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1、第十章第十章 遗传病的传递方式遗传病的传递方式本章重点和难点：遗传病的遗传方本章重点和难点：遗传病的遗传方式和分析方法，单基因遗传病、多基因式和分析方法，单基因遗传病、多基因遗传病和染色体病的遗传特点及分析。遗传病和染色体病的遗传特点及分析。 第一节第一节 遗传方式及分析方法遗传方式及分析方法第二节第二节 单基因遗传病单基因遗传病第三节第三节 多基因遗传病多基因遗传病第一节第一节 遗传方式及分析方法遗传方式及分析方法一、遗传方式一、遗传方式n n性状的遗传方式有多种多样，但总体性状的遗传方式有多种多样，但总体可分为可分为单基因遗传单基因遗传和和多基因遗传多基因遗传两大类。两大类。n n质量性状
2、多属于质量性状多属于单基因遗传单基因遗传，而数量，而数量性状则多为性状则多为多基因遗传多基因遗传n n性状的形成都是取决于内在的遗传因素和外性状的形成都是取决于内在的遗传因素和外界环境因素共同作用的结果界环境因素共同作用的结果n n遗传因素对于各种不同性状形成决定的影响遗传因素对于各种不同性状形成决定的影响程度是有所不同的程度是有所不同的n n对遗传方式的分析探讨将有助于弄清性状的对遗传方式的分析探讨将有助于弄清性状的发生机理及遗传因素所起的作用发生机理及遗传因素所起的作用二、遗传方式的分析二、遗传方式的分析1.系谱分析系谱分析（pedigreeanalysis）这是用于分析和判断单基因遗传方
3、式的经典这是用于分析和判断单基因遗传方式的经典方法，是一种顺藤摸瓜式的追溯调查法方法，是一种顺藤摸瓜式的追溯调查法也就是当发觉某种特殊遗传性状个体时，针也就是当发觉某种特殊遗传性状个体时，针对其家族中所有成员进行症状、体征和血对其家族中所有成员进行症状、体征和血缘关系的调查、记录绘制成系谱图。缘关系的调查、记录绘制成系谱图。现在除上述常规调查外还需要按研究需现在除上述常规调查外还需要按研究需要加病理检测诊断、染色体检查、生化检要加病理检测诊断、染色体检查、生化检查和分子生物学检查，来记录和阐明某种查和分子生物学检查，来记录和阐明某种性状在家族中的遗传方式、分析和解释某性状在家族中的遗传方式、分
4、析和解释某些疾病的发病规律。些疾病的发病规律。先证者先证者（proband）：）：指指在对某个遗传性状在对某个遗传性状进行家系调查时，进行家系调查时，发现其家系中最初发现其家系中最初具有这一遗传性状具有这一遗传性状的那个人。在遗传的那个人。在遗传病的家系调查中最病的家系调查中最初在医院受到检查初在医院受到检查的患者就是先证者的患者就是先证者系谱中常系谱中常用符号用符号2. 2. 生物统计学分析生物统计学分析如何判断实验数据是否与理论数据相符或不相符？遗传学研究要求做到3点：（1）按照生物统计学原则设计实验方案（2）实验数据的量要求尽可能多（3）对实验数据必须进行数理统计分析三、遗传病三、遗传病
5、(Genetic Disease)(Genetic Disease)：1.1.概念概念 是指由于遗传物质变异对个体造成有害的是指由于遗传物质变异对个体造成有害的影响影响, ,表现为身体结构缺陷或功能障碍表现为身体结构缺陷或功能障碍, ,这种有这种有害的遗传信息按一定遗传方式在世代间垂直传害的遗传信息按一定遗传方式在世代间垂直传递。递。注意注意: :1 1）缺乏遗传因素就不会发生遗传病）缺乏遗传因素就不会发生遗传病2 2）遗传病的发生并非与环境完全无关，而）遗传病的发生并非与环境完全无关，而是在不同程度上需要环境因素的作用才能发生是在不同程度上需要环境因素的作用才能发生遗传病的特点：遗传病的特点
6、：1 1）遗传性）遗传性2 2）表现特征性症状，有一定发病年龄和病程）表现特征性症状，有一定发病年龄和病程3 3）终生性）终生性4 4）多数在幼龄发病，早期死亡）多数在幼龄发病，早期死亡5) 5) 病畜很大比例在胚胎或胎儿死亡病畜很大比例在胚胎或胎儿死亡 2.遗传病与先天性疾病的关系遗传病与先天性疾病的关系n n遗传病与后者即有相同也有区别遗传病与后者即有相同也有区别n n先天性疾病是指一生下来就表现出疾病。大先天性疾病是指一生下来就表现出疾病。大多数遗传病也表现为先天性疾病。但不等于多数遗传病也表现为先天性疾病。但不等于先天性疾病就是遗传病。先天性疾病就是遗传病。n n先天性疾病可以由遗传因
7、素引起，也可以由先天性疾病可以由遗传因素引起，也可以由环境因素引起，而遗传性疾病只是由遗传因环境因素引起，而遗传性疾病只是由遗传因素引起。素引起。n n先天性疾病的概念比遗传性疾病的范围广。先天性疾病的概念比遗传性疾病的范围广。n n遗传病常常有家族史，表现为家族性疾病，遗传病常常有家族史，表现为家族性疾病，但并非所有遗传病都有家族史。但并非所有遗传病都有家族史。n n家族性疾病也不一定就是遗传性疾病。家族性疾病也不一定就是遗传性疾病。 如由环境因素引起的家族性疾病如由环境因素引起的家族性疾病3.遗传病与家族性疾病的关系遗传病与家族性疾病的关系如显性遗传病表现为家族性，隐性遗传如显性遗传病表现
