1、第 六 章 人類數量性狀遺傳,一 數量性狀的遺傳特征,1、質量性狀與數量性狀,1、質量性狀與數量性狀 1).質量性狀(qualitative traits)-由單基因或簡單的兩對基因的互作影響的遺傳性狀，其變異是不連續(xù)的。相對性狀之間變異是不連續(xù)的，差異顯著。如：人的血型、多指、并指、白化病及紅綠色盲。變異的個體可明顯區(qū)分為23個群，之間差異顯著。這種變異在群體呈不連續(xù)分布的性狀稱為質量性狀。,質量性狀變異分布圖 1完全顯性；2。不完全顯性,單 基 因 遺 傳 特 點,單基因遺傳性狀在群體中的變異分布是不連續(xù)的。,質量性狀例子 雞的冠形：玫瑰冠、胡桃冠、單冠、豆冠； 豬的毛色：白色、黑色、紅色

2、、藍色（斑點）、花色 羽速：快羽、慢羽 羽毛形狀：絲羽、片羽,質量性狀一般由單基因控制的,單基因性狀特點 質量性狀 在群體中不連續(xù)分布,2).數量性狀：屬于多基因性狀，受控于二對以上基因，相對性狀之間變異是連續(xù)的，差異不顯著。性狀的變異是連續(xù)的,可以正態(tài)分布曲線表示。如：人的身高、體重、膚色、血壓和智力都是數量性狀或稱多基因性狀 。 人身高由矮到高是逐漸過渡，很矮和很高的兩種極端的人只是極少數，大多數人身高接近平均值，這種變異的曲線呈正態(tài)分布（如下圖）。,多 基 因 遺 傳 特 點,多基因遺傳性狀在群體中的變異分布是連續(xù)的。 如，身高、血壓、智商,數量性狀定義,象人的身高，體重以及家畜的大小，

3、體重等這些性狀，其變異是連續(xù)的，描述它們只有通過測量的方法。這樣的性狀叫做數量性狀，它們的差異表現在量上或程度上,身高 基因型 基因型 身矮 P AABB X aabb F1 中間型 AaBb X AaBb F2 AABB AaBB AaBb aaBb aabb 高,例如：人體身高,矮,數量性狀是由多基因遺傳的,多基因遺傳具有3個特點： 兩個極端變異（純種）個體雜交后，子1代大部分為中間型，在環(huán)境的影響下，具有一定變異范圍。 AABB X aabb,兩個中間型子1代雜交后，子2代大部分為中間型，但其變異范圍要比子1代廣泛，也可出現極端的個體。這除環(huán)境因素外，基因的分離和組合也有作用。 中間型

4、AaBb X AaBb 在隨機雜交的群體中，變異范圍很廣，然而大多數個體接近中間型，極端個體很少，環(huán)境與遺傳因素都起作用。,多基因遺傳性狀的特點,數量性狀 在群體中連續(xù)分布 近似正態(tài)分布 性狀表現易受環(huán)境影響,若以100mmHg為基礎血壓，A和B可使血壓增加10mmHg，a和b不改變血壓,變 員 數,血壓,人體血壓的變異,人皮膚顏色的變異,白 中間 黑,變 員 數,2、數量性狀的遺傳機制,1 ).多基因假說(Multiple Factor Hypothesis),Nilson-Ehle, H.(1909)根據小麥粒色遺傳提出： 數量性狀受許多彼此獨立的基因共同控制，每個基因對性狀表現的效果較微

5、，但各對基因遺傳方式仍然服從孟德爾遺傳規(guī)律； 同時還認為： 1.各基因的效應相等； 2.各個等位基因表現為不完全顯性或無顯性，或表現為增效和減效作用； 3.各基因的作用是累加的。,微效多基因與主效基因,微效多基因(polygenes)或微效基因(minor gene)： 控制數量性狀遺傳的一系列效應微小的基因； 由于效應微小，難以根據表型將微效基因間區(qū)別開來； 近年來，借助分子標記作圖技術已經可以將控制數量性狀的各個基因位點標記在分子標記連鎖圖上，并研究其基因的效應。 主效基因/主基因(major gene)： 控制質量性狀遺傳的一對或少數幾對效應明顯的基因；可以根據表型區(qū)分類別，并進行基因型

