第五章 选择原理
第一节 选择相关概念
第二节 质量性状的选择
第三节 数量性状的选择
第四节 阈性状的选择
第五节 选择的方法
第六节 提高选择效果的途径
第一节 选择相关概念
自然选择
指在自然环境条件下, 自然界对物种的选择作用
——“物竞天择, 适者生存,
作 用:在生物进化中起主导作用, 自然环境条件控制着
变异发展的方向, 导致适应性状的产生
人工选择
指在动植物育种过程中, 人类发挥其主观能动性, 对家养
动植物进行的有目的性的选择作用 。
作 用:进化的方向由适应自然环境条件转向有利于为人
类提供更多的畜产品。控制进化方向的是人的意愿。
人工选择和自然选择的差异
1,针对维持群体均值而言
自然选择是向心选择
人工选择是离心选择
2,选择的目的与方向
自然选择没有明确的目的性和方向性
人工选择有明确方向性和目的性:选择目标 → 选择方案
3、选择的过程
自然选择是一个漫长的过程,时间长,见效慢
人工选择的过程则相对较短,见效较快
人工选择和自然选择间的关系
1,当选择的方向一致时, 自然选择能加快人工选择
的进程, 增强人工选择的效果 。
2,当选择方向不一致时, 人工选择会受到自然选择
的制约或影响 。 此时, 要获得人工选择的预期效果,
就必须加强或改善饲养管理条件来克服自然选择的
作用 。
高产对家畜适应自然环境条件往往是有害的, 故应加强
对高产品种的营养条件供应和环境条件控制 。
3、当两种选择作用严重抵触时,人工选择就不会取
得进展(品种退化)
选择的实质
打破了繁殖的随机性,定向地改变了群体中相
关基因的频率
打破了自然状态条件下生物群体的“哈代-温
伯格”平衡,改变了生物类型。
改变一个种群的步骤,
首先,创造或发现变异
方法:诱变或杂交
其次,通过 选择 的作用在群体中定向地扩散这种
变异型基因,并逐步使之成为群体的主导类型。
方法:通过定向选择来增高理想基因的频率。
有变异存在,才有新品种的产生,变异为育种
提供素材,变异是育种的基础 。
选择的创造性作用
育种是根据家畜的 遗传 和 变异 两种特性, 通过 选择 和 繁育 两
种手段来引导变异发展的方向而进行的工作 。
理论基础:选择的创造性作用
即,选择能 积累变异, 决定变异的方向, 产生新类型个
体, 最终使畜群结构发生根本改变 。
选择的创造性作用在家畜育种中的体现,
1,针对 特定数量性状 的系统选育可能育成新品种
选择的重点--数量性状 ( 经济重要性 )
2,针对 特定质量性状 的系统选育也可能育成新品种,
3,选择 有益突变 也能培育新品种
第二节 质量性状的选择
质量性状
qualitative trait
表型呈不连续性分布, 各变异类型间存在明显区
别, 能够直接加以描述的性状 。 其遗传规律符合
孟德尔经典遗传学理论 。
主要质量性状:表型特征, 血型和血液蛋白多态性,
遗传缺陷, 伴性性状 。
质量性状选择及效应
基本工作:依据对群体的表型分析、系谱分
析和测交实验对特定 基因型的判别
效应:选择不能产生新的基因,但可增加群
体中有利基因的频率,降低不利基因的频率
一、对隐性有利基因的选择
目的:淘汰显性不利基因
例,
一对等位基因时:基因型为 AA,Aa,aa。其中,A
对 a为完全显性,则 AA和 Aa具有相同的表现型,均
为显性性状。
设原始群体 (随机交配大群体 )基因频率为 A= p,
a=q,则相应基因型频率为,D= p2,H= 2pq,
R=q2。淘汰率为 S,留种率为 1- S。
? ?
? ?
2
2
1
11
pS
Sq
?
??
? ?
? ?2
21
11
p q S
Sq
?
?? ? ?
2
211
q
Sq??
等位基因 A a
在大群体中的频率为 p q
由这对基因构成的基因型为 AA Aa aa
基因型频率为 p2 2pq q2
淘汰率 S S 0
留种率 1-S 1-S 1
选择后 基因型 频率
经过一代的选择后, 隐性基因频率 为,
q1=1/2*H1+R1=
若,S= 1,则 q1=1;经过一代选择, 群体固定 ( 条件:外
显率为 100% )
S= 0,则 q1=q,此时群体处于自然平衡状态
结论:隐性基因的选择比较容易实现。
q S q q
S q
? ?
? ?
( )
( )
2
21 1
?
??
原 始 基 因 型 频 率 留 种 率
选 择 后 基 因 型 频 率 =
( 原 始 基 因 型 频 率 留 种 率 )
例,100头的牛群, 有角 81头, 无角 19头
其中:有角 81头 ( 隐性纯合子 qq) ;无角 19头
( 显性纯合子 QQ,杂合子 Qq)
则:有角隐性基因 q的频率为,q= = =0.9
无角显性基因 Q的频率为,Q=1- 0.9=0.1
杂合子频率为,H=2Qq=2× 0.1× 0.9=0.18,
每次淘汰 50%的无角牛, 则经过一代选择后, 隐性
基因的频率为,q1=0.945;即:隐性基因的频率增
加了 0.045。
R 0 81.
二, 对显性有利基因的选择
目的:淘汰 隐性有害基因
1,根据表型淘汰隐性个体,
隐性-显性性状:牛红毛-黑毛;猪黑毛-白毛;
从表型上不能区分完全显隐性基因的显性纯合子 ( AA) 和
杂合子个体 (Aa),故 隐性基因难以从群体中彻底剔除 。
例如,
猪的氟烷基因 (Haln)
海福牛的侏儒症 ( 隐性纯合子 ) 一岁前死亡, 但杂合子公牛
具有粗壮而紧凑的体躯和清新的头部, 易被选留种用, 导致
该基因扩散 。
考虑完全淘汰隐性基因型个体而保留表型为
显性的个体时的群体基因型变化,
2
0
2
0 0 02
p
p p q?
00
2
0 0 0
2
2
pq
p p q?
设 有一对等位基因 A a
在大群体中的频率为 p0 q0
由这对基因构成的基因型为 AA Aa aa
基因型频率为 p02 2p0q0 q02
淘汰率 0 0 1
留种率 1 1 0
选择后基因型频率 0
则经过一代选择后, 隐性基因 a的频率为,
(P+q=1)
q1= =
q2= =
经过 t代选择后,qt=,
所以,t=
P q
P P q
0 0
2
0 0 02?
q
q
0
01 ?
q
q
1
11 ?
q
q
0
01 2?
q
tq
0
01 ?
q q
q q
t
t
0
0
?
例如:假设某群体一隐性基因型个体占总体的
1/20000(q2),隐性基因频率为 q=1/141;每代淘
汰隐性基因型个体, 将隐性基因型频率降低一半即
q2=1/40000,q=1/200,需要,
t= =59代;如果家畜的世代间隔较长, 则
所需时间非常长 。 可见选择进展非常缓慢 。
故 单纯靠表型淘汰隐性个体不能彻底剔除隐性基因 。
q q
q q
t
t
0
0
?
