进化的数量遗传学

数量遗传学研究受多基因控制的连续性状的遗传和进化，预测这些性状如何响应选择。

Definition

数量遗传学是遗传学的一个分支，研究连续变异且受多个基因座和环境影响的性状。它通过统计学方法对表型变异进行建模，将其分解为不同成分，以预测群体对选择的响应。

Scope

本主题涵盖将表型变异分解为遗传和环境成分，遗传力与加性遗传变异的概念，用于预测选择响应的育种者方程，性状间的遗传相关性，以及描述一系列性状进化的多变量框架。

Core questions

• 表型变异如何分解为加性遗传、显性和环境成分？
• 遗传力衡量什么？如何估算？
• 育种者方程如何预测性状对选择的响应？
• 遗传相关性和权衡如何影响多个性状的协同进化？

Key theories

育种者方程

数量性状对选择的响应等于其狭义遗传力乘以选择差，将可遗传变异与进化速率联系起来。

多变量进化与G矩阵

由于性状之间存在遗传相关性，它们对选择的联合响应受加性遗传方差-协方差矩阵的控制，这可能使进化偏离最强选择的方向。

Mechanisms

表型变异被分解为加性、显性和互作遗传变异以及环境变异。狭义遗传力是加性遗传变异与总表型变异的比率，决定了后代与亲本的相似程度。育种者方程通过遗传力和选择差来预测性状平均值每代的改变。对于多个性状，遗传方差-协方差矩阵与选择梯度向量相结合，可以预测多变量进化，因此遗传相关性和多效性可能会限制或改变适应的方向。

Clinical relevance

数量遗传学方法用于估计复杂人类性状和疾病风险的遗传力，支撑动植物育种中的基因组预测，并为多基因评分的解释提供信息。

History

费舍尔1918年的论文将连续变异与孟德尔遗传学调和，奠定了数量遗传学的基础。该领域通过20世纪中叶关于遗传力和选择响应的研究而成熟，并在1980年代由兰德和阿诺德的多变量框架为进化生物学进行了综合。

Debates

遗传方差-协方差矩阵的稳定性如何？

G矩阵在进化时间尺度上是否足够稳定以预测长期性状进化，或者是否会随着等位基因频率的变化而改变，这是一个悬而未决的问题。

Key figures

• Ronald A. Fisher
• Sewall Wright
• Douglas Falconer

Seminal works

• falconerMackay1996
• futuyma2017
• saetreRavinet2019

Frequently asked questions

遗传力为0.5意味着什么？

这意味着在该群体和环境中，该性状约一半的表型变异是由于个体间的加性遗传差异造成的；它是一个群体统计量，而非个体属性。

性状能否逆选择方向进化？

是的。由于遗传相关性，当一个性状与受更强选择的其他性状存在遗传相关时，它可能会朝着与其直接选择方向相反的方向变化。