6、推斷。,2). 超親遺傳 (transgressive inheritance),超親遺傳現象：雜交時，雜種后代的性狀表現可能超出雙親表型的范圍。（eg.雜種優(yōu)勢）,P 140千克 80千克 F1 130千克 F2 140千克或80千克,超親遺傳現象的解釋 （A=200g；a=100g）,P A1A1A2A2a3a3 a1a1a2a2A3A3 （1000） （800） F1 A1a1A2a2A3a3 （900） F2 A1A1A2A2A3A3 or a1a1a2a2a3a3 （1200） （600）,3 ).數量性狀遺傳機制的發(fā)展,傳統(tǒng)觀點： 基于多基因假說認為數量性狀均受微效、等效的微效基因

7、控制。 采用分子標記對基因效應的研究發(fā)現，數量性狀： 可能是受微效基因控制；也可能受少數幾對主效基因控制，加上環(huán)境作用而表現連續(xù)變異；有時由少數主基因控制，但另外存在一些微效基因(修飾基因，modifying gene)的修飾作用。 微效基因的效應： 微效基因的效應值(對性狀的影響)也不盡相等,3、數量性狀表型值的剖析1). 表型值分解,表型值的效應分解：性狀表現由遺傳因素決定、并受環(huán)境影響，可得：表型值 = 基因型值+環(huán)境偏差 P = G + E. P 為個體表現型值(phenotypic value)(也即性狀觀察值)； G 為個體基因型(效應)值(genetic value)，也稱遺傳效

8、應值； E 為環(huán)境效應值(environment value)，當無基因型與環(huán)境互作時，E=e為隨機誤差(random error)符合正態(tài)分布N(0,2)。,2 ).遺傳力 遺傳力的概念與定義公式,遺傳力(heritability)：遺傳變異占總變異(表型變異)的比率，用以度量遺傳因素與環(huán)境因素對性狀形成的影響程度，是對雜種后代性狀進行選擇的重要指標。（均為正值） 廣義遺傳力(hB2):遺傳方差占總方差(表型方差)的比率； VP = VG + VE HB2 = VG/ VE 狹義遺傳力(hN2)：加性方差占總方差的比率。 VP = VA + VE h2 = VA / VE或 h2 = A2

9、/ P2,哮喘病遺傳度為80 精神分裂癥為80 高血壓遺傳度為62 冠心病遺傳度為65 糖尿病遺傳度（幼年型）為75 糖尿病遺傳度（老年型）為35 唇裂腭裂遺傳度為76,人類數量性狀或疾病遺傳,高血壓、糖尿病、哮喘，這些常見的疾病屬于多基因遺傳病。多基因遺傳的性狀是一種數量性狀，在群體中呈正態(tài)分布。多基因遺傳病的發(fā)生，不僅受遺傳的影響，而且受環(huán)境的影響。在多基因遺傳病中，遺傳因素和環(huán)境因素的共同作用決定一個個體的易患性。易患性達到一定限度，個體就會患病。由此，估計多基因遺傳病的發(fā)病率，要考慮到家族中的親屬級別、患病人數、病情等多種因素。,多基因遺傳病的易患性和閾值模式,多基因遺傳病的閾值模式,

10、多基因病的遺傳因素證據,1 特定疾病或畸形的患者親屬發(fā)病率明顯增高（家族傾向），并與親屬級別成正比。,患者親屬發(fā)病率 群體發(fā)病率 患者同胞、雙親、子女具有相同發(fā)病風險 隨親屬級別降低，發(fā)病風險迅速降低,多基因病的遺傳因素證據,唇裂腭裂患者,多基因病的遺傳因素證據,親 屬 受累親屬百分數 同群體相比親屬的發(fā)病率,一 級 4.1 40 同胞 級 0.7 8 姑和叔 級 0.3 3 堂、表兄妹,多基因病的遺傳因素證據,2 雙生子研究,對某種多基因病，單卵雙生子發(fā)病的一致性明顯高于異卵雙生子,多基因病的遺傳因素證據,單卵雙生子 異卵雙生子,唇裂腭裂 40% 4% 幽門狹窄 22% 2% 精神分裂癥 4