2.应用测交淘汰杂合个体
目的:区分显性纯合子和杂合子
原则:当一个显性表现型个体的双亲之一或
其后代之一为一纯合隐性个体时,则它一定
是一个杂合子个体。
测交的检验概率
在测交后代中观测到至少一个隐性纯合子表
型的概率,称为测交的检验概率
测交实验统计分析的基本步骤,
( 1)假设被测个体为杂合子,计算出单个后代中出现
显性表型的概率 P;
( 2)推测 n个后代全部为显性表型的概率,Pn;
( 3)计算在 n个后代中至少观测到一个隐性纯合个体
表型的概率,1-Pn。
测交方法
( 1)被测公畜与隐性纯合 (aa)母畜交配
( 2)被测公畜与已知为杂合体 (Aa)的母畜交配
( 3)被测公畜与其女儿或与另一头已知为杂合公畜
的女儿交配
( 4)被测公畜与其未经选择的半姐妹交配
( 5)被测公畜与其全同胞交配
( 6)其他方法:直接进行后裔调查,只要发现一头
隐性个体,则其父母都是杂合子。
( 1)与隐性纯合 (aa)母畜交配
如公畜为杂合子,则后代中隐性纯合子个体出现
的机率为 0.5。 n个后代个体产生,则 n个个体都
为显性个体的机率为 (1/2)n。
5个后代都为显性个体的机率为 (1/2)5= 3.125%。
有 95%以上的把握断定它是一个显性纯合子。
特点:所需交配数最少
条件:隐性纯合个体能够活到成年,且生活力、
繁殖力不降低。
( 2)与杂合体 (Aa)母畜交配
隐性纯合个体活不到成年或繁殖率低时采用
与 表型正常 母畜交配, 后裔全部为正常后代 ( 包含
显性纯合子和杂合子个体 ) 的概率学公式为,
P= 〔 D+( 3/4) kH〕 n
其中,D为与配母畜中显性纯合子的比例;
H为与配母畜中杂合子的比例;
k为每胎产仔数; n为与配母畜数;
P为后代全部为正常型的概率(即判定该公畜为纯
合子的机误)
例如:全部使用杂合子母畜测交时,
D= 0,H= 1;
若 k=1,则此公式为,P= (0.75)n。
在此情况下,取 P= 0.05 时,n= 11; P=
0.01时,n= 16;
故如果测交产生 11头( 16头)后代全部为正常
型个体,则有 95%( 99%)以上的把握判定该
公畜为显性纯合子个体。
( 3)用公畜与其女儿或与另一头已知为杂
合公畜的女儿交配
此时:与配母畜为纯合或杂合的机率相等,
且 k=1,P= 〔 D+ ( 3/4) kH〕 n,则,
P= 〔 0.5+ ( 3/4) × 0.5〕 n=(0.875)n
取 P= 0.05时,n= 23; P= 0.01时,n= 35
故,如果测交产生 23头( 35头)后代全部为
正常型个体,则有 95%( 99%)以上的把握
判定该公畜为显性纯合子个体。
单胎家畜测交所需最少子女数
全部为显性表型个体的最少子女数 测交类型
P < 0, 0 5 P < 0, 0 1
与隐性纯合子个体交配 5 7
与已知为杂合子的个体交配 11 16
与另一头已知为杂合子公畜的为经
选择的女儿交配
23 35
与未经选择的女儿交配 23 35
对多胎家畜
则 k不为 1,例如 k=10时, 与其未经选择的 n头女儿测交,
其后代全部为正常型个体的概率为,
P= 〔 0.5+( 3/4) 10× 0.5〕 n。
在此情况下, 因为,
P= 0.05时, n= 4.6<5;
P= 0.01时, n= 8;
故对每胎产 10头仔畜的家畜来说, 如果与其未经选择的 5头
( 8头 ) 女儿测交, 其后代全部为正常型个体, 则有 95%
( 99% ) 以上的把握判定该公畜为显性纯合子个体 。
多胎家畜测交所需最少配偶数和子女数
所需最少配偶数 全部为显性表型个体的最少子女数 测交类型
P < 0, 0 5 P < 0, 0 1 P < 0, 0 5 P < 0, 0 1
与隐性纯合子个体交配 1 1 共 5 个 共 7 个
与已知为杂合子的个体交配 1 2 共 11 个 共 16 个
与 另 一 头 已 知 为 杂 合 子 公 畜 的
为经选择的女儿交配
5 8 10 (每头母畜) 10 ( 每 头 母 畜 )
与未经选择的女儿交配 5 8 10 (每头母畜) 10 ( 每 头 母 畜 )
对于与未经选择的女儿交配,
优点:可测定该公畜可能携带的 全部 有害隐性基因 。
缺点:容易造成较高的近交系数( 25%),且所需女
儿数量较大,单胎家畜难以办到。
( 4)用公畜与其未经选择的半姐妹交配
目的:测定公畜是否携带从它父亲或其
他共同祖先处继承下来的任何隐性基因 。
缺点:不能测定来自另一个亲本的隐性
基因,且近交系数为 12.5%。测定所
需配偶数和子女数与( 3)相同。
( 5)用公畜与其全同胞交配
目的:测定来自双亲的任何隐性基因 。
缺点:所需全同胞姐妹数较多(通常要
求的全同胞个体数为 23- 35个),较
难实现
( 6) 其他方法,
直接进行后裔调查,
只要发现一头隐性个
体, 则其父母都是杂
合子 。
三、对杂合子的选择
目的:选留杂合子个体;
原因:杂合子具有更好的经济价值或更
好的适应性
例如:镰刀型贫血隐性纯合子幼年死亡, 显
性纯合子对疟疾的抵抗力低, 杂合子适应性
强;卡拉库尔羊银灰色羔皮较名贵, 其显性
纯合子有致死性, 只能选留杂合子 。
杂合子选留一代后基因型频率变化,(p+q=1) 基因型 AA Aa a a 总
和
原始基因型频率 p
2
2p q q
2 1
留种率 1 - S 1 1 1 - S 2 /
选择后基因型频
率
2
2
2
1
1
2
1
)1(
qSpS
Sp
??
?
2
2
2
11
2
qSpS
pq
??
2
2
2
1
2
2
1
)1(
qSpS
Sq
??
?
1
则经过一代选择后, 隐性基因 a的频率为,
q1= =
2
2
2
1
2
2
1
)1(
qSpS
Sqpq
??
??
2
2
2
1
2
1
)1(
qSpS
qSq
??
?
特点:基因频率总是向着中间趋于平衡,使
两个等位基因都保存在群体中不消失 。
平衡时有,q1= = q,
解得,S1p=S2q,
即当显性纯合子的淘汰率与显性基因频率之
积等于隐性纯合子的淘汰率与隐性基因频率
之积时, 群体基因频率达到平衡 。
平衡后群体各代间基因频率不再变化
2
2
2
1
2
1
)1(
qSpS
qSq
??
?
平衡时,
q=,P=
可见:基因何时达到平衡,完全决定于
两种纯合子的淘汰率。
21
1
SS
S
? 21
2
SS
S
?
四、伴性性状的选择
伴性遗传:在性染色体上,除了有决定性别
的基因外,还存在着控制其他一些性状的基
因。在群体的遗传过程中,受这些基因决定
的性状,总是伴随着性别而遗传。这种现象
叫做 性连锁遗传,也叫 伴性遗传 。
应用:培育出自别雌雄品系的蛋鸡
例如:快慢羽自别雌雄品系快羽鸡
的 伴性快羽受隐性基因 ( Zk)控制,
慢羽鸡的 伴性慢羽受显性基因 ( ZK)
控制。以伴性快羽公鸡与伴性慢羽
母鸡交配后,子一代的母雏为快羽
型、公雏为慢羽型 。
自别雌雄品系的蛋鸡
P,♂, ZkZk × ♀, ZKW
( 快羽型公鸡 ) ( 慢羽型母鸡 )
F1, ♂, ZKZk ♀, ZkW
(公鸡慢羽型) (母鸡快羽型)
五、采用生化遗传和分子遗传技术检测质量性状
1、生化遗传检测技术,
A、通过生化手段诱导某性状的表现;
如:早期的氟烷检测
B、测定个体特定质量性状表现时的生化指标,
以判定基因型;
如,CK(磷酸肌酸激酶)测定
C、利用生化遗传标记进行标记辅助选择
2、分子遗传学检测法,
分子遗传标记的使用来识别 DNA分子水平的
变异,
如,PCR-RFLP技术的使用
特点:准确、高效;可检测出杂合子;可活体
检测和早期选择
第三节 数量性状的选择
数量性状
quantitative trait
表型呈连续性分布,各变异类型间无明显区别,不能直接加
以描述,只能用数字来描绘其变异特性的性状。
特点,
A、是可以度量的性状;
B、呈连续性变异;
C、其表现容易受到环境因素的影响;
D、控制数量性状的遗传基础是微效多基因系统;
E、多呈正态分布。
对数量性状进行选择的特点
数量性状一般受 微效多基因 控制,基因型相对比
较复杂,难以进行针对某一基因的选择。
对数量性状的选择必须应用 生物统计学 和 数量遗
传学 原理,从性状的 表型值 中剔除 环境效应 的影
响,而 根据或接近根据多数基因的 加性效应 ——
育种值 来进行选择 。
一、数量性状选择的历史回顾
1940年,J.L.Lush根据不同的数量性状中,
子女的表型值对双亲平均表型值的 回归系数
不同,提出了 遗传力 这个概念。子女值对双
亲均值的回归系数就是该性状的遗传力。
回归方程为,(O-Om)=(P-Pm)*h2
回归方程,(O-Om)=(P-Pm)*h2
其中,
(O-Om)是子女表型值的离均差, 表示由于
选择使选留个体的子女的平均表型值高于原
始群体均值的部分 。 这种由于选择而在下一
代产生的反应称为 选择反应 ( R) ;
(P-Pm)是双亲表型值均值的离均差,表示
由于选择使选留个体的平均表型值高于原始
群体均值的部分,称为 选择差 ( S)
上式可演化为,R= Sh2
选择效果的衡量标准是选择反应( R)的大
小。所以影响选择效果的两个基本因素就是
性状的 遗传力 ( h2)与 选择差 ( S)。
其他会影响这两个因素的一切因素,
世代间隔、性状间的相关、一次选择性状的数
目、近交以及遗传与环境的互作等。
二、几个概念
1,留种率,是指留种个体数与测定个体数
之比(留种数 /测定个体数 × 100%) 。
在性状表型值呈 正态分布 的情况下,留种率的
大小决定 选择差 的大小。即留种的家畜越多,
选择差越小。
2,选择差,是指留种个体平均数 与畜群平
均数 之差。实质为被选留个体的 表型优势 。
其大小受两个因素的影响,一是畜群的 留种率,
一是性状的变异程度-- 标准差 。
在留种率相同时,标准差越大,选择差也越大。
变异 是选择有效的前提,没有变异,选择就无从
发挥作用;变异越大,选择收效也越大。
PPP S ???
