Phương pháp kiểm tra thống kê sinh học phần 2

CHƯƠNG IV KIỂM TRA Sự PHÙ HỢP GIỮA THỰC T Ế VÀ LÝ THUYẾT Trong phần sách; sô' phương pháp kiểm tra thông kê sinh học cđ xác định mức độ tin cậy cùa sò triing bình sai khác số trung bình mẫu với nhau, phưđng pháp kiểm tra t bội số so sánh giới thiệu cách chi tiết Song, thí nghiệm nghiên cứu sinh học đa dạng, đặc biệt di truyền chọn giông, phướng pháp kiểm tra dó không thê ứng dụng lĩnh vực Thí dụ, nghiên cứu tỷ lệ sinh trai hay COII gái, tỷ lộ đực gia súc, nghiên cứu tỷ lệ đóng góp nguồn vật châ’t di truyền thành phần vào tố hỢp lai, nghiên cứu tỷ lệ cặp tính trạng hệ lai đời 1, hay 3, v.v, phương pháp không giải được, Những thí nghiệm mang tính châ"t nghiên cứu so sánh tý lộ X í i y thực tê so vói tỷ lệ lý thuyết số quy luật sinh học phố biên nghiên cứu công nghệ sinh học vừa nêu đòi hỏi phải có phương pháp thích hdp đế kiểm tra Với loại mô hình nghiên cứu chuyên sâu vể lĩnh vực ấy, sô”liệu thu từ mô hình thí nghiệm có đặc điểm khác so với số liệu nghiên cứu trước Đặc biệt khác biệt tính chất phân bố chuẩn, nên phương pháp kiếm tra trình bày phương pháp kiểin tra độ tin cậy so sánh số trung bình mẫu không đáp ứng cho việc kiểm tra mô hình thí nghiệm Do đặc điểm, tính chất khác nên phân bô”của số liệu không tuân thủ theo phân bô’ chuẩn, dòi hỏi phải có phưđng pháp kiểm tra thích hỢp Phưđng pháp kiểm tra thí nghiệm nhằm so sánh phù hợp tần suất thí nghiệm thực tế lý thuyết quy luật sinh học phương pháp cần thiết quan trọng phục vụ đắc lực cho lĩnh vực nghiên cứu sinh học di truyền chọn giống Vì vậy, chương IV 128 trình bày phương pháp kiếrn tra thông ké sinh học riêng biệt Có nhiều phương pháp kiếm tra so sánh phù hỢp tần suất thi nghiệm thực tê lý thuyết quy luật sinh học Chương giói thiệu hai sô phương pháp kiểm tra thống kê sinh học thòng ciụng nhát áp dụng cho tlií nghiệm nghiôn cứu sinh học vể phù hợp tần suất thực tế lý thuyôL Hai phương pháp là: - phướng pháp kiểm tra “khi binh phương”, ký hiệu (x*); - phương pháp kiểm tra G Những phương pháp kiểm tra thống kê sinh học G đưỢc áp dụng rộng rãi nhằm phục vụ cho phân tích, kiểm tra, xác định phù hợp tầu suất thực tiễn lý thuyết Trong lĩnh vực di truyền học tạo giông vật nuôi hay trồng, nhiêu thí nghiệm cần thiết phải khảo sát phù hợp tần suất lý thuyết thực tế phương pháp kiểm tra X"và G thỏa mân đưỢc yêu cầu Mục đích phương pháp kiểm tra G làm khoa học để kiểm tra kết thực tê thí nghiệm dang nghiên cứu liệu có tuán thủ theo nguyên lý quy luật hay định luật sinh học không? Nếu kết kiểm tra cho thấy phù hợp tần suâ”t thực tiễn thí nghiệm lý thuyết