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1、第 六 章 人类数量性状遗传,一 数量性状的遗传特征,1、质量性状与数量性状,1、质量性状与数量性状 1).质量性状(qualitative traits)-由单基因或简单的两对基因的互作影响的遗传性状，其变异是不连续的。相对性状之间变异是不连续的，差异显著。如：人的血型、多指、并指、白化病及红绿色盲。变异的个体可明显区分为23个群，之间差异显著。这种变异在群体呈不连续分布的性状称为质量性状。,质量性状变异分布图 1完全显性；2。不完全显性,单 基 因 遗 传 特 点,单基因遗传性状在群体中的变异分布是不连续的。,质量性状例子 鸡的冠形：玫瑰冠、胡桃冠、单冠、豆冠； 猪的毛色：白色、黑色、红色
2、、蓝色（斑点）、花色 羽速：快羽、慢羽 羽毛形状：丝羽、片羽,质量性状一般由单基因控制的,单基因性状特点 质量性状 在群体中不连续分布,2).数量性状：属于多基因性状，受控于二对以上基因，相对性状之间变异是连续的，差异不显著。性状的变异是连续的,可以正态分布曲线表示。如：人的身高、体重、肤色、血压和智力都是数量性状或称多基因性状 。 人身高由矮到高是逐渐过渡，很矮和很高的两种极端的人只是极少数，大多数人身高接近平均值，这种变异的曲线呈正态分布（如下图）。,多 基 因 遗 传 特 点,多基因遗传性状在群体中的变异分布是连续的。 如，身高、血压、智商,数量性状定义,象人的身高，体重以及家畜的大小，
3、体重等这些性状，其变异是连续的，描述它们只有通过测量的方法。这样的性状叫做数量性状，它们的差异表现在量上或程度上,身高 基因型 基因型 身矮 P AABB X aabb F1 中间型 AaBb X AaBb F2 AABB AaBB AaBb aaBb aabb 高,例如：人体身高,矮,数量性状是由多基因遗传的,多基因遗传具有3个特点： 两个极端变异（纯种）个体杂交后，子1代大部分为中间型，在环境的影响下，具有一定变异范围。 AABB X aabb,两个中间型子1代杂交后，子2代大部分为中间型，但其变异范围要比子1代广泛，也可出现极端的个体。这除环境因素外，基因的分离和组合也有作用。 中间型
4、AaBb X AaBb 在随机杂交的群体中，变异范围很广，然而大多数个体接近中间型，极端个体很少，环境与遗传因素都起作用。,多基因遗传性状的特点,数量性状 在群体中连续分布 近似正态分布 性状表现易受环境影响,若以100mmHg为基础血压，A和B可使血压增加10mmHg，a和b不改变血压,变 员 数,血压,人体血压的变异,人皮肤颜色的变异,白 中间 黑,变 员 数,2、数量性状的遗传机制,1 ).多基因假说(Multiple Factor Hypothesis),Nilson-Ehle, H.(1909)根据小麦粒色遗传提出： 数量性状受许多彼此独立的基因共同控制，每个基因对性状表现的效果较微
5、，但各对基因遗传方式仍然服从孟德尔遗传规律； 同时还认为： 1.各基因的效应相等； 2.各个等位基因表现为不完全显性或无显性，或表现为增效和减效作用； 3.各基因的作用是累加的。,微效多基因与主效基因,微效多基因(polygenes)或微效基因(minor gene)： 控制数量性状遗传的一系列效应微小的基因； 由于效应微小，难以根据表型将微效基因间区别开来； 近年来，借助分子标记作图技术已经可以将控制数量性状的各个基因位点标记在分子标记连锁图上，并研究其基因的效应。 主效基因/主基因(major gene)： 控制质量性状遗传的一对或少数几对效应明显的基因；可以根据表型区分类别，并进行基因型