SP
P
3,选择反应,通过人工选择,在一定时间内,
使性状向着育种目标方向改进的程度。实质
为被选留种畜所具有的 遗传优势 。
当亲子代间不存在系统环境差异,或经统计剔除
系统环境效应时,子代与亲代均数之差就是选择
反应,用 表示。则,
4,遗传进展,选育群体平均每年所获得的选
择反应。即选择反应除以平均 世代间隔 。
G? PhG ??? 2
5.选择强度,不同性状间由于度量单位和标准差不同,
选择差之间不能相互比较。为统一标准,都除以各自的
标准差,使之标准化。这种标准化的选择差称为 选择强
度 ( i)。
其公式为,; 或 又,
故 选择反应 的公式可转化为,
其中,h表示依据 个体性能记录 估计育种值的 准确度,
等于 rAI。故,
P
Pi
?
??
hiPhG A ?????? ?2
PiP ????
AIA riG ???? ?
PAh ?? /?
年度遗传进展的估计
以上计算出的选择反应为每个世代所能获得的选择
反应,在育种实践中,通常考虑每年所能获得的遗
传进展,即用每世代的选择反应除以世代间隔,
以上计算表明,为了增加选育进展,必需考虑,
遗传变异、选择强度、育种值估计的准确性、世代间
隔等因素
L
ri
L
G
G AIAt
??
?
?
??
?
三、影响选择成效的因素
(一)增加可利用的遗传变异
(二)提高选择强度
(三)增加育种值估计的准确度
(四)缩短世代间隔
L
ri
L
G
G AIAt
??
?
?
??
?
(一)可利用的遗传变异
选择的基础在于个体间存在遗传差异,其中
可利用的遗传变异源于微效基因平均效应的
遗传标准差,也叫 加性遗传标准差。 由基因
效应和基因频率决定。
选择极限,对一个群体实行长期的 闭锁选择,
随着选择的进行,有利基因的频率不断提高,
直至固定。此时,群体内基因趋于一致,没有
可利用的遗传变异产生,则选择不再产生作用,
即不会出现选择反应的现象。
保持群体内有可利用的遗传变异的方法,
1、选育基础群保持一定的规模;
2、基础群内具有足够的遗传变异
基础群的组建应保持尽可能多的血统和较远的
亲缘关系;
3、在育种群内经常估计遗传参数,尤其是
加性遗传方差;
4、采用育种方法扩大群体的遗传变异,
导入杂交:从外群体导入外血可引入有利基因
和扩大群体的遗传变异度。
(二)提高选择强度
选择强度是不受性状影响的通用参数
留种率 与 选择
强度 i间存在直
接对应关系
教材 P130,表 5-1
P
P
i
?
?
?
育种中的实际选择分布图
P=性状表型值; =被选中种畜的表型值
平均数; =群体中经性能测定动物表
型值平均数; 阴影部分 =被选中种畜的
分额
SP
P
提高选择强度的方法
1、建立足够大规模的育种群
强调地区间的联合育种
2、尽量扩大性能测定的规模
目的:降低留种率
3、实施特殊的育种措施,改善留种率,
A、降低留种数量,增加后备个体数;
B、缩短胎间距;
C、分品系培育:强调父系亲本的选择;
D、使用人工受精、胚移、胚胎分割等新技术以
降低公畜需要量
(三)育种值估计的准确度
衡量指标,rAI
估计育种值 I与 真实育种值 A之间的 相关系数 。
相关系数 rAI的值越高,就表明估计育种值与真实
育种值越接近,故选种的准确性就越高。
现代育种学发展的很多方法都是围绕着如何提
高育种值估计的准确性展开的。
影响育种值估计准确度的主要因素
1、信息来源
个体记录、亲属记录;
2、信息量
信息量越大,估计的准确性越高;
3、评估性状的遗传力大小
遗传力越大,育种值估计的准确性越高。
提高育种值估计准确度的措施
1、提高遗传力估计的准确性;
2、校正环境效应对遗传力估计的影响;
3、扩大可利用的数据量
强调系谱记录和性能测定记录
4、改进育种值估计的方法:如 BLUP法
(四)世代间隔
Definition,
群体中 种用后代 产生时父母按其子女数加权的平均年
龄 。
设 Ti为种用后代产生时父母的平均年龄, ni为同
窝留种子女数, m为窝数,
则有,
世代间隔主要影响 年度的遗传改进量
?
?
?
?
?
m
i
i
m
i
ii
n
Tn
L
1
1
缩短世代间隔的方法
1、尽可能缩短种畜的使用年限;
2、在保证选择的准确性的前提下,选用世
代间隔较短的选种方法;
3、实施早期选种措施
早期辅助选择、间接选择(遗传相关)
(五)其他可能影响选择效果的因素
1、遗传力;
2、性状间的相关性;
3、选择方案中的性状数目;
4、近交;
5、环境;
1、遗传力
A、直接影响选择效果
遗传力高的性状,选择差中能遗传的部分就大
h2= VA/VP,控制环境条件,减小环境方差可提高选择的
准确性,更准确地反应育种值高低
B、影响选择的准确性
遗传力是育种值到表型值的 通径系数 的平方,也就是育种
值和表型值的 相关系数 的平方。
个体本身表型选择的准确性,是以表型值与育种值的相关
来衡量的,故遗传力愈高的性状,表型 选择的准确性 愈高,
因而选择效果也越好。
2、性状间的相关:遗传相关
当两个性状间具有遗传相关时,可用于间接
选择
3、所选性状的数目,
如同时选择 n个性状,则每个性状的选择反
应只有选择单个性状时的选择反应的 ;
故:选择时应该突出重点性状,不宜同时选
择太多性状。
N
1
4、近交,
近交与选择效果之间有一定程度的矛盾
近交衰退造成各种性状的选择效果不同程度地
降低。
5、环境,
数量性状的表型值都是遗传和环境两种因素共
同作用的结果。
育种应该考虑环境条件的效应。
四、选择效果的预估
理论基础,
R=Sh2=iσh2
选择强度可由留种率得到 ( 性状呈正态分布时 )
只要知道一个畜群该性状的 标准差 与 遗传力,
确定留种率, 就可预估选择效果 。
例如,
已知一个猪群的 180天体重的 标准差 为 10.6kg,遗传力 为
0.25。现决定 母猪留种 40%,即在整个猪群中选择在该性
状上表现最好的 40%作为种猪,则下一代可期望这个性状
平均能提高的程度为,
查表 (教材 P130,表 5-1),当 P= 40%时,i= 0.966,
故 R= iσh2=0.966× 10.6× 0.25=2.56(kg)
制订育种规划时,对公畜 以实际 配种数 对各自的 选择差
加权后求平均选择差,再计算其平均选择反应后才与母
畜的选择反应平均,作为 总体平均选择反应 。
如上例中的猪群选留 3头公猪, 其 180天体重的选择差分别
为 20kg,15kg,10kg,预计第一头公猪配种 60%, 其余
两头各配种 20%, 则,
来自公猪的平均选择差= 20× 0.6+15× 0.2+10× 0.2
=17kg。
故来自公畜的选择反应为,
R= Sh2=17× 0.25=4.25(kg)。
群体来自公畜与母畜的总体平均选择反应为,
(4.25+2.56)/2=3.41(kg);
此即该性状在一个世代中的改进量, 如该猪群的平均世代间隔为 1.5年,
则,
年改进量= R/L=2.27(kg)
五、间接选择
概念,
利用性状间遗传相关,通过对另一个性状的选
择来间接选择所要改良的某性状的选择方法。
适用范围,
所要改良的性状遗传力低、或难以度量、或在
活体上不能度量,或为限性性状。
优点,
可缩短世代间隔、可实现较高的选择强度
公式推导,
X性状的间接选择反应为,CRx=bA(xy)RY ;
其中,
y性状的直接选择反应为,Ry=iyσyhy2
故,
A ( x ) xx
A ( x y ) A ( x y ) A ( x y )
A ( y ) y y
hb = r = r
h
? ?
