基因定位与育种设计PDF电子书下载

第1章 遗传研究群体 1

1.1 遗传研究的常见群体类型 1

1.1.1 双亲群体 1

1.1.2 多亲群体 3

1.1.3 创建遗传群体的若干注意事项 6

1.2 基因型数据的初步整理和分析 8

1.2.1 基因型数据的获取 8

1.2.2 基因频率和基因型频率 11

1.2.3 基因型频率的适合性检验 11

1.3 基因效应和遗传方差 13

1.3.1 群体均值和表型方差的计算 13

1.3.2 单基因座位上的加显性遗传模型 15

1.3.3 单基因座位上的遗传方差 16

1.4 单环境表型观测值的方差分析 18

1.4.1 表型值的线性分解 18

1.4.2 表型离差平方和的分解 19

1.4.3 水稻粒长性状的单环境方差分析 21

1.5 多环境表型观测值的方差分析 23

1.5.1 表型值的线性分解 23

1.5.2 表型离差平方和的分解 24

1.5.3 水稻粒长的多环境方差分析 28

1.6 基因型值和遗传力的估计 29

1.6.1 单环境基因型值和遗传力的估计 29

1.6.2 多环境基因型值和遗传力的估计 30

1.6.3 异质误差方差下基因型值的估计 31

练习题 34

第2章 连锁分析和遗传图谱构建 38

2.1 世代转移矩阵 38

2.1.1 世代转移矩阵的定义 38

2.1.2 回交世代转移矩阵 39

2.1.3 自交世代转移矩阵 41

2.1.4 加倍单倍体世代转移矩阵 43

2.1.5 连续自交的世代转移矩阵 44

2.1.6 基因型理论频率的矩阵表示 45

2.2 两个座位上各种基因型的理论频率 46

2.2.1 10种基因型的理论频率 46

2.2.2 永久群体中4种纯合基因型的理论频率 46

2.2.3 两个共显性标记在暂时群体中的基因型理论频率 49

2.2.4 一个共显性和一个显性标记在暂时群体中的基因型理论频率 49

2.2.5 一个共显性和一个隐性标记在暂时群体中的基因型理论频率 52

2.2.6 两个显性标记在暂时群体中的基因型理论频率 52

2.2.7 一个显性和一个隐性标记在暂时群体中的基因型理论频率 52

2.2.8 两个隐性标记在暂时群体中的基因型理论频率 52

2.3 两个标记／基因座位间重组率的估算 55

2.3.1 DH群体中重组率的极大似然估计 55

2.3.2 重组率极大似然估计的一般形式 57

2.3.3 F2群体中一个共显性座位和一个显性座位间的重组率估计 59

2.3.4 Newton迭代算法中初始值的选取 61

2.3.5 F2群体中重组率估计的EM算法 61

2.3.6 奇异分离对重组率估计的影响 63

2.4 不同遗传群体重组率估计的比较研究 64

2.4.1 不同遗传群体中检验连锁的LOD统计量 64

2.4.2 不同遗传群体中重组率估计的准确度 66

2.4.3 不同遗传群体检测到显著连锁所需的样本量 66

2.5 作图函数和遗传图谱构建 69

2.5.1 遗传干涉和干涉系数 69

2.5.2 作图函数 71

2.5.3 标记分群算法 72

2.5.4 标记排序算法 74

2.6 随机交配群体的连锁分析 76

2.6.1 随机交配与连锁不平衡 76

2.6.2 基因型到配子的转移矩阵 79

2.6.3 随机交配若干代的配子型和基因型频率 81

练习题 82

第3章 单标记分析和简单区间作图 87

3.1 单标记分析 87

3.1.1 单标记基因型均值的差异分析 88

3.1.2 两种基因型群体中单标记分析的t检验 89

3.1.3 3种基因型群体中单标记分析的t检验 91

3.1.4 3种基因型群体中单标记方差分析 94

3.1.5 单标记分析的似然比测验 95

3.1.6 单标记分析存在的问题 97

3.2 简单区间作图 97

3.2.1 区间标记型中QTL基因型的频率 97

3.2.2 QTL基因型平均表现的极大似然估计 103

3.2.3 QTL存在的检验 107

3.2.4 QTL遗传效应和贡献率的估计 108

3.2.5 区间作图在一个DH和一个F2群体中的应用 109

3.2.6 简单区间作图中的幻影QTL现象 111

3.2.7 简单区间作图的其他问题 112

3.3 检验统计量LOD临界值的选择 113

3.3.1 显著性水平和检验统计量的临界值 113

3.3.2 不存在QTL的零假设条件下单个扫描位点LRT统计量的分布 114

3.3.3 单条染色体上最大LOD统计量分布的影响因素 116

3.3.4 全基因组有效检验次数与经验LOD临界值 118

3.3.5 排列检验与经验LOD临界值 122

练习题 125

第4章 完备区间作图方法 128