phù hợp mức độ nào? Đê kiếm tra phù hợp đó, phương pháp kiểm tra G hai phương pháp kiếm tra thích hợp, thuận tiện, dễ làm thông dụng Vì vậy, phần hai phương pháp kiểm tra x‘^và G trình bày cách chi tiết đặc điểm, nội dung phương pháp phân tích tính toán kiểm tra để bạn đọc áp dụng cách dễ dàng nghiên cứu nùnh A PHƯƠNG PH Á P KIỂM TRA x' I Đ Ặ C Đ lỂ M , M ỤC Đ ÍC H VÀ NỘ I D U N G Một phương pháp phân tích kiểm tra thốhg kê sinh học phù hợp tần suất thực tiễn thu thí nghiệiĩi tần suất lý thuyết thu quy luật sinh học, di truyền học hệ thống lai tạo áp dụng nhiều sinh học đặc biệt công tác di truyền 129 giống phương pháp kiểm tra “khi bình phương” dược ký liiệu ix^) Giả thuyết để thực phương pháp kiểin tra "khi bình |jluíciiig" mẫu thí nghiệm phải lấy cách hoàn toàn ngầu nhiên từ quần thê số liệu quan sát thí nghiệm sô liệu thu thực tế iroiig thí nghiệm bắt nguồn từ dẫn suất phép tính toán Đồng thòi, số liệu mang tính chất dộc lập Liíii ý, sụ phán bò phương pháp kiểm tra X"là không đôi xứng Mục đích áp dụng phương pháp kiêm tra y- nhằm kiêm tra mức dộ đồng nhâ"t, ngẫu nhiên, độc lập quan trọiig nhâ"t ỉà phù hỢị) tầỉi suất thực tiễn thu từ thí nghiệm so với tần suất lý thuyết tínli từ quy luật sinh học Thí dụ, kiểm tra tỷ lệ trai COII gái lại niộl sở có 50% không? Hoặc kiểm tra phân tính kiêu hình có phù hỢp với tỷ lệ lý thuyết nhât định tính trạng Iiào thê hệ lai thứ hai (F2 ) có tuân theo tỷ lệ 3:1 hai tính trạng độc lập ỏ thê hệ lai thứ hai (P^) liệu có với tỷ lệ 9:3:3:1 khôiig định luật phân tính, quy luật di truyền thường gặp công tác tạo giông vật nuôi hay trồng Tóm lại, phương pháp kiểm tra X" phưcỉng pháp kiểm tra thống kê sinh học quan trọng, đóng góp nhiều cho lĩnh vực nghiên cứu di truyền học, phân tích kiểm tra mức độ đồng nhất, ngẫu nhiên, độc lập quan trọng việc kiểm tra phù hợp tần suất thực tiễn sô* liệu thu so với tần suâ”t lý thuyết clược xác định theo quy luật sinh học Muốn thực phương pháp kiếm tra thống kê sinh học tnang lại kết chuẩn xác, cần phải tiến hành nghiên cứu khảo sát cách kỷ lưỡng khái niệm, nội dung sau; Tần suất lý thuyết Tồn su ất ỉý th u yết giá trị tính toán dựa theo (Ịuy lUíật lý thuyết mà quy luật đă khẳng định thành quy luật sinh học, định luật tỷ lệ đực 50:50% hay phâii ly độc lập hai cặp tính trạng hệ lai thứ hai (Ka) 9:3:3:1 Tần suất lý thuyết đưỢc xác định khả lý thuyết xảy nhân với dung lượng mẫu lý thuyết Tần suất thực tiễn Tần suất thực tiễn sô' liệu thực thu thực tế, rút từ quần thể hay thu từ thí nghiệm Tần suất thực tiễn xác định kết thu thực tê thí nghiệm; thí dụ, tần 130 suất thực; tiễn sô bé nam tổng 