群体遗传学基础 (2).ppt
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1、关于群体遗传学基础关于群体遗传学基础(2)04.04.20231现在学习的是第1页,共67页04.04.20232定义定义群体遗传学群体遗传学:研究群体遗传组成的学科。研究群体遗传组成的学科。群体遗传的研究内容包括群体遗传的研究内容包括n群体基因频率的估计群体基因频率的估计n自然群体中选择对群体基因频率的影响自然群体中选择对群体基因频率的影响n利用数学模型说明诸如选择、群体大小、突变利用数学模型说明诸如选择、群体大小、突变和迁移等因素对非连锁和连锁基因的固定和丢和迁移等因素对非连锁和连锁基因的固定和丢失的影响等。失的影响等。现在学习的是第2页,共67页04.04.20233第一节基因频率和基因
2、型频率现在学习的是第3页,共67页04.04.20234一、概念一、概念群体群体(population):同类生物群的所有:同类生物群的所有个体的总和个体的总和个体个体(individual):群体中的成员:群体中的成员孟德尔群体孟德尔群体(Mendelian population)n具有共同基因库具有共同基因库n由有性交配个体组成(二倍体)由有性交配个体组成(二倍体)基国库:一个群体中所有个体的全部基因基国库:一个群体中所有个体的全部基因现在学习的是第4页,共67页04.04.20235一、概念一、概念基因频率基因频率(gene frequency):群体中:群体中某一等位基因某一等位基因(
3、allele)占其同一基因座位占其同一基因座位(locus)全部等位基因的比率全部等位基因的比率n同一座位所有基因频率之和等于同一座位所有基因频率之和等于1基因型频率基因型频率(genotype frequency):群体中某一基因型个体占群体总数的比率群体中某一基因型个体占群体总数的比率n同一座位所有基因型频率之和等于同一座位所有基因型频率之和等于1现在学习的是第5页,共67页04.04.20236二、基因频率和基因型频率二、基因频率和基因型频率常染色体:假如某座位只有个等位基因,分别为常染色体:假如某座位只有个等位基因,分别为A和和a,频率分别为,频率分别为p和和q,种基因型,种基因型AA
4、、Aa和和aa的频的频率分别为率分别为D、H和和R,群体大小为,群体大小为N,AA个体数为个体数为n1,Aa个体数为个体数为n2,aa个体数为个体数为n3,则:,则:现在学习的是第6页,共67页04.04.20237二、基因频率和基因型频率二、基因频率和基因型频率性染色体:性染色体:n对性染色体同型染色体个体对性染色体同型染色体个体(XX,ZZ)来说,与来说,与常染体相同常染体相同n对性染色体异型个体对性染色体异型个体(XY,ZW)来说,基因频来说,基因频率等于基因型频率率等于基因型频率现在学习的是第7页,共67页04.04.20238二、基因频率和基因型频率二、基因频率和基因型频率性染色体:
5、家畜性染色体:家畜雌雌雄雄A1A1A1A2A2A2A1A2频率频率PHQRS现在学习的是第8页,共67页04.04.20239第二节第二节 哈代哈代-温伯定律温伯定律现在学习的是第9页,共67页04.04.2023101、概念:平衡群体、概念:平衡群体平衡群体平衡群体(equilibrium population):基因库中的等位基因频率不随世代变化而基因库中的等位基因频率不随世代变化而改变。改变。条件:条件:n没有进化:随机交配的大群体中无迁移、突变和没有进化:随机交配的大群体中无迁移、突变和选择选择n由于反进化作用和进化作用的平衡,如突变和选由于反进化作用和进化作用的平衡,如突变和选择之间
6、达到平衡择之间达到平衡现在学习的是第10页,共67页04.04.2023112、Hardy-Weinberg law1.在随机交配的大群体中,若没有其它因素的影在随机交配的大群体中,若没有其它因素的影响,基因频率世代不变。响,基因频率世代不变。2.任何一个大群体,无论其基因频率如何,只要任何一个大群体,无论其基因频率如何,只要经过一个世代的随机交配,一对常染色体基因经过一个世代的随机交配,一对常染色体基因型频率就达到平衡;若没有其它因素的影响,型频率就达到平衡;若没有其它因素的影响,一直进行随机交配,这种平衡状态始终不变。一直进行随机交配,这种平衡状态始终不变。3.平衡群体中,基因型频率和基因
