- •Тема: «Генетический анализ в селекции растений. Комбинационная способность».
- •С исключением самоопыления
- •2. Общая комбинационная способность
- •3. Специфическая комбинационная способность.
- •Расчет показателей комбинационной способности методами дисперсионного анализа.
- •Ели Шренка
- •Средняя для полусибсовой семьи высота ствола (см) у гибридов f1 ели Шренка и исходные значения для определения комбинационной способности
- •Общая комбинационная способность родительских форм (плюсовых деревьев) ели Шренка
- •Высота гибридов дуба (в возрасте 20 лет)
- •Числа степеней свободы для разных источников варьирования
- •1 Этап.
- •2 Этап.
Ели Шренка
№
|
Источники варьирования |
Степени свободы |
Сумма квадратов, S |
Средний квадрат, М |
Теоретически ожидаемое для среднего квадрата по модели 1 |
1. |
ОКС Разница между семьями полусибсов |
|
Sg |
Mg |
|
2. |
СКС Разница между семьями сибсов |
|
Ss |
Ms |
|
3. |
Остаток (ошибка) |
a×b×(c–1) |
Se |
Me |
|
Вычисление компонентов проводят по следующим формулам:
Сумма квадратов, обусловленная общей комбинационной способностью (ОКС):
Сума квадратов, обусловленная специфической комбинационной способностью (СКС):
Достоверность эффектов общей и специфической комбинационной способности определяют с помощью F-критерия Фишера.
Для эффектов общей комбинационной способности:
В соответствии с таблицей 3, число степеней свободы равно:
для значения Mg kg= p – 1;
для значения Me’ ke= m
Для эффектов специфической комбинационной способности:
В соответствии с таблицей 3, число степеней свободы равно:
- для значений Ms ks= p(p – 3)/2
для значения Me’ ke= m
Общую комбинационную способность любой родительской формы (i) определяют по формуле:
Варианса ОКС определенной родительской формы равна:
Специфическая комбинационная способность пары родительских компонентов (ij) определяют по формуле:
Варианса специфической комбинационной способности определенной родительской формы составляет:
ВЫЧИСЛЕНИЯ
В рассматриваемом нами примере проводилось одностороннее прямое диаллельное скрещивание 6 родительских форм, в результате которого было получено 15 полусибсовых семей гибридного потомства F1. Количество гибридных семей (15) соответствует расчетному числу Гриффинга (1/2 × р × (р – 1)) по варианту «4». Варианты самоопыления исключались из схемы опыта. Характеристики родителей (плюсовых деревьев) также не учитывались. Испытание проводилось в шести повторностях (на 6 разных учетных участках испытательных культур или питомника) по 12 гибридных растений в каждой повторности. Анализировалась высота сеянцев в возрасте 20 лет. Средние значения анализируемого признака, представляющие собой средние арифметические значения по каждой полусибсовой семье из 6 повторностей с 12 гибридными сеянцами в каждой сведены в таблице 4.
Таблица 4.
Средняя для полусибсовой семьи высота ствола (см) у гибридов f1 ели Шренка и исходные значения для определения комбинационной способности
♀ |
♂ |
|||||||
Р-1 |
Р-2 |
Р-3 |
Р-4 |
Р-5 |
Р-6 |
xi=Σxij |
xi2 |
|
Р-1 |
|
81,1 |
83,1 |
82,2 |
81,1 |
82,0 |
409,5 |
167690,25 |
Р-2 |
81,1 |
|
85,1 |
85,0 |
82,0 |
85,0 |
418,2 |
174891,24 |
Р-3 |
83,1 |
85,1 |
|
85,9 |
85,2 |
88,0 |
427,3 |
182585,29 |
Р-4 |
82,2 |
85,0 |
85,9 |
|
87,4 |
88,2 |
428,7 |
183783,69 |
Р-5 |
81,1 |
82,0 |
85,2 |
87,4 |
|
93,0 |
428,7 |
183783,69 |