11、6% 14% 胰島素依賴性糖尿病 30% 6%,一 致 性,性 狀,人類多 基 因 病 的遺 傳 特 點,1 發(fā)病有家族聚集傾向，患者親屬的發(fā)病率高于群體發(fā)病率， 不符合任何一種單基因病遺傳方式，同胞中的發(fā)病率遠低于 1/2或1/4，不符合AD、AR、XD或XR,2 患者雙親、同胞、子女的親緣系數相同，均為1/2，有相同的 發(fā)病風險。這與AR病不同，AR病患者雙親和子女一般不發(fā)病 而是肯定攜帶者，患者同胞的發(fā)病風險為1/4,多 基 因 病 遺 傳 特 點,3 隨著親屬級別的降低，患者親屬的發(fā)病風險迅速降低，群體 發(fā)病率愈低的病種中，這種特征愈明顯。這與AD病中親屬級 別每降低一級，發(fā)病風險降低

12、1/2的情況也是不同,4 近親婚配時，子女的發(fā)病風險增高，但不如AR病顯著,5 發(fā)病率有種族差異,一級親屬,三級親屬,二級親屬,隨親屬級別的降低，患者親屬的發(fā)病風險迅速降低。,多基因病發(fā)病風險估計,1 發(fā)病風險代表平均風險，在不同家庭中各不相同 與遺傳度密切相關,當多基因病的群體發(fā)病率為0.1%1%，遺傳率為70%80%時，用Edward公式估計患者一級親屬發(fā)病風險,f =P,例如：唇裂腭裂的發(fā)病率為0.17%，遺傳率為76%，患者一級親屬的發(fā)病率為,f =0.0017 4%,將遺傳度、群體發(fā)病率、患者一級親屬發(fā)病率的關系制成圖，可以看出，當群體發(fā)病率為1/1001/1000時，遺傳度如果是7

13、080，則患者一級親屬發(fā)病率近于群體發(fā)病率的平方根，可以用公式f=p 求得。f代表患者一級親屬的發(fā)病率，p代表一般群體發(fā)病率。例如唇裂在我國人群中的發(fā)病率為0.17% ，其遺傳度為76% ，患者一級親屬的發(fā)病率(f)0.17%4%。如果遺傳度高于或低于此范圍，患者一級親屬的發(fā)病率也高于或低于群體發(fā)病率的平方根。 例如，原發(fā)性高血壓的群體發(fā)病率約為6%，遺傳度為62，患者一級親屬的發(fā)病率從圖中可看出為16% ，如果按公式fp，0.0624.5，這時該公式就不再適用。,多基因病發(fā)病風險估計,2 一個家庭中患病人數越多，發(fā)病風險越高,3 患病嚴重程度越重，發(fā)病風險越高,4 隨著群體發(fā)病率降低，患病親

14、屬發(fā)病風險增高,群體發(fā)病率低，提示疾病閾值高,多基因病發(fā)病風險估計,5 群體發(fā)病率存在性別差異時，發(fā)病率低的性別的后 代發(fā)病風險相對高。,一般人群的遺傳易患性,多基因病發(fā)病風險估計,女性先證者的一級親屬,多基因遺傳病的特征,1.每種病的發(fā)病率一般高于1/1000。2.有家族聚集傾向，但不符合單基因病的遺傳方式。 3.隨著親屬級別的降低，患者親屬的發(fā)病率也迅速降低，向群體發(fā)病率靠攏。4.近親婚配時子女發(fā)病風險增高，但不如常染色體隱性遺傳那樣顯著。這可能與多基因的累加作用有關。 5.有些多基因病的發(fā)病率有種族差異。,一些常見多基因遺傳病的群體發(fā)病率和遺傳度,性別與發(fā)病風險的關系,某些多基因遺傳病的