8、为家族性，隐性遗传病没有家族性病没有家族性或者即使是显性遗传病，也可因外显率或者即使是显性遗传病，也可因外显率低或表现度各不相同，而不一定表现出明显低或表现度各不相同，而不一定表现出明显的家族史的家族史3.遗传病与家族性疾病的关系遗传病与家族性疾病的关系4.4.遗传病的分类遗传病的分类遗传病基因病染色体病单基因病多基因病常染色体病性染色体病显性隐性隐性显性常染色体病性染色体病数目异常结构变异数目异常结构变异第二节第二节 单基因遗传病单基因遗传病受一对等位基因控制的遗传病称受一对等位基因控制的遗传病称单基因遗单基因遗传病传病（monogenicdisease，singlegenedisorder
9、）一、常染色体显性遗传（一、常染色体显性遗传（autosomal autosomal dominant inheritance, ADdominant inheritance, AD）( (一一) ) 完全显性遗传（完全显性遗传（complete dominancecomplete dominance） 致病基因P位于常染色体上,且对其等位基因p完全显性下列基因型哪些发病?PPPppp( (二二) )常染色体显性遗传的特点：常染色体显性遗传的特点：（1）连续遗传，世代间无中断（2）患者的双亲往往有一方是患者（3）患者的同胞（半同胞）中，约有1/2个体发病，其子女中约有1/2个体发病（4）患病个
10、体与性别无关（5）双亲无病时，子女中一般不出现患者常染色体显性遗传典型系谱常染色体显性遗传典型系谱(三)实例： 1.人类短指症是常见的手指（足趾）先天畸形，是由于指骨或掌骨变短，或者是指骨缺少，导致手指（足趾）变短。成骨不全成骨不全短指症2. 2. 马多发性外生骨疣（马多发性外生骨疣（multiple multiple exostosisexostosis）又名多发性软骨发育异常、遗传性变形性软骨发又名多发性软骨发育异常、遗传性变形性软骨发育异常。育异常。其特征是有很多骨的软骨外生骨疣，形成于长骨其特征是有很多骨的软骨外生骨疣，形成于长骨干骺处，干骺端变大，表面呈不规则突起，有时干骺处，干骺端
11、变大，表面呈不规则突起，有时在出生时就表现症状。在出生时就表现症状。3.遗传性肌肥大遗传性肌肥大(Hereditarymuscularhypertrophy)遗传机制遗传机制:MSTN基因突变失活导致肌肉肥大，呈基因突变失活导致肌肉肥大，呈现遗传性的肌肥大现遗传性的肌肥大上述完全显性遗传的出现需要一定的条件：上述完全显性遗传的出现需要一定的条件：一是必须有相当的数量，并进行统计处理一是必须有相当的数量，并进行统计处理二是致病基因必须具有完全的外显率和表现度二是致病基因必须具有完全的外显率和表现度(四)显性遗传的特殊形式1. 不规则显性（不规则显性（irregular irregular dom
12、inancedominance）遗传）遗传某些显性致病基因在杂合子中受到某种遗传背景和环境因素的影响,有时表现显性而发病,有时不表现显性而不发病(四)显性遗传的特殊形式不全外显率和不同表现度的存在，反不全外显率和不同表现度的存在，反映了一种遗传性状或遗传病的形成，不映了一种遗传性状或遗传病的形成，不仅受一对等位基因的影响，而且受内外仅受一对等位基因的影响，而且受内外环境的影响，基因与环境间存在着复杂环境的影响，基因与环境间存在着复杂的关系。的关系。在单基因遗传中，性状的表现除了受在单基因遗传中，性状的表现除了受主基因影响外，尚可受修饰基因的修饰。主基因影响外，尚可受修饰基因的修饰。另一方面，一
13、种主基因也并非只对一种另一方面，一种主基因也并非只对一种遗传性状有效应，而可以影响到几种性遗传性状有效应，而可以影响到几种性状，这就是一因多效。这表明基因与性状，这就是一因多效。这表明基因与性状间并非简单的一对一的关系。状间并非简单的一对一的关系。2.2.共显性遗传（共显性遗传（codominacecodominace）等位基因基因之间不存在显性与隐性关系杂合体中两种等位基因的作用都得以表现ABO血型HbS的溶解度下降的溶解度下降5倍，形成倍，形成管状凝胶结构，扭曲成镰刀管状凝胶结构，扭曲成镰刀形；局部组织缺血缺氧导致形；局部组织缺血缺氧导致腹痛和关节痛；细胞膜易破腹痛和关节痛；细胞膜易破损，
14、引起溶血性贫血症状。损，引起溶血性贫血症状。3.3.延迟显性遗传延迟显性遗传有些显性遗传病并非是一出生就表现出来的，而往往要到一定年龄后才会陆续发生，这被称为延迟显性。例如：Huntington舞蹈症，这种显性遗传病在20岁发病的仅占患者总数的1%，到40岁时有38发病，而到60岁时才达到94发病。患者表现精神异常，智力衰退，伴随出现面部、躯体和四肢不由自主的舞蹈动作。4.4.不同表现度的显性遗传不同表现度的显性遗传具有同样基因型的不同患畜虽然都有该病的病理性状,但其严重程度却有所不同如猪的并趾症不不规规则则显显性性遗遗传传 Callipyge基因基因5. 绵羊美臀性状的遗传 Callipyg