4.1 控制背景遗传变异的重要性 128

4.2 DH群体完备区间作图 130

4.2.1 单个QTL的加性遗传模型 130

4.2.2 多个QTL的加性遗传模型 132

4.2.3 定位加性QTL的一维扫描和假设检验 133

4.2.4 ICIM在一个大麦DH作图群体中的应用 135

4.3 F2群体完备区间作图 137

4.3.1 单QTL的加显性遗传模型 138

4.3.2 多QTL的加显性遗传模型 141

4.3.3 定位加显性QTL的一维扫描和假设检验 142

4.3.4 ICIM在一个大豆F2作图群体中的应用 142

4.4 假设检验的第二类错误与QTL检测功效 144

4.4.1 第二类错误和假设检验的功效 144

4.4.2 第二类错误概率与适宜的样本量 146

4.4.3 模拟试验中QTL的分布和效应模型 148

4.4.4 QTL检测功效和错误发现率的计算 150

4.5 完备区间与简单区间两种作图方法的比较 154

4.5.1 简单区间作图的QTL检测功效 155

4.5.2 完备区间作图的QTL检测功效 156

4.5.3 依标记区间的检测功效 157

4.5.4 QTL作图群体的大小 158

4.6 避免表型对标记变量的过拟合 159

练习题 161

第5章 互作QTL作图 164

5.1 DH群体中上位型互作QTL作图 164

5.1.1 互作QTL作图的线性回归模型及其统计学性质 164

5.1.2 上位性QTL的二维区间作图 166

5.1.3 连锁和上位型互作存在时群体遗传方差的计算 171

5.1.4 利用DH群体定位互作QTL的模拟研究 172

5.2 F2群体上位型互作QTL作图 175

5.2.1 F2群体的上位型互作遗传模型 175

5.2.2 F2群体的上位性QTL作图 176

5.3 常见互作类型的遗传分析和检测功效 181

5.3.1 两个互作座位间遗传效应的计算 181

5.3.2 两个基因座位间遗传方差的分解 183

5.3.3 互作QTL检测功效的模拟 187

5.3.4 互作QTL作图应注意的一些问题 191

5.4 QTL与环境间的互作分析 192

5.4.1 加性QTL与环境的互作分析 192

5.4.2 加加上位性QTL与环境的互作分析 194

5.4.3 一个真实RIL群体的QTL和环境互作分析 195

练习题 198

第6章 其他类型群体的基因定位 201

6.1 选择基因型分析和混合分离分析 201

6.1.1 选择基因型分析的统计学原理 201

6.1.2 选择基因型分析中检验QTL的LOD统计量 203

6.1.3 混合分离分析 204

6.1.4 选择基因型分析和混合分离分析存在的问题 204

6.2 染色体片段置换系群体的QTL作图 205

6.2.1 染色体片段置换系群体的特点 205

6.2.2 染色体片段置换系群体的QTL定位方法 207

6.2.3 水稻染色体片段置换系群体中粒长性状的QTL作图 211

6.3 多亲本与一个共同亲本杂交衍生遗传群体的QTL作图 214

6.3.1 广义线性回归和模型选择 214

6.3.2 JICIM的参数估计和假设检验 215

6.3.3 一个拟南芥NAM群体中开花期性状的QTL定位 217

6.4 自然群体的关联分析方法 217

6.4.1 连锁与连锁不平衡 217

6.4.2 随机交配与连锁不平衡 220

6.4.3 群体结构与连锁不平衡 221

6.4.4 连锁分析和关联分析两种基因定位方法的比较 222

6.5 数量性状基因的孟德尔化 224

6.5.1 重组近交家系群体中粒宽QTL的初步定位 225

6.5.2 染色体片段置换系群体中粒宽QTL的验证 227

6.5.3 一个稳定遗传粒宽QTL的孟德尔化 228

6.5.4 一个稳定遗传粒宽QTL的精细定位 229

练习题 230

第7章 QTL作图中的其他常见问题 232

7.1 QTL遗传方差和贡献率的计算 232

7.1.1 单个QTL的遗传方差和贡献率 232

7.1.2 连锁QTL的遗传方差和贡献率 233

7.1.3 QTL贡献率与QTL检测功效的提高 236

7.2 复合性状的QTL作图 237

7.2.1 复合性状及其在遗传研究和育种中的应用 237

7.2.2 一个玉米RIL群体中构成性状和复合性状的QTL作图 238

7.2.3 复合性状的基因效应和遗传方差 242

7.2.4 复合性状QTL作图的功效分析 246

7.2.5 复合性状的遗传力 248

7.3 加密标记对QTL检测功效的影响 250

7.3.1 加密标记对单个QTL检测的影响 250

7.3.2 加密标记对连锁QTL检测的影响 251