Р-6 |
82,0 |
85,0 |
88,0 |
88,2 |
93,0 |
|
436,2 |
190270,44 |
Σ |
|
|
|
|
|
|
2548,6 |
1083004,60 |
Помимо экспериментально полученных данных, средних значений высоты ствола для каждой из 6 родительских форм (xij.), приведенных в верхней правой части матрицы, (для каждого из 6 плюсовых деревьев) вычисляют сумму значений признака (в данном примере по средним значениям для каждой комбинации скрещиваний) у F1 (F1ij = Рi × Рj) соответствующей полусибсовой семьи: всех потомков-полусибсов каждого одного из испытываемых плюсовых деревьев (Рi) в его сочетаниях со всеми другими (Рj) – (xi = Σ xij):
х1 = 81,1+83,1+82,2+81,1+82,0 = 409,5 |
х2 = 81,1+85,1+85,0+82,0+85,0 = 418,2 |
х3 = 83,1+85,1+85,9+85,2+88,0 = 427,3 |
х4 = 82,2+85,0+85,9+87,4+88,2 = 428,7 |
х5 = 81,1+82,0+85,2+87,4+93,0 = 428,7 |
х6 = 82,0+85,0+88,0+88,2+93,0 = 436,2 |
и соответствующие квадраты этих сумм (xi2 = [Σ xij]2):
х12 = (81,1+83,1+82,2+81,1+82,0)2 = 409,52 = 167690,25 |
х22 = (81,1+85,1+85,0+82,0+85,0)2 = 418,22 = 174891,24 |
х32 = (83,1+85,1+85,9+85,2+88,0)2 = 427,32 = 182585,29 |
х42 = (82,2+85,0+85,9+87,4+88,2)2 = 428,72 = 183783,69 |
х52 = (81,1+82,0+85,2+87,4+93,0)2 = 428,72 = 183783,69 |
х62 = (82,0+85,0+88,0+88,2+93,0)2 = 436,22 = 190270,44 |
а также общую сумму этих квадратов сумм значений полусибсовых семей по каждому полному набору комбинаций скрещиваний каждого ПД (Σ xi2); Σ xi2 = Σ (Σ xij)2 = 1083004,60 (см. табл. 4, итоговая строка).
На следующем этапе рассчитывают:
- сумму всех значений признака полученных в данной схеме испытаний полусибсовых семей (в рассматриваемом примере только прямые односторонние скрещивания): вычисляется как сумма полученных в данном испытании средних (xij.) по комбинациям (только прямые скрещивания, см. табл. 4) значений признака (x.. = [Σ Σ xij.]):
x.. = 81,1+83,1+82,2+81,1+82,0 + |
+ 85,1+85,0+82,0+85,0 + |
+ 85,9+85,2+88,0 + |
+ 87,4+88,2 + |
+ 93,0 = |
= 1274,3 |
- квадрат этой суммы (x..2 = [Σ Σ xij.]2), x..2 = (1274,3)2 = 1623840,49;
- общую сумму квадратов значений признака всех гибридов F1 (F1ij = Рi × Рj) – в нашем случае одностороннего скрещивания (только прямые скрещивания, без вариантов самоопыления), (Σ Σ x2ij.), Σ Σ x2ij. = 108405,73.
Σ Σ x2ij. = 81,12+83,12+82,22+81,12+82,02 + … |
+ 85,12+85,02+82,02+85,02 + … |
+ 95,92+85,22+88,02 + … |
+ 87,42+88,22 + … |
+ 93,02 = |
= 108405,73 |
Кроме того, вычисляют полную сумму сумм значений признака (в данном примере по приведенным средним значениям для каждой комбинации скрещиваний) у F1 (F1ij = Рi × Рj) соответствующей полной полусибсовой семьи: всех потомков-полусибсов каждого одного из испытываемых плюсовых деревьев (Рi) в его сочетаниях со всеми другими (Рj) – (Σxi = Σ Σ xij , если xi = Σ xij); показатель используется в расчетах оценок ОКС:
Σ Σ xij = 81,1+83,1+82,2+81,1+82,0 + Σ xi = 409,5 + |
+ 81,1+85,1+85,0+82,0+85,0 + + 418,2 + |
+ 83,1+85,1+85,9+85,2+88,0 + + 427,3 + |
+ 82,2+85,0+85,9+87,4+88,2 + или + 428,7 + |
+ 81,1+82,0+85,2+87,4+93,0 + + 428,7 + |
+ 82,0+85,0+88,0+88,2+93,0 = + 436,2 = |
= 2548,6 = 2548,6 |
полученная величина в формулах дальнейших расчетов ОКС обозначена как «2 × х..». Она соответствует общей сумме всех значений признака полусибсовых групп для полной реципрокной схемы диаллельных скрещиваний получим (Σxi = Σ Σ xij) Σxi = 2548,6 (см. табл. 4 итоговая строка).