15、e基因基因1983年，在美国俄亥拉马州的道塞特羊群发年，在美国俄亥拉马州的道塞特羊群发现一公羊肌肉特别发达，其后代部分表现该现一公羊肌肉特别发达，其后代部分表现该性状（双肌臀性状）性状（双肌臀性状）研究表明，该性状由常染色体上的基因突变研究表明，该性状由常染色体上的基因突变引起，已被定位于引起，已被定位于18号染色体端粒区，该基号染色体端粒区，该基因便是因便是Callipyge基因基因Callipyge基因的遗传方式、遗传效果及遗传机基因的遗传方式、遗传效果及遗传机理理:Callipyge基因以基因以“父本极性超显性父本极性超显性”方式遗传，方式遗传，即只有从父本获得该基因的杂台子即只有从父本
16、获得该基因的杂台子CN才能表现才能表现出双肌臀性状（出双肌臀性状（Callipyge基因，基因，N表正常野生表正常野生型）。型）。二、常染色体隐性遗传二、常染色体隐性遗传（autosomal recessive inheritance, AR）控制遗传性状或遗传病的基因位于控制遗传性状或遗传病的基因位于常染色体上，其性质是隐性的，在杂合常染色体上，其性质是隐性的，在杂合状态时不表现相应性状，只有隐性基因状态时不表现相应性状，只有隐性基因纯合子（纯合子（aaaa）方得以表现）方得以表现 。特特 点：点：（1）呈散发状态的不连续遗传现象（2）患者的双亲表现皆正常（3）患者在家庭同胞人数之中约占 1
17、/4，且无性别差异（4）近交导致AR发病概率显著升高由隐性基因控制的遗传病：由隐性基因控制的遗传病： 猪应激综合征；猪应激综合征；牛的无毛症；牛的无毛症； 白化病；白化病； 先天性聋哑；先天性聋哑； 苯丙酮尿症；苯丙酮尿症； 进行性肌营养不良进行性肌营养不良 1. 1. 猪应激综合征猪应激综合征(Porcinestresssyndrome,PSS)猪应激综合征猪应激综合征是指在应激因是指在应激因子（如运输、转栏、高温、子（如运输、转栏、高温、预防注射、配种等预防注射、配种等 ）的）的作用下，猪发生呼吸急促、作用下，猪发生呼吸急促、心跳亢进、体温升高、肌心跳亢进、体温升高、肌肉僵直、后肢呈现痉挛
18、性肉僵直、后肢呈现痉挛性收缩，并伴随突然死亡的收缩，并伴随突然死亡的一种征候群一种征候群。应激应激是指机体受到体内外非特异性的有害因子是指机体受到体内外非特异性的有害因子( (应激原应激原) )的刺激所表现的机能障碍和防御反的刺激所表现的机能障碍和防御反应应( (应激反应应激反应) )机体在生理范围内能够适应的正常应激叫自然机体在生理范围内能够适应的正常应激叫自然应激。应激。适当的自然应激可以使机体逐步适应环境，适当的自然应激可以使机体逐步适应环境，提高生产性能。提高生产性能。如果缺乏正常的应激即应激不足时，也会给动如果缺乏正常的应激即应激不足时，也会给动物带来不利影响。物带来不利影响。如果应
19、激过度即机体受到长时间高强度的应激如果应激过度即机体受到长时间高强度的应激刺激时，就会产生严重的不利影响。刺激时，就会产生严重的不利影响。如生产性能的下降、发病、甚至死亡，即发生如生产性能的下降、发病、甚至死亡，即发生所谓应激综合征。所谓应激综合征。 PSSPSS的主要表现特征的主要表现特征（1）PSE肉肉猪屠宰后肌肉的颜色苍白（猪屠宰后肌肉的颜色苍白（pale），质地松软），质地松软无弹性（无弹性（soft）和汁液渗出（）和汁液渗出（exudative），），是劣质肉的主要特征。是劣质肉的主要特征。PSE肉宰后肉宰后45分钟分钟pH低于，系水力低于，系水力60以下，以下，肌肉颜色反射值肌肉颜
20、色反射值25以上，肌肉纹理粗糙，以上，肌肉纹理粗糙，肌肉块互相分开。肌肉块互相分开。(2)DFD(2)DFD肉肉猪在屠宰前所受的应激强度较小而时间较猪在屠宰前所受的应激强度较小而时间较长，肌糖原消耗较多，体内产生的乳酸少，被长，肌糖原消耗较多，体内产生的乳酸少，被呼吸性碱中毒中和，肌肉出现切面干（呼吸性碱中毒中和，肌肉出现切面干（drydry），），质地较硬（质地较硬（firmfirm）和色泽深暗（）和色泽深暗（darkdark）, , 是劣是劣质肉的另一种表现。质肉的另一种表现。 HALGeneEffectsonQuality(3)MHS恶性高温综合征（恶性高温综合征（MaliglantHy
21、perthermiaSynarome）：）：应激敏感猪在受到应激刺激或吸入氟烷、应激敏感猪在受到应激刺激或吸入氟烷、琥珀酰胆碱和氯仿后就会发生一种称为恶性高琥珀酰胆碱和氯仿后就会发生一种称为恶性高温综合征候群，体表有充血紫斑。温综合征候群，体表有充血紫斑。PSS受常染色体上一隐性氟烷基因（受常染色体上一隐性氟烷基因（haln）控制，呈简单的孟德尔式遗传方式，）控制，呈简单的孟德尔式遗传方式，基因型有基因型有3种（种（halNN，halNn，halnn），具有可变的外显率和表现度。），具有可变的外显率和表现度。(4)猪氟烷基因的检测猪氟烷基因的检测氟烷检测氟烷检测氟烷（氟烷（CF3CHBrCl）
22、又称三氟溴氯乙烷，是一）又称三氟溴氯乙烷，是一种麻醉剂。种麻醉剂。氟烷测验（氟烷测验（halothanetesting）是指借助麻）是指借助麻醉仪，使幼猪吸入混有氟烷的氧气以观察其醉仪，使幼猪吸入混有氟烷的氧气以观察其反应，从而推断应激敏感性。反应，从而推断应激敏感性。根据其征状可分为三种类型：根据其征状可分为三种类型：氟烷阳性氟烷阳性（halothane positive, HP），）， 即应激敏感猪（即应激敏感猪（stress susceptible，SS）氟烷阴性氟烷阴性（halothane negative, HN），）， 即应激抵抗猪即应激抵抗猪（stress resistant,