1000 bé sinh quận Ba Đình, thành phô Hà Nội tháng õ năm 2001 õí)l bé Từ tần suâ't thực tiễn dó, suy tý lệ thực tiễn trai gái số liệu ià T ín h g iá tr ị Giá trị y-dược tính theo công thức sau: đó: - £ tông cộng tâ*t giá trị, tỷ lệ; - t tầii suất thực tiễn thu từ niột quần hay thí nghiệm; - tần suất lý thuyết tính theo quy luật sinh học hay định luật Tra cứu xác định giá trị bảng Giá trị xác định bảng phân bố X' với độ tự tương ứng mức độ xác suất tương ứng Trong thí nghiệm sinh học, ba mức độ xác suất thưòng sử dụng là: p=0,05; P=0,01 p=0,001 So sánh giá trị tính đưỢc thi nghiệm v i X* tr a c ứ u c ủ a b ả n g Khi so sánh giá trị tính từ thí nghiệm giá trị bảiig cho sẫn, rút kết luận, nếu: • tính từ thí nghiệm (x'tn) tra cứu từ cứu đưỢc bảng ỏ niửc dộ tin cậy nhát định, thí dụ mức p=0,05 tức p (x\n) ^ 0.05 kết luận lằng tần suất lý thuyết thực tế phù hỢp với độ tin cậy 95% • X' tính đưỢc từ th í nghiệm (x \n ) > X" tra cứu bảng mức tin cậy p=0,0õ tức p (x^tn) 0*05 kết luận tầìì suất lý thuyết thực tế không phù hỢp vối độ tin cậy 95% Tóm lại, thực phưđng pháp kiểm tra thống kê sinh học kiểm tra giá thuyết không (H,j) “có phù hợp tần suất thực tế lý thuyết” liệu giá thuyết chấp nhận hay không Nếu: 131 Giả thuyết không (Ho) châ'p thuận có phù hỢp giQa tần suất thực tiễn với lý thuyết Giả thuyết không (H(,) không chấp thuận có khác hai giá trị lý thuyết thực tê rút kết luận tần suíVt thực tê không phù hđp với lý thuyết Tương tự, tính biện luận cho mức độ tin cậy khác p= 0,01 p= 0,001 II S Ử D Ụ N G P H Ư Ơ N G P H Á P K IỂ M t r a f KHI NÀO? Nhiều thí nghiệm đòi hỏi phải khảo sát, kiểm tra so sánh tần suất lý thuyết vối tần suâ*t thu thực tế Mục đích sử dụng phưđng pháp để khẳng định giông vật nuôi hay trồng địa điểm định thí nghiệm vê số cặp tính trạng có tuân thủ theo nguyên lý lý thuyết hay định luật sinh học không có inức dộ tin cậy Vì vậy, phưđng pháp kiềm tra "khi binh phương" áp dụng khi: Khảo sát thí nghiệm dựa theo quy luật sinh học Một quy luật sinh học mà ngưòi thường gặp sông người tỷ lệ sinh trai gái tỷ lệ đực gia súc 50:50% Vì vậy, có thề’ dùng phưdng pháp kiểm tra để kiểm tra tỷ lệ đực quần thề hay thí nghiệm giốhg gia súc, gia cầm liệu chúng có tuân thủ theo quy luật sinh học tỷ lệ đực 50:50% hay không? Kiểm tra loại thí nghiệm nhâ't sử dụng phương'pháp kiểm tra X‘2 Khảo sát thí nghiêm dựa theo định luật di truyền học ứng dụng định luật đồng tính phân tính di truyền học Mendel rút từ nghiên cứu đậu Hà Lan vào thí nghiệm sinh học thí dụ điển hình để minh họa việc sử dụng phương pháp kiểm tra thốhg kê sinh học nhằm kiểm tra phù hợp tỷ lệ thực tiễn thí nghiệm so vói tỷ lệ lý thuyết định luật di truyền Thí dụ, kiểm tra khảo sát đồng ỏ hệ lai thứ nhât (F|) tỷ lệ phân ly độc lập ỏ hệ lai thứ hai (Pa) đối vỏi sô' cặp tính trạng dựa theo định luật di truyền nêu Hay khảo sát kiểm tra tỷ lệ phân ly độc lập ỏ hệ lai F, đôì với hai cặp tính trạng 132 giông gia súc hay trồng có tuân th DF đô tư sai số 259 BẢNG KIỂM TRA TUKEY (P a 0,05) Trong đó; • a số trung bình mẵu đua vào so sánh; • ĐF đố tự mẫu số cửa phép kiểmtra F 260 BẢNG KIỂM TRA TUKEY (P = 0,05) (tiếp theo) 261 TÀI LIỆU THAM KHẢO Cochram, W.G and R Cox, (1957) Exphimental designs 2nd edition New York John Wiley and Sons Pisher, R A (1925) Statistỉcal Analysis Longman Pisher, R A (1958) Statỉstical Tables Longman Pisher, R A (1974) The designs of exphiments London Collier Macmilỉan Pisher, R A and Yates, F (1974) Statistỉcal Tables Seventh Edition Longman Jim Flower and Lou Cohen (1990) Practical Statistics for Field Biology Milton Keynes, Philadelphia Lindỉey, D v and M iller, J.c.p (1953) Cambridge Eỉementary Statistừs Tabhs Cambridge University Press Snedecor, G.w and Cochran, W.G (1980) Statỉstỉcal Methods Seventh Edition Iowa State University Press W illiam Mendenhall, Richard L Scheaỉĩer and Dennes D W ackerly (1990) Mathematical Statiatics ĩvith Applications Third Edition University of Plorida, Duxbury Press Boston 10 Yate, (1936) Incomplete randomized bỉocks 11 Yate, (1937) The design and analysis of factorial exphiments Commonwealth Bureau of Social Science 262 MỤC LỤC Trang Lời nói đầu Chương I CHUYÊN DẠNG s ố LIỆU TRƯỚC KHI PHÂN TÍCH A TẠI SAO PH Ả I C H U Y Ể N D Ạ N G B CÁC PHƯƠNG PHÁP CHUYỂN DẠNG s ố LIỆU 10 I Phướng pháp chuyến dạng số liệu thuận 10 Dạng cd 10 Tính chất 11 K iểm tra g iá trị F trưóc sa u chuyên d ạn g 12 T h í dụ m in h họa 13 II Phương pháp ch u y ển d n g s ố liệu không thuận 15 K hái n iệm 15 Các k iểu ch u y ển d n g sô* liệ u k h ôn g thuận 15 c CHUYỂN KẾT QUẢ ĐẢ CHUYỂN d n g t r lạ i G ốc 32 I C h u yến đổi k ết trở lại th eo thưốc đo ban đầu 32 II Cách ch u y ển đổi k ế t trở lạ i thưỏc đo ban đầu 33 III T h í dụ m in h họa 34 IV K ết lu ậ n 39 Chương I I KIỂM TRA MỨC ĐỘ TIN CẬY s ố TRUNG BÌNH MẨU A KHÁI NIỆM 40 I Quần thể 40 II Mẫu thí nghiệm 42 263 K h n iệm 42 C h ọn d u n g lư ợn g m ẫu 42 B KIỂM TRA MỨC ĐỘ TIN CẬY s ố TRUNG BÌNH MẪư 45 I T i sa o p h ả i k iểm tra ? 