7.4 缺失标记的填补及缺失标记对QTL作图的影响 253

7.4.1 缺失标记的填补 253

7.4.2 一个水稻F2群体中的株高QTL 255

7.4.3 缺失标记对QTL检测功效的影响 256

7.5 奇异分离对遗传研究的影响 258

7.5.1 一个水稻F2群体中的奇异分离标记 258

7.5.2 奇异分离在3种基因型群体中对QTL作图的影响 259

7.5.3 奇异分离影响的距离 262

7.5.4 奇异分离在两种基因型群体中对QTL作图的影响 263

7.6 数量性状表型分布的非正态性 263

7.6.1 数量性状的表型模型与表型分布 264

7.6.2 非正态表型分布的QTL作图 265

练习题 266

第8章 育种过程的建模和模拟 268

8.1 植物育种模拟的重要性、原理和工具 268

8.1.1 育种模拟的重要性 268

8.1.2 育种模拟原理和工具 269

8.2 定义基因和环境系统及育种起始群体 271

8.2.1 基因和环境系统的一些基本信息 272

8.2.2 环境和性状信息 273

8.2.3 基因信息 275

8.2.4 标记信息 278

8.2.5 上位型互作网络信息 278

8.2.6 起始群体信息 280

8.3 在QuLine中定义育种方法 282

8.3.1 育种过程的详细描述 282

8.3.2 育种模拟试验的若干基本信息 284

8.3.3 简化修饰系谱育种方法的数字化定义 286

8.3.4 简化选择混合育种方法的数字化定义 290

8.4 模拟试验设计和结果分析 291

8.4.1 模拟试验设计 291

8.4.2 模拟结果分析：不同育种策略的遗传进度 294

8.4.3 模拟结果分析：成本与收益分析 297

8.4.4 育种模拟与科学化育种 298

练习题 298

第9章 育种方法的模拟和比较 300

9.1 比较育种方法和利用基因信息选配亲本 300

9.1.1 修饰系谱和选择混合两种育种方法的模拟和比较 300

9.1.2 育种模拟在利用已知基因信息选配亲本中的应用 302

9.2 回交育种的模拟和比较 306

9.2.1 模拟试验的基本信息 306

9.2.2 墨西哥国际玉米小麦改良中心小麦育种的亲本材料 307

9.2.3 简单回交与选择混合育种策略的结合 308

9.2.4 模拟试验设计 309

9.2.5 模拟结果分析 310

9.2.6 回交育种及简单回交育种策略的广泛应用 314

9.3 加倍单倍体与小麦常规育种的模拟比较 315

9.3.1 基因和环境系统 315

9.3.2 两种DH育种和常规育种方法 316

9.3.3 3种育种方法的年份和成本分析 318

9.3.4 DH和常规育种的遗传进度 320

9.4 标记辅助育种的模拟和比较 323

9.4.1 目标基因型存在的最小群体 323

9.4.2 聚合多个有利等位基因的群体遗传学 325

9.4.3 育种亲本和基因信息 327

9.4.4 复杂遗传模型下预测选择结果 328

9.4.5 顶交试验中聚合9个有利基因的最优策略 330

9.5 实现育种目标的成功概率估计 331

9.5.1 HarvestPlus挑战计划的育种目标 331

9.5.2 遗传模型和育种亲本材料 332

9.5.3 育种目标设置和育种策略模拟 333

9.5.4 不同育种策略间成功概率比较 335

练习题 336

第10章 育种中的预测和设计 338

10.1 线性模型及其参数估计 338

10.1.1 线性回归模型 338

10.1.2 回归系数和误差方差的估计 340

10.1.3 广义线性模型 341

10.1.4 最优线性无偏估计和最优线性无偏预测 343

10.1.5 混合效应模型 344

10.2 育种值的预测 345

10.2.1 动物模型 346

10.2.2 配子模型 348

10.2.3 动物系谱共祖先系数的计算 350

10.2.4 植物自交系共祖先系数的计算 352

10.3 玉米杂交种表现的预测 354

10.3.1 一个玉米杂交种衍生的遗传研究群体 354

10.3.2 预测模型 355

10.3.3 预测模型的有效性和未测试杂交种的表现预测 357

10.3.4 预测方法有效性与性状遗传结构的关系 359

10.4 遗传研究到育种设计 363

10.4.1 研究育种目标性状的基因或QTL 363

10.4.2 结合育种目标设计目标基因型 364

10.4.3 达到目标基因型的途径分析 365

10.4.4 全基因组选择方法 367

10.4.5 遗传研究与植物育种方法 368

练习题 370

参考文献 371

中英文名词对照和索引 380