23、SR）可疑猪可疑猪（doubtful for halothane, HD）氟烷测验的局限性：氟烷测验的局限性：无法检测出杂合子；无法检测出杂合子；Haln基因外显率不完全，有些基因外显率不完全，有些Halnn呈阴性呈阴性反应，而有些反应，而有些HalNn呈阳性反应；呈阳性反应；PSS的分子机制：的分子机制：大量的研究发现兰尼啶受体（大量的研究发现兰尼啶受体（ryanodine receptor, RYR1）基因作为氟烷基因的主要候选基因。）基因作为氟烷基因的主要候选基因。MHS是由骨骼肌肌浆内是由骨骼肌肌浆内Ca2浓度调节异常造成浓度调节异常造成的的,而而Ca2浓度调节异常又是由于肌浆网浓度调
24、节异常又是由于肌浆网Ca2释放通道（释放通道（CRC）缺陷所造成的。）缺陷所造成的。Meissner(1986)发现了一种植物碱兰尼啶与发现了一种植物碱兰尼啶与钙释放通道蛋白特异结合，并与钙释放通道蛋白特异结合，并与HalNN ，HalNn 和和Halnn猪的肌浆网中猪的肌浆网中CRC结合力有差异。结合力有差异。当应激发生时，当应激发生时，Ca2+大量非正常释放，引起肌大量非正常释放，引起肌肉持续收缩，因而引起应激综合征。肉持续收缩，因而引起应激综合征。RYR1基因已被精确地定位于基因已被精确地定位于6q1121。通过对通过对RYR1cDNA序列分析，发现序列分析，发现HP和和HN有有18处碱
25、基改变，其中只有一个碱基突变处碱基改变，其中只有一个碱基突变引起了氨基酸的改变，即引起了氨基酸的改变，即C1843突变为突变为T，引起，引起氨基酸（氨基酸（Arg615 Cys），从而引起结构与功），从而引起结构与功能的改变。能的改变。该位点突变引起了限制性内切酶酶切位点该位点突变引起了限制性内切酶酶切位点改变，即由改变，即由HhaI（-5GCG C-，HalN）酶切）酶切位点变为位点变为HgiAI（-5GTGCT C， Haln ）的酶）的酶切位点，可通过切位点，可通过PCR-RFLP进行检测。进行检测。 Cys-半半胱氨酸胱氨酸HAL (halothane) gene in swine H
26、alothane gene - variants H and h HH pigs are normal hh pigs susceptible to halothane gas porcine stress syndrome (PSS) pale soft exudative (PSE) meat higher lean percent Hh pigs - mostly like HH pigs HH hh-GCG T- -GCGGC- HHhhPCR-RFLPMeatqualitytesting 第第3、4、5、7、8道的个体的基因型是道的个体的基因型是PSSNN，第，第2道的个体基因型是道
27、的个体基因型是PSSnn，而第，而第6道则是道则是PSSNn。 氟烷基因氟烷基因PCR-RFLP检测检测牛的无毛症：牛的无毛症：白白化化病病苯苯丙丙酮酮尿尿症症：由由于于基基因因突突变变导导致致肝肝脏脏中中苯苯丙丙氨氨酸酸羟羟化化酶酶缺缺陷陷，从从而而引引起起苯苯丙丙氨氨酸酸代代谢谢障障碍碍，引引起起中中枢枢神神经经系系统统的的损损伤伤。进行性肌营养不良进行性肌营养不良三、性连锁遗传三、性连锁遗传（sex-linked inheritance) 1. X1. X连锁隐性遗传连锁隐性遗传（X-linkage recessive inheritance）致病基因位于X染色体上, 且对其等位基因呈隐
28、性 患者远多于患者远多于 ； 患者的双亲都无病，致病基因是由携患者的双亲都无病，致病基因是由携带者母亲交叉遗传而来；患者的带者母亲交叉遗传而来；患者的全同胞，姨表兄弟，全同胞，姨表兄弟，外甥中均可能有患者外甥中均可能有患者特点特点（1）男性患者远多于女性患者（2）男性患者的隐性致病基因是来自其携带者母亲，而女性患者的父亲肯定也是患者（3）男性患者的同胞兄弟，外祖父，外孙，姨表兄弟和外甥中也常见患者（4）一般世代间呈现不连续的隔代遗传现象如红绿色盲2 .X2 .X连锁显性遗传（连锁显性遗传（X-linkage dominant X-linkage dominant inheritanceinhe
29、ritance）特点:（1）男性（XAY）和女性（XA Xa）都会发病；（2）女患者致病基因既传儿子又传女儿，且机 会均等；（3）男患者的致病基因只传女儿；（4）女患者人数多于男患者，但病情比男患者 轻。抗维生素佝偻病抗维生素佝偻病连锁遗传（连锁遗传（Y-linkage inheritanceY-linkage inheritance）致病基因位于致病基因位于Y Y染色体上染色体上,X ,X 染色体上染色体上无相应等位基因无相应等位基因, ,致病基因始终随致病基因始终随Y Y染色体在染色体在公畜上下代之间传递公畜上下代之间传递, ,母畜全不发病母畜全不发病动物中未发现动物中未发现人人: :外耳