45 II P h n g p h p k iểm tra 46 N h ắ c lạ i m ột s ố p h ép tín h th ố n g kê sin h học b ản củ a m ẫu 46 K iểm tra m ức độ tin cậy 48 X ác đ ịn h k h o ả n g tin cậy s ố tru n g bình m ẫu c SAI SỐ CHUẨN 50 52 I N h ắ c lạ i m ột s ố k h i n iệm th ô n g k ê 52 S a i sô”c h u ẩ n 52 X ác đ ịn h k h o ả n g tin cậy 53 II Một sô* trưòng hợp đặc biệt cần lưu ý 53 Đơri vỊ tín h củ a s ố liệu p h ầ n trăm 54 T rư ò n g hỢp m ột s ố s ố liệu q u a n s t m ẫu bị tr ù n g lặp 55 Đ ộ lệch củ a s ố tr u n g b ìn h 57 Chương I I I SAI KHÁC GIỮA CÁC s ố TRUNG BÌNH MẨU A PHƯƠNG PHÁP KIỂM TRA BẰNG giá trị T S ự p h â n b ố t 59 G iả th u y ế t k h ô n g 62 I P h n g p h áp k iểm tra t gộp 63 Đ ặ c đ iểm c h u n g 63 N h ữ n g th í dụ m in h họa 64 K hi ch ỉ d ù n g m ột đ u ôi củ a p h â n b ố đưòng cong ch u ẩ n 70 M ột s ố đ iểm cần lư u ý k h i sử d ụ n g t gộp 71 T rư ò n g hỢp k h ô n g d ù n g phư đng pháp k iểm tra t gộp 71 II P h n g p h p k iểm tra t giả 264 59 74 Khi sử dụng phương pháp 74 Thí dụ minh họa 75 III Phưđng pháp kiềm tra t cặp 77 ! Khi sử dụng phương pháp 77 Thí dụ minh họa 77 Phương pháp kiểm tra t cặp cách xác định khoảng tin cậy 78 Sử dụng phương pháp phân tích phương sai đế kiểm tra t gộp t cặp 79 Mỏ rộng phương pháp kiểm tra t cặp B P H Ư Ơ N G P H Á P KIỂM TRA BẲNG I II so sá n h i số 82 83 Phương pháp kiểm tra lệchnhau có ý nghĩa nhỏ nhâ't 84 Giới »,hiệu ch u n g 84 T h í dụ m in h họa 85 So sánh phương pháp kiểm tra t cặp, anova LSD 89 Pbướng pháp kiểm tra SNK 91 J Khi sử dụng phương pháp này? 91 Các bưốc tính 92 ứng dụng cho loại thí nghiệm khác 93 Kết luận 98 III P hư ơng p h áp kiểm tra D un can 98 Khi sử d ụ n g phương pháp này? 98 T h í dụ m in h họa 99 2.1 Các bước tính 99 2.2 K ết lu ậ n 101 r v P h n g p h áp kiểm tra Bonferroni 101 Khi sử dụng phương pháp này? 101 P h d n g p h p tín h 102 V So s n h phư ơng pháp kiểm Thí dụ minh họa tra bội s ố khác n h a u 103 104 265 P h đ n g pháp kiểm tra LSD 105 P h đ n g pháp k iểm tra S N K 106 P h n g pháp k iểm tra D u can 107 P h đ n g pháp kiểm tra B onferroni 108 c PHƯƠNG PHÁP KIỂM TRA BẰNG s o s n h tư n g p h ả n 109 I K hi n n ên d ù n g phưđng pháp k iểm tra b ằ n g so sá n h tư ớng p h ản ? 109 II T h í dụ m in h họa 109 P h n g pháp tín h 110 P h â n ch ia k ế t ba kh ả n ă n g đ ể so sá n h 110 D P H Ư Ơ N G P H Á P K IỂM TRA B Ằ N G so sá n h tư n g P H Ả N TR Ự C GIAO 117 I K hái n iệm 117 II N ội d u n g 118 III Bộ k h ô n g trực giao củ a tưđng p h ả n 122 IV T h í dụ m in h h ọa 123 V K hi n n ên d ù n g phương ph áp k iểm tra tư ơng p h ản trự c giao 126 Chương IV KIỂM TRA Sự PHÙ HỢP GIỬA THựC TẾ VÀ LÝ THUYẾT A P H Ư Ơ N G P H Á P KIỂM TR A f 129 I Đ ặc đ iểm , m ục đích nội d u n g 129 T ầ n s u ấ t lý th u y ế t 130 T ầ n s u ấ t thự c tiễ n 130 Tính giá trị 131 T cứu xác đ ịn