??
??
x YA ( x y )
2 xx
y y y A ( x y
yx
)
y
xyA ( x
y
y)
C R b R
h
= i h r
h
r i h h
?
?
?
?
?
?
间接选择与直接选择的效果比,
xx
yyxyA
xxx
yxxyxyA
x
x
hi
hir
hi
hhir
R
CR )(
2
)(
?
?
?
?
间接选择优于直接选择的条件,
? 辅助性状 y与目标性状 x间有 高度的遗传相关 (rA(xy))
? 辅助性状 y具有 高遗传力 (hy2)。
? 辅助性状 y能实现 较高选择强度 (iy)
?辅助性状 y能针对目标性状 x进行 早期选种 。
第四节 阈性状的选择
一, 阈性状的概念
指由多基因决定的, 表现非连续性变异的性状 。 此类性
状的个体表型值为 0或 1,而群体性状有潜在的连续正态
分布, 这类性状称为阈性状 。
这类性状的共同特点是有一个阈值, 阈值两侧表现为相
反的不连续的表现型 。 如死亡和存活, 没有中间型 。
群体阈性状平均数的求法是, 将 阈的位置定为潜在
尺度的原点或零点, 平均数以距阈的离差表示 。
二、阈性状的选择
阈性状的选择反应也取决于选择差,可通
过 改变阈的位置 来选择。
如药物处理过程中,增减药物浓度可改变病症
的发病率为选种提供依据,实质就是 阈 值改变
的结果。此变化的 阈 值称为 诱发产生的 阈 值,
它是阈性状潜在连续正态分布的反应。
第五节 选择的方法
一, 原理,
利用家畜 个体及其家系 ( 全同胞或半同胞家系 ) 的
资料以及遗传力来 判断个体的种用价值 。
设:个体表型值为 Pi,它可被划分为两部分之和,
即,
家系平均值 (Pf)
个体表型值 (Pi)与家系平均值 (Pf)的离差 (Pw)
即,Pi= Pf+ Pw
其中,Pw:表示家系内偏差, 即 (Pi- Pf)
Pf:表示家系均值
选种时对以上两部分分别给予加权,合并
为一个指数 I作为 估计育种值,作为选留的
标准。
不同的选择方法 可表现为对上式中两部分
的不同重视程度。
即,I=bfPf+bwPw
二、单性状的选择方法
1,个体选择:对两部分同等重视, 即把超出群体
均值最多的个体留种 。 实质为用个体表型值估计育
种值 。
P= 1× Pw+ 1× Pf
2,家系选择:完全忽略 Pw而只根据 Pf选择, 即把
超出畜群均值最多的家系留种 。 实质为用家系均数
估计育种值 。
P= 0× Pw+ 1× Pf
3,家系内选择:完全忽略 Pf只根据 Pw选择, 在家
系内选择超出家系均值最多的个体留种 。 实质为用
家系内偏差估计育种值 。
P= 1× Pw+ 0× Pf
4、合并选择,
同时考虑 Pw和 Pf,而分别给以不同程度的加
权, 以最好地利用这两方面的资料 。
最合理的加权:对 Pw和 Pf分别乘于 各自的遗
传力 hw2和 hf2。 因为离差乘遗传力就是选择
反应, 故把这两部分的选择反应之和作为对
家畜种用价值的评估 。
I’= hw2× Pw+ hf2× Pf
其中,I’是对 Pw 和 Pf 分别加权后的指数;
hw2是家系内离差的遗传力;
hf2是家系平均数的遗传力 。
即,
其中,h2是性状的一般遗传力;
rA是家系成员间的亲缘相关系数;
r是家系成员间的表型相关;
n为家系成员数 。
r
r
hh
A
w
?
?
??
1
122
rn
rn
hh
A
f
)1(1
)1(122
??
??
??
三、各种选择方法的比较
(一)各种选择方法的选择反应估测和适
用条件
(二)不同选择方法的遗传力和选择反应
的计算
(一)选择方法的选择反应估测和适用条件
1,个体选择:根据个体表型值的选择, 简
单易行 。 在选择强度相同时, 遗传力越高的
性状, 标准差越大的群体, 用个体选择越好 。
R= iσPh2
其中,R表示选择反应; i表示选择强度; σP
表示标准差; h2表示遗传力
2、家系选择:根据家系均值的高低予以选留
适用条件,A,遗传力低; B,家系大; C,共同环
境造成的家系间差异小 。
Rf= iσfh2f
其中,Rf表示家系选择的选择反应; i表示选择强度;
σf表示家系均值标准差(小于个体性状中的表型标准
差 σP); h2f表示家系均值的遗传力(通常大于一般的
遗传力 h2)。
当 h2f大于 h2的程度足以补偿并超过 σf小于 σp的程
度时,家系选择优于个体选择。在低遗传力性状并
有大的家系时,几乎总是成立。
3、家系内选择:家系中选留表型值高的个体
家系内选择是在每个家系内的个体选择,
Rw= iσwh2w
其中,σw是家系内离差的标准差; h2w是家
系内离差的遗传力 。 有,
当表型相关 r大于亲缘相关 rA时,hw2>h2。
r
r
hh
A
w ?
?
?
1
12
家系内选择的适用条件是,
A,低遗传力;
B,家系内表型相关高;
C,共同环境造成家系间差异大 。
当共同环境使家系间有大量差异时, 在每个
家系内选优可以弥补家系选择的不足 。 此外,
还可减少近亲繁殖的速率可用于保种 。
4、合并选择:结合个体表型值与家系均值进行
选择,I’= hw2× Pw+ hf2× Pf ; P= Pw+ Pf
合并选择利用了个体和家系两方面的信息, 故
准确性高 。 是复合育种值的一种形式 。
选择反应,
根号内恒大于 1( rA不等于 r),所以合并选择
的选择反应始终超过个体选择。
rn
n
r
rr
hiR
A
Pc
)1(1
1
1
)(
1
2
2
??
?
?
?
?
??????
(二)不同选择方法的遗传力和选择反应
选择方法 遗传力 选择反应
个体选择 h
2
R = i σ
p
h
2
家系选择 h f
2
=h
2
rn
rn
A
)1(1
)1(1
??
??
R f =i σ p h
2
? ?rnn
rn
A
)1(1
)1(1
??
??
同胞选择 H s
2
= h
2
rn
nr
A
)1(1 ??
R s =i σ p h
2
? ?rnn
nr
A
)1(1 ??
家系内选择 h
w
2
= h
2
r
r
A
?
?
1
1
R w =i σ p h
2
(1 - r
A
)
)1(
1
rn
n
?
?
合并选择 / R
c
=i σ
p
h
2
rn
n
r
rr
A
)1(1
1
1
)(
1
2
??
?
?
?
?
?
