遗传学第十四章群体遗传学精品文稿.ppt
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1、遗传学第十四章群体遗传学遗传学第十四章群体遗传学1第1页,本讲稿共46页第一节第一节 群体的遗传平衡群体的遗传平衡第2页,本讲稿共46页一、基本概念一、基本概念第3页,本讲稿共46页群体群体随机交配随机交配基因型频率基因型频率基因频率基因频率第4页,本讲稿共46页群体与群体与随机交配随机交配n n群体群体群体群体:是有相互交配关系、能自由进行基因交流的同种是有相互交配关系、能自由进行基因交流的同种是有相互交配关系、能自由进行基因交流的同种是有相互交配关系、能自由进行基因交流的同种生物个体的总和生物个体的总和生物个体的总和生物个体的总和,又称又称又称又称孟德尔群体孟德尔群体孟德尔群体孟德尔群体。
2、基因库基因库基因库基因库:群体内全部个体所共有的基因群体内全部个体所共有的基因群体内全部个体所共有的基因群体内全部个体所共有的基因n n 随机交配随机交配随机交配随机交配:群体中的任何一个个体都有相同的机会与群体中的任何一个个体都有相同的机会与群体中的任何一个个体都有相同的机会与群体中的任何一个个体都有相同的机会与相反性别的个体交配。相反性别的个体交配。相反性别的个体交配。相反性别的个体交配。注意与注意与注意与注意与自然交配自然交配自然交配自然交配的区别。例如人的婚配系统的区别。例如人的婚配系统的区别。例如人的婚配系统的区别。例如人的婚配系统,祁祁祁祁术术术术 n n最大的孟德尔群体就是整个最
3、大的孟德尔群体就是整个最大的孟德尔群体就是整个最大的孟德尔群体就是整个物种物种物种物种(个体间不存在生个体间不存在生个体间不存在生个体间不存在生殖隔离殖隔离殖隔离殖隔离)第5页,本讲稿共46页基因型频率基因型频率一个群体中某种特定基因型所占的比例一个群体中某种特定基因型所占的比例一个群体中某种特定基因型所占的比例一个群体中某种特定基因型所占的比例 在一个个体数为在一个个体数为在一个个体数为在一个个体数为N N的二倍体生物群体中,等位基因的二倍体生物群体中,等位基因的二倍体生物群体中,等位基因的二倍体生物群体中,等位基因(A,(A,a)a)的三种基因型的频率如下所示:的三种基因型的频率如下所示:
4、的三种基因型的频率如下所示:的三种基因型的频率如下所示:基因型基因型个体数个体数基因型频率基因型频率AAAAn n1 1D=nD=n1 1/N/NAaAan n2 2H=nH=n2 2/N/Naaaan n3 3R=nR=n3 3/N/NN N1 1第6页,本讲稿共46页基因频率基因频率 (也称为也称为等位基因频率等位基因频率)一个群体内某基因座上的等位基因占该座位等一个群体内某基因座上的等位基因占该座位等一个群体内某基因座上的等位基因占该座位等一个群体内某基因座上的等位基因占该座位等位基因总数的比值位基因总数的比值位基因总数的比值位基因总数的比值.设设:在一个体数为在一个体数为在一个体数为在
5、一个体数为N N的二倍体生物群体中,等位基因的二倍体生物群体中,等位基因的二倍体生物群体中,等位基因的二倍体生物群体中,等位基因(A,(A,a)a)的共有的共有的共有的共有2N2N个基因座位,两种基因的频率就如下表所示:个基因座位,两种基因的频率就如下表所示:个基因座位,两种基因的频率就如下表所示:个基因座位,两种基因的频率就如下表所示:等位基因等位基因基因频率基因频率A Ap=(2np=(2n1 1+n+n2 2)/2N)/2Np=D+Hp=D+Ha aq=(2nq=(2n3 3+n+n2 2)/2N)/2Nq=R+Hq=R+H1 11 1第7页,本讲稿共46页 有了基因频率和基因型频率有了
6、基因频率和基因型频率,在群体在群体中会有怎么样的变化关系呢中会有怎么样的变化关系呢?遗传平衡定律遗传平衡定律遗传平衡定律遗传平衡定律第8页,本讲稿共46页二、遗传平衡定律二、遗传平衡定律第9页,本讲稿共46页(一一一一)遗传平衡定律的提出遗传平衡定律的提出遗传平衡定律的提出遗传平衡定律的提出 Hardy Hardy与与与与Weinberg(1908)Weinberg(1908)分别推导出随机交配群体的基分别推导出随机交配群体的基分别推导出随机交配群体的基分别推导出随机交配群体的基因频率、基因型频率变化规律因频率、基因型频率变化规律因频率、基因型频率变化规律因频率、基因型频率变化规律遗传平衡定律
