雙多因素與三正態分布遺傳

西北農林科技大學張廷楨、賈小明和徐釗等研究出數量性狀遺傳新成果

- 雙多因素與三正態分布遺傳

    數量性狀遺傳與經濟關係密切，是遺傳學的重要內容。20世紀初尼爾遜進行了小麥雜交實驗，在此基礎上1906年Willian Bateson和G.Udny Yule提出了數量性狀遺傳的多基因假說，後來被視作數量性狀遺傳的經典理論，至今在世界廣泛流行。它隻涉及基因型，以單位性狀為對象，以二項分布為數學基礎。這是由於小麥是異源6倍體，紅粒品種的3對紅色基因分別位於3D、3A和3B染色體上。它們是獨立等位基因或同效異位基因，各位點基因效應相等，分離的基因有相同分布，可以積加。紅粒品種和白粒品種雜交，後代的粒色變異為（1/2紅+1/2白)^2x3的展開式，呈二項分布。形式上看起來是數量性狀的連續性變異，實則同南瓜果形的遺傳一樣，是3對基因的積加作用。在理論上，隻有當基因對數相當大時，二項分布才能變成正態分布，表現連續性變異。多基因假說的支持者期盼著基因對數的增加，但至今可加的紅色基因最多仍然是3對，粒色變異應屬離散性分布，而且沒有涉及環境效應，本質上仍屬質量性狀遺傳範疇。一百多年來沒有多大進展，出現了瓶頸，正期待新思想、新方法的出現。

2025年西北農林科技大學張廷楨、賈小明和徐釗等研究出數量性狀遺傳新成果 - 雙多因素與三正態分布遺傳。它被一些外國專家譽為是繼遺傳學三大定律和哈代溫伯格定理後的第五個重大發現（milestone-裏程碑），對120年來的多基因假說構成挑戰。

該研究通過對數量性狀分析，認為它具有總體性。以總體性為特點的數量性狀，或大或小，包含有許多單位性狀，必然要涉及許多不同位點性質不同的基因。它們沒有相同分布，而且就基因型值來說，各基因位點貢獻可以相互獨立。這樣一來，隻有中心極限定理能將這些基因統一起來。

環境因素對數量性狀變異的影響是非常重要的。環境因素的作用，即環境效應是光、熱、水等諸多因子綜合作用的結果，最終由它們建造了數量性狀和生物體。就其分布來說，這些因子各有特點，至少相當多因子可以認為在統計上是相互獨立的。同樣要用中心極限定理來研究。

雙多因素與三正態分布遺傳，以數量性狀總體為對象，以雙多因素 - 控製該性狀基因型値的眾多基因和所在生境形成環境效應的諸多因子為內容，用李雅普諾夫中心極限定理作數學分析，分別形成基因型値和環境效應的正態分布。當二者相互獨立時，按正態分布的可加性，表現型值亦呈正態分布（如圖）。

該假設在無基因型與環境互作環境通過了實踐檢驗。

作者首先通過毛白楊、107楊和秦白3號楊無性係等同質群體數量性狀正態分布，研究了無基因型與環境環境互作環境的鑒定。這些無性係基因型一致，它們呈正態分布。由此容易得出環境效應為正態分布，而且為獨立正態分布，其試驗環境為無基因型與環境互作環境。

接著用黃瓜、棉花和甘藍型油菜等同質群體P₁、P₂、F₁和分離群體F₂等同一數量性狀的正態分布，進行了數量性狀雙多因素與三正態分布遺傳的實踐檢驗。

第一，由上麵無性係同質群體數量性狀正態分布，則試驗地為無基因型與環境互作環境可知，P₁、P₂、F₁等同質群體正態分布，其試驗地（含分離群體）為無基因型與環境互作環境，分離群體環境效應呈獨立正態分布。

其次，利用正態分布和方差的性質證明，分離群體數量性狀表現型值的正態分布是其基因型値和環境效應正態分布相加所形成的，使該遺傳模式得以實踐檢驗。並推論出數量性狀表現正態分布的三種類型，說明自然界相當多生物的數量性狀遵循正態分布，表現連續性變異。

Willian Bateson和G.Udny Yule的多基因思想是難能可貴的，這是他們的偉大貢獻。數量性狀雙多因素與三正態分布遺傳是在多基因假說基礎上發展的。它是創新性基礎理論研究，將對動植物育種和遺傳學研究產生深遠影響。

（文章題目是“Practical Test and Inference on the Inheritance of Dual

Multi-Factors and Tri-Normal Distributions of Quantitative Characters-數量性狀雙多因素與三正態分布遺傳的實踐檢驗與推論）”，發表於《Agronomy》2025年9月15日，由《Web of Science》收錄）

文章鏈接：https://www.mdpi.com/2073-4395/15/9/2203