h giá trị So sánh giá trị tạ i b ả n g tính thí nghiệm với tra cứu củ a b ả n g II S d ụ n g phư dng pháp k iểm tra 131 kh i nào? K hảo s t m ột th í n g h iệm dựa th eo q u y lu ậ t sin h h ọc 266 131 132 132 K hão sá t th í nghiệm dựa theo đ ịn h lu ậ t di tru yền học 132 Kiôm tra thí nghiệm dựa theo khả náng chất sinh học 133 III Các phương pháp kiểm tra X' 133 Thí nghiệm có yếu tô 133 Thí nghiệm có hai yếu tô’ 141 B PHƯƠNG PHÁP KIỂM TRA G 147 I Đặc điểm chung 147 II Các phương pháp kiêm tra G 147 ] Áp dụng cho tần suất thí nghiệm có nhân tô' 148 Áp dụng cho tần suất thí nghiệm dạng x 149 Áp dụng cho tần suất thí nghiệm dạng hàng X cột 151 c MỘT SỐ ĐẶC ĐIỂM CỦA PHƯƠNG PHÁP KIỂM t r a 152 Chương V PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH PHƯƠNG SAI A ĐẶC ĐIỂM CHƯNG 155 I Khái niệm phân tích phương sai 155 II G iả th u y ế t đê sử d ụ n g a n o v a 156 l ĩ l V trò chức n ă n g a n o v a 157 IV Ẩ n h h ỏ n g thừa n hận a n o v a 158 V Các thành phần phương sai 159 Giả định 159 Phương phấp xác định phương sai thành phần 160 B CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH PHƯƠNG SAI 162 I an o v a đôi vói sô"yếu tô"thí nghiệm khác 162 Với m ột yếu tô th í nghiệm 163 Vói h a i yếu tô th í n ghiệm 182 Vối ba y ếu tô' th í n gh iệm 210 267 II A n o v a vổi tín h ch ấ t đ iều k iện yếu tố 214 T h í n g h iệm có m ột yếu t ố c ố đ ịn h 215 T h í n g h iệm có m ột yếu tô' n gẫu n h iên 218 T h í n g h iệm có h yếu tố c ố đ ịn h 223 Thí nghiệm có hai yếu tô": yêu tố ngẫu nhiên yếu 224 tô”cố định 225 T h í n g h iệm có h yếu t ố n gẫu n h iê n 225 III A n o v a đối vối yếu t ố th í n g h iệm lồn g vào n h a u 227 Giới th iệu ch u n g 227 Các mức độ lồng khác 228 ứ n g d ụ n g phương sa i th n h phần 239 IV A n o v a đốỉ với yếu tô' th í n g h iệm sắ p xếp th eo h ệ phả 240 Đặc điểm chung 240 Phư đng pháp tín h th ô n g s ố th ô n g kê b ản anova 242 c NHỮNG QUY ĐỊNH KHI s DỰNG ANOVA 244 B ả n g tra cứu 246 T i liệu th am k h ảo 262 M ục lục 263 268 ... luật sinh học quy luật di truyền học, khả nàng mẫn cảin bệnh hay đặc điểm sinh học, phương pháp kiểm tra thống kê sinh học phương pháp hđp lý hiệu Phưđng pháp kiểm tra x’ đưỢc áp dụng râ't rộng... nuôi hay trồng Tóm lại, phương pháp kiểm tra X" phưcỉng pháp kiểm tra thống kê sinh học quan trọng, đóng góp nhiều cho lĩnh vực nghiên cứu di truyền học, phân tích kiểm tra mức độ đồng nhất, ngẫu... “khi binh phương , ký hiệu (x*); - phương pháp kiểm tra G Những phương pháp kiểm tra thống kê sinh học G đưỢc áp dụng rộng rãi nhằm phục vụ cho phân tích, kiểm tra, xác định phù hợp tầu suất thực