15、發(fā)病率存在著性別差異，發(fā)病率低的性別患者一級親屬的發(fā)病風險高于發(fā)病率高的性別患者一級親屬的發(fā)病風險。因為在這種情況下，兩種性別的發(fā)病閾值是不同的，發(fā)病率低的性別必須攜帶較多的易患性基因，才能達到閾值而發(fā)病。如果已經發(fā)病，表明其一定攜帶更多的易患性基因，其后代的發(fā)病風險將會相應增高。例如先天性幽門狹窄，人群中男性發(fā)病率為0.5%，女性發(fā)病率為0.1%,男性發(fā)病率是女性的5倍，即男性發(fā)病閾值低于女性。男性患者的兒子發(fā)病風險是5.5%，女兒的發(fā)病風險是2.4%；而女性患者兒子的發(fā)病風險為19.4%，女兒的發(fā)病風險為7.3%。,二 人類的皮膚紋理與遺傳,引言 皮膚紋理 (簡稱皮紋)概念 皮紋是由皮膚表

16、面凸起的嵴紋和兩條嵴紋之間的凹陷而形成的溝紋組成，這些凹凸的紋理在人體皮膚上某些特定部位構成各種特定的紋理圖形。每個人都有特殊的皮膚紋理，皮膚紋理呈多基因遺傳，在胚胎發(fā)育第13周開始出現，第19周左右形成，且終生不變。 目前，皮紋學的知識和技術，廣泛應用于人類學、遺傳學、法醫(yī)學以及作為臨床某些疾病的輔助診斷。,皮膚紋理（dermatoglyphy）：是指人體皮膚某些特定部位出現的紋理圖形，簡稱皮紋。 皮紋是由真皮乳頭向表皮突出形成許多排列整齊、平行的乳頭線嵴紋（ridge）和嵴紋之間的凹陷皮溝（dermal furrow）組成的。,正常人的皮膚紋理,1.指紋 手指末端腹面（頂端掌面）的皮紋稱為

17、指紋。 根據紋理的走向和三叉點的有無及數目，可將指紋分為三種類型： 弓形紋 箕形紋 斗形紋,三叉：是指由三條嵴線相交成“Y“或”人“形的標記。,弓形紋,箕形紋,斗形紋,指紋類型,弓型紋弓形紋、蓬帳式 弓型紋 箕形紋尺箕、橈箕 斗形紋環(huán)形斗、螺形斗、絞形斗,指紋是指手指末端腹面的皮紋。 指紋類型：主要分弓形紋、箕形紋和斗形紋三種類型。,弓形紋（Arch，A） 特點是嵴線由一側至另一側，中間隆起呈弓形，無三叉點。根據弓形的彎度分為簡單弓形紋和篷帳式弓形紋。,簡單弓形紋（A s）,篷帳式弓形紋（At）,箕形紋（Loop，L） 俗稱簸箕。紋線從一側起始，斜向上彎曲，再回轉到起始側，形如簸箕，有一個三叉

18、點。 根據箕口朝向的不同，可分為兩種：,正箕或尺箕（Lu）：箕口朝向手的尺側者（朝 向小指）； 反箕或橈箕（Lr） ：箕口朝向手的橈側者（朝 向拇指）,正箕或尺箕（右手）（Lu）,箕頭,三叉點,反箕或橈箕（右手）（Lr）,斗形紋（whorl，W） 是一種復雜、多形態(tài)的指紋。特點是具有兩個或兩個以上的三叉點。斗形紋可分: 絞形紋（雙箕斗）（Ld）：由兩組箕形紋組 成，兩箕頭絞著，箕口方向相反。 環(huán)形紋（Wc） 螺形紋（Ws） 囊形紋,雙箕斗（ Ld）,環(huán)形紋（ Wc）,螺形紋（ Ws）,囊形紋,混合型、孔雀眼和內破型斗形紋,非主要斗形紋,2. 嵴紋計數 指嵴紋計數 弓形紋：由于沒有三叉點，計數為

