人类的体能与遗传

近年来分子遗传学的研究已经在不断揭示人类的很多能力与遗传因素相关。如肌肉力量、耐力、肌肉动作能力、平衡力、神经肌肉动作技巧和协调性、柔韧性、有氧运动能力、无氧运动能力、训练应答 ,以及疲劳恢复等都有重要的生物学背景。在过去的几十年中 ,研究人员通过孪生子分析、过继亲属分析、同胞兄妹分析、父子母子分析等 ,对健康和体能表型的遗传率作了大量的分析 ,从而确切认知遗传对人类的健康和体能有重要影响。简言之 ,在环境条件大致相同的情况下 ,不同个体在健康、体能、领悟力以及训练应答存在明显差异性。通过对近年来人类体能遗传学方面的研究进行综述 ,重点讨论在一定环境因素下 ,遗传因素与人类体能各性状的相关性 ,及其在各性状表现方面的大小 ,并对体能相关的基因座作一概述 ,并对当前的研究状况和研究思路作一总结 ,旨在提示人类遗传学研究中一个新的视点。我国的国防和科学技术的发展 ,以及航天技术的应用都需要在特殊体能的个体选材中重视相关的遗传因素 。

切花菊茎秆性状的生长动态与遗传分析

为明确切花菊茎秆性状在不同遗传背景下的生长动态和遗传特性,本研究以亲本茎秆性状差异较大的寒小白×蒙娜丽莎白(MH)和亲本茎秆性状差异较小的QX097×蒙娜丽莎白(MQ)两个杂交F1群体为试验材料,调查了定植后15、30、45、60、70 d时的株高、茎粗和节间数,比较分析切花菊茎秆性状的生长动态、杂种优势和主基因效应。结果表明,两个组合的茎秆性状生长动态基本一致,与亲本性状的差异程度关系不大。其中,株高和茎粗总体符合S型生长曲线,而节间数的生长曲线不明显;各茎秆性状的相对生长速率在定植后45 d前均较快。MQ组合株高、茎粗和节间数等茎秆性状的平均值在大部分测定时期均高于MH组合;而MH组合株高和定植45 d后节间数的变异系数都高于MQ组合,但是在茎粗性状上没有明显规律性。各茎秆性状的中亲优势率在MH组合中多表现为正值,而在MQ组合中,除了定植后15 d时茎粗的中亲优势率为正值,其他各时期茎秆性状的中亲优势率均表现为负值。主基因+多基因混合遗传模型分析在MH组合的株高和MQ组合的茎粗上检测到2对加性主基因效应,主基因遗传力分别为97.12%和9.33%,而在其他组合或茎秆性状上未检测到主基因效应。本研究结果为菊花营养生长期栽培调控和茎秆性状的遗传改良提供了参考依据。

