遺傳學(xué)第八章群體遺傳學(xué)

第八章群體遺傳學(xué)遺傳學(xué)第八章群體遺傳學(xué)共38頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第1頁(yè)!8.1群體遺傳學(xué)基本概念

一、群體是指有婚配關(guān)系的個(gè)體所構(gòu)成的生物集團(tuán)?；榕潢P(guān)系有兩層含意，一是個(gè)體間的可交配性，二是雜交后代的可育性。存在婚配關(guān)系意味著群體內(nèi)個(gè)體間有著共同的染色體組，個(gè)體間可以通過(guò)雜交相互交換基因。遺傳學(xué)第八章群體遺傳學(xué)共38頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第2頁(yè)!二、孟德?tīng)柸后w指一個(gè)物種生活在某一地區(qū)內(nèi)的、能相互雜交的個(gè)體群。孟德?tīng)柸后w與一般群體的主要區(qū)別在于群體內(nèi)個(gè)體間能夠隨機(jī)婚配，而不是選型婚配。從這個(gè)意義看，幾乎所有的動(dòng)物和異花授粉植物群體都屬于孟德?tīng)柸后w，而自體受精動(dòng)物及自花授粉植物構(gòu)成的群體則只能是一般的群體或者叫非孟德?tīng)柸后w。遺傳學(xué)第八章群體遺傳學(xué)共38頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第3頁(yè)!四、群落由許多群體所構(gòu)成的生物集團(tuán)叫群落。群落中的群體間沒(méi)有婚配關(guān)系，群體間的相對(duì)獨(dú)立性主要通過(guò)生殖隔離來(lái)實(shí)現(xiàn)。遺傳學(xué)第八章群體遺傳學(xué)共38頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第4頁(yè)!六基因頻率與基因型頻率的概念基因頻率（allelesfrequency）是指在一群體內(nèi)，某特定基因占該位點(diǎn)基因總數(shù)的比率。例如，某一基因位點(diǎn)A基因與a基因總計(jì)10000個(gè)，其中a基因25個(gè)，A基因9975個(gè)，兩者頻率為0.0025和0.9975。遺傳學(xué)第八章群體遺傳學(xué)共38頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第5頁(yè)!二、基因頻率與基因型頻率的計(jì)算不論是基因還是基因型，都是看不到摸不著的，通過(guò)表現(xiàn)型可以了解基因型，通過(guò)表現(xiàn)型頻率來(lái)計(jì)算基因型頻率。遺傳學(xué)第八章群體遺傳學(xué)共38頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第6頁(yè)!顯然D＋H＋R＝1。由于每個(gè)個(gè)體含有一對(duì)等位基因，群體的總基因數(shù)為2N。根據(jù)基因頻率的定義可知，A的頻率為：a的頻率為：

并且，p＋q＝1?；蝾l率計(jì)算基本公式遺傳學(xué)第八章群體遺傳學(xué)共38頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第7頁(yè)!基因頻率計(jì)算并且有p＋q＝0.7＋0.3＝1。根據(jù)基因型頻率計(jì)算的基本公式遺傳學(xué)第八章群體遺傳學(xué)共38頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第8頁(yè)!判斷一個(gè)群體是否為平衡群體

一個(gè)群體100人，AA60人，Aa20人，aa20人。這是一個(gè)遺傳平衡群體嗎？

假定A→P，a→q，p＋q=l（p＋q）2＝1二項(xiàng)式展開(kāi)，P2＋2pq＋q2=l．P2→AA，q2→aa，2pq→Aa

遺傳學(xué)第八章群體遺傳學(xué)共38頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第9頁(yè)!再計(jì)算基因頻率:A→p=0.60＋0.20/2=0.70a→q=0.20+0.20/2=0.30

如果是遺傳平衡的群體，它應(yīng)當(dāng)符合：p2+2pq+q2=1，p2=0.492pq=0.42q2=0.09即0.49+0.42+0.09=1上述群體基因型頻率p2:0.6、2pq:0.2、q2:0.2不是一個(gè)遺傳平衡群體遺傳學(xué)第八章群體遺傳學(xué)共38頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第10頁(yè)!再次隨機(jī)交配

F2基因型AA：Aa：aa的比例變化F2精子A（0.70）a(0.30)卵子A(0.70）AA(0.49)Aa(0.21)a(0.30)Aa(0.21)aa(0.09)即AA（p2）2=0.49，Aa(2p2q2)=0.42，aa(q2)2=0.09因此，一個(gè)遺傳不平衡的群體，只要是進(jìn)行隨機(jī)交配，一代以后即可達(dá)到遺傳平衡。遺傳學(xué)第八章群體遺傳學(xué)共38頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第11頁(yè)!例如：已知白化病的發(fā)病率為1/10000，求白化病致病基因頻率q和攜帶者頻率。白化病為AR遺傳病，患者為致病基因的純合子，因此：發(fā)病率=q2=1/10000q=1/100p=1－q=99/100