7、频率的关系为:平衡群体中,基因型频率和基因频率的关系为:现在学习的是第11页,共67页04.04.2023122、Hardy-Weinberg law证明方法:数学归纳法证明方法:数学归纳法n假定基因型已知假定基因型已知n假定基因频率已知假定基因频率已知平衡群体的性质:二倍体为例平衡群体的性质:二倍体为例n2个性质都是从哈代个性质都是从哈代-温伯定理推导出来的温伯定理推导出来的现在学习的是第12页,共67页04.04.202313平衡群体的性质平衡群体的性质性质性质1:在二倍体遗传平衡群体中在二倍体遗传平衡群体中,杂合子杂合子(Aa)的频率的频率H=2pq的值永远不会超过的值永远不会超过0.5
8、性质性质2:杂合子频率是两个纯合子频率乘积平杂合子频率是两个纯合子频率乘积平方根的方根的2倍倍 现在学习的是第13页,共67页04.04.2023143、基因频率的计算、基因频率的计算已知基因型频率,基因频率的计算已知基因型频率,基因频率的计算n等显性时,无论平衡群体还是非平衡群体都能够等显性时,无论平衡群体还是非平衡群体都能够计算计算n例例1 短角牛中有白色、红色和沙色,而沙色是红、短角牛中有白色、红色和沙色,而沙色是红、白牛杂交的后代。在牛群中白、沙、红白牛杂交的后代。在牛群中白、沙、红3种色分别种色分别占占35%、50%和和15%,则其基因频率分别是,则其基因频率分别是多少?多少?现在学
9、习的是第14页,共67页04.04.2023153、基因频率的计算、基因频率的计算n完全显性时,必须是平衡群体,才能够计算,完全显性时,必须是平衡群体,才能够计算,因为无法确定纯合显性和杂合子因为无法确定纯合显性和杂合子n例例2 一个随机交配的牛群中,黑色对红色为显一个随机交配的牛群中,黑色对红色为显性,黑牛占性,黑牛占96%,红牛占,红牛占4%,求基因频率,求基因频率?现在学习的是第15页,共67页04.04.2023163、基因频率的计算、基因频率的计算n伴性遗传时,注意区分是性染色体还是常染色伴性遗传时,注意区分是性染色体还是常染色体体n1、在性染色体类型为、在性染色体类型为XY、ZW的
10、群体中,基的群体中,基因位于因位于X或或Z染色体的非同源部分。染色体的非同源部分。基因频率基因频率=基因型频率基因型频率n2、对于性染色体同型的、对于性染色体同型的XX和和ZZ的群体,按的群体,按常染色体基因频率计算。常染色体基因频率计算。现在学习的是第16页,共67页04.04.2023173、基因频率的计算、基因频率的计算n复等位基因时的计算与只有复等位基因时的计算与只有2个等位基因时方个等位基因时方法相同法相同n1、等显性的复等位基因、等显性的复等位基因n例例3 秦川牛血红蛋白的基因有秦川牛血红蛋白的基因有3个等位基因,个等位基因,可组成可组成6种基因型,各基因型及频率为种基因型,各基因
11、型及频率为AA 0.675,AB 0.20,AC 0.125。其他型为。其他型为0,计算各基因频率。计算各基因频率。现在学习的是第17页,共67页04.04.2023183、基因频率的计算、基因频率的计算2、等显性及有等级显隐性的复等位基因、等显性及有等级显隐性的复等位基因例例4、Fan C.S.1944年在昆明调查了年在昆明调查了6000个中国人的个中国人的ABO血型血型,其中其中O型型1846人人,占占0.30766;A型型1920人人,占占0.3200;B型型1627人人,占占0.27116;AB型型607人人,占占0.10116,求各基因频率求各基因频率.现在学习的是第18页,共67页
12、04.04.2023193、基因频率的计算、基因频率的计算3、显隐性等级的复等位基因、显隐性等级的复等位基因例例5、决定兔毛色的基因中有、决定兔毛色的基因中有3个等位基个等位基因,其中因,其中C对对Ch和和c为显性,为显性,Ch对对C为为显性。如在一个随机交配的大兔群中,显性。如在一个随机交配的大兔群中,全色占全色占75%,“八黑八黑”占占9%,白化兔,白化兔占占16%,求,求C、Ch、c的基因频率?的基因频率?现在学习的是第19页,共67页04.04.2023203、基因频率的计算、基因频率的计算4、具有伴性遗传复等位基因频率的计算、具有伴性遗传复等位基因频率的计算例例6、绵羊的角有、绵羊的