小麦穗部性状的主基因+多基因混合遗传模型分析

【目的】穗部性状是小麦重要的产量性状,在小麦产量构成中占据重要地位和作用。开展小麦穗部性状遗传研究、分析其遗传机制,对制定高产育种策略、提高育种效率提供理论和实践指导。【方法】以主茎穗长、小穗数、穗粒数、小穗粒数为指标,采用数量性状的主基因+多基因混合遗传模型方法,对不同生态环境条件下来自母本品冬34与父本BARRAN及其衍生的F7:8、F8:9代重组自交系群体(RIL)进行穗部性状的遗传模型分析与遗传参数估计,以确定控制各性状的基因数目,估计遗传效应值及遗传率。【结果】穗长和小穗数的最佳遗传模型均是B-2-1(PG-AI),符合2对连锁主基因+加性-上位性多基因遗传模型。穗长的多基因遗传率是90.64%,小穗数的多基因遗传率是89.52%,穗长的环境变异平均值占表型变异的比例为9.39%,小穗数的环境变异平均值占表型变异的比例为10.50%;穗粒数的最佳遗传模型是G-1(MX3-AI-A),符合3对加性-上位性主基因加多基因+加性混合遗传模型,主基因遗传率是69.39%,多基因遗传率是29.94%,环境变异平均值占表型变异的比例为2.18%。控制穗粒数的第1对主基因的加性效应值和第3对主基因的加性效应值数值相等,同是4.56,具有正向效应。第2对主基因的加性效应值与加性效应和第1对主基因×第2对主基因×第3对主基因的加性效应值相同,均是-1.64,且为负向效应。加性和加性×加性上位性互作效应值与加性和第2对主基因加性×第3对主基因加性上位性互作效应值相等,均是-6.02。加性和第1对主基因加性×第3对主基因加性上位性互作效应值是0.18,多基因的加性效应值是0.15,表现为较低的正向遗传效应;小穗粒数的最佳遗传模型是H-1(4MG-AI),符合4个主基因+加性-上位性遗传模型,主基因遗传率是81.50%。第1至4对主基因加性效应值分别为0.22、0.18、-0.20和0.24,加性和第1对主基因×第1对主基因的加性上位性互作效应值是-0.170,加性和第1对主基因×第3对主基因的加性效应值是0.240,加性和第1对主基因×第4对主基因的加性效应值是-0.20,加性和第2对主基因×第3对主基因的加性效应值与加性和第2对主基因加性×第4对主基因加性上位性互作效应值绝对值相同,效应相反,前者值是0.03,后者值是-0.03。加性和第3对主基因×第4对主基因×的加性效应值是0.06。【结论】小麦穗部性状以多基因遗传效应为主,符合数量遗传特征,易受环境影响。小穗粒数存在着主基因遗传特性,主基因遗传力较高,受环境影响小,小穗粒数可作为有效改良穗部性状早期选择的直接指标,实现单株定向选择,提高育种效率。

小麦重要产量性状的主基因+多基因混合遗传分析

以单株产量等为代表的重要性状是选育小麦高产良种的主攻目标性状,分析小麦重要产量性状的数量遗传特性,为深入研究其遗传机制提供依据。本研究选用品冬34为母本(P1)和BARRAN为父本(P2)配置杂交组合,在2年4个环境下应用主基因+多基因混合遗传模型方法对该组合单世代(P1、P2、RIL7:8、RIL8:9)单株产量、千粒重、株高、穗下节间长、旗叶上节间长和分蘖数进行遗传及相关分析。结果表明,除千粒重和分蘖数外,其余性状间均显著或极显著相关,穗下节间长与旗叶上节间长平均相关系数达0.91(P≤0.001)。最优遗传模型对于单株产量是4对加性上位性主基因+多基因遗传模型,其主基因加性效应值分别为3.78、2.89、–6.18和0.15,多基因遗传率为86.23%;对于千粒重是2对互补作用主基因+加性效应多基因混合遗传模型,多基因加性效应值是22.37,主基因遗传率为66.96%,多基因遗传率为28.25%;对于株高是2对累积作用主基因+加性作用多基因混合遗传模型,控制株高的第1对主基因加性效应值是5.15,加性×加性上位性互作效应值为–9.66,多基因加性效应值为–9.31,主基因遗传率为58.57%,多基因遗传率为39.71%;对于穗下节间长和旗叶上节间长均是加性-上位性多基因遗传模型,其主基因遗传率分别为97.65%和99.14%;对于分蘖数是加性-上位性多基因混合遗传模型,主基因遗传率为78.89%,多基因遗传率为19.87%。这些性状在多个环境下主要受主基因+多基因混合遗传控制。在选育优良品系的过程中,要兼顾适应生态环境条件的重要表现,进一步为筛选与目标性状紧密连锁标记及推进分子标记辅助选择提供理论依据。