攜帶者頻率=2pq=2×1/100×99/100=0.0198

這提示人群中有2%為白化病致病基因攜帶者，對(duì)于遺傳咨詢很重要。遺傳學(xué)第八章群體遺傳學(xué)共38頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第12頁(yè)!近親繁殖隨機(jī)交配基因型頻率改變基因頻率未變遺傳學(xué)第八章群體遺傳學(xué)共38頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第13頁(yè)!三、選擇選擇是改變基因頻率的最重要因素，也是生物進(jìn)化的驅(qū)動(dòng)力量。從基因頻率改變的方向來(lái)看，選擇分為兩種，淘汰顯性個(gè)體使隱性基因增加的選擇，能迅速改變?nèi)后w的基因頻率。例如，在一個(gè)包含開(kāi)紅花和開(kāi)白花植株的群體中選留白花，只需經(jīng)過(guò)一代就能把紅花植株從群體中消滅，從而把紅花基因的頻率降低到0，白花基因的頻率增加到1。遺傳學(xué)第八章群體遺傳學(xué)共38頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第14頁(yè)!8.4遺傳漂變由于某種隨機(jī)因素，某一等位基因的頻率在群體（尤其是在小群體）中出現(xiàn)世代傳遞的波動(dòng)現(xiàn)象稱為遺傳漂變（geneticdrift），也稱為隨機(jī)遺傳漂變（randomgeneticsdrift）。遺傳漂變改變?nèi)后w基因頻率的作用方向是完全隨機(jī)的。在小群體內(nèi)所包含的各種基因型個(gè)體的頻率不會(huì)剛好和原來(lái)的群體一樣，因此基因頻率勢(shì)必要改變。遺傳學(xué)第八章群體遺傳學(xué)共38頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第15頁(yè)!遺傳漂移在小群體中的作用很強(qiáng)，它可以掩蓋甚至違背選擇所起的作用。無(wú)適應(yīng)意義的中性突變基因，或選擇與之不利但尚未達(dá)到攜帶者致死程度的基因，都有機(jī)會(huì)因漂移作用而被固定。遺傳漂移作用可以解釋在遠(yuǎn)離大陸的孤島上常出現(xiàn)大陸上所沒(méi)有的物種的現(xiàn)象。如澳洲的特有的有袋類動(dòng)物。遺傳學(xué)第八章群體遺傳學(xué)共38頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第16頁(yè)!遷移個(gè)體從一個(gè)群體遷入另一個(gè)群體，并參與后者的繁殖就是遷移。從植物育種上說(shuō)就是混雜，包括機(jī)械混雜與生物學(xué)混雜（原有品種群體混入外來(lái)花粉產(chǎn)生的雜交）?；祀s的結(jié)果會(huì)使群體的基因頻率改變。遺傳學(xué)第八章群體遺傳學(xué)共38頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第17頁(yè)!A1A1A2A2A3A3A4A4P12B12A1A2A3A4S同胞兄妹A1A1A1從P1B1S(1/2)2A1從P1B2S(1/2)2A1從P1B1B2S(1/2)4同理A2A2(1/2)4A3A3A3從P2B1S(1/2)2A3從P2B2S(1/2)2A3從P2B1B2S(1/2)4同理A4A4(1/2)4F=4(1/2)4=1/44:表示基因數(shù)目

4：表示路經(jīng)數(shù)1234遺傳學(xué)第八章群體遺傳學(xué)共38頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第18頁(yè)!舅甥女婚配(二級(jí)親屬)A1A1A2A2A3A3A4A4SA1A2A3A4二級(jí)親屬的近婚系數(shù)：F＝4(1/2)５=1/8遺傳學(xué)第八章群體遺傳學(xué)共38頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第19頁(yè)!姨表兄妹婚配(三級(jí)親屬)A1A2A3A4S三級(jí)親屬的近婚系數(shù)：

F＝4(1/2)6=1/16遺傳學(xué)第八章群體遺傳學(xué)共38頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第20頁(yè)!三、基因庫(kù)（genepool）基因庫(kù)是指群體所包含的能夠交換和重組的全部基因。在實(shí)踐上，通常是指某個(gè)物種供育種使用的全部材料。遺傳學(xué)第八章群體遺傳學(xué)共38頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第21頁(yè)!五基因庫(kù)與基因頻率個(gè)體性狀表現(xiàn)的遺傳基礎(chǔ)是個(gè)體的基因與基因組合，即基因和基因型。群體性狀表現(xiàn)的遺傳基礎(chǔ)則是基因頻率和基因型頻率。遺傳學(xué)第八章群體遺傳學(xué)共38頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第22頁(yè)!基因型頻率（genotypefrequency）是指群體內(nèi)某特定基因型個(gè)體占個(gè)體總數(shù)的比率。例如，一個(gè)群體中純合顯性基因型AA個(gè)體80個(gè)，雜合基因型Aa個(gè)體14個(gè)，純合隱性基因型aa6個(gè)。則三種基因型頻率分別為0.80、0.14和0.06。遺傳學(xué)第八章群體遺傳學(xué)共38頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第23頁(yè)!設(shè)在某二倍體生物由N個(gè)個(gè)體構(gòu)成的群體中，有一對(duì)等位基因A、a，其可能的基因型為AA、Aa和aa共3種，個(gè)體數(shù)分別為ND、NH和NR，三者之和ND+NH+NR＝N，則3種基因型的頻率為：AA：Aa：aa：遺傳學(xué)第八章群體遺傳學(xué)共38頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第24頁(yè)!基因頻率與基因型頻率變動(dòng)在0～1之間。舉例：等位基因T、t決定對(duì)苯硫脲（PTC）的嘗味能力。表現(xiàn)型基因型基因型人數(shù)基因型頻率嘗味TT（ND）490（D）0.49者味覺(jué)雜合體味Tt（NH）420（H）0.42味盲tt（NR）90（R）0.09總計(jì)10001.00遺傳學(xué)第八章群體遺傳學(xué)共38頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第25頁(yè)!據(jù)數(shù)學(xué)原理：(p＋q)2=(p＋q)(p＋q)假設(shè)有一對(duì)等位基因A

和ap＋q＝1

基因A的頻率為p

基因a的頻率為qD＋H＋R＝1

基因型AA

的頻率為D基因型Aa

的頻率為H

基因型aa

的頻率為R＝p2＋2pq＋q2＝1

即AA：Aa：aa=p2：2pq：q2

-----為遺傳平衡群體遺傳學(xué)第八章群體遺傳學(xué)共38頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第26頁(yè)!基因型數(shù)量頻率AA600.60Aa200.20aa200.20總計(jì)1001.0先計(jì)算基因型頻率：AA→0.6Aa→0.2aa→0.2遺傳學(xué)第八章群體遺傳學(xué)共38頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第27頁(yè)!F1代基因型AA：Aa：aa的比例變化精子A（0.70）a(0.30)卵子A(0.70）AA(0.49)Aa(0.21)a(0.30)Aa(0.21)aa(0.09)即AA（p1）2=0.49，Aa(2p1q1)=0.42，aa(q1)2=0.09

達(dá)到了遺傳平衡狀態(tài)

遺傳學(xué)第八章群體遺傳學(xué)共38頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第28頁(yè)!8.2群體遺傳的機(jī)制1908年，英國(guó)數(shù)學(xué)家Hardy和德國(guó)內(nèi)科醫(yī)生Weinberg分別同時(shí)提出遺傳平衡定律。1、Hardy-Weinberg定律:①一個(gè)大的隨機(jī)交配的群體中，如沒(méi)有改變基因頻率因素（如選擇、突變和遷移）的干擾，群體的基因頻率和基因型頻率將保持不變。這樣的群體稱為平衡的孟德?tīng)柸后w?！鶙l件：（1）在一個(gè)很大的群體;（2）隨機(jī)婚配而非選擇性婚配;（3）沒(méi)有自然選擇;

（4）沒(méi)有突變發(fā)生;（5）沒(méi)有大規(guī)模遷移②群體處于平衡狀態(tài)時(shí)，基因型頻率和基因頻的關(guān)系是:D＝p2，H＝2pq，R＝q2。③在任何一個(gè)大群體內(nèi)，不論基因頻率和基因型頻率如何，只要經(jīng)過(guò)一代隨機(jī)交配，這個(gè)群體就可以達(dá)到平衡。..\geneticmovies\基因頻率與群體遺傳平衡.mov遺傳學(xué)第八章群體遺傳學(xué)共38頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第29頁(yè)!8.3群體變異的機(jī)制群體的平衡是相對(duì)的和暫時(shí)的，因?yàn)榫S持群體平衡是有條件的，這些條件得不到滿足，群體的遺傳平衡就要被打破，群體的遺傳組成就會(huì)發(fā)生改變。打破群體平衡有五個(gè)因素，這五個(gè)因素是：隨機(jī)交配的偏移，基因突變、選擇、遺傳漂移和遷移。遺傳學(xué)第八章群體遺傳學(xué)共38頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第30頁(yè)!二、突變和選擇對(duì)基因頻率的作用基因突變對(duì)改變?nèi)后w遺傳組成的作用有兩個(gè)方面。，它提供遺傳變異的最原始材料。沒(méi)有突變，等位基因的重組和非等位基因的重組無(wú)從發(fā)生作用。第二，突變本身改變基因的頻率。

遺傳學(xué)第八章群體遺傳學(xué)共38頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第31頁(yè)!2.淘汰隱性個(gè)體

使顯性基因增加的選擇這種選擇方式只能使隱性基因頻率逐漸變小，但不會(huì)降到0，顯性基因頻率則逐漸增加，也不會(huì)達(dá)到1。淘汰白化苗（隱性）后，下年仍然會(huì)出現(xiàn)白化苗。遺傳學(xué)第八章群體遺傳學(xué)共38頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第32頁(yè)