四、多性状选择的方法
一、方法,
1、顺序选择,
对所有要选育的性状一个一个地顺序进行选择,
一个达到选育目标后,再选择下一个性状。
优点:简便易行、便于操作
缺点:耗时长、没有考虑遗传颉颃性
2、独立淘汰,对所有要选性状都给予一个最低值,候选个体如
果有任何一个性状指标没有达到该标准,则淘汰,
只有全部都满足最低值的个体才被留种。
优点:全面平衡了所有性状;
缺点:选择的余地小
3、综合选择(选择指数法),
综合考虑所有选育性状,按各性状的育种学重要
性和经济学重要性制订加权值,得到一个综合选
择指数,按指数高低留种。
考虑了性状间的相关,是最好的选种方法,遗传
进展最大。
二、总体比较
1,性状间无相关时, 综合选择优于独立淘汰, 独立
淘汰优于顺序选择;
2、性状间有相关时,综合选择的效果不低于独立淘
汰,独立淘汰不低于顺序选择
3、综合选择指数法在实际应用中的影响因素,
A、遗传参数估计的误差;
B、各性状经济加权值的界定;
C、后选群体的规模;
D、信息性状与目标性状不一致;
第六节 提高选择效果的途径
总体要求, 早选, 选准和选好
1,早期选种,
可降低种畜饲养成本, 缩短世代间隔 。
2,准确选种,
提高选择的准确性
3,从优选种,
从优从严, 选出遗传素质优秀的个体作种用 。
第一节 选择相关概念
第二节 质量性状的选择
第三节 数量性状的选择
第四节 阈性状的选择
第五节 选择的方法
第六节 提高选择效果的途径
第一节 选择相关概念
自然选择
指在自然环境条件下, 自然界对物种的选择作用
——“物竞天择, 适者生存,
作 用:在生物进化中起主导作用, 自然环境条件控制着
变异发展的方向, 导致适应性状的产生
人工选择
指在动植物育种过程中, 人类发挥其主观能动性, 对家养
动植物进行的有目的性的选择作用 。
作 用:进化的方向由适应自然环境条件转向有利于为人
类提供更多的畜产品。控制进化方向的是人的意愿。
人工选择和自然选择的差异
1,针对维持群体均值而言
自然选择是向心选择
人工选择是离心选择
2,选择的目的与方向
自然选择没有明确的目的性和方向性
人工选择有明确方向性和目的性:选择目标 → 选择方案
3、选择的过程
自然选择是一个漫长的过程,时间长,见效慢
人工选择的过程则相对较短,见效较快
人工选择和自然选择间的关系
1,当选择的方向一致时, 自然选择能加快人工选择
的进程, 增强人工选择的效果 。
2,当选择方向不一致时, 人工选择会受到自然选择
的制约或影响 。 此时, 要获得人工选择的预期效果,
就必须加强或改善饲养管理条件来克服自然选择的
作用 。
高产对家畜适应自然环境条件往往是有害的, 故应加强
对高产品种的营养条件供应和环境条件控制 。
3、当两种选择作用严重抵触时,人工选择就不会取
得进展(品种退化)
选择的实质
打破了繁殖的随机性,定向地改变了群体中相
关基因的频率
打破了自然状态条件下生物群体的“哈代-温
伯格”平衡,改变了生物类型。
改变一个种群的步骤,
首先,创造或发现变异
方法:诱变或杂交
其次,通过 选择 的作用在群体中定向地扩散这种
变异型基因,并逐步使之成为群体的主导类型。
方法:通过定向选择来增高理想基因的频率。
有变异存在,才有新品种的产生,变异为育种
提供素材,变异是育种的基础 。
选择的创造性作用
育种是根据家畜的 遗传 和 变异 两种特性, 通过 选择 和 繁育 两
种手段来引导变异发展的方向而进行的工作 。
理论基础:选择的创造性作用
即,选择能 积累变异, 决定变异的方向, 产生新类型个
体, 最终使畜群结构发生根本改变 。
选择的创造性作用在家畜育种中的体现,
1,针对 特定数量性状 的系统选育可能育成新品种
选择的重点--数量性状 ( 经济重要性 )
2,针对 特定质量性状 的系统选育也可能育成新品种,
3,选择 有益突变 也能培育新品种
第二节 质量性状的选择
质量性状
qualitative trait
表型呈不连续性分布, 各变异类型间存在明显区
别, 能够直接加以描述的性状 。 其遗传规律符合
孟德尔经典遗传学理论 。
主要质量性状:表型特征, 血型和血液蛋白多态性,
遗传缺陷, 伴性性状 。
质量性状选择及效应
基本工作:依据对群体的表型分析、系谱分
析和测交实验对特定 基因型的判别
效应:选择不能产生新的基因,但可增加群
体中有利基因的频率,降低不利基因的频率
一、对隐性有利基因的选择
目的:淘汰显性不利基因
例,
一对等位基因时:基因型为 AA,Aa,aa。其中,A
对 a为完全显性,则 AA和 Aa具有相同的表现型,均
为显性性状。
设原始群体 (随机交配大群体 )基因频率为 A= p,
a=q,则相应基因型频率为,D= p2,H= 2pq,
R=q2。淘汰率为 S,留种率为 1- S。
? ?
? ?
2
2
1
11
pS
Sq
?
??
? ?
? ?2
21
11
p q S
Sq
?
?? ? ?
2
211
q
Sq??
等位基因 A a
在大群体中的频率为 p q
由这对基因构成的基因型为 AA Aa aa
基因型频率为 p2 2pq q2
淘汰率 S S 0
留种率 1-S 1-S 1
选择后 基因型 频率
经过一代的选择后, 隐性基因频率 为,
q1=1/2*H1+R1=
若,S= 1,则 q1=1;经过一代选择, 群体固定 ( 条件:外
显率为 100% )
S= 0,则 q1=q,此时群体处于自然平衡状态
结论:隐性基因的选择比较容易实现。
q S q q
S q
? ?
? ?
( )
( )
2
21 1
?
??
原 始 基 因 型 频 率 留 种 率
选 择 后 基 因 型 频 率 =
( 原 始 基 因 型 频 率 留 种 率 )
例,100头的牛群, 有角 81头, 无角 19头
其中:有角 81头 ( 隐性纯合子 qq) ;无角 19头
( 显性纯合子 QQ,杂合子 Qq)
则:有角隐性基因 q的频率为,q= = =0.9
无角显性基因 Q的频率为,Q=1- 0.9=0.1
杂合子频率为,H=2Qq=2× 0.1× 0.9=0.18,
每次淘汰 50%的无角牛, 则经过一代选择后, 隐性
基因的频率为,q1=0.945;即:隐性基因的频率增
加了 0.045。
R 0 81.
二, 对显性有利基因的选择
目的:淘汰 隐性有害基因
1,根据表型淘汰隐性个体,
隐性-显性性状:牛红毛-黑毛;猪黑毛-白毛;
从表型上不能区分完全显隐性基因的显性纯合子 ( AA) 和
杂合子个体 (Aa),故 隐性基因难以从群体中彻底剔除 。
例如,
猪的氟烷基因 (Haln)
海福牛的侏儒症 ( 隐性纯合子 ) 一岁前死亡, 但杂合子公牛
具有粗壮而紧凑的体躯和清新的头部, 易被选留种用, 导致
该基因扩散 。
考虑完全淘汰隐性基因型个体而保留表型为
显性的个体时的群体基因型变化,
2
0
2
0 0 02
p
p p q?
00
2
0 0 0
2
2
pq
p p q?
设 有一对等位基因 A a
在大群体中的频率为 p0 q0
由这对基因构成的基因型为 AA Aa aa
基因型频率为 p02 2p0q0 q02
淘汰率 0 0 1
留种率 1 1 0
选择后基因型频率 0
则经过一代选择后, 隐性基因 a的频率为,
(P+q=1)
q1= =
q2= =
经过 t代选择后,qt=,
所以,t=
P q
P P q
0 0
2
0 0 02?
q
q
0
01 ?
q
q
1
11 ?
q
q
0
01 2?
q
tq
0
01 ?
q q
q q
t
t
0
0
?
例如:假设某群体一隐性基因型个体占总体的
1/20000(q2),隐性基因频率为 q=1/141;每代淘
汰隐性基因型个体, 将隐性基因型频率降低一半即
q2=1/40000,q=1/200,需要,
t= =59代;如果家畜的世代间隔较长, 则
所需时间非常长 。 可见选择进展非常缓慢 。
故 单纯靠表型淘汰隐性个体不能彻底剔除隐性基因 。
q q
q q
t
t
0
0
?