烟草茄尼醇含量的遗传分析

为探索与烟叶中茄尼醇含量相关基因的遗传模式,以低茄尼醇含量烟草种质Maryland609为母本、高茄尼醇含量烟草种质K326为父本配制杂交组合,建立P_1、P_2、F_1、F_2的4个世代遗传分析群体,利用UPLC（超高效液相色谱）进行茄尼醇的定量检测,通过＂主基因＋多基因＂混合遗传模型多世代联合分析对与茄尼醇含量相关的基因进行遗传分析。结果表明,Maryland609×K326组合的茄尼醇含量受2对等显性主基因＋加性显性多基因（E6）控制,2对主基因的加性效应和显性效应值相等,均为负值,多基因的显性效应大于加性效应;主基因的遗传率分别为33.61%和53.15%,多基因遗传率分别为30.01%和13.64%,环境变异在33.21%~36.28%。因此,主基因和多基因共同决定了烟叶茄尼醇的含量,以主基因遗传为主,同时受到环境的影响。

甘蓝型油菜分枝角度主基因+多基因混合遗传模型及遗传效应

分枝角度是油菜株型重要性状,是油菜品种高产及适合机械化收获理想株型的基本组成之一。为明确油菜分枝角度的遗传,本研究选用油菜分枝角度大的松散型材料6098B和分枝角度小的紧凑型材料Purler配制杂交组合,采用主基因+多基因混合遗传模型方法对该组合6世代(P1、P2、F1、F2、BCP1和BCP2)的分枝角度进行了遗传分析。结果表明,上部第一分枝(顶枝)和基部第一分枝(基枝)角度的最适合遗传模型均为D-0(1对加性-显性主基因+加性-显性-上位性多基因)。顶枝角的主基因加性效应值为4.939o,显性效应值为–4.156o,主基因遗传率在BCP1、BCP2和F2中分别是34.08%、1.40%和14.99%,多基因遗传率分别为24.43%、61.72%和63.98%;而基枝角的主基因加性效应值为2.217o,显性效应值为–1.941o,主基因遗传率在BCP1、BCP2和F2中分别是7.86%、1.24%和4.84%,多基因遗传率分别为66.46%、58.49%和73.96%。结果发现油菜分枝角度明显存在主效基因,为油菜分枝角度的遗传改良奠定了基础。

纯系间数量性状主基因差异的遗传分析

将Ｅｌｓｔｏｎ模型应用于存在主基因差异的纯系间杂交的分离世代分析，提出利用似然函数分析数量性状的尺度效应、主基因分离比例以及主基因效应和微基因效应的方法，并应用于水稻矮秆遗传实验。结果表明，半矮秆籼稻品种南京１１号带有的隐性矮秆主基因，效应大约为４０—５６ｃｍ。微基因效应以加性为主，且主、微基因存在显著互作，但互作和微基因效应均远小于主基因效应。

烟草青枯病抗性遗传效应分析

烟草青枯病是由青枯菌引起的烟草细菌性病害,是危害我国烟草生产的主要病害之一,解析烟草青枯病的抗性遗传效应对指导抗病育种具有重要意义。本研究采用主基因+多基因混合遗传模型的多世代联合分析方法,以多个抗病/感病样本为亲本,构建了两个不同的杂交组合,进行群体遗传效应分析。结果表明,岩烟97的青枯病抗性由2对加性、显性、上位性主基因以及加性、显性、上位性多基因控制;反帝三号-丙的青枯病抗性受1对加性-显性基因+加性-显性-上位性多基因控制。烟草青枯病抗性以加性效应为主,兼有显性效应,有利于等位基因聚合育种及早代选择。

