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Agronomy：西北农林科技大学张廷桢、贾小明和徐钊等研究出作物数量性状遗传新成果 ——双多因素与三正态分布遗传

已有 568 次阅读 2026-5-15 17:49 |个人分类:学术软文|系统分类:论文交流

研究背景

作物数量性状遗传与经济关系密切，是遗传学的重要内容。20世纪初，尼尔逊开展了小麦杂交实验，在此基础上，1906年Willian Bateson和G.Udny Yule提出了数量性状遗传多基因假说，该假说后来被视作数量性状遗传的经典理论，至今仍在全球范围内广泛流行。该假说仅考虑基因型遗传，以单位性状为对象，依托二项分布作为数学分析基础。这是由于小麦是异源6倍体，红粒品种的3对红色基因分别位于3D、3A和3B染色体上。这些基因属于独立等位基因或同效异位基因，各位点基因效应相等，分离的基因有相同分布，可以积加。红粒品种和白粒品种杂交后，后代的粒色变异为 (1/2红+1/2白)2x3的展开式，呈二项分布。其形式上看起来是数量性状的连续性变异，实则同南瓜果形的遗传一样，是3对基因的积加作用。在理论上，只有当基因对数相当大时，二项分布才能变成正态分布，表现连续性变异。多基因假说的支持者期盼着基因对数的增加，但至今可加的红色基因最多仍然是3对，粒色变异应属离散性分布，而且没有涉及环境效应，本质上仍属质量性状遗传范畴。该理论历经百余年发展研究进展相对有限，目前已进入发展瓶颈阶段，亟需新的研究思路与技术方法实现理论突破。

2025年西北农林科技大学张廷桢、贾小明和徐钊等取得数量性状遗传新成果——双多因素与三正态分布遗传。该研究成果被部分业内专家评价为继遗传三大定律和哈代温伯格定理后的第五个重大发现，对沿用120余年的多基因假说构成挑战。本研究通过开展数量性状分析，提出其具备总体性特征。以总体性为特点的数量性状，或大或小，包含有许多单位性状，必然要涉及许多不同位点性质不同的基因。它们没有相同分布，而且就基因型值来说，各基因位点贡献可以相互独立。在此前提下，只有中心极限定理能将这些基因统一起来。

环境因素对数量性状变异的影响是非常重要的。环境效应是光、热、水等诸多因子综合作用的结果，最终由它们建造了数量性状和生物体。就其分布来说，这些因子各有特点，至少相当多因子可以认为在统计上是相互独立的。同样要用中心极限定理来研究。双多因素与三正态分布遗传，以数量性状总体为对象，以双多因素——控制该性状基因型値的众多基因和所在生境形成环境效应的诸多因子为内容，用李雅普诺夫中心极限定理作数学分析，分别形成基因型値和环境效应的正态分布。当二者相互独立时，按正态分布的可加性，表现型值亦呈正态分布。

研究过程与结果

该假设在无基因型与环境互作环境通过了实践检验。

首先作者通过毛白杨、107杨和秦白3号杨无性系等同质群体数量性状正态分布，研究了无基因型与环境环境互作环境的鉴定。这些无性系基因型一致，它们呈正态分布。由此容易得出环境效应为正态分布，而且为独立正态分布，其试验环境为无基因型与环境互作环境。

接着用黄瓜、棉花和甘蓝型油菜等同质群体P1、P2、F1和分离群体F2等同一数量性状的正态分布，进行了数量性状双多因素与三正态分布遗传的实践检验。

然后，由上面无性系同质群体数量性状正态分布，则试验地为无基因型与环境互作环境可知，P1、P2、F1等同质群体正态分布，其试验地 (含分离群体) 为无基因型与环境互作环境，分离群体环境效应呈独立正态分布。

最后，利用正态分布和方差的性质证明，分离群体数量性状表现型值的正态分布是其基因型值和环境效应正态分布相加所形成的，使该遗传模式得以实践检验。并推论出数量性状表现正态分布的三种类型，既解决了无性系、自交系、纯系品种和同质杂合子品种的连续性问题，也解决了自交、回交分离群体和随机交配群体的连续性问题，还解决了在基因型与环境互作环境，作物和高度集约育种材料群体数量性状的连续性问题。说明自然界相当多生物的数量性状遵循正态分布，表现连续性变异，在数量性状研究上有重大突破。