30、道多毛症外耳道多毛症一、质量性状（一、质量性状（qualitative traitqualitative trait）与）与 数量性状（数量性状（quantitative traitquantitative trait）第三节第三节 多基因遗传多基因遗传第三节第三节 多基因遗传多基因遗传第三节第三节 多基因遗传多基因遗传“人种人种”为质量性状，为质量性状，“成绩成绩”为数量为数量性状性状多基因遗传多基因遗传 ( Polygenetic Inheritance ) :是指生物和人类的许多表型性状由不同座位的较多基因协同决定，而非单一基因的作用，因而呈现数量变化的特征，故又称为数量性状遗传。质量性
31、状（质量性状（qualitative traitqualitative trait）：）：性状的变异可以截然区分为几种明显不同的类性状的变异可以截然区分为几种明显不同的类型，一般用语言来描述型，一般用语言来描述 。数量性状（数量性状（quantitative traitquantitative trait）：）：变异是连续的，个体间表现的差异只能用变异是连续的，个体间表现的差异只能用数量来区别。数量来区别。一、质量性状与数量性状一、质量性状与数量性状质量性状（质量性状（qualitative traitqualitative trait）：）：性状的变异可以截然区分为几种明显不同的类性状的变异
32、可以截然区分为几种明显不同的类型，一般用语言来描述型，一般用语言来描述 。数量性状（数量性状（quantitative traitquantitative trait）：）：变异是连续的，个体间表现的差异只能用变异是连续的，个体间表现的差异只能用数量来区别。数量来区别。数量性状数量性状特征特征: : 可以度量可以度量 呈连续变异呈连续变异 易受环境影响易受环境影响 多基因（多基因（polygenicpolygenic）控制）控制如 产奶量、猪的瘦肉率、生长速度等表表1 质量性状与数量性状的比较质量性状与数量性状的比较 质量性状质量性状 数量性状数量性状 性状主要类型性状主要类型 品种特征、外貌
33、特征品种特征、外貌特征 生产、生长性状生产、生长性状遗传基础遗传基础 少数主基因控制少数主基因控制 微效多基因微效多基因 遗传关系简单遗传关系简单 复杂复杂变异表现方式变异表现方式 间断型间断型 连续型连续型考察方式考察方式 描述描述 度量度量环境影响环境影响 不敏感不敏感 敏感敏感研究水平研究水平 家庭家庭 群体群体研究方法研究方法 系谱分析、概率论系谱分析、概率论 生物统计生物统计二、数量性状的遗传方式二、数量性状的遗传方式1.1.中间遗传中间遗传中间遗传的特点：(1)子一代的平均表型值介于两亲本平均表型值之间，其变异范围不大(2)子二代的平均表型值与子一代相近，但变异范围比子一代大。二、
34、数量性状的遗传方式二、数量性状的遗传方式2.2.超亲遗传与杂种优势超亲遗传与杂种优势杂种优势（heterosis）超亲遗传(transgressive inheritance)三、数量性状的遗传基础三、数量性状的遗传基础（一）多基因假说（一）多基因假说n n1 1 1 1、小麦粒色遗传、小麦粒色遗传、小麦粒色遗传、小麦粒色遗传（The inheritance of grain color in wheatThe inheritance of grain color in wheatThe inheritance of grain color in wheatThe inheritance of
35、 grain color in wheat）1909190919091909年年年年, , , ,瑞典植物育种学家瑞典植物育种学家瑞典植物育种学家瑞典植物育种学家 Nilsson-Ehle Nilsson-Ehle Nilsson-Ehle Nilsson-Ehle 提出提出提出提出n nPP红粒红粒红粒红粒 白粒白粒白粒白粒n nAA1 1A A1 1A A2 2A A2 2AA3 3A A33 a a1 1a a1 1a a2 2a a2 2aa3 3a a33nn nn n nF1AF1A1 1aa1 1A A2 2aa2 2A A33a a3 3 n n n n n nF2F2有效基因
36、数有效基因数有效基因数有效基因数6R5R4R3R2R1R0R6R5R4R3R2R1R0Rn n表现型表现型表现型表现型最深红最深红最深红最深红 暗红暗红暗红暗红深红深红深红深红中深红中深红中深红中深红 浅红浅红浅红浅红 最浅红最浅红最浅红最浅红白白白白n n表型比率表型比率表型比率表型比率16152015611615201561n n红：红：红：红：白白白白n n6363：11P: A1A1A2A2A3A3a1a1a2a2a3a3F1 : A1a1A2a2A3a3 F2: 6A 5A1a 4A2a 3A3a 2A4a 1A5a 6a频率：频率：1/64：6/64：15/64：20/64：15/