甜玉米果皮厚度主基因+多基因遗传效应分析

【目的】研究甜玉米果皮厚度的遗传模式,为甜玉米品质改良和分子标记辅助选择提供理论依据。【方法】以果皮厚度有显著差异的甜玉米自交系T4和T19为亲本配制杂交组合,用主基因+多基因混合遗传模型及P1、P2、F1、B1、B2和F2共6个世代联合分析的方法,对甜玉米果皮厚度性状进行分析。【结果】果皮厚度的最适遗传模型为D-2,即1对加性主基因+加性-显性多基因混合遗传;主基因遗传率大于相应分离世代的多基因遗传率,B1、B2、F2群体的主基因遗传率分别为59.65%,55.17%和65.24%,多基因遗传率分别为37.84%,41.40%和32.65%,主基因的加性效应值为-27.186 4,多基因的加性效应值为0.289 5,显性效应值为5.742 3。【结论】甜玉米果皮厚度以主基因遗传为主,育种中既要重视利用主基因,也要考虑多基因对性状的影响。

烤烟不同生育时期产量性状的遗传效应分析

以烤烟高产品种竖把老母鸡和台烟7号与低产品种TI245配制成2个杂交组合,分别获得6个世代植株(P1、P2、F1、F2、B1、B2),运用主基因+多基因混合遗传多世代联合法对2个组合不同生育时期的产量性状进行遗传分析。研究结果表明,2个组合的产量性状在性状建成中发挥调控作用的基因数目与基因效应存在发育阶段性差异。基因加性效应与显性效应存在于整个发育过程中,且效应程度在不同生育时期存在明显差异,同时加性×加性、显性×显性互作效应在产量性状的发育过程中呈间断性表达。基因遗传力在不同生育时期存在差异,现蕾期产量性状的表型变异受基因遗传效应的决定作用高于其他2个生育时期,受环境因素影响小,且不同组合间的基因效应也存在显著差异,组合Ⅱ的遗传效应明显高于组合Ⅰ。不同组合的烤烟产量性状在不同生育时期主基因+多基因遗传效应差异显著,受环境影响程度不同,因此在育种工作中既要考虑基因效应,又要注意环境影响。

胡麻温敏雄性不育产量相关性状主基因+多基因混合遗传分析

为深入了解胡麻（油用亚麻）两系杂种优势形成的遗传基础,更好地指导杂交育种实践,分别以温敏型雄性不育系113S和1S为母本,油用品种陇亚10号和纤用品种黑亚15号为父本,构建了2个杂交组合（113S×陇亚10号和1S×黑亚15号）P1、P2、F1和F2四世代群体材料,应用主基因＋多基因混合遗传分离分析方法,研究了单株产量、单株果数、每果粒数和千粒重4个性状的遗传效应。结果表明：单株产量、单株果数和千粒重受2对加性-显性-上位性主基因＋加性-显性多基因控制;每果粒数受2对加性-显性主基因＋加性-显性多基因控制。单株产量、单株果数和每果粒数的F2群体主基因遗传率在43.50%~73.28%,千粒重的F2群体主基因遗传率在10.55%~34.40%。主基因和多基因的加性效应、显性效应及上位性效应在胡麻温敏雄性不育产量相关性状的遗传中起重要作用,胡麻两系杂种优势利用应更好地利用基因加性效应和显性效应,进一步提高杂种优势利用效率。

花生含油量杂种优势表现及主基因+多基因遗传效应分析

【目的】了解是花生遗传改良主要目标含油量的杂种优势和遗传特点,指导花生育种实践。【方法】利用植物数量性状主基因与多基因混合遗传模型的P1、P2、F1、F24个世代联合分析方法,分析以花生野生种为高油基因源的4个组合后代群体含油量的遗传效应。【结果】4个组合均存在一定的杂种优势,中亲优势率分别为1.41%～9.42%。不同亲本组合含油量基因遗传特点差异明显。SW9721-3×特21和SW9721-12×濮花22号2个组合分离世代F2含油量次数分布均呈混合正态分布,符合主基因+多基因遗传特征。D-0模型是这2个组合含油量的最佳遗传模型,其含油量遗传受1对加性-显性主基因+加性-显性-上位性多基因控制,主基因遗传率为45.00%～47.51%,多基因遗传率为18.72%～22.75%。SW9721-23×95-3和SW9721-38×鲁花11号2个组合F2含油量次数分布均呈正态分布,符合多基因遗传特征,多基因遗传率为66.09%～66.51%。【结论】花生含油量杂种优势和超亲分离普遍存在;控制含油量性状的基因在效应上存在较大差异,有的出现主基因特性;加性基因在花生含油量遗传中起主要作用,通过高油单株定向选择育种可以实现含油量的有效改良。

