DH群體及其親本數(shù)量性狀分離分析軟件-用戶(hù)手冊(cè)(共20頁(yè))

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上DH群體及其親本數(shù)量性狀分離分析軟件(SEA-DH )用戶(hù)手冊(cè)一、軟件簡(jiǎn)介DH群體及其親本數(shù)量性狀分離分析軟件(SEgregation Analysis-DH)是對(duì)植物數(shù)量性狀遺傳體系中DH群體及其親本進(jìn)行分離分析的軟件，簡(jiǎn)稱(chēng)SEA-DH。植物數(shù)量性狀遺傳體系是指控制植物數(shù)量性狀的基因體系，其中控制植物數(shù)量性狀的基因數(shù)目有多有少，各對(duì)基因的效應(yīng)不同，而且其表現(xiàn)受環(huán)境的影響。效應(yīng)大的基因在一般的試驗(yàn)條件下通過(guò)適當(dāng)?shù)姆椒梢詸z測(cè)出來(lái)，稱(chēng)之為主基因；效應(yīng)小的基因在一般的試驗(yàn)條件下即便通過(guò)專(zhuān)門(mén)的技術(shù)，仍檢測(cè)不出來(lái)，稱(chēng)之為微效基因或多基因。主基因與微基因或多基因是相對(duì)的。因而一

2、個(gè)數(shù)量性狀的遺傳體系可能由主基因組成，也可能有多基因組成，還可能同時(shí)并存著主基因和多基因，即主基因加多基因組成。這后者可以看作為數(shù)量性狀遺傳體系的普遍情況，而前二者可看為后者的特殊情況。后者稱(chēng)為主基因和多基因混合遺傳（mixed major gene and polygene inheritance），或主基因-多基因混合遺傳（major-polygene mixed gene inheritance）、主基因-微基因混合遺傳（major-minor gene mixed inheritance）。了解植物數(shù)量性狀遺傳體系對(duì)于作物育種工作者具有重要的意義。如果一個(gè)數(shù)量性狀由少數(shù)主基因控制，則一

3、般可以采用主基因的育種方法，通過(guò)雜交、回交轉(zhuǎn)移主基因；如果一個(gè)數(shù)量性狀由多基因控制，則需通過(guò)輪回選擇集中增效基因或通過(guò)聚合回交轉(zhuǎn)移這一多基因性狀；如果一個(gè)數(shù)量性狀由主基因-多基因共同控制，則需明確主基因?yàn)橹?，還是多基因?yàn)橹?，以便采用相?yīng)的育種方法，若兩者均很重要須進(jìn)一步研究適用于主基因、多基因同時(shí)改良的育種方法。所以對(duì)植物數(shù)量性狀遺傳體系的研究，不僅具有遺傳學(xué)上的理論意義，而且還有育種學(xué)上的實(shí)際意義。SEA-DH包括兩部分內(nèi)容，一是DH單世代的分離分析（DH），二是P1、P2和DH三世代聯(lián)合的分離分析（G3DH）。前者通過(guò)利用DH群體的表型數(shù)據(jù)對(duì)數(shù)量性狀進(jìn)行分離分析，但是不能鑒定出多基因的存在

4、。只有加入同質(zhì)群體P1、P2提供的試驗(yàn)誤差方差后，才能鑒定多基因的存在并估算出其遺傳效應(yīng)，因此有必要對(duì)P1、P2和F2三世代聯(lián)合分離分析進(jìn)行研究，并編制相應(yīng)的軟件。SEA-DH軟件對(duì)DH單世代和P1、P2和DH三世代聯(lián)合進(jìn)行分離分析，既適用于數(shù)量性狀的單個(gè)遺傳模型，也適用所有的遺傳模型，所涉及模型如表1所示。若遺傳模型已知，在此情況下，用戶(hù)可以采用與其匹配的單一模型進(jìn)行遺傳效應(yīng)估計(jì)。當(dāng)模型未知時(shí)，此時(shí)選擇所有可能模型并計(jì)算出每個(gè)模型對(duì)應(yīng)的結(jié)果，從中選擇最優(yōu)模型。無(wú)論是選擇單一模型還是所有模型，計(jì)算結(jié)果均可保存為Excel表格形式。軟件以Windows為界面，通過(guò)下拉選項(xiàng)和表格的方式與用戶(hù)進(jìn)行交