7、遗传平衡定律遗传平衡定律遗传平衡定律(哈德哈德哈德哈德-温温温温伯格定律伯格定律伯格定律伯格定律)第10页,本讲稿共46页(三三)遗传平衡定律的要点遗传平衡定律的要点1.1.在随机交配的大群体中,如果没有其他因素干扰,在随机交配的大群体中,如果没有其他因素干扰,在随机交配的大群体中,如果没有其他因素干扰,在随机交配的大群体中,如果没有其他因素干扰,群体将是一个平衡群体群体将是一个平衡群体群体将是一个平衡群体群体将是一个平衡群体2.2.群体处于平衡状态时:各个世代基因频率保持不变,群体处于平衡状态时:各个世代基因频率保持不变,群体处于平衡状态时:各个世代基因频率保持不变,群体处于平衡状态时:各个
8、世代基因频率保持不变,且基因频率与基因型频率间关系有:且基因频率与基因型频率间关系有:且基因频率与基因型频率间关系有:且基因频率与基因型频率间关系有:D=pD=p2 2,H=2pqH=2pq,R=qR=q2 23.3.非平衡大群体非平衡大群体非平衡大群体非平衡大群体(Dp(Dp2 2,H2pqH2pq,RqRq2 2)只要经过一只要经过一只要经过一只要经过一代随机交配,即可达到平衡代随机交配,即可达到平衡代随机交配,即可达到平衡代随机交配,即可达到平衡第11页,本讲稿共46页说明说明说明说明:1,:1,随机交配情况下随机交配情况下随机交配情况下随机交配情况下,平衡群体的基因频率与基因型频平衡群
9、体的基因频率与基因型频平衡群体的基因频率与基因型频平衡群体的基因频率与基因型频率是不变的率是不变的率是不变的率是不变的设设:群体基因频率为群体基因频率为群体基因频率为群体基因频率为P(A)=P(A)=p p、P(a)=P(a)=q q,则:,则:,则:,则:亲代群体亲代群体亲代群体亲代群体产生两类配子,则随机交配后子代群体产生两类配子,则随机交配后子代群体产生两类配子,则随机交配后子代群体产生两类配子,则随机交配后子代群体有三种基因型,频率为有三种基因型,频率为有三种基因型,频率为有三种基因型,频率为:AA:D=p AA:D=p2 2;Aa:H=2pqAa:H=2pq;aa:R=qaa:R=q
10、2 2子代群体子代群体子代群体子代群体配子类型与比例配子类型与比例配子类型与比例配子类型与比例(基因频率基因频率基因频率基因频率)仍然为仍然为仍然为仍然为P(A)=pP(A)=p和和和和P(a)=qP(a)=qA(p)A(p)a(q)a(q)A(p)A(p)AA(pAA(p2 2)Aa(pq)Aa(pq)a(q)a(q)Aa(pq)Aa(pq)aa(qaa(q2 2)第12页,本讲稿共46页说明说明说明说明2,2,原始代是不平衡的群体的情况下原始代是不平衡的群体的情况下原始代是不平衡的群体的情况下原始代是不平衡的群体的情况下,经过经过经过经过一代的随机一代的随机一代的随机一代的随机交配交配交配
11、交配后后后后,该群体就能达到平衡该群体就能达到平衡该群体就能达到平衡该群体就能达到平衡 如如如如:原始代的基因型频率原始代的基因型频率原始代的基因型频率原始代的基因型频率:D D0 0=0.2,H=0.2,H0 0=0.2,R=0.2,R0 0=0.6=0.6 在随机交配情况下在随机交配情况下在随机交配情况下在随机交配情况下,基因型频率和基因频率会发生怎么基因型频率和基因频率会发生怎么基因型频率和基因频率会发生怎么基因型频率和基因频率会发生怎么变化呢变化呢变化呢变化呢?(推导如演示推导如演示推导如演示推导如演示.).)第13页,本讲稿共46页(四四)平衡群体的两个性质平衡群体的两个性质平衡群体