小麦K35早熟特性的遗传分析

为探讨小麦早熟特性的遗传特点和规律,并为小麦育种提供具有早熟优良性状的亲本材料,运用植物数量性状主基因+多基因混合遗传模型多世代联合分析的方法,对早熟品种K35和晚熟品种Wesley杂交组合的P1、P2、F1、F2的早熟特性进行了分析。结果表明,早熟性状的遗传符合1对主基因+多基因的模型,且主基因的加性效应(d)和显性效应(h)均为负值;但根据F1代的表型分析,该性状有可能由不完全显性基因控制,因此加性效应和显性效应的作用可能是增效,且d大于h为正向部分显性。F2代主基因的遗传率为80.82%,多基因遗传率为0.38%,环境因素影响为18.8%。说明主基因对于该性状起主导作用,环境因素影响也较大。

不同环境下胡麻脂肪酸含量的遗传分析

为了解胡麻脂肪酸含量的遗传方式,采用气象色谱仪测定了甘肃定西、宁夏固原和河北张家口3个环境下的胡麻亲本DYM与STS及其衍生的233个重组自交系群体((F6∶7))的脂肪酸含量,运用数量性状主基因+多基因混合遗传模型对三个不同地点的胡麻脂肪酸含量进行了遗传分析。试验结果表明:(1)甘肃定西地区棕榈酸、油酸和亚麻酸含量均为1对主基因+多基因模型,硬脂酸和亚油酸含量均为4对主基因模型;(2)宁夏固原地区棕榈酸含量为多基因模型,硬脂酸和亚麻酸含量均为4对主基因模型,油酸含量为3对主基因模型,亚油酸含量为3对主基因+多基因模型;(3)河北张家口地区棕榈酸、硬脂酸和亚麻酸含量均为无主基因模型,油酸含量为多基因模型,亚油酸含量为4对主基因模型。相关分析表明,亚麻酸与棕榈酸、硬脂酸、油酸和亚油酸均呈(极)显著负相关,硬脂酸与油酸呈(极)显著正相关。因此在选育高亚麻酸含量等优质专用品种时,除注重主基因的作用外,还要注重环境的变化对α-亚麻酸含量的影响。

甘蓝型油菜DH群体抗裂角性的遗传分析

提高抗裂角性是培育适合机械化收获油菜品种的基本要求。为了明确油菜抗裂角性的遗传规律，本研究利用抗裂角性差异显著的两个甘蓝型油菜品系配制杂交组合，通过小孢子培养构建了一个双单倍体（doubled haploid，DH）群体。采用随机碰撞法对该群体进行连续两年的抗裂角性鉴定，并利用植物数量性状的主基因＋多基因混合遗传模型及偏度和峰度分析对抗裂角性进行遗传分析。结果表明，甘蓝型油菜的抗裂角性受3对主基因＋多基因控制，涉及的基因数目为8～10对，存在基因的加性效应及基因间的互补作用；两年试验中抗裂角性的主基因遗传率均大于85．00％，主基因遗传率较高，表明该性状主要受主基因控制，受其它微效多基因及环境的影响有限。因此，在油菜抗裂角性遗传改良中，应通过杂交聚合不同抗性等级材料中的主效抗裂角基因，在早期世代加强对抗性的选择，并可以忽略环境因素的影响。

