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不同田间试验设计广义遗传率的计算方法

遗传率(heritability),也称为遗传力,是表示遗传因素与环境影响对数量性状表现相对重要性的指标,用遗传方差与表型方差的比率表示,记为h2。它可以分为广义遗传率(broad sense heritability)、狭义遗传率(narrow sense heritability)和现实遗传率(realized heritability)。利用一定试验设计的期望均方,分离和估算出遗传方差、环境方差等等方差组成分量,从而估算广义遗传率。利用方差分析方法估算遗传率的方法很多,有些方法不但能估算广义遗传率,还能估算狭义遗传率(如双列杂交设计等)。本次主要介绍广义遗传力的计算方法,从以下几个试验类型进行介绍:随机区组试验、一年多点试验、多年多点试验。
工具/原料
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分为三部分介绍:1、随机区组试验 2、一年多点试验 3、多年多点试验

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软件:GenStat

方法/步骤
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随机区组试验:16个水稻品种、三次重复的随机区组试验,调查株高的数据资料列于表5-5中,试估算广义遗传率。方差分析模型:

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GenStat实现方法:因为要估计方差组分,上面的公式是基于固定效应方差分析的结果计算的,在GenStat中,如果将品种和区组当成随机因素,可以直接估计方差组分,模型如下:

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操作方法

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一年多点的广义遗传力计算方法:9个品种,10个地点,每个地点重复4次,表型为百粒重,计算百粒重的广义遗传率。(农业试验设计与统计分析 王福亭主编 1991 331-342页)公式:

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其中gl为基因与地点互作,l为地点的个数,r为重复的个数。GenStat模型如下:

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方差组分的结果如下:

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H2 = 0.01904/[(0.01904 + 0.0208/10 + 0.01939/(4*10)) = 0.8813

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多年多点的广义遗传率计算: 计算公式:

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其中var(g)是基因型的方差组分,var(gl)是基因地点互作的方差组分,var(gy)是基因年份互作的方差组分,var(e)是环境的方差组分,y是年数,l是地点数。数据是2年,2地点,良毙2重复,143个品种的土豆品种BRIX性状数据,数据来源(http://articles.extension.org/pages/61006/estimating-heritability-and-blups-for-traits-using-tomato-phenotypic-data#.VGmvjBSEBtJ )GenStat模型:因为数据有缺失值,这里采用线性混合模型:

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具体计算方法

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遗传率的意义:性状的表现(表现型)是基因型和环境共同作用的结果,但对某一具体性状而言,了解它的遗传作用和环境影响在其表现中各占多大的比重,对于育种家关系极大。一般地说,遗传率高的性状,容易选择,遗传率低的性状,选择的效果较小。遗传率高的性状,在杂种的早期欧拒世代选择,收效较好。而遗传率较低的性状,则应在杂种后期世代选择才能收到较好的效果。

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相关选择,又称为间接选择。有些性状,尤其是产量等经济性状都是典型的数量性状,且遗传率很低,但是若这些性状与某些遗传率高的简单性状密切相冲忌包关,可以用这些简单性状作为指标进行间接选择,以提高选择的效果。如大豆产量的遗传率很低,而子粒重、开花期的遗传率较高,且与产量之间有很高的相关系数,因此可以通过选择子粒重、开花期而达到对产量的选择目的。

注意事项
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利用方差分析也可以计算方差组分,这里面的操作都是对方差组分进行操作的

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推荐用混线性模型进行相关分析,比如SAS的mixed model ,R的lme4,GenStat,ASReml等

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