5、互，整個(gè)操作流程只需要通過(guò)簡(jiǎn)單的鼠標(biāo)點(diǎn)擊即可完成。本軟件在Intel® Pentium 4 3.40 GHz CPU、1GB內(nèi)存計(jì)算機(jī)、中文Windows XP操作平臺(tái)上，使用Microsoft Visual Studio 2010和C / C+ 開(kāi)發(fā)完成。表1 DH群體的數(shù)量性狀遺傳模型主基因?qū)?shù)模型模型代號(hào)多基因不存在多基因存在0無(wú)主基因0MGPG無(wú)主基因0MGPG-A1加性主基因1MG-AMX-A加性主基因1MG-AMX-A-A2加性-上位性2MG-AIMX2-AI加性-上位性2MG-AIMX2-AI-A加性2MG-AMX2-A-A等加性2MG-EAMX2-EA-A顯性上位2M

6、G- DominanceIMX2- DominanceI-A隱性上位2MG- RecessiveIMX2- RecessiveI-A累加作用2MG-AdditiveMX2- Additive-A互補(bǔ)作用2MG-ComplementaryMX2- Complementary-A重疊作用2MG-DuplicateMX2- Duplicate-A抑制作用2MG-InhibitingMX2- Inhibiting-A3加性-上位性3MG-AIMX3-AI加性-上位性3MG-AIMX3-AI-A加性3MG-AMX3-A-A完全等加性3MG-CEAMX3-CEA-A部分等加性3MG-PEAMX3-PEA-

7、A注: MG=major gene model , MX=mixed major gene and polygene model , PG=polygene model , A=additive effect, I=interaction (epistasis), E=equal, C=completely, P=partly. 圖1 DH單世代分離分析軟件主界面二、使用說(shuō)明（一）DH單世代分離分析軟件（DH）1軟件界面軟件啟動(dòng)界面的選項(xiàng)卡有：Data、Basic information 以及四個(gè)操作按鈕（Calcu1ate、Clear、Save 和Close）（圖1）。Data 框中的 DH

8、 phenotype 按鈕用于導(dǎo)入DH 群體的表型數(shù)據(jù)，Basic information 框下的閾值的默認(rèn)值為0.0001，也可給定輸入值。Model Selection復(fù)合框功能用于選擇所分析的模型，其默認(rèn)選項(xiàng)為All models（圖2）。圖2 DH單世代分離分析軟件數(shù)據(jù)導(dǎo)入、閾值輸入和模型選擇界面2功能實(shí)現(xiàn)2.1 數(shù)據(jù)形式 本軟件所需的數(shù)據(jù)格式為Excel文件格式（圖3）。以Microsoft Excel 2003文件形式存儲(chǔ)DH世代的表型數(shù)據(jù)。第一行為數(shù)據(jù)來(lái)源信息，如作物或群體類(lèi)型，之后各行為所測(cè)個(gè)體的表型觀測(cè)值數(shù)據(jù)，如株高、產(chǎn)量等。 圖3 DH單世代分離分析軟件數(shù)據(jù)形式 2.2 導(dǎo)

9、入數(shù)據(jù) 點(diǎn)擊DH phenotype按鈕，選擇數(shù)據(jù)文件的存放路徑（圖4），點(diǎn)擊確定，即可導(dǎo)入。導(dǎo)入的數(shù)據(jù)顯示在主界面的List Control控件中（圖5）。圖4 導(dǎo)入DH群體表型數(shù)據(jù)界面圖5 數(shù)據(jù)顯示界面2.3 基本信息設(shè)定2.3.1 閾值設(shè)定 在Threshold編輯框中輸入閾值（是迭代停止的標(biāo)準(zhǔn)，即前后兩次迭代的極大對(duì)數(shù)似然值的差值），用戶(hù)可以選擇默認(rèn)值，也可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求的精度，輸入相應(yīng)的閾值（圖6）。圖6 閾值選擇卡2.3.2 選擇模型在Model Selection復(fù)合框中，可以選擇默認(rèn)的模型，用戶(hù)也可以根據(jù)實(shí)際數(shù)據(jù)的需要，選擇相應(yīng)的模型進(jìn)行單獨(dú)的計(jì)算（圖7）。圖7 模型選擇卡2.