Вычисление компонентов дисперсии проводят по следующим формулам, используя полученные на предыдущем этапе значения.
1. Сумма квадратов, обусловленная общей комбинационной способностью (ОКС) - Sg:
=
= 1/(6 – 2) × 1083004,6 – 4/6 × (6 – 2) × 162384,49 = 270751,15 – 270640,08 = 111,07.
2. Сума квадратов, обусловленная специфической комбинационной способностью (СКС) - Ss:
=
= 108405,73 – 1/(6 – 2) × 1083004,6 + 2/[(6 – 1) × (6 – 2)] ×1623840,49 = 108405,73 – 270751,15 + + 162384,05 = 38,63.
На следующем этапе составляют таблицу варианс (табл. 5).
Таблица 5.
Таблица варианс для определения комбинационной способности
Источники варьирования |
Степень свободы, k |
Сумма квадратов, S |
Средний квадрат М |
ОКС |
kg = = 6 – 1 = 5 |
Sg = 111,07 |
Мg = Sg /kg = 22,21 |
СКС |
ks= |
Ss = 38,63 |
Мs = Ss /ks = 4,29 |
Остаток |
ke =a×b×(c–1)×b×c = 71280 |
Sе = 5782,00 |
М'е=Sе/kе= 0,08 |
Достоверность эффектов общей и специфической комбинационной способности определяют с помощью F-критерия Фишера.
Для эффектов общей комбинационной способности:
= 22,21 / 0,08 = 277,6
(табличное значение 4,37).
В соответствии с таблицей 3, число степеней свободы равно:
для значения Mg kg = p – 1 = 5;
для значения Me’ ke = m = 990.
Для эффектов специфической комбинационной способности:
= 4,29 / 0,08 = 53,6
(табличное значение 2,71).
В соответствии с таблицей 3, число степеней свободы равно:
для значения Ms ks = p(p – 3)/2 = 9;
для значения Me’ ke = m = 990
Из представленных расчетов и сравнений видно, что и фактическое (опытное, эмпирическое) значение дисперсионного отношения (критерия Фишера) общей комбинационной способности и фактическое (опытное, эмпирическое) значение дисперсионного отношения (критерия Фишера) специфической комбинационной способности превышают соответствующие табличные значения. Это свидетельствует о том, что значения общей и специфической комбинационной способности достоверны. Полученный результат обусловливает возможность и целесообразность (создает основания, предпосылки для) продолжения генетического анализа, который будет состоять в определении общей комбинационной способности для каждой родительской формы (плюсового дерева) и специфической комбинационной способности для каждой их пары в прямых односторонних скрещиваниях.
При диаллельном скрещивании для каждого родительского компонента (i) – любой родительской формы – общую комбинационную способность (gi) определяют по формуле:
Варианса ОКС определенной родительской формы равна:
Тогда для каждой из родительских форм (плюсового дерева) получим следующие значения общей комбинационной способности (gi).
g1 = 1/[6×(6 – 2)] × (6 × 409,5 – 2 × 1274,3) = – 3,82
g2 = 1/[6×(6 – 2)] × (6 × 418,2 – 2 × 1274,3) = – 1,64
g3 = 1/[6×(6 – 2)] × (6 × 427,3 – 2 × 1274,3) = 0,63
g4 = 1/[6×(6 – 2)] × (6 × 428,7 – 2 × 1274,3) = 0,98
g5 = 1/[6×(6 – 2)] × (6 × 428,7 – 2 × 1274,3) = 0,98
g6 = 1/[6×(6 – 2)] × (6 × 439,2 – 2 × 1274,3) = 2,86
Оценки вариансы для ОКС каждой особи получают в результате следующих расчетов.
σgi = – 3,822 – (6 – 1)/[6×(6 – 2)] × 0,08 = 14,58
σgi = – 1,642 – (6 – 1)/[6×(6 – 2)] × 0,08 = 2,67
σgi = 0,632 – (6 – 1)/[6×(6 – 2)] × 0,08 = 0,38
σgi = 0,982 – (6 – 1)/[6×(6 – 2)] × 0,08 = 0,94
σgi = 0,982 – (6 – 1)/[6×(6 – 2)] × 0,08 = 0,94
σgi = 2,862 – (6 – 1)/[6×(6 – 2)] × 0,08 = 8,16
Расчеты для каждой родительской формы сводят в таблицу 6.
Таблица 6.