6、推断。,2). 超亲遗传 (transgressive inheritance),超亲遗传现象：杂交时，杂种后代的性状表现可能超出双亲表型的范围。（eg.杂种优势）,P 140千克 80千克 F1 130千克 F2 140千克或80千克,超亲遗传现象的解释 （A=200g；a=100g）,P A1A1A2A2a3a3 a1a1a2a2A3A3 （1000） （800） F1 A1a1A2a2A3a3 （900） F2 A1A1A2A2A3A3 or a1a1a2a2a3a3 （1200） （600）,3 ).数量性状遗传机制的发展,传统观点： 基于多基因假说认为数量性状均受微效、等效的微效基因
7、控制。 采用分子标记对基因效应的研究发现，数量性状： 可能是受微效基因控制；也可能受少数几对主效基因控制，加上环境作用而表现连续变异；有时由少数主基因控制，但另外存在一些微效基因(修饰基因，modifying gene)的修饰作用。 微效基因的效应： 微效基因的效应值(对性状的影响)也不尽相等,3、数量性状表型值的剖析1). 表型值分解,表型值的效应分解：性状表现由遗传因素决定、并受环境影响，可得：表型值 = 基因型值+环境偏差 P = G + E. P 为个体表现型值(phenotypic value)(也即性状观察值)； G 为个体基因型(效应)值(genetic value)，也称遗传效
8、应值； E 为环境效应值(environment value)，当无基因型与环境互作时，E=e为随机误差(random error)符合正态分布N(0,2)。,2 ).遗传力 遗传力的概念与定义公式,遗传力(heritability)：遗传变异占总变异(表型变异)的比率，用以度量遗传因素与环境因素对性状形成的影响程度，是对杂种后代性状进行选择的重要指标。（均为正值） 广义遗传力(hB2):遗传方差占总方差(表型方差)的比率； VP = VG + VE HB2 = VG/ VE 狭义遗传力(hN2)：加性方差占总方差的比率。 VP = VA + VE h2 = VA / VE或 h2 = A2
9、/ P2,遗传度（率）：疾病的易患性高低受遗传基础和环境因素双重影响，其中遗传基础所起作用的大小称为遗传度（率）,哮喘病遗传度为80 精神分裂症为80 高血压遗传度为62 冠心病遗传度为65 糖尿病遗传度（幼年型）为75 糖尿病遗传度（老年型）为35 唇裂腭裂遗传度为76,人类数量性状或疾病遗传,高血压、糖尿病、哮喘，这些常见的疾病属于多基因遗传病。多基因遗传的性状是一种数量性状，在群体中呈正态分布。多基因遗传病的发生，不仅受遗传的影响，而且受环境的影响。在多基因遗传病中，遗传因素和环境因素的共同作用决定一个个体的易患性。易患性达到一定限度，个体就会患病。由此，估计多基因遗传病的发病率，要考虑
10、到家族中的亲属级别、患病人数、病情等多种因素。,多基因遗传病的易患性和阈值模式,易患性：在多基因遗传病中，遗传基础和环境因素的共同作用，决定了一个个体是否易于患某种疾病的可能性，称为易患性,易感性：由多基因遗传基础决定一个个体患某种 多基因遗传病的风险,阈值：一个个体的易患性达到一定程度即可发病，这个限度称为阈值。阈值代表在一定条件下患病所必需的最低的易患基因的数量,多基因遗传病的阈值模式,多基因病的遗传因素证据,1 特定疾病或畸形的患者亲属发病率明显增高（家族倾向），并与亲属级别成正比。,患者亲属发病率 群体发病率 患者同胞、双亲、子女具有相同发病风险 随亲属级别降低，发病风险迅速降低,多基
