Charlesworth 2009近交衰退

1. Charlesworth D, Charlesworth D, Willis JH, Willis JH. The genetics of inbreeding depression. Nat. Rev. Genet. [Internet]. 2009;10:783–96. Available from: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/19834483

适合度相关性状
生存，生长率和生育率。

近交系数
个体中两个等位基因都来自祖先中的单个等位基因（即，它们通过下降*而相同）的概率。

突变选择平衡
将有害等位基因引入群体和去除的突变之间的平衡的这种等位基因通过自然选择。结果是这样的突变以低频率存在，但是尽管选择，但是决不完全缺失。

达尔文首先详细记录和量化了近交的有害影响，他进行了57个植物物种的实验，涉及自我受精和没有亲缘关系个体之间的异交1。达尔文的努力研究的动机是解释为什么繁殖通过异交在自然中盛行，什么维持花的某些复杂的异交机制2，以及为什么许多植物物种具有防止自我受精的系统3。达尔文的实验支持他的假设，自我受精必须强烈不利于后代产生，它降低了大多数研究物种的活力和生育力1。
{近亲繁殖降低许多植物和动物物种（包括人类）中的适合度相关性状（表1列出了一些非人类的例子）。主要异常在近交系（近亲）家庭中比在异交中更频繁。这些异常包括在生命早期致死的突变表型，例如植物中的氯霉素缺乏白化病幼苗和鱼中的发育缺陷或人类遗传疾病。即使没有明显的主要异常，近交繁殖抑制也可通过具有高近交系数的个体的较低的生育力，存活和生长速率来检测（BOX 1;表1）。
{实验生产的近交系中的个体的存活率和繁殖力常常如此之低，以至于许多这样的系已经灭绝。当存活系互交时，杂种通常具有比其近交亲本更高的质量，并且经常超过几个字符的最佳亲本值。第一代杂交（F1）杂种的这种增加的性能被称为杂种优势或杂种优势。在许多作物中，对于经济利益的特征，例如耐旱性，抗病性和产量，已经广泛研究了杂种优势，并且这些特征中的一些对于自然种群中的适应性也可能是重要的。
{重要的是要了解这些影响的遗传基础。近亲繁殖抑制由个体的增加的纯合性引起*，如图1所示。有两种遗传上不同的方式，其中增加纯合性可以降低适合度：增加纯合性部分隐性有害突变和增加杂合子优势（＆overdominance
）的基因位点等位基因的纯合性。有害等位基因通常以低频率存在于群体中（突变选择平衡），而基因座上的超量等位基因通过平衡选择（BOX 2）保持在中频。
（因为当近交系互交时，两种遗传机制也可能引起杂种优势（BOX 2;表2），理解基础遗传学对作物育种者至关重要。如果具有杂合子优势的位点是常见的（BOX 3），则在农业物种中的人工选择应当至少部分地选择表现出大量杂种优势的品系。具有高适合度的统一，高度杂合基因型的育种作物植物也是可取的，并且可能通过无性种子生产实现7。然而，如果作物中的杂种优势主要是由于残留突变，则有可能“清除”这些等位基因以产生高产量的无突变株。了解近亲繁殖抑制的遗传基础也可以帮助回答进化生物学中长期争论的问题，为什么遗传变异的适合度相关的特征存在于许多物种，包括人类8。

近亲繁殖抑制可以通过直接实验或通过使用遗传标记间接检测近交的影响来检测。表中列出的许多方法检测近亲繁殖的不良影响（即，它们揭示和近交繁殖负荷），但不量化负荷或近亲繁殖抑制。为了评价给定的遗传模型是否能够解释所观察到的效应的大小并且比较物种或实验之间的效应的大小，量化近交程度及其效应是必要的。因此注意到提供近亲繁殖抑郁的定量估计的方法。在自然人口研究中，个体字符的度量常常被乘以估计总体适应度（假设不同生命阶段的遗传效应独立地起作用）。 *有单独的男性和女性花的植物。 ？汛是健身性状值减少的量度（BOX 1）。 ∫循环孤雌生殖是一年中的性和无性繁殖的交替，后者导致生成可以彼此交配的基因相同的男性和女性。 ||由单倍体配子体（通过有丝分裂）由同一配子体产生的雄性配子产生的雌性配子的受精，其产生完全纯合子合子。

平衡选择选择“，例如在群体中保持遗传变异的杂合子优势和频率依赖性选择。

清洗
减少近交种群中有害突变的频率，从而降低突变负荷（群体中存在有害突变）。

平衡器股票
包含具有遗传标记的染色体和具有防止与其他排列的重组的反转的苍蝇菌株。这样的染色体用于育种具有提取的野生型染色体的储备物以用于纯合和杂合效应的估计。

我们首先描述的证据表明自然人口包含有害的突变（突变负荷），然后解释如何几个参考基于杂种优势，包括基因表达研究，似乎支持超支的主要作用的研究也可以通过删除，突变。我们然后描述如何分子进化研究和精细映射的基因参与健身变异支持观点认为近交繁殖抑郁主要是由有害突变的累积效应在许多基因位点，可能有一些贡献从超基因在几个位点。

