群體遺傳學(xué)基礎(chǔ)第一節(jié)

基因頻率和基因型頻率5/21/20242一、概念群體(population):同類生物群得所有個體得總和個體(individual):群體中得成員孟德爾群體(Mendelianpopulation)具有共同基因庫由有性交配個體組成(二倍體)基國庫:一個群體中所有個體得全部基因5/21/20243一、概念基因頻率(genefrequency):群體中某一等位基因(allele)占其同一基因座位(locus)全部等位基因得比率同一座位所有基因頻率之和等于1基因型頻率(genotypefrequency):群體中某一基因型個體占群體總數(shù)得比率同一座位所有基因型頻率之和等于15/21/20244二、基因頻率和基因型頻率常染色體:假如某座位只有２個等位基因,分別為A和a,頻率分別為p和q,３種基因型AA、Aa和aa得頻率分別為D、H和R,群體大小為N,AA個體數(shù)為n1,Aa個體數(shù)為n2,aa個體數(shù)為n3,則:5/21/20245二、基因頻率和基因型頻率性染色體:對性染色體同型染色體個體(XX,ZZ)來說,與常染體相同對性染色體異型個體(XY,ZW)來說,基因頻率等于基因型頻率5/21/20246二、基因頻率和基因型頻率性染色體:家畜雌雄A1A1A1A2A2A2A1A2頻率PHQRS5/21/20247第二節(jié)哈代-溫伯定律5/21/202481、概念:平衡群體 平衡群體(equilibriumpopulation):基因庫中得等位基因頻率不隨世代變化而改變。條件:沒有進化:隨機交配得大群體中無遷移、突變和選擇由于反進化作用和進化作用得平衡,如突變和選擇之間達到平衡5/21/202492、Hardy-Weinberglaw在隨機交配得大群體中,若沒有其她因素得影響,基因頻率世代不變。任何一個大群體,無論其基因頻率如何,只要經(jīng)過一個世代得隨機交配,一對常染色體基因型頻率就達到平衡;若沒有其她因素得影響,一直進行隨機交配,這種平衡狀態(tài)始終不變。平衡群體中,基因型頻率和基因頻率得關(guān)系為:5/21/20241011大家應(yīng)該也有點累了，稍作休息大家有疑問的，可以詢問和交流2、Hardy-Weinberglaw證明方法:數(shù)學(xué)歸納法假定基因型已知假定基因頻率已知平衡群體得性質(zhì):二倍體為例2個性質(zhì)都就是從哈代-溫伯定理推導(dǎo)出來得5/21/202412平衡群體得性質(zhì)性質(zhì)1:在二倍體遺傳平衡群體中,雜合子(Aa)得頻率H=2pq得值永遠不會超過0、5性質(zhì)2:雜合子頻率就是兩個純合子頻率乘積平方根得2倍

5/21/2024133、基因頻率得計算已知基因型頻率,基因頻率得計算等顯性時,無論平衡群體還就是非平衡群體都能夠計算例1短角牛中有白色、紅色和沙色,而沙色就是紅、白牛雜交得后代。在牛群中白、沙、紅3種色分別占35%、50%和15%,則其基因頻率分別就是多少？5/21/2024143、基因頻率得計算完全顯性時,必須就是平衡群體,才能夠計算,因為無法確定純合顯性和雜合子例2一個隨機交配得牛群中,黑色對紅色為顯性,黑牛占96%,紅牛占4%,求基因頻率？5/21/2024153、基因頻率得計算伴性遺傳時,注意區(qū)分就是性染色體還就是常染色體1、在性染色體類型為XY、ZW得群體中,基因位于X或Z染色體得非同源部分。基因頻率=基因型頻率2、對于性染色體同型得XX和ZZ得群體,按常染色體基因頻率計算。