2.应用测交淘汰杂合个体
目的:区分显性纯合子和杂合子
原则:当一个显性表现型个体的双亲之一或
其后代之一为一纯合隐性个体时,则它一定
是一个杂合子个体。
测交的检验概率
在测交后代中观测到至少一个隐性纯合子表
型的概率,称为测交的检验概率
测交实验统计分析的基本步骤,
( 1)假设被测个体为杂合子,计算出单个后代中出现
显性表型的概率 P;
( 2)推测 n个后代全部为显性表型的概率,Pn;
( 3)计算在 n个后代中至少观测到一个隐性纯合个体
表型的概率,1-Pn。
测交方法
( 1)被测公畜与隐性纯合 (aa)母畜交配
( 2)被测公畜与已知为杂合体 (Aa)的母畜交配
( 3)被测公畜与其女儿或与另一头已知为杂合公畜
的女儿交配
( 4)被测公畜与其未经选择的半姐妹交配
( 5)被测公畜与其全同胞交配
( 6)其他方法:直接进行后裔调查,只要发现一头
隐性个体,则其父母都是杂合子。
( 1)与隐性纯合 (aa)母畜交配
如公畜为杂合子,则后代中隐性纯合子个体出现
的机率为 0.5。 n个后代个体产生,则 n个个体都
为显性个体的机率为 (1/2)n。
5个后代都为显性个体的机率为 (1/2)5= 3.125%。
有 95%以上的把握断定它是一个显性纯合子。
特点:所需交配数最少
条件:隐性纯合个体能够活到成年,且生活力、
繁殖力不降低。
( 2)与杂合体 (Aa)母畜交配
隐性纯合个体活不到成年或繁殖率低时采用
与 表型正常 母畜交配, 后裔全部为正常后代 ( 包含
显性纯合子和杂合子个体 ) 的概率学公式为,
P= 〔 D+( 3/4) kH〕 n
其中,D为与配母畜中显性纯合子的比例;
H为与配母畜中杂合子的比例;
k为每胎产仔数; n为与配母畜数;
P为后代全部为正常型的概率(即判定该公畜为纯
合子的机误)
例如:全部使用杂合子母畜测交时,
D= 0,H= 1;
若 k=1,则此公式为,P= (0.75)n。
在此情况下,取 P= 0.05 时,n= 11; P=
0.01时,n= 16;
故如果测交产生 11头( 16头)后代全部为正常
型个体,则有 95%( 99%)以上的把握判定该
公畜为显性纯合子个体。
( 3)用公畜与其女儿或与另一头已知为杂
合公畜的女儿交配
此时:与配母畜为纯合或杂合的机率相等,
且 k=1,P= 〔 D+ ( 3/4) kH〕 n,则,
P= 〔 0.5+ ( 3/4) × 0.5〕 n=(0.875)n
取 P= 0.05时,n= 23; P= 0.01时,n= 35
故,如果测交产生 23头( 35头)后代全部为
正常型个体,则有 95%( 99%)以上的把握
判定该公畜为显性纯合子个体。
单胎家畜测交所需最少子女数
全部为显性表型个体的最少子女数 测交类型
P < 0, 0 5 P < 0, 0 1
与隐性纯合子个体交配 5 7
与已知为杂合子的个体交配 11 16
与另一头已知为杂合子公畜的为经
选择的女儿交配
23 35
与未经选择的女儿交配 23 35
对多胎家畜
则 k不为 1,例如 k=10时, 与其未经选择的 n头女儿测交,
其后代全部为正常型个体的概率为,
P= 〔 0.5+( 3/4) 10× 0.5〕 n。
在此情况下, 因为,
P= 0.05时, n= 4.6<5;
P= 0.01时, n= 8;
故对每胎产 10头仔畜的家畜来说, 如果与其未经选择的 5头
( 8头 ) 女儿测交, 其后代全部为正常型个体, 则有 95%
( 99% ) 以上的把握判定该公畜为显性纯合子个体 。
多胎家畜测交所需最少配偶数和子女数
所需最少配偶数 全部为显性表型个体的最少子女数 测交类型
P < 0, 0 5 P < 0, 0 1 P < 0, 0 5 P < 0, 0 1
与隐性纯合子个体交配 1 1 共 5 个 共 7 个
与已知为杂合子的个体交配 1 2 共 11 个 共 16 个
与 另 一 头 已 知 为 杂 合 子 公 畜 的
为经选择的女儿交配
5 8 10 (每头母畜) 10 ( 每 头 母 畜 )
与未经选择的女儿交配 5 8 10 (每头母畜) 10 ( 每 头 母 畜 )
对于与未经选择的女儿交配,
优点:可测定该公畜可能携带的 全部 有害隐性基因 。
缺点:容易造成较高的近交系数( 25%),且所需女
儿数量较大,单胎家畜难以办到。
( 4)用公畜与其未经选择的半姐妹交配
目的:测定公畜是否携带从它父亲或其
他共同祖先处继承下来的任何隐性基因 。
缺点:不能测定来自另一个亲本的隐性
基因,且近交系数为 12.5%。测定所
需配偶数和子女数与( 3)相同。
( 5)用公畜与其全同胞交配
目的:测定来自双亲的任何隐性基因 。
缺点:所需全同胞姐妹数较多(通常要
求的全同胞个体数为 23- 35个),较
难实现
( 6) 其他方法,
直接进行后裔调查,
只要发现一头隐性个
体, 则其父母都是杂
合子 。
三、对杂合子的选择
目的:选留杂合子个体;
原因:杂合子具有更好的经济价值或更
好的适应性
例如:镰刀型贫血隐性纯合子幼年死亡, 显
性纯合子对疟疾的抵抗力低, 杂合子适应性
强;卡拉库尔羊银灰色羔皮较名贵, 其显性
纯合子有致死性, 只能选留杂合子 。
杂合子选留一代后基因型频率变化,(p+q=1) 基因型 AA Aa a a 总
和
原始基因型频率 p
2
2p q q
2 1
留种率 1 - S 1 1 1 - S 2 /
选择后基因型频
率
2
2
2
1
1
2
1
)1(
qSpS
Sp
??
?
2
2
2
11
2
qSpS
pq
??
2
2
2
1
2
2
1
)1(
qSpS
Sq
??
?
1
则经过一代选择后, 隐性基因 a的频率为,
q1= =
2
2
2
1
2
2
1
)1(
qSpS
Sqpq
??
??
2
2
2
1
2
1
)1(
qSpS
qSq
??
?
特点:基因频率总是向着中间趋于平衡,使
两个等位基因都保存在群体中不消失 。
平衡时有,q1= = q,
解得,S1p=S2q,
即当显性纯合子的淘汰率与显性基因频率之
积等于隐性纯合子的淘汰率与隐性基因频率
之积时, 群体基因频率达到平衡 。
平衡后群体各代间基因频率不再变化
2
2
2
1
2
1
)1(
qSpS
qSq
??
?
平衡时,
q=,P=
可见:基因何时达到平衡,完全决定于
两种纯合子的淘汰率。
21
1
SS
S
? 21
2
SS
S
?
四、伴性性状的选择
伴性遗传:在性染色体上,除了有决定性别
的基因外,还存在着控制其他一些性状的基
因。在群体的遗传过程中,受这些基因决定
的性状,总是伴随着性别而遗传。这种现象
叫做 性连锁遗传,也叫 伴性遗传 。
应用:培育出自别雌雄品系的蛋鸡
例如:快慢羽自别雌雄品系快羽鸡
的 伴性快羽受隐性基因 ( Zk)控制,
慢羽鸡的 伴性慢羽受显性基因 ( ZK)
控制。以伴性快羽公鸡与伴性慢羽
母鸡交配后,子一代的母雏为快羽
型、公雏为慢羽型 。
自别雌雄品系的蛋鸡
P,♂, ZkZk × ♀, ZKW
( 快羽型公鸡 ) ( 慢羽型母鸡 )
F1, ♂, ZKZk ♀, ZkW
(公鸡慢羽型) (母鸡快羽型)
五、采用生化遗传和分子遗传技术检测质量性状
1、生化遗传检测技术,
A、通过生化手段诱导某性状的表现;
如:早期的氟烷检测
B、测定个体特定质量性状表现时的生化指标,
以判定基因型;
如,CK(磷酸肌酸激酶)测定
C、利用生化遗传标记进行标记辅助选择
2、分子遗传学检测法,
分子遗传标记的使用来识别 DNA分子水平的
变异,
如,PCR-RFLP技术的使用
特点:准确、高效;可检测出杂合子;可活体
检测和早期选择
第三节 数量性状的选择
数量性状
quantitative trait
表型呈连续性分布,各变异类型间无明显区别,不能直接加
以描述,只能用数字来描绘其变异特性的性状。
特点,
A、是可以度量的性状;
B、呈连续性变异;
C、其表现容易受到环境因素的影响;
D、控制数量性状的遗传基础是微效多基因系统;
E、多呈正态分布。
对数量性状进行选择的特点
数量性状一般受 微效多基因 控制,基因型相对比
较复杂,难以进行针对某一基因的选择。
对数量性状的选择必须应用 生物统计学 和 数量遗
传学 原理,从性状的 表型值 中剔除 环境效应 的影
响,而 根据或接近根据多数基因的 加性效应 ——
育种值 来进行选择 。
一、数量性状选择的历史回顾
1940年,J.L.Lush根据不同的数量性状中,
子女的表型值对双亲平均表型值的 回归系数
不同,提出了 遗传力 这个概念。子女值对双
亲均值的回归系数就是该性状的遗传力。
回归方程为,(O-Om)=(P-Pm)*h2
回归方程,(O-Om)=(P-Pm)*h2
其中,
(O-Om)是子女表型值的离均差, 表示由于
选择使选留个体的子女的平均表型值高于原
始群体均值的部分 。 这种由于选择而在下一
代产生的反应称为 选择反应 ( R) ;
(P-Pm)是双亲表型值均值的离均差,表示
由于选择使选留个体的平均表型值高于原始
群体均值的部分,称为 选择差 ( S)
上式可演化为,R= Sh2
选择效果的衡量标准是选择反应( R)的大
小。所以影响选择效果的两个基本因素就是
性状的 遗传力 ( h2)与 选择差 ( S)。
其他会影响这两个因素的一切因素,
世代间隔、性状间的相关、一次选择性状的数
目、近交以及遗传与环境的互作等。
二、几个概念
1,留种率,是指留种个体数与测定个体数
之比(留种数 /测定个体数 × 100%) 。
在性状表型值呈 正态分布 的情况下,留种率的
大小决定 选择差 的大小。即留种的家畜越多,
选择差越小。
2,选择差,是指留种个体平均数 与畜群平
均数 之差。实质为被选留个体的 表型优势 。
其大小受两个因素的影响,一是畜群的 留种率,
一是性状的变异程度-- 标准差 。
在留种率相同时,标准差越大,选择差也越大。
变异 是选择有效的前提,没有变异,选择就无从
发挥作用;变异越大,选择收效也越大。
PPP S ???