19、零。 箕形紋：從中心到三叉點中心繪一直線，計算直線通過的嵴紋數。 斗形紋：因有兩個三叉點，可得到兩個數值，只計多的一側數值。,嵴紋計數,，,嵴紋計數的基本方法：從箕形紋或斗形紋的中心點至三叉點畫一直線，統(tǒng)計跨過這根直線的紋線數。弓形紋無中心和三叉點，故計數為0。斗形紋有兩個三叉點，計數時以較大的數為準。而將雙手10指的嵴紋數目相加即得到總嵴紋數(TFRC)。染色體病患者的指紋TFRC與正常人的相比有明顯的差異。對于性染色體數目異常的患者而言，有隨X染色體數目的增多而TFRC降低的趨勢，例如，據統(tǒng)計XY個體TFRC為145，XX個體的為127；XXX個體的為109，XXXXY個體的為49.4等，

20、故統(tǒng)計TFRC可以作為診斷某些染色體異常疾病的輔助指標。,雙箕斗：分別先計算兩中心點與各自三叉點連線所通過的嵴紋數，再計算兩中心點連線所通過的嵴紋數，然后將三個數相加起來的總數除以2，即為該指紋的嵴紋數。,指嵴紋總數（TFRC）：為10個手指嵴紋計數的總和。我國男性平均值為148條，女性為138條。,3. 掌紋觀察 大魚際區(qū)：位于拇指下方。 小魚際區(qū)：位于小指下方。 指間區(qū)：從拇指到小指的指根部間區(qū)域（I1I4） 。 指三叉及四條主線：在2、3、4、5指基部各有一個三叉點為指三叉，用a、b、c、d表示。 由a、b、c、d各引出一條主線： A線：a小魚際區(qū) B線：bI4或小指下方 C線：cI4或

21、小指下方 D線：dI2,主要特征：指三叉點；軸三叉（t）；atd角；t距比,手掌紋,軸三叉和atd角 軸三叉：正常人手掌基部的大、小魚際之間，具有一個三叉點，稱軸三叉，用t表示。 atd角：從指基部三叉點a和d分別畫直線與t相連，即構成atd角。,（2）掌紋：是手掌中的皮紋。掌紋觀察分析時一般應包括5個方面。 大魚際區(qū)，位于拇指的下方。 小魚際區(qū)，位于小指的下方。 指間區(qū)，從拇指到小指的指根部間區(qū)域。依次分為四個小區(qū)(1、2、3、4)。 指基三叉點（a、b、c、d），分別位于第2、3、4、5指基部。四條主線（A、B、C、D），分別由指基三叉點向手心端引出的線。,軸三叉點（t）：在大小魚際交聯的

22、底端，掌面基部正中，大約在無名指直下。對于成年人而言，t三叉點距離腕線約1.4cm處。 atd角，指基三叉點a、d與t三叉點連線所成的夾角，可用量角器測定。我國正常人群的atd角均值為41。 三叉點t的位置對某些染色體病的診斷有重要意義。atd角的大小也可以反映t三叉點的位置，atd角越大，則軸三叉點位置越高、越遠離腕線，向掌心方向移動。若atd角小于45，軸三叉點以t表示；atd角在4556之間，軸三叉點以t表示，多見于先天愚型患者；若atd角大于56，軸三叉點以t 表示，多見于13三體綜合征患者。,我國正常人atd角的平均值為41。 atd角在45以下稱軸三叉t 低位； atd角在45 56稱t 中位，用t表示； atd角在45以上稱t 高位，用t表示。,ab總嵴線數 在指三叉a和b之間連一條線，計算直線經過處的嵴紋數（不計起止點嵴紋），將左右手ab嵴紋數加起來。,t距百分比計算（了解） t距：t三叉至遠側腕關節(jié)褶紋的距離。 上手掌長度：中指掌面基部褶紋至遠側腕關節(jié)褶紋間的垂直距離。 t距百分比：t距比上手掌長度的百分比。,4. 指褶紋和掌褶紋 指手掌和手指屈面各關節(jié)彎曲活動處所顯示的褶紋。 指褶紋：正常人除拇指只有一條指褶紋外，其余四指都有2條指褶紋與各指關節(jié)相對應