10、4 分析 數(shù)據(jù)導(dǎo)入及參數(shù)設(shè)定完成之后，點(diǎn)擊Calculate按鈕，進(jìn)行計(jì)算分析。當(dāng)模型選擇為All models時(shí)，計(jì)算的結(jié)果如圖8所示，即所有模型的對(duì)應(yīng)的結(jié)果。當(dāng)模型選擇為單一的模型時(shí)，計(jì)算如圖9所示。若分析完成后再選擇其他模型進(jìn)行計(jì)算，此時(shí)需點(diǎn)擊Clear按鈕清除之前分析結(jié)果，并點(diǎn)擊Calculate按鈕進(jìn)行重新計(jì)算。圖8 All models運(yùn)行的結(jié)果圖9 單一模型運(yùn)行的結(jié)果2.5 結(jié)果保存計(jì)算分析完成之后，點(diǎn)擊Save按鈕，選擇保存路徑及文件的名稱(chēng)（圖10），將結(jié)果保存為Excel文件形式（圖11, 圖12），圖11和圖12分別表示所有模型和單一模型對(duì)應(yīng)的分析結(jié)果。圖10 保存結(jié)果界面

11、圖11 所有模型計(jì)算結(jié)果保存的部分圖圖12 單一模型計(jì)算結(jié)果保存的部分圖2.6 退出軟件 當(dāng)運(yùn)算結(jié)果保存完成之后，點(diǎn)擊Close退出軟件。（二）P1、P2和DH聯(lián)合三世代分離分析軟件（G3DH）1軟件界面 圖13 P1、P2和DH聯(lián)合三世代分離分析軟件主界面軟件啟動(dòng)界面的選項(xiàng)卡有：Phenotypic Data、Basic information以及四個(gè)操作按鈕（Calcu1ate、Clear、Save、Close）（圖13）。Phenotypic Data框中的P1、P2和DH三個(gè)按鈕，分別用于導(dǎo)入P1、P2和DH群體的表型數(shù)據(jù)。Basic information 框下的閾值的默認(rèn)值為0.0

12、001，也可給定輸入值。No .of plants in each line 框下的植株數(shù)的默認(rèn)值為1，也可給定輸入值。 Model Selection復(fù)合框功能用于選擇所分析的模型，其默認(rèn)選項(xiàng)是All models（圖14）。圖14 P1、P2和DH聯(lián)合三世代分離分析軟件數(shù)據(jù)導(dǎo)入、閾值輸入和模型選擇界面2功能實(shí)現(xiàn)2.1 數(shù)據(jù)形式 本軟件所需的數(shù)據(jù)格式為Excel文件格式（圖15）。以Microsoft Excel 2003文件形式存儲(chǔ)P1、P2和DH各世代的表型數(shù)據(jù)。第一行為數(shù)據(jù)來(lái)源信息，如作物或群體類(lèi)型，之后各行為所測(cè)個(gè)體的表型觀測(cè)值數(shù)據(jù)，如株高、產(chǎn)量等。 圖15 P1、P2和DH聯(lián)合三世

13、代分離分析軟件數(shù)據(jù)形式2.2 導(dǎo)入數(shù)據(jù)分別點(diǎn)擊P1、P2和DH按鈕（需按順序?qū)耄?，選擇數(shù)據(jù)文件的存放路徑（圖16）。點(diǎn)擊確定，即可導(dǎo)入。導(dǎo)入的數(shù)據(jù)顯示在主界面的List Control控件中（圖17）。 圖16導(dǎo)入P1、P2和DH群體表型數(shù)據(jù)界面圖17 數(shù)據(jù)顯示界面2.3 基本信息設(shè)定2.3.1閾值設(shè)定 在Threshold編輯框中輸入閾值（是迭代停止的標(biāo)準(zhǔn)，即前后兩次迭代的極大對(duì)數(shù)似然值的差值），用戶(hù)可以選擇默認(rèn)值，也可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求的精度，輸入相應(yīng)的閾值（圖18）。圖18 閾值選擇卡2.3.2家系植株數(shù)設(shè)定用戶(hù)可以根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，輸入每個(gè)DH家系觀察的植株數(shù)（圖19）圖19 每個(gè)DH家系的

14、植株數(shù)選擇卡2.3.3選擇模型在Model Selection復(fù)合框中，可以選擇默認(rèn)的模型，用戶(hù)也可以根據(jù)實(shí)際數(shù)據(jù)的需要，選擇相應(yīng)的模型進(jìn)行單獨(dú)的計(jì)算（圖20）。圖20 模型選擇卡2.4 分析數(shù)據(jù)導(dǎo)入及參數(shù)設(shè)定完成之后，點(diǎn)擊Calculate按鈕，進(jìn)行計(jì)算分析。當(dāng)模型選擇為All models時(shí)，計(jì)算的結(jié)果如圖21所示，即所有模型對(duì)應(yīng)的結(jié)果。當(dāng)模型選擇為單一的模型時(shí)，計(jì)算如圖22所示。若分析完成后再選擇其他模型進(jìn)行計(jì)算，此時(shí)需點(diǎn)擊Clear按鈕清除之前分析結(jié)果，并點(diǎn)擊Calculate按鈕進(jìn)行重新計(jì)算。圖21 All models運(yùn)行結(jié)果界面圖22 單一模型運(yùn)行結(jié)果界面2.5 保存結(jié)果計(jì)算分析