SP
P
3,选择反应,通过人工选择,在一定时间内,
使性状向着育种目标方向改进的程度。实质
为被选留种畜所具有的 遗传优势 。
当亲子代间不存在系统环境差异,或经统计剔除
系统环境效应时,子代与亲代均数之差就是选择
反应,用 表示。则,
4,遗传进展,选育群体平均每年所获得的选
择反应。即选择反应除以平均 世代间隔 。
G? PhG ??? 2
5.选择强度,不同性状间由于度量单位和标准差不同,
选择差之间不能相互比较。为统一标准,都除以各自的
标准差,使之标准化。这种标准化的选择差称为 选择强
度 ( i)。
其公式为,; 或 又,
故 选择反应 的公式可转化为,
其中,h表示依据 个体性能记录 估计育种值的 准确度,
等于 rAI。故,
P
Pi
?
??
hiPhG A ?????? ?2
PiP ????
AIA riG ???? ?
PAh ?? /?
年度遗传进展的估计
以上计算出的选择反应为每个世代所能获得的选择
反应,在育种实践中,通常考虑每年所能获得的遗
传进展,即用每世代的选择反应除以世代间隔,
以上计算表明,为了增加选育进展,必需考虑,
遗传变异、选择强度、育种值估计的准确性、世代间
隔等因素
L
ri
L
G
G AIAt
??
?
?
??
?
三、影响选择成效的因素
(一)增加可利用的遗传变异
(二)提高选择强度
(三)增加育种值估计的准确度
(四)缩短世代间隔
L
ri
L
G
G AIAt
??
?
?
??
?
(一)可利用的遗传变异
选择的基础在于个体间存在遗传差异,其中
可利用的遗传变异源于微效基因平均效应的
遗传标准差,也叫 加性遗传标准差。 由基因
效应和基因频率决定。
选择极限,对一个群体实行长期的 闭锁选择,
随着选择的进行,有利基因的频率不断提高,
直至固定。此时,群体内基因趋于一致,没有
可利用的遗传变异产生,则选择不再产生作用,
即不会出现选择反应的现象。
保持群体内有可利用的遗传变异的方法,
1、选育基础群保持一定的规模;
2、基础群内具有足够的遗传变异
基础群的组建应保持尽可能多的血统和较远的
亲缘关系;
3、在育种群内经常估计遗传参数,尤其是
加性遗传方差;
4、采用育种方法扩大群体的遗传变异,
导入杂交:从外群体导入外血可引入有利基因
和扩大群体的遗传变异度。
(二)提高选择强度
选择强度是不受性状影响的通用参数
留种率 与 选择
强度 i间存在直
接对应关系
教材 P130,表 5-1
P
P
i
?
?
?
育种中的实际选择分布图
P=性状表型值; =被选中种畜的表型值
平均数; =群体中经性能测定动物表
型值平均数; 阴影部分 =被选中种畜的
分额
SP
P
提高选择强度的方法
1、建立足够大规模的育种群
强调地区间的联合育种
2、尽量扩大性能测定的规模
目的:降低留种率
3、实施特殊的育种措施,改善留种率,
A、降低留种数量,增加后备个体数;
B、缩短胎间距;
C、分品系培育:强调父系亲本的选择;
D、使用人工受精、胚移、胚胎分割等新技术以
降低公畜需要量
(三)育种值估计的准确度
衡量指标,rAI
估计育种值 I与 真实育种值 A之间的 相关系数 。
相关系数 rAI的值越高,就表明估计育种值与真实
育种值越接近,故选种的准确性就越高。
现代育种学发展的很多方法都是围绕着如何提
高育种值估计的准确性展开的。
影响育种值估计准确度的主要因素
1、信息来源
个体记录、亲属记录;
2、信息量
信息量越大,估计的准确性越高;
3、评估性状的遗传力大小
遗传力越大,育种值估计的准确性越高。
提高育种值估计准确度的措施
1、提高遗传力估计的准确性;
2、校正环境效应对遗传力估计的影响;
3、扩大可利用的数据量
强调系谱记录和性能测定记录
4、改进育种值估计的方法:如 BLUP法
(四)世代间隔
Definition,
群体中 种用后代 产生时父母按其子女数加权的平均年
龄 。
设 Ti为种用后代产生时父母的平均年龄, ni为同
窝留种子女数, m为窝数,
则有,
世代间隔主要影响 年度的遗传改进量
?
?
?
?
?
m
i
i
m
i
ii
n
Tn
L
1
1
缩短世代间隔的方法
1、尽可能缩短种畜的使用年限;
2、在保证选择的准确性的前提下,选用世
代间隔较短的选种方法;
3、实施早期选种措施
早期辅助选择、间接选择(遗传相关)
(五)其他可能影响选择效果的因素
1、遗传力;
2、性状间的相关性;
3、选择方案中的性状数目;
4、近交;
5、环境;
1、遗传力
A、直接影响选择效果
遗传力高的性状,选择差中能遗传的部分就大
h2= VA/VP,控制环境条件,减小环境方差可提高选择的
准确性,更准确地反应育种值高低
B、影响选择的准确性
遗传力是育种值到表型值的 通径系数 的平方,也就是育种
值和表型值的 相关系数 的平方。
个体本身表型选择的准确性,是以表型值与育种值的相关
来衡量的,故遗传力愈高的性状,表型 选择的准确性 愈高,
因而选择效果也越好。
2、性状间的相关:遗传相关
当两个性状间具有遗传相关时,可用于间接
选择
3、所选性状的数目,
如同时选择 n个性状,则每个性状的选择反
应只有选择单个性状时的选择反应的 ;
故:选择时应该突出重点性状,不宜同时选
择太多性状。
N
1
4、近交,
近交与选择效果之间有一定程度的矛盾
近交衰退造成各种性状的选择效果不同程度地
降低。
5、环境,
数量性状的表型值都是遗传和环境两种因素共
同作用的结果。
育种应该考虑环境条件的效应。
四、选择效果的预估
理论基础,
R=Sh2=iσh2
选择强度可由留种率得到 ( 性状呈正态分布时 )
只要知道一个畜群该性状的 标准差 与 遗传力,
确定留种率, 就可预估选择效果 。
例如,
已知一个猪群的 180天体重的 标准差 为 10.6kg,遗传力 为
0.25。现决定 母猪留种 40%,即在整个猪群中选择在该性
状上表现最好的 40%作为种猪,则下一代可期望这个性状
平均能提高的程度为,
查表 (教材 P130,表 5-1),当 P= 40%时,i= 0.966,
故 R= iσh2=0.966× 10.6× 0.25=2.56(kg)
制订育种规划时,对公畜 以实际 配种数 对各自的 选择差
加权后求平均选择差,再计算其平均选择反应后才与母
畜的选择反应平均,作为 总体平均选择反应 。
如上例中的猪群选留 3头公猪, 其 180天体重的选择差分别
为 20kg,15kg,10kg,预计第一头公猪配种 60%, 其余
两头各配种 20%, 则,
来自公猪的平均选择差= 20× 0.6+15× 0.2+10× 0.2
=17kg。
故来自公畜的选择反应为,
R= Sh2=17× 0.25=4.25(kg)。
群体来自公畜与母畜的总体平均选择反应为,
(4.25+2.56)/2=3.41(kg);
此即该性状在一个世代中的改进量, 如该猪群的平均世代间隔为 1.5年,
则,
年改进量= R/L=2.27(kg)
五、间接选择
概念,
利用性状间遗传相关,通过对另一个性状的选
择来间接选择所要改良的某性状的选择方法。
适用范围,
所要改良的性状遗传力低、或难以度量、或在
活体上不能度量,或为限性性状。
优点,
可缩短世代间隔、可实现较高的选择强度
公式推导,
X性状的间接选择反应为,CRx=bA(xy)RY ;
其中,
y性状的直接选择反应为,Ry=iyσyhy2
故,
A ( x ) xx
A ( x y ) A ( x y ) A ( x y )
A ( y ) y y
hb = r = r
h
? ?