37、64：6/64：1/64穗长：穗长： 18 ：17 ：16 ： 15 ： 14 ： 13 ：12 2. 2. 数量性状的多基因假说数量性状的多基因假说(Thepolygenehypothesisofquantitativetrait)a)a)数量性状的遗传是由多基因系统控制的，也即其表型是由多个基数量性状的遗传是由多基因系统控制的，也即其表型是由多个基因的共同作用形成的。每个基因对表型的影响比较微小，故称这因的共同作用形成的。每个基因对表型的影响比较微小，故称这类基因为微效多基因类基因为微效多基因(polygene)(polygene)或微效基因或微效基因(minor gene)(minor
38、gene)。而相。而相应地把控制质量性状的基因称为主（效）基因应地把控制质量性状的基因称为主（效）基因(major gene)(major gene)，以，以示区别。示区别。b)b)微效基因与主效基因一样，都是位于细胞核的染色体上，服从于微效基因与主效基因一样，都是位于细胞核的染色体上，服从于MendelMendel的遗传法则，具有分离和重组、连锁和交换、突变等性质。的遗传法则，具有分离和重组、连锁和交换、突变等性质。c)c)微效基因的效应是相等而且相加的，故又被称为累加基因。微效基因的效应是相等而且相加的，故又被称为累加基因。d)d)各个等位基因之间往往表现为不完全显性或无显性，但也有表现各
39、个等位基因之间往往表现为不完全显性或无显性，但也有表现完全显性的。在数量遗传学中，用大写字母表示增效基因，用小完全显性的。在数量遗传学中，用大写字母表示增效基因，用小写字母表示减效基因，也即大小写字母并不用以表示显隐性。写字母表示减效基因，也即大小写字母并不用以表示显隐性。 e)e)由于涉及的基因数量多，每个基因对表型的影响比较微小，加由于涉及的基因数量多，每个基因对表型的影响比较微小，加上数量性状对环境比较敏感，所以极难把微效基因个别的效应上数量性状对环境比较敏感，所以极难把微效基因个别的效应区别开来，需要用统计学的分析方法进行研究。而控制质量性区别开来，需要用统计学的分析方法进行研究。而控
40、制质量性状的主基因对性状的作用比较明显，容易从杂种分离世代鉴别状的主基因对性状的作用比较明显，容易从杂种分离世代鉴别出来。出来。f) f)有些性状虽然主要是受一对或少数几对主效基因控制的，但另有些性状虽然主要是受一对或少数几对主效基因控制的，但另外还有一组效果微小的基因能增强或削弱主效基因对表现型的外还有一组效果微小的基因能增强或削弱主效基因对表现型的作用，这类微效基因称为作用，这类微效基因称为修饰基因修饰基因修饰基因修饰基因(modifying factors)(modifying factors)。例如，。例如，牛的毛色花斑是由一对隐性基因所控制的，但花斑的大小则是牛的毛色花斑是由一对隐性
41、基因所控制的，但花斑的大小则是一组修饰基因影响主效基因的结果。又例如，小家鼠有一种引一组修饰基因影响主效基因的结果。又例如，小家鼠有一种引起白斑的显性基因，因不同品系各具不同数目的修饰基因，所起白斑的显性基因，因不同品系各具不同数目的修饰基因，所以不同品系所表现的白斑大小也有差别。以不同品系所表现的白斑大小也有差别。g)g)微效基因往往具有多效性，即一个基因往往同时对若干性状起微效基因往往具有多效性，即一个基因往往同时对若干性状起作用，并且既可以都表现为微效基因，也可对某性状是微效基作用，并且既可以都表现为微效基因，也可对某性状是微效基因，而对另一性状是主效基因。因，而对另一性状是主效基因。h
42、)h)由于基因的重组和交换，在杂种后代中由微效基因控制的数量由于基因的重组和交换，在杂种后代中由微效基因控制的数量性状可以出现性状可以出现超亲遗传超亲遗传超亲遗传超亲遗传( (transgressivetransgressive inheritance) inheritance)现象。现象。n n（二）数量性状基因座（二）数量性状基因座n n 数量性状基因座（数量性状基因座（quantitativetraitlocus,QTL）:对数量性状有较大影响的基因座对数量性状有较大影响的基因座n n传统数量遗传学理论认为传统数量遗传学理论认为,数量性状的遗传基数量性状的遗传基础是遵循孟德尔遗传规律的微
43、效多基因。础是遵循孟德尔遗传规律的微效多基因。n n然而后来陆续发现一些数量性状然而后来陆续发现一些数量性状,尤其是经济尤其是经济重要性状是由巨效基因重要性状是由巨效基因(或称主基因或称主基因)和微效多和微效多基因共同控制的。基因共同控制的。TestingprogramTestingprogramQQq qQQq qq qq qQQq qq qq qQQQQQQn n（二）数量性状基因座（二）数量性状基因座对这类基因或位点的识别与定位对这类基因或位点的识别与定位,也就是也就是对数量性状的分子遗传基础对数量性状的分子遗传基础数量性数量性状位点的研究将数量遗传学推向了一个新状位点的研究将数量遗传学
44、推向了一个新的层次。的层次。四、多基因遗传病四、多基因遗传病一些常见的先天性畸形先天性畸形 ( Congenital Malformation ) 和常见而病因复杂的疾病，其发病率一般都超过 1/1000，疾病的发生都有一定的遗传基础，并表现有家族性倾向，但又不是单基因遗传，患者的同胞的发病率不遵循1/2，或者是1/4的规律，大约仅1% 10%，表明这些疾病有多基因的遗传基础，故称为多基多基因病因病 ( Polygenic Disease )。四、多基因遗传病四、多基因遗传病多基因遗传病的特点：多基因遗传病的特点：1.家族聚集性。家族聚集性。无明显的遗传方式，在系谱分无明显的遗传方式，在系谱分