15、完成之后，點(diǎn)擊Save按鈕，選擇保存路徑及文件的名稱(chēng)（圖23），將結(jié)果保存為Excel文件形式（圖24, 圖25），圖24和圖25分別表示所有模型和單一模型對(duì)應(yīng)的分析結(jié)果。圖23 保存結(jié)果界面圖24 所有模型計(jì)算結(jié)果保存的部分圖圖25 單一模型計(jì)算結(jié)果保存的部分圖2.6 退出軟件當(dāng)運(yùn)算結(jié)果保存完成之后，點(diǎn)擊Close退出軟件。（三）結(jié)果說(shuō)明1DH單世代分離分析軟件（DH）結(jié)果分析Excel表格列出了DH世代所有模型的計(jì)算結(jié)果，其內(nèi)容包括：模型（Model）、極大對(duì)數(shù)似然值（Log_Max_likelihood_Value）、AIC值、成分分布平均值（mean1mean8）、成分分布方差（Var

16、（Residual +Polygene）與成分分布比例（Proportion1 Proportion 8）、一階遺傳參數(shù)（群體平均數(shù) （m）、加性效應(yīng)（da）、（db）和（dc）、加性×加性效應(yīng)（iab）、加性×加性效應(yīng)（iac）、加性×加性效應(yīng)（ibc）和加性×加性×加性效應(yīng)（iabc）、主基因方差（Major-Gene Var）、主基因遺傳率（Heritability（Major-Gene）和適合性檢驗(yàn)（均勻性（U1）、（U2）、（U3）檢驗(yàn)、Smirnov檢驗(yàn)（）（nW）和Kolmogorov檢驗(yàn)（）（Dn）。由模型的似然函數(shù)值計(jì)算出AI

17、C(Akaikes information criterion)值，根據(jù)最小AIC值原則，AIC值最小的模型為相對(duì)最佳模型，模型間AIC值差異不大時(shí)可能有幾個(gè)供選的相對(duì)最佳模型，同時(shí)還進(jìn)行一組樣本分布與模型所代表的理論分布間的適合性檢驗(yàn)，這組測(cè)驗(yàn)包括有均勻性U12、U22、U32檢驗(yàn)，Smirnov檢驗(yàn)和Kolmogorov檢驗(yàn)，根據(jù)模型適合性的概率從1個(gè)或幾個(gè)相對(duì)最適模型中選出最佳遺傳模型，同時(shí)選得相應(yīng)的各成分分布參數(shù)。如結(jié)果分析所示模型3MG-AI的AIC值最小，它應(yīng)該作為供選的相對(duì)最佳模型（圖26），從而選得相應(yīng)的各成分分布參數(shù)（圖27，圖28），其適合性檢驗(yàn)部分如圖29所示。由最佳遺傳

18、模型的各成分分布參數(shù)估計(jì)出主基因和多基因的有關(guān)遺傳參數(shù)，采用最小二乘法從分布參數(shù)估計(jì)各基因效應(yīng)值，從而估計(jì)各種遺傳方差（圖30）。圖26 選擇最小AIC值圖27 成分分布平均數(shù)和方差圖28 成分分布比例圖29 適合性檢驗(yàn)圖30 一階遺傳參數(shù)與主基因遺傳方差和主基因遺傳率2P1、P2和DH 三世代聯(lián)合分離分析軟件（G3DH）結(jié)果分析Excel表格列出了P1、P2和DH聯(lián)合三世代所有模型的計(jì)算結(jié)果，其內(nèi)容包括：模型（Model）、極大對(duì)數(shù)似然值（Log_Max_likelihood_Value）、AIC值、親本估計(jì)的平均數(shù)（meanP1、meanP2）、誤差方差（Var（P1&P2）、成分分布的平均值（mean1mean8）、成分分布的方差（Var（Residual +Polygene）、成分分布的比例（Proportion1 Proportion 8）、一階遺傳參數(shù)（群體平均數(shù)（m1（m）、（m2）、（m3）、加性效應(yīng)（da（d）、（db）和（dc）、加性×加性效應(yīng)（iab（i*）、加性×加性效應(yīng)（iac）、加性×加性效應(yīng)（ibc）、加性×加性×加性效應(yīng)（iabc）和多基因加性效應(yīng)）、二階遺傳參數(shù)（Major-Gene Var、Heritability（Major-Gene）、PolyGenes Var和Heri