091.0176.0122183.0209.0298.0標(biāo)準(zhǔn)偏差4.75.15.15.15.25.2826364.95.15.2region26.033.028.034.026.023.029.430.624.8NUMBER110.610.511.910.514.312.0

13、10.611.313.4LENTH1.01.01.01.01.01.01.01.01.0占據(jù)主導(dǎo)地位。同時(shí)基因的作用也非常明顯。這說(shuō)明數(shù)量性狀2G=H-L=34-30.5=3.5則G=1.75由親代、子代高、低方向選擇平均值和方差計(jì)算VP和PVP=1/6×（4.7+5.1+5.1+5.1+5.2+5.3）=5.0833P=（5.0833）1/2=2.255標(biāo)準(zhǔn)選擇差i可從實(shí)測(cè)中求得，但根據(jù)正態(tài)分布的性質(zhì)，也可由入選親本的比例（在本實(shí)驗(yàn)中92只選十只，約為0.1）決定。由實(shí)驗(yàn)書中查得，i=1.755把以上數(shù)只代入計(jì)算實(shí)現(xiàn)遺傳率：h2=1.75/(2.255+1.755)=0.436五、

14、結(jié)果與討論討論通過(guò)對(duì)整個(gè)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析，我認(rèn)為本實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)是可行的。由于數(shù)量性狀遺傳的探索需要的果蠅數(shù)量較多，所以此次試驗(yàn)的數(shù)據(jù)是有我們?nèi)嘁黄鹋?，將?shù)據(jù)整合在一起的結(jié)果，擴(kuò)大了樣本數(shù)量。雖然樣本數(shù)量已接近100只，但仍然出現(xiàn)由于樣本數(shù)量少而造成的正態(tài)分布不均勻的現(xiàn)象，是此次實(shí)驗(yàn)的不足之處。結(jié)論本實(shí)驗(yàn)計(jì)算所得遺傳率為0.436，小于0.5，說(shuō)明在果蠅剛毛數(shù)這一性狀的遺傳中，環(huán)境所起的作用的遺傳變異是有基因和環(huán)境共同作用的，即可遺傳的變異與不可遺傳的變異同時(shí)存在。這是由于控制同一數(shù)量性狀的基因數(shù)目有很多個(gè)，而每個(gè)基因的作用很小，受環(huán)境影響較大。六、作業(yè)1. 什么是數(shù)量性狀，數(shù)量性狀與質(zhì)量性狀之

15、間有什么區(qū)別和聯(lián)系？試述二者的遺傳學(xué)本質(zhì)。答：在生物中凡是可數(shù)、可度、可衡等并可用數(shù)字形式描述的形狀，稱數(shù)量性狀。數(shù)量性狀與質(zhì)量性狀都遵循門德?tīng)柖?，二者既有差別又有聯(lián)系。具體表現(xiàn)在：a) 遺傳性狀表現(xiàn)為不連續(xù)分布的為質(zhì)量性狀，表現(xiàn)為連續(xù)分布的為數(shù)量性狀。b) 支配數(shù)量性狀和質(zhì)量性狀的基因數(shù)目不同，支配質(zhì)量性狀的是單對(duì)基因，支配數(shù)量性狀的則是多對(duì)基因，因此數(shù)量性狀的雜種后代基因型的比率非常復(fù)雜，需用數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)的方法從總體效應(yīng)進(jìn)行分析。c) 數(shù)量性狀或者質(zhì)量性狀的區(qū)分并不是絕對(duì)的，有時(shí)可以相互轉(zhuǎn)化。但其二者的遺傳學(xué)本質(zhì)都是對(duì)生物的遺傳現(xiàn)象進(jìn)行分類處理，以便能夠以其作為研究生命起源的工具。2.試述表

16、型方差和基因型方差的關(guān)系？答：從基因作用來(lái)分析，基因型方差(vg)（即遺傳方差）可分解為三個(gè)部分：加性方差（VA）,顯性方差（VD）和上位性方差（VI）。基因加性方差（VA）是指同一座位上等位基因間和不同座位上的非等位基因間的累加作用引起的變異量。顯性方差是指同一座位上等位基因間相互作用引起的變異量，上位性方差是指非等位基因間的相互作用引起的變異量。顯性方差和上位方差又統(tǒng)稱為非加性的遺傳方差。因此有：Vg=VA+VD+VI某個(gè)數(shù)量性狀實(shí)際測(cè)得的個(gè)體或群體的數(shù)值，叫做表現(xiàn)型值，其變異幅度就是表現(xiàn)型方差。表現(xiàn)型值是由基因型和環(huán)境條件共同決定的，由于基因型造成的方差稱為基因型方差，由于環(huán)境條件造成的

17、則為環(huán)境方差。一個(gè)性狀的表型值中遺傳型值占的比重大，這種性狀遺傳給后代的可能性就大，如果表型值中環(huán)境影響大，則這個(gè)性狀遺傳給后代的可能性就小。 3. 簡(jiǎn)述果蠅的麻醉操作過(guò)程，如何判斷果蠅已麻醉死亡？答：果蠅具有趨光性，并且喜歡向上爬。利用這些特性，我們就能很方便地將果蠅轉(zhuǎn)移到麻醉瓶中進(jìn)行麻醉。1. 輕拍培養(yǎng)瓶，使果蠅落于培養(yǎng)瓶底部；2. 右手兩指取下培養(yǎng)瓶塞，將培養(yǎng)瓶與麻醉瓶緊密對(duì)接；3. 左手握緊兩瓶接口處，倒轉(zhuǎn)使培養(yǎng)瓶向上；4. 右手輕拍培養(yǎng)瓶將果蠅震落到麻醉瓶中；5. 分開兩瓶，將瓶蓋各自蓋好；6. 將麻醉瓶的果蠅輕拍到瓶底，迅速拔出塞子，滴上幾滴乙醚，重新塞上麻醉瓶，平放在桌

18、面上；（不能將培養(yǎng)瓶豎立，以免果蠅落入培養(yǎng)基中不便取出）7. 半分鐘后，觀察果蠅，不再爬動(dòng)，并在瓶壁上站不穩(wěn)，麻醉完成。如果果蠅的翅膀與身體呈45 °角翹起，表明麻醉過(guò)度，不能復(fù)蘇而死亡。4.果蠅還有那些數(shù)量性狀，選出某個(gè)性狀設(shè)計(jì)你的實(shí)驗(yàn)方案？七.參考文獻(xiàn)1李慧慧,張魯燕,王建康. 數(shù)量性狀基因定位研究中若干常見(jiàn)問(wèn)題的分析與解答J. 作物學(xué)報(bào),2010,06:918-931.2楊小紅,嚴(yán)建兵,鄭艷萍,余建明,李建生. 植物數(shù)量性狀關(guān)聯(lián)分析研究進(jìn)展J. 作物學(xué)報(bào),2007,04:523-530.3張磊,張寶石. 植物數(shù)量性狀基因的定位與克隆J. 植物學(xué)通報(bào),2007,04:553-560.4王建康. 數(shù)量性狀基因的完備區(qū)間作圖方法J. 作物學(xué)報(bào),2009,02:239-245.5莫惠棟. 數(shù)量性狀遺傳基礎(chǔ)研究的回顧與思考后基因組時(shí)代數(shù)量遺傳領(lǐng)域的挑戰(zhàn)J. 揚(yáng)州大學(xué)學(xué)報(bào),2003,