有害隐性突变的证据
由于纯合性增加和交叉（杂种优势）的益处引起的近交繁殖抑制由一个或两个纯合子与杂合子相比通常较低的适应性产生。因此，两个（BOX 2）的遗传解释涉及等位基因的优势水平，“它们假设过度优势（杂合子优势），或部分或完全的隐性突变等位基因降低纯合适合度（图1）。由于许多提出的测试（见下文）不能区分基因组区域中的连锁有害突变和具有杂合子优势的单个基因座（图1），因此难以量化近交繁殖抑制或杂种优势的不同遗传贡献。
因此，通过整合来自遗传可控生物体而不是人类的遗传和种群结果来研究近亲繁殖抑制的遗传原因，尽管有兴趣了解适合和近亲繁殖效应的人类遗传变异的遗传基础（BOX 1）。一个有用的方法是测试是否突变可以解释观察到的近亲繁殖抑制的程度。因此，我们首先审查证据，证明对于健康有害的突变总是在人群中被发现，只要他们已经被测试。

稀有隐性致死性果蝇的自然种群。有害突变肯定存在于自然种群中。在使用平衡器种群使整个染色体纯合以测试它们的存活力的实验中，天然果蝇黑素种群显示携带许多个别稀有，高度隐性和高度有害突变9，这与突变每种选择平衡一致。当在纯合子中分离自野生中取样的雄性的野生型第二或第三染色体约30％是致死的。从不同的野生个体分离的致死染色体的杂合子几乎总是可行的，

框1 |如何检测和测量近亲繁殖抑郁症
在人类中，血友病对健康有不利影响;这种效果往往是一种
轻微，然而，因为人类的近亲繁殖程度低
弱效应57。尽管近交个体偶尔表现更好
“例如，与第二代表兄弟相比更亲密的冰岛家庭有更多的后代91”整体上，他们显示健身减少，包括死胎和婴儿死亡增加，出生缺陷92每94，可能降低生育后健康95。近亲繁殖抑郁症通常影响生育力44,96,97。
近亲繁殖抑制通常在可以的生物中进行研究
自我授粉，如自交相容的植物或雌雄同体动物，因为这里强烈的近交具有最强的效果。即使是单一代的自交通常超过一半的生活适合度在正常外交植物27,29,98和动物99。多代的近交，包括较温和的近亲繁殖，例如在小鼠或黑腹果蝇中的同胞交配，与远交的初始种群相比几乎总是降低适应性。近交种Caenorhabditis物种遭受严重的近交繁殖抑制100，多代强迫近亲繁殖未能使基因组的一些部分是纯合的，可能是因为这些区域携带有害的隐性突变10。
检测自我繁殖物种的近交衰退
在自生能力的生物体，例如植物和一些雌雄同体动物（例如蜗牛）中，近亲繁殖抑制可以简单地通过测量单个一代自体受精后个体的存活和/或繁殖进行研究，如达尔文实验（表1）。种子通过自花受精和外交产生，并且种植
一起在同一罐中的配对试验中努力平衡b
生长环境的差异1。对后代进行与现在称为达尔文适应性密切相关的性状的评价：从合子或种子阶段到某些方便的后期生活阶段的生存或生育性状。这种性状的值经常减少
定量，其中w和w分别为
通过自我受精产生的异交后代和后代的价值。
在图中，a部分显示了具有不同杂交率的物种之间的健身相关性状的变化的实例：近交育种抑制是使用雌雄同株个体在开花植物Schiedea101的六个种中的自体受精来估计的。该图显示了具有更多近交的物种的近亲繁殖抑制的倾向，如所预测的（参见正文）。
检测异交物种的近交衰退
在越野物种（包括人类）中，可以将异交个体的适应性特征与通过近交系数测量的近交到不同已知程度的个体的适应性特征进行比较。 ＆近交繁殖载荷，B被定义为随着近交系数增加（其确定基因组中纯合基因座的比例），适应度下降的速率。在图中，部分b显示了随近交系数增加的理论适应度下降（作为对数标度上的回归斜率测量）单一代的自我授粉给出后代的亲本系数为0.5，假设亲本是无关的（即，它们的近交系数为0）。部分c显示了在越野植物Silene latifolia（白色露营）102中的同胞交配实验中的适应性相关特征的观察到的线性下降。
量化负荷允许测试近交种群通常在近亲繁殖中的适应性下降（由于清除，参见正文）的预测的测试。注意，在异交种群中自交和异型杂交后代之间的给定适应度差异意味着近交种群中自交和异型杂交后代之间的相同适应差异的更高的近交繁殖负荷。这是因为比较的后代近亲繁殖系数对于近亲繁殖系统为0每0.5，而对于近交系统，对于远远更高的近交系数（对于近交系，初始近交系数几乎为1，对于其近交系的后代为0）。经过许可，零件a被修改。 101？
图1 |摘要近亲繁殖抑制的主要遗传假说。这些假说是由二十世纪早期的玉米遗传学家发展起来的，但已被证明难以测试（见正文）。近交个体的增加的纯合性可以降低适应性，或者是由于具有隐性效应的有害突变，其导致纯合子具有较低的存活率或生育力（顶部和中间行），或者因为基因座存在具有不同等位基因，导致杂合子超底，底行）。对于优势和伪超特性（突变）假说，该图显示了在近交个体中隐性有害突变体等位基因（表示为a和b）的更高纯合子频率将如何导致比在更多杂合的近交个体或杂种中更低的适合度。在超额假说中，近交个体与两个等位基因（A / A）相比，杂交个体或杂种不太可能是杂合的，因此具有较低的适应度。