5/21/2024163、基因頻率得計算復(fù)等位基因時得計算與只有2個等位基因時方法相同1、等顯性得復(fù)等位基因例3秦川牛血紅蛋白得基因有3個等位基因,可組成6種基因型,各基因型及頻率為AA0、675,AB0、20,AC0、125。其她型為0,計算各基因頻率。5/21/2024173、基因頻率得計算2、等顯性及有等級顯隱性得復(fù)等位基因例4、FanC、S、1944年在昆明調(diào)查了6000個中國人得ABO血型,其中O型1846人,占0、30766;A型1920人,占0、3200;B型1627人,占0、27116;AB型607人,占0、10116,求各基因頻率、5/21/2024183、基因頻率得計算3、顯隱性等級得復(fù)等位基因例5、決定兔毛色得基因中有3個等位基因,其中C對Ch和c為顯性,Ch對C為顯性。如在一個隨機交配得大兔群中,全色占75%,“八黑”占9%,白化兔占16%,求C、Ch、c得基因頻率？5/21/2024193、基因頻率得計算4、具有伴性遺傳復(fù)等位基因頻率得計算例6、綿羊得角有3個等位基因控制:P決定無角,P‘決定有角,p在公羊決定有角,在母羊決定無角。某農(nóng)場得大群東北細毛羊中,有角公羊2%,有角母羊占1%。求控制角得各基因頻率。5/21/202420一、基因(型)頻率得影響因素

遷移遷移(migration)兩個基因頻率不同群體得混雜混雜后得基因頻率為兩個群體基因頻率得加權(quán)平均5/21/202421二、基因(型)頻率得影響因素

突變突變(mutation):定義基因結(jié)構(gòu)得改變由于突變而引起得基因改變推廣:表現(xiàn)出突變得個體突變作用形成新得等位基因改變基因頻率5/21/202422二、基因(型)頻率得影響因素

突變突變:平衡時得頻率aAu

v5/21/202423二、基因(型)頻率得影響因素

突變突變n代后得基因頻率qn:等比數(shù)列5/21/202424三、基因(型)頻率得影響因素

選擇選擇(selection):決定群體中不同基因型個體相對比例得過程。適合度(fitness):某個基因型個體存活和把其基因傳遞給后代得相對能力。用下一代后代得比率來度量。5/21/202425(一)全部隱性基因淘汰后基因型頻率變化基因型AAAaaa合計初始群基因型頻率1適合度１10選擇后頻率0三、基因(型)頻率得影響因素

選擇5/21/202426全部隱性基因淘汰后基因型頻率變化經(jīng)一代淘汰后:經(jīng)二代淘汰后:5/21/202427全部隱性基因淘汰后基因型頻率變化經(jīng)n代淘汰后:經(jīng)n代淘汰后:基因頻率下降到一定程度所需世代數(shù):5/21/202428(二)隱性個體得不完全選擇基因型AAAaaa合計初始群體1適合度１１１－s選擇后5/21/202429(二)隱性個體得不完全選擇下一世代得基因頻率一般公式5/21/202430(二)隱性個體得不完全選擇q得一代變化率5/21/202431(二)隱性個體得不完全選擇當s=0、01或者更小時,分母接近１,有5/21/202432(三)測交選擇顯性純合子公畜精子卵子A(1)A(p0)AA(p0)a(q0)Aa(q0)每世代都對公畜進行測交,對母畜不作選擇5/21/202433(三)測交選擇顯性純合子公畜下一代得基因型頻率:D1=P0,H1=q0,R1=0下一代得基因頻率:q1=H1/2=q0/2,q2=h2/2=q0/22qn=q0/2n

nlg2=lg(q0/qn)n=(lgq0-lgq0)/lg25/21/202434(四)淘汰部分顯性,隨機交配基因型AAAaaa合計初始p22pqq21適合度1-s1-s1選擇后p2(1-s)2pq(1-s)q21-s(1-q2)5/21/202435(四)淘汰部分顯性,隨機交配選擇后下一代得隱性基因頻率5/21/202436(五)突變和選擇兩者得平衡狀態(tài)突變：對隱性個體做不完全選擇時：aAu