11、因病的遗传因素证据,唇裂腭裂患者,多基因病的遗传因素证据,亲 属 受累亲属百分数 同群体相比亲属的发病率,一 级 4.1 40 同胞 级 0.7 8 姑和叔 级 0.3 3 堂、表兄妹,多基因病的遗传因素证据,2 双生子研究,对某种多基因病，单卵双生子发病的一致性明显高于异卵双生子,多基因病的遗传因素证据,单卵双生子 异卵双生子,唇裂腭裂 40% 4% 幽门狭窄 22% 2% 精神分裂症 46% 14% 胰岛素依赖性糖尿病 30% 6%,一 致 性,性 状,人类多 基 因 病 的遗 传 特 点,1 发病有家族聚集倾向，患者亲属的发病率高于群体发病率， 不符合任何一种单基因病遗传方式，同胞中的发
12、病率远低于 1/2或1/4，不符合AD、AR、XD或XR,2 患者双亲、同胞、子女的亲缘系数相同，均为1/2，有相同的 发病风险。这与AR病不同，AR病患者双亲和子女一般不发病 而是肯定携带者，患者同胞的发病风险为1/4,多 基 因 病 遗 传 特 点,3 随着亲属级别的降低，患者亲属的发病风险迅速降低，群体 发病率愈低的病种中，这种特征愈明显。这与AD病中亲属级 别每降低一级，发病风险降低1/2的情况也是不同,4 近亲婚配时，子女的发病风险增高，但不如AR病显著,5 发病率有种族差异,一级亲属,三级亲属,二级亲属,随亲属级别的降低，患者亲属的发病风险迅速降低。,多基因病发病风险估计,1 发病
13、风险代表平均风险，在不同家庭中各不相同 与遗传度密切相关,当多基因病的群体发病率为0.1%1%，遗传率为70%80%时，用Edward公式估计患者一级亲属发病风险,f =P,例如：唇裂腭裂的发病率为0.17%，遗传率为76%，患者一级亲属的发病率为,f =0.0017 4%,将遗传度、群体发病率、患者一级亲属发病率的关系制成图，可以看出，当群体发病率为1/1001/1000时，遗传度如果是7080，则患者一级亲属发病率近于群体发病率的平方根，可以用公式f=p 求得。f代表患者一级亲属的发病率，p代表一般群体发病率。例如唇裂在我国人群中的发病率为0.17% ，其遗传度为76% ，患者一级亲属的发
14、病率(f)0.17%4%。如果遗传度高于或低于此范围，患者一级亲属的发病率也高于或低于群体发病率的平方根。 例如，原发性高血压的群体发病率约为6%，遗传度为62，患者一级亲属的发病率从图中可看出为16% ，如果按公式fp，0.0624.5，这时该公式就不再适用。,多基因病发病风险估计,2 一个家庭中患病人数越多，发病风险越高,3 患病严重程度越重，发病风险越高,4 随着群体发病率降低，患病亲属发病风险增高,群体发病率低，提示疾病阈值高,多基因病发病风险估计,5 群体发病率存在性别差异时，发病率低的性别的后 代发病风险相对高。,一般人群的遗传易患性,多基因病发病风险估计,女性先证者的一级亲属,多
15、基因遗传病的特征,1.每种病的发病率一般高于1/1000。2.有家族聚集倾向，但不符合单基因病的遗传方式。 3.随着亲属级别的降低，患者亲属的发病率也迅速降低，向群体发病率靠拢。4.近亲婚配时子女发病风险增高，但不如常染色体隐性遗传那样显著。这可能与多基因的累加作用有关。 5.有些多基因病的发病率有种族差异。,一些常见多基因遗传病的群体发病率和遗传度,性别与发病风险的关系,某些多基因遗传病的发病率存在着性别差异，发病率低的性别患者一级亲属的发病风险高于发病率高的性别患者一级亲属的发病风险。因为在这种情况下，两种性别的发病阈值是不同的，发病率低的性别必须携带较多的易患性基因，才能达到阈值而发病。如果已经发病，表明其一定携带更多的易患性基因，其后代的发病风险将会相应增高。例如先天性幽门狭窄，人群中男性发病率为0.5%，女性发病率为0.1%,男性发病率是女性的5倍，即男性发病阈值低于女性。男性患者的儿子发病风险是5.5%，女儿的发病风险是2.4%；而女性患者儿子的发病风险为19.4%，女儿的发病风险为7.3%。,二 人类的皮肤纹理与遗传,引言 皮肤纹理 (简称皮纹)概念 皮纹是由皮肤表面凸起的嵴纹和两条嵴纹之