爆裂玉米淀粉含量主基因+多基因遗传效应分析

【目的】研究爆裂玉米淀粉含量的遗传方式,为爆裂玉米育种和分子标记辅助选择(MAS)提供理论基础。【方法】以爆裂玉米杂交组合吉爆902(吉812×吉704)的P1、F1、P2、B1∶2、B2∶2和F2∶36个家系世代群体为材料,应用植物数量性状主基因+多基因混合遗传模型,对其淀粉含量进行多世代联合分析。【结果】爆裂玉米淀粉含量由1对加性主基因+加性-显性多基因控制遗传。该杂交组合的B1∶2、B2∶2和F2∶3群体淀粉含量的主基因遗传率为13.86%～82.55%,多基因遗传率为2.91%～70.51%。主基因的加性效应为-10.0643,多基因的加性效应为8.6371,显性效应为-5.1797。【结论】爆裂玉米在早代可以加强淀粉含量的选择。

植物中具主基因效应的数量性状的遗传研究

将Ｅｌｓｔｏｎ模型应用于质量—数量性状分析，提出采用似然函数分析质量—数量性状的尺度效应、主基因分离比例、主基因效应以及微基因效应的方法。

用“主基因＋多基因”遗传模型分析水稻茎蘖成穗率

选择丛生型籼稻品种HFA-1与少蘖型粳稻品种02428为亲本构建5个世代联合群体(P1、P2、F1、F2和F2∶3),运用植物数量性状"主基因+多基因"混合模型对水稻茎蘖成穗率进行遗传模型判别和遗传参数估算.结果表明,水稻茎蘖成穗率既受1对主基因控制又受多个微效基因影响,符合"主基因+多基因"的D-4模型;分别在F2和F2∶3世代估算的主基因遗传率为55.51%和53.57%、多基因遗传率为33.13%和38.94%,表明水稻高茎蘖成穗率育种不仅要考虑主基因的作用,也不能忽视微效基因的影响,并可在低世代进行目标性状筛选;由各世代所估得的基因加性效应和显性效应分别为-19.92和-6.48,表明选育高茎蘖成穗率材料时应考虑选配不同基因型的亲本.

不同种植季节下水稻茎杆粗度遗传分析

选择茎杆粗度差异大的3个亲本CB1(11.0 mm)、CB4(15.5 mm)和CB7(11.5 mm),配制CB1×CB4和CB7×CB4组合,建立了相应的P1、F1、P2、B1、B2、F2群体,将其分为中、晚两个生产季节种植,考察了茎杆粗度性状。利用主基因+多基因混合遗传模型理论的Akaike信息准则(AIC)在B1、B2、F2代中鉴定影响数量性状的主基因存在与否,主基因存在时通过分离分析估计主基因和微效基因的遗传效应及所占总变异的分量。结果表明该性状在所有2个季别中B1、B2、F2中均符合1对加性主基因+加-显性多基因遗传模式,主基因遗传率为27.60%～63.69%,多基因遗传率为1.39%～30.07%,总基因型遗传率为39.43%～82.01%,茎粗性状的遗传率受种植季别及所配组合的影响明显。

不同种植季节下水稻株高遗传分析

[目的]对不同种植季节下水稻株高进行遗传分析。[方法]选择株高差异大的3个亲本CB1、CB4和CB7,配制CB1×CB4和CB7×CB4组合,建立相应的P1、F1、P2、B1、B2、F2群体,将其分为中、晚2个生产季节种植,考察了株高性状。利用主基因+多基因混合遗传模型理论的Akaike信息准则(AIC)在B1、B2、F2代中鉴定影响数量性状的主基因存在与否,主基因存在时通过分离分析估计主基因和微效基因的遗传效应及所占总变异的分量。[结果]株高在所有2个季别B1、B2、F2中均符合1对加性主基因+加-显性多基因遗传模式,主基因遗传率为38.63%～78.53%,多基因遗传率为1.72%～36.04%,总基因型遗传率为45.52%～92.93%;2个遗传群体2季别下株高主基因加性效应值d分别为-4.56、-9.16、-7.19和-9.38,表明主基因加性效应会降低株高性状的表达。[结论]水稻茎粗性状的遗传率受种植季别及所配组合的影响明显。