12、的两个性质平衡群体的两个性质:1.平衡群体的杂合子频率不会超过平衡群体的杂合子频率不会超过0.5,即即:H0.5 2.若是平衡群体若是平衡群体,则有则有H=2DR 根据这两个性质根据这两个性质,可以来可以来验证一个群验证一个群体是否达到了平衡状态体是否达到了平衡状态。第14页,本讲稿共46页(五五)群体平衡定律同样也适用于群体平衡定律同样也适用于复等位复等位基因情况基因情况n n如:人的如:人的ABO血型:血型:人的人的ABO血型遗传群体满足血型遗传群体满足:(p+q+r)2=1第15页,本讲稿共46页第二节第二节 改变遗传平衡的因素改变遗传平衡的因素第16页,本讲稿共46页一、群体遗传平衡的
13、一、群体遗传平衡的条件条件n n群体遗传平衡定律的主要条件有:群体遗传平衡定律的主要条件有:群体遗传平衡定律的主要条件有:群体遗传平衡定律的主要条件有:随机交配随机交配随机交配随机交配大群体大群体大群体大群体无突变无突变无突变无突变无选择无选择无其它基因掺入形式无其它基因掺入形式无其它基因掺入形式无其它基因掺入形式(如迁移如迁移如迁移如迁移)无隔离无隔离无隔离无隔离n n群体遗传学正是研究当上述条件群体遗传学正是研究当上述条件群体遗传学正是研究当上述条件群体遗传学正是研究当上述条件不满足时不满足时不满足时不满足时群体群体群体群体遗传结构的变化及对生物进化的作用遗传结构的变化及对生物进化的作用遗
14、传结构的变化及对生物进化的作用遗传结构的变化及对生物进化的作用第17页,本讲稿共46页当遗传平衡条件得不到满足时,均会导致群当遗传平衡条件得不到满足时,均会导致群当遗传平衡条件得不到满足时,均会导致群当遗传平衡条件得不到满足时,均会导致群体遗传结构改变,并从而导致生物群体的体遗传结构改变,并从而导致生物群体的体遗传结构改变,并从而导致生物群体的体遗传结构改变,并从而导致生物群体的进化进化进化进化在下述因素中,在下述因素中,在下述因素中,在下述因素中,突变和选择突变和选择突变和选择突变和选择是主要的,是主要的,是主要的,是主要的,遗传遗传遗传遗传漂变和迁移漂变和迁移漂变和迁移漂变和迁移也有一定的
15、作用也有一定的作用也有一定的作用也有一定的作用,近交和隔离近交和隔离近交和隔离近交和隔离也有影响也有影响也有影响也有影响.1 12 23 34 45 56 6无突无突变变无选无选择择大群体大群体 无掺入无掺入随机交随机交配配无隔无隔离离突变突变选择选择遗传漂遗传漂变变迁移迁移近亲交近亲交配配隔离隔离因素因素因素因素平衡群体平衡群体不平衡群不平衡群体体第18页,本讲稿共46页 改变基因平衡的因素改变基因平衡的因素之一之一-突变突变1 12 23 34 45 56 6无突变无突变无选择无选择大群体大群体无掺入无掺入随机交随机交配配无隔离无隔离突变突变选择选择遗传漂遗传漂变变迁移迁移近亲交近亲交配配
16、隔离因隔离因素素因素因素平衡群体平衡群体不平衡群体不平衡群体第19页,本讲稿共46页 1.为自然选择提供原始材料 2.突变能够直接导致群体基因频率改变 突变压:由基因突变而引起的基因频率变化趋势一、一、突变对群体遗传组成的作用:突变对群体遗传组成的作用:第20页,本讲稿共46页 突变有正反突变突变有正反突变突变有正反突变突变有正反突变,在没有其他因素影响时在没有其他因素影响时在没有其他因素影响时在没有其他因素影响时,设某一世代设某一世代设某一世代设某一世代中,等位基因中,等位基因中,等位基因中,等位基因A,aA,aA,aA,a的频率分别为的频率分别为的频率分别为的频率分别为:P(A)=p,P(
17、a)=qP(A)=p,P(a)=qP(A)=p,P(a)=qP(A)=p,P(a)=q,正反突变率分别为正反突变率分别为正反突变率分别为正反突变率分别为u,vu,vu,vu,v,则:则:u u u uA A A A=a a a av v v v则则则则:在某一世代中:在某一世代中:在某一世代中:在某一世代中:A A A Aa a a a的频率为的频率为的频率为的频率为pupupupu a a a aA A A A的频率为的频率为的频率为的频率为qvqvqvqv二、二、突变对基因频率的作用突变对基因频率的作用第21页,本讲稿共46页经过一个世代,基因频率的经过一个世代,基因频率的经过一个世代,基
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