45、析中，不符合单基因遗传方式。疾病在子代析中，不符合单基因遗传方式。疾病在子代的再发风险表现出家族聚集性。的再发风险表现出家族聚集性。四、多基因遗传病四、多基因遗传病多基因遗传病的特点：多基因遗传病的特点：2. 2. 随着亲属级别的降低，患者亲属的发病风随着亲属级别的降低，患者亲属的发病风险迅速降低险迅速降低 在发病率低的疾病中更为明显。四、多基因遗传病四、多基因遗传病多基因遗传病的特点：多基因遗传病的特点：3. 近亲婚配时子女患病风险增高。近亲婚配时子女患病风险增高。但是不如但是不如常染色体隐性遗传病显著，这可能与多因常染色体隐性遗传病显著，这可能与多因子的积累有关。子的积累有关。4.病情（畸
46、形）越严重，再发风险越大。病情（畸形）越严重，再发风险越大。这这说明遗传因素起这主要作用。说明遗传因素起这主要作用。四、多基因遗传病四、多基因遗传病多基因遗传病的特点：多基因遗传病的特点：5. 5. 当发病率有性别差异时，发病率高的性当发病率有性别差异时，发病率高的性别阈值低，发病率低的性别阈值高。别阈值低，发病率低的性别阈值高。五、易患性与阈值五、易患性与阈值易患性易患性（liability）:是指由遗传因素和环境因素共同作用所决定的患是指由遗传因素和环境因素共同作用所决定的患某种遗传病的可能性大小某种遗传病的可能性大小。五、易患性与阈值五、易患性与阈值阈值阈值（threshold）:在一个
47、群体中，多基因遗在一个群体中，多基因遗传病的易患性的变异呈现连续的正态分布，即传病的易患性的变异呈现连续的正态分布，即大部分个体的易患性接近平均值，易患性很低大部分个体的易患性接近平均值，易患性很低和很高的个体很少，当个体的易患性达到一定和很高的个体很少，当个体的易患性达到一定界限后就要发病，这个易患性界限就叫做阈值。界限后就要发病，这个易患性界限就叫做阈值。六、遗传力（六、遗传力（Heritability）遗传力遗传力( (率率):):它是指某一性状的遗传方它是指某一性状的遗传方差在表型总方差中的比率。差在表型总方差中的比率。在多基因遗传病中，易患性受遗传因素和在多基因遗传病中，易患性受遗传
48、因素和环境因素的双重影响，其中遗传因素对群体变环境因素的双重影响，其中遗传因素对群体变异所起作用的部分用遗传力异所起作用的部分用遗传力（heritability）度量度量( (一一) )个体表型值的剖分个体表型值的剖分P = P = G G + E = ( (A + D + I)+ E + E P:表型值表型值G:基因型值基因型值E:环境效应值环境效应值A:加性效应加性效应D:显性效应显性效应I:上位效应上位效应( (二二) )群体表型方差的剖分群体表型方差的剖分Vp = VA + VE (三)遗传力的概念遗传力的概念Vp = VA + VE 这个公式对我们有何启示这个公式对我们有何启示?J
49、Lush 1937 年提出遗传力的概念年提出遗传力的概念(三)遗传力的概念遗传力的概念 1. 1. 广义遗传力广义遗传力(Heritability in the broad sense)：数量性状总的遗传方差（数量性状总的遗传方差（V VG G）占表型方差）占表型方差( (V VP P ) )的比例的比例 。 (三)遗传力的概念遗传力的概念2. 2. 狭义遗传力狭义遗传力(Heritability in the narrow (Heritability in the narrow sense)sense)：数量性状加性遗传方差（数量性状加性遗传方差（VA）占表型方）占表型方差的比例。差的比例。
50、 (三)遗传力的概念遗传力的概念3. 3. 实现遗传力实现遗传力(Realized Heritability) ：指对数指对数量性状进行选择时，通过亲代获得的选择效果，量性状进行选择时，通过亲代获得的选择效果，在子代能得到的选择反应大小所占的比值，这一在子代能得到的选择反应大小所占的比值，这一概念反映了遗传力的实质概念反映了遗传力的实质 。七、多基因遗传病复发风险的估计七、多基因遗传病复发风险的估计(一一)概念与意义概念与意义特定交配类型所生后代中患者所占百分率，称为复发风险率。它表示某一缺陷复发的概率或风险性。经验复发风险率：通过对特定交配类型后代的观测得到的复发率。七、多基因遗传病复发风险
51、的估计七、多基因遗传病复发风险的估计意义:总结群体中某些遗传病和缺陷的经验复发风险率，对指导交配计划有重要意义，但它不能表明到目前为止还没有后代记录的交配类型的风险性，因此还需要计算理论复发风险率。(二) 理论复发风险率计算可根据疾病的群体发病率和遗传力计算。当群体发病率为，遗传力为时，则患者一级亲属发病率近于群体发病率的平方根。( (二二) ) 理论复发风险率计算理论复发风险率计算f f为患者一级亲属的发病率为患者一级亲属的发病率P P代表一般群体的发病率代表一般群体的发病率一级亲属：亲子、全同胞一级亲属：亲子、全同胞二级亲属：半同胞、祖孙二级亲属：半同胞、祖孙例:唇裂在人类中的发生率为1.