??
??
x YA ( x y )
2 xx
y y y A ( x y
yx
)
y
xyA ( x
y
y)
C R b R
h
= i h r
h
r i h h
?
?
?
?
?
?
间接选择与直接选择的效果比,
xx
yyxyA
xxx
yxxyxyA
x
x
hi
hir
hi
hhir
R
CR )(
2
)(
?
?
?
?
间接选择优于直接选择的条件,
? 辅助性状 y与目标性状 x间有 高度的遗传相关 (rA(xy))
? 辅助性状 y具有 高遗传力 (hy2)。
? 辅助性状 y能实现 较高选择强度 (iy)
?辅助性状 y能针对目标性状 x进行 早期选种 。
第四节 阈性状的选择
一, 阈性状的概念
指由多基因决定的, 表现非连续性变异的性状 。 此类性
状的个体表型值为 0或 1,而群体性状有潜在的连续正态
分布, 这类性状称为阈性状 。
这类性状的共同特点是有一个阈值, 阈值两侧表现为相
反的不连续的表现型 。 如死亡和存活, 没有中间型 。
群体阈性状平均数的求法是, 将 阈的位置定为潜在
尺度的原点或零点, 平均数以距阈的离差表示 。
二、阈性状的选择
阈性状的选择反应也取决于选择差,可通
过 改变阈的位置 来选择。
如药物处理过程中,增减药物浓度可改变病症
的发病率为选种提供依据,实质就是 阈 值改变
的结果。此变化的 阈 值称为 诱发产生的 阈 值,
它是阈性状潜在连续正态分布的反应。
第五节 选择的方法
一, 原理,
利用家畜 个体及其家系 ( 全同胞或半同胞家系 ) 的
资料以及遗传力来 判断个体的种用价值 。
设:个体表型值为 Pi,它可被划分为两部分之和,
即,
家系平均值 (Pf)
个体表型值 (Pi)与家系平均值 (Pf)的离差 (Pw)
即,Pi= Pf+ Pw
其中,Pw:表示家系内偏差, 即 (Pi- Pf)
Pf:表示家系均值
选种时对以上两部分分别给予加权,合并
为一个指数 I作为 估计育种值,作为选留的
标准。
不同的选择方法 可表现为对上式中两部分
的不同重视程度。
即,I=bfPf+bwPw
二、单性状的选择方法
1,个体选择:对两部分同等重视, 即把超出群体
均值最多的个体留种 。 实质为用个体表型值估计育
种值 。
P= 1× Pw+ 1× Pf
2,家系选择:完全忽略 Pw而只根据 Pf选择, 即把
超出畜群均值最多的家系留种 。 实质为用家系均数
估计育种值 。
P= 0× Pw+ 1× Pf
3,家系内选择:完全忽略 Pf只根据 Pw选择, 在家
系内选择超出家系均值最多的个体留种 。 实质为用
家系内偏差估计育种值 。
P= 1× Pw+ 0× Pf
4、合并选择,
同时考虑 Pw和 Pf,而分别给以不同程度的加
权, 以最好地利用这两方面的资料 。
最合理的加权:对 Pw和 Pf分别乘于 各自的遗
传力 hw2和 hf2。 因为离差乘遗传力就是选择
反应, 故把这两部分的选择反应之和作为对
家畜种用价值的评估 。
I’= hw2× Pw+ hf2× Pf
其中,I’是对 Pw 和 Pf 分别加权后的指数;
hw2是家系内离差的遗传力;
hf2是家系平均数的遗传力 。
即,
其中,h2是性状的一般遗传力;
rA是家系成员间的亲缘相关系数;
r是家系成员间的表型相关;
n为家系成员数 。
r
r
hh
A
w
?
?
??
1
122
rn
rn
hh
A
f
)1(1
)1(122
??
??
??
三、各种选择方法的比较
(一)各种选择方法的选择反应估测和适
用条件
(二)不同选择方法的遗传力和选择反应
的计算
(一)选择方法的选择反应估测和适用条件
1,个体选择:根据个体表型值的选择, 简
单易行 。 在选择强度相同时, 遗传力越高的
性状, 标准差越大的群体, 用个体选择越好 。
R= iσPh2
其中,R表示选择反应; i表示选择强度; σP
表示标准差; h2表示遗传力
2、家系选择:根据家系均值的高低予以选留
适用条件,A,遗传力低; B,家系大; C,共同环
境造成的家系间差异小 。
Rf= iσfh2f
其中,Rf表示家系选择的选择反应; i表示选择强度;
σf表示家系均值标准差(小于个体性状中的表型标准
差 σP); h2f表示家系均值的遗传力(通常大于一般的
遗传力 h2)。
当 h2f大于 h2的程度足以补偿并超过 σf小于 σp的程
度时,家系选择优于个体选择。在低遗传力性状并
有大的家系时,几乎总是成立。
3、家系内选择:家系中选留表型值高的个体
家系内选择是在每个家系内的个体选择,
Rw= iσwh2w
其中,σw是家系内离差的标准差; h2w是家
系内离差的遗传力 。 有,
当表型相关 r大于亲缘相关 rA时,hw2>h2。
r
r
hh
A
w ?
?
?
1
12
家系内选择的适用条件是,
A,低遗传力;
B,家系内表型相关高;
C,共同环境造成家系间差异大 。
当共同环境使家系间有大量差异时, 在每个
家系内选优可以弥补家系选择的不足 。 此外,
还可减少近亲繁殖的速率可用于保种 。
4、合并选择:结合个体表型值与家系均值进行
选择,I’= hw2× Pw+ hf2× Pf ; P= Pw+ Pf
合并选择利用了个体和家系两方面的信息, 故
准确性高 。 是复合育种值的一种形式 。
选择反应,
根号内恒大于 1( rA不等于 r),所以合并选择
的选择反应始终超过个体选择。
rn
n
r
rr
hiR
A
Pc
)1(1
1
1
)(
1
2
2
??
?
?
?
?
??????
(二)不同选择方法的遗传力和选择反应
选择方法 遗传力 选择反应
个体选择 h
2
R = i σ
p
h
2
家系选择 h f
2
=h
2
rn
rn
A
)1(1
)1(1
??
??
R f =i σ p h
2
? ?rnn
rn
A
)1(1
)1(1
??
??
同胞选择 H s
2
= h
2
rn
nr
A
)1(1 ??
R s =i σ p h
2
? ?rnn
nr
A
)1(1 ??
家系内选择 h
w
2
= h
2
r
r
A
?
?
1
1
R w =i σ p h
2
(1 - r
A
)
)1(
1
rn
n
?
?
合并选择 / R
c
=i σ
p
h
2
rn
n
r
rr
A
)1(1
1
1
)(
1
2
??
?
?
?
?
?
四、多性状选择的方法
一、方法,
1、顺序选择,
对所有要选育的性状一个一个地顺序进行选择,
一个达到选育目标后,再选择下一个性状。
优点:简便易行、便于操作
缺点:耗时长、没有考虑遗传颉颃性
2、独立淘汰,对所有要选性状都给予一个最低值,候选个体如
果有任何一个性状指标没有达到该标准,则淘汰,
只有全部都满足最低值的个体才被留种。
优点:全面平衡了所有性状;
缺点:选择的余地小
3、综合选择(选择指数法),
综合考虑所有选育性状,按各性状的育种学重要
性和经济学重要性制订加权值,得到一个综合选
择指数,按指数高低留种。
考虑了性状间的相关,是最好的选种方法,遗传
进展最大。
二、总体比较
1,性状间无相关时, 综合选择优于独立淘汰, 独立
淘汰优于顺序选择;
2、性状间有相关时,综合选择的效果不低于独立淘
汰,独立淘汰不低于顺序选择
3、综合选择指数法在实际应用中的影响因素,
A、遗传参数估计的误差;
B、各性状经济加权值的界定;
C、后选群体的规模;
D、信息性状与目标性状不一致;
第六节 提高选择效果的途径
总体要求, 早选, 选准和选好
1,早期选种,
可降低种畜饲养成本, 缩短世代间隔 。
2,准确选种,
提高选择的准确性
3,从优选种,
从优从严, 选出遗传素质优秀的个体作种用 。