量的変異と遺伝性変異

身長から収量に至るまで、多くの重要な形質は、多数の微小な効果を持つ遺伝子と環境によって形成されるため、連続的に変動します。量的遺伝学は、この変動を統計的に記述し、そのうちどれだけが遺伝性であるかを問いかけます。

Definition

遺伝率とは、特定の集団における形質の表現型分散のうち、個体間の遺伝的差異に起因する割合であり、連続形質がどれほど強く遺伝するかを記述する中心的な量です。

Scope

このトピックでは、連続形質のポリジェニックモデル、表現型分散の相加的、優性、および環境的要素への分割、広義の遺伝率と狭義の遺伝率の区別、育種家の方程式と選抜反応、ならびに遺伝的パラメーターを推定するための血縁者間の類似性の利用について扱います。量的変異の統計的構造を扱い、寄与する遺伝子座の特定は隣接するトピックで扱われます。

Core questions

• 連続的に変動する形質は、どのようにして離散的なメンデル遺伝子によって説明できるのでしょうか？
• 表現型分散は、どのように遺伝的要素と環境的要素に分割されるのでしょうか？
• 広義の遺伝率と狭義の遺伝率の違いは何ですか？
• 育種家の方程式は、形質の選抜に対する反応をどのように予測するのでしょうか？

Key concepts

• ポリジェニック遺伝と無限小モデル
• 表現型分散、遺伝分散、環境分散
• 広義の遺伝率と狭義の遺伝率
• 育種家の方程式と選抜反応
• 血縁者間の類似性

Mechanisms

連続的な変異は、それぞれが小さな相加的効果を持つ多数の遺伝子座が形質に寄与し、その分布が環境変異によってさらに平滑化されるときに生じます。相加的遺伝分散は、選択された親に子孫がどれほど予測可能に似るかを決定するため、狭義の遺伝率が選抜反応を支配します。

Clinical relevance

量的遺伝学は、遺伝性変異に対する選抜を通じて植物および動物の育種の原動力であり、遺伝率の推定は複雑なヒトの形質や疾患の解釈の枠組みを提供します。ただし、このような推定値は集団および環境に特異的であり、形質が不変であることを意味するものではありません。

History

フィッシャーの1918年の論文は、多数の微小効果遺伝子が正規分布を生み出すことを示し、生物測定学者が研究した連続変異とメンデル遺伝を調和させ、量的遺伝学を創始しました。ライト、ファルコナー、そして後にリンチとウォルシュは、分散成分と選抜反応の枠組みを発展させました。

Key figures

• Ronald Fisher
• Sewall Wright
• Douglas Falconer
• Michael Lynch

Seminal works

• fisher1918
• falconerMackay1996

Frequently asked questions

形質の遺伝率が高い場合、それは環境が重要ではないことを意味しますか？

いいえ。遺伝率は、特定の集団における個体間の変異のうち、遺伝的差異に起因する割合を測定するものです。形質は遺伝率が高くても環境によって強く形成される可能性があり、環境を変えることで集団全体が変化する可能性があります。

多くの遺伝子が、どのようにして滑らかな釣鐘型の形質分布を生み出すことができるのでしょうか？

多数の遺伝子がそれぞれ小さな増分を加え、ランダムな環境効果と組み合わさると、多くの可能な組み合わせが合計されて近似的に正規分布を形成します。これが、ポリジェニック形質が離散的なクラスではなく連続的に変動する理由です。