52、7/1000,遗传力为0.76, 患者一级亲属的发病率是多少? n n当遗传力低于时，患者一级亲属的发病率低于群体发病率的平方根；n n当遗传力高于时，患者一级亲属的发病率高于群体发病率的平方根。遗传力、群体发病率和患者一级亲属发病率的关系遗传力、群体发病率和患者一级亲属发病率的关系群群体体发发病病率率(%)0.1110 遗遗传传力力 0.5 患患者者一一级级亲亲属属发发病病率率（） 152026243828410306133381636 随着亲属级别的降低患者亲属的发病率迅速随着亲属级别的降低患者亲属的发病率迅速降低，尤其是在发病率低的疾病中，这一点特降低，尤其是在发病率低的疾病中，这一点特
53、别明显，见下表：别明显，见下表：疾疾疾疾病病病病群群群群体体体体名名名名称称称称发发发发 病病病病 率率率率发发发发病病病病风风风风险险险险一卵双生一卵双生一卵双生一卵双生 一级亲属一级亲属一级亲属一级亲属 二级亲属二级亲属二级亲属二级亲属三级亲属三级亲属三级亲属三级亲属 唇裂唇裂唇裂唇裂腭裂腭裂腭裂腭裂0.00140040730.0014004073 足内翻足内翻足内翻足内翻0.00130025520.0013002552 神经管缺损神经管缺损神经管缺损神经管缺损0.002820.00282 先天性髋关节脱位先天性髋关节脱位先天性髋关节脱位先天性髋关节脱位0.00220025320.0022
54、002532 先天性幽门狭窄先天性幽门狭窄先天性幽门狭窄先天性幽门狭窄0.005801051.50.005801051.5对于兽医遗传而言，对于兽医遗传而言，群体遗传是要探讨群体遗传是要探讨:遗传病的发病频率遗传病的发病频率遗传方式遗传方式致病基因频率及其变化的规律致病基因频率及其变化的规律以了解遗传病在群体中的发生和散布的规以了解遗传病在群体中的发生和散布的规律，为预防、监测和治疗遗传病提供重要律，为预防、监测和治疗遗传病提供重要的信息和措施。的信息和措施。因此有人又称之为遗传流因此有人又称之为遗传流行病学（行病学（geneticepidemiology）。）。 4. 4. 估估算算性性连连
55、锁锁隐隐性性基基因因遗遗传传病病致致病病基基因的基因频率和基因型频率因的基因频率和基因型频率例:血友病是一种X性连锁隐性遗传病，在1000只公犬中发现 4 只患血友病，求 A 型血友病致病基因 h 的基因频率和基因型频率 4. 4. 估估算算性性连连锁锁隐隐性性基基因因遗遗传传病病致致病病基基因的基因频率和基因型频率因的基因频率和基因型频率XhY 0.004 (4/1000)正常显性基因： 4. 4. 估估算算性性连连锁锁隐隐性性基基因因遗遗传传病病致致病病基基因的基因频率和基因型频率因的基因频率和基因型频率性性性性别别别别基因型基因型基因型基因型基因型基因型基因型基因型频频频频率率率率表型表
56、型表型表型实实实实例例例例公犬公犬公犬公犬X XHHY Yp p正常正常正常正常0 0996996X Xh hY Yq q病犬病犬病犬病犬0 0004004母犬母犬母犬母犬X XHH X XHHp p2 2正常正常正常正常0 09969962 2X XHH X Xh h2pq2pq正常正常正常正常20.9960.020.9960.00404X Xh h X Xh hq q2 2病犬病犬病犬病犬0.0040.0042 2性连锁隐性遗传致病基因的基因型频率性连锁隐性遗传致病基因的基因型频率本章小结：本章小结：遗传病的遗传方式遗传病的遗传方式单基因遗传病单基因遗传病多基因遗传病多基因遗传病遗传力遗传力群体遗传群体遗传