v當突變與選擇的變化量相等時：v=0當q很小時：第24幻燈5/21/202437四、遺傳漂變定義１:由于抽樣誤差基因頻率得隨機波動。遺傳漂變在任何群體中都存在,但在小群體其效應(yīng)最明顯。定義２:基因頻率得隨機變化。這種變化在任何群體都會發(fā)生,并且不可逆轉(zhuǎn)。定義３:由某一代基因庫中抽樣形成下一代個體得配子時所發(fā)生得機誤,這種機誤引起基因頻率得變化。定義４:對固定群體大小來說,對配子得隨機抽樣引起基因頻率得變化5/21/202438四、遺傳漂變Wright－Fisher模型:假定群體大小為N,沒有世代重疊,每世代從親本群體抽取2N個配子。Y(n)表示第n世代A1型配子得數(shù)量,在沒有突變和選擇得情況下,p=i/2N,則第n+1世代A1配子有j個得概率為:5/21/202439四、遺傳漂變5/21/202440五、非隨機交配:概念同型交配:相同基因型異型交配:不同基因型同質(zhì)交配:相同或相似表型異質(zhì)交配:表型差異較大5/21/202441五、非隨機交配:效應(yīng)同型交配:純合子:基因型和基因頻率都不變雜合子:基因頻率不變,基因型頻率改變;每一世代雜合子頻率減少一半同質(zhì)交配:實際上就是不完全得同型交配異型交配:增加雜合子頻率;不改變基因頻率5/21/202442第四節(jié)遺傳多樣性GeneticDiversity5/21/202443定義多態(tài)性(Diversity):生態(tài)學(xué)中指某一特定生態(tài)單位物種得數(shù)量遺傳多樣性,廣義:種內(nèi)遺傳變異大小分子、細胞、個體三個水平遺傳多樣性,狹義:種內(nèi)遺傳變異大小群體間和群體間5/21/202444意義進化和適應(yīng)得基礎(chǔ)越豐富,越有利對環(huán)境得適應(yīng),進化潛力越大對于人類有直接得經(jīng)濟意義育種得素材;高產(chǎn)、抗逆和產(chǎn)品品質(zhì)得提高5/21/202445一、保護遺傳學(xué)ConservationGenetics定義:運用遺傳學(xué)得原理和研究手段,以生物多樣性尤其就是遺傳多樣性得研究和保護為核心內(nèi)容得學(xué)科。5/21/202446Conservationacarefulpreservationandprotectionofsomething:esp:plannedmanagementofanaturalresourcetopreventexploitation,destruction,orneglect5/21/202447基礎(chǔ)理論隔離、基因交流和遺傳分化隔離(isolation):由于細胞上、解剖上、生理上、行為上,或者生態(tài)上得差異,或者地理上得障礙,使兩個或者多個有關(guān)得種群或者物種不能成功交配。作用:物種形成或者特定得類群;群體滅絕或退化5/21/202448基礎(chǔ)理論基因流動(geneflow):由于遷移而造成同一物種不同群體得基因交換,通常會導(dǎo)致受體群基因庫許多座位基因頻率發(fā)生變化。5/21/202449基礎(chǔ)理論遺傳分化(geneticdifference,geneticdivergence):由于各種進化力量得作用,如選擇,遺傳漂變,基因流動,同型交配等,使處于隔離或半隔離群體間基因頻率得差異累積增長。5/21/202450二、某一座位平均雜合子比例中性等位基因:適合度相差很小得基因,其頻率變化就是由于遺傳漂變得結(jié)果,與選擇無關(guān)(s<1/Ne)。根據(jù)中性理論,某一個座位平均雜合子比例為(u為基因得突變率):5/21/202451三、始祖效應(yīng)foundereffect當從一個大群體中隨機選取少數(shù)動物(始祖)以建立一個獨立群體時,始祖只包括了親本群體部分遺傳多樣性。結(jié)果因為進化壓力不同,導(dǎo)致親本群和新產(chǎn)生群體基因庫得進化途徑不同。5/21/202452概念瓶頸效應(yīng)(bottleneckeffect):由于遺傳漂變得作用,當一個大群體得群體大小變小和增大,則基因頻率會發(fā)生波動(通常就是變異下降)。近交(inbreeding):有親緣關(guān)系個體間得交配。5/21/202453四、遺傳多樣性保護方法:原地保護、遷地保護策略保護、改良與利用相結(jié)合系統(tǒng)保種與目標保種相結(jié)合系統(tǒng)保種、目標保種相結(jié)合實際。系統(tǒng)保種指利用系統(tǒng)論得方法進行保種。5/21/202454第五節(jié)分子進化5/21/202455一、進化理論得發(fā)展拉馬克理論:用進廢退,獲得性遺傳。生物就是由簡單到復(fù)雜,由低等到高等達爾文理論:“物兌天擇、適者生存”得自然選擇假說。新達爾文主義:物種在不斷演變,她們都起始于共同得祖先;突變就是變異得源泉,自然選擇就是新物種形成得主要外因條件,并在決定群體得遺傳構(gòu)成以及基因替換過程中起決定性作用。5/21/202456一、進化理論得發(fā)展分子種理論:如果從一個物種得整個基因組平均來看,DNA中核苷酸替代得速率就是一個常數(shù)。因此,兩個物種間核苷酸差異得程度可以及來估計她們在進化樹中得分支點。為建立分子進化樹得基礎(chǔ)有爭議5/21/202457一、進化