13、角有3个等位基因控制:个等位基因控制:P决定无角,决定无角,P决定有角,决定有角,p在公羊决定有在公羊决定有角,在母羊决定无角。某农场的大群东角,在母羊决定无角。某农场的大群东北细毛羊中,有角公羊北细毛羊中,有角公羊2%,有角母羊,有角母羊占占1%。求控制角的各基因频率。求控制角的各基因频率。现在学习的是第20页,共67页04.04.202321一、基因(型)频率的影响因素一、基因(型)频率的影响因素迁移迁移迁移迁移(migration)n两个基因频率不同群体的混杂两个基因频率不同群体的混杂n混杂后的基因频率为两个群体基因频率的加混杂后的基因频率为两个群体基因频率的加权平均权平均现在学习的是第
14、21页,共67页04.04.202322二、基因(型)频率的影响因素二、基因(型)频率的影响因素突变突变突变突变(mutation):定义定义1.基因结构的改变基因结构的改变2.由于突变而引起的基因改变由于突变而引起的基因改变3.推广:表现出突变的个体推广:表现出突变的个体突变作用突变作用n形成新的等位基因形成新的等位基因n改变基因频率改变基因频率现在学习的是第22页,共67页04.04.202323二、基因(型)频率的影响因素二、基因(型)频率的影响因素突变突变突变:平衡时的频率突变:平衡时的频率aAuv现在学习的是第23页,共67页04.04.202324二、基因(型)频率的影响因素二、基
15、因(型)频率的影响因素突变突变突变突变n代后的基因频率代后的基因频率qn:等比数列:等比数列现在学习的是第24页,共67页04.04.202325三、基因(型)频率的影响因素三、基因(型)频率的影响因素选择选择选择选择(selection):决定群体中不同基:决定群体中不同基因型个体相对比例的过程。因型个体相对比例的过程。适合度适合度(fitness):某个基因型个体存:某个基因型个体存活和把其基因传递给后代的相对能力。活和把其基因传递给后代的相对能力。用下一代后代的比率来度量。用下一代后代的比率来度量。现在学习的是第25页,共67页04.04.202326(一)全部隐性基因淘汰后基因型频率变
16、化(一)全部隐性基因淘汰后基因型频率变化基因型基因型AAAaaa合计合计初始群基因初始群基因型频率型频率1 1适合度适合度1 10 0选择后频率选择后频率0 0三、基因(型)频率的影响因素三、基因(型)频率的影响因素选择选择现在学习的是第26页,共67页04.04.202327全部隐性基因淘汰后基因型频率变化全部隐性基因淘汰后基因型频率变化经一代淘汰后:经一代淘汰后:经二代淘汰后:经二代淘汰后:现在学习的是第27页,共67页04.04.202328全部隐性基因淘汰后基因型频率变化全部隐性基因淘汰后基因型频率变化经经n n代淘汰后:代淘汰后:经经n n代淘汰后代淘汰后:基因频率下降到一定程度所需
17、世代数:基因频率下降到一定程度所需世代数:现在学习的是第28页,共67页04.04.202329(二)隐性个体的不完全选择(二)隐性个体的不完全选择基因型基因型AAAaaa合计合计初始群体初始群体1适合度适合度s选择后选择后现在学习的是第29页,共67页04.04.202330(二)隐性个体的不完全选择(二)隐性个体的不完全选择下一世代的基因频率下一世代的基因频率一般公式一般公式现在学习的是第30页,共67页04.04.202331(二)隐性个体的不完全选择(二)隐性个体的不完全选择q的一代变化率的一代变化率现在学习的是第31页,共67页04.04.202332(二)隐性个体的不完全选择二)隐
18、性个体的不完全选择当当s=0.01或者更小时,分母接近,有或者更小时,分母接近,有现在学习的是第32页,共67页04.04.202333(三)测交选择显性纯合子公畜(三)测交选择显性纯合子公畜 精子精子 卵子卵子A(1)A (p0)AA(p0)a (q0)Aa(q0)每世代都对公畜进行测交,每世代都对公畜进行测交,对母畜不作选择对母畜不作选择现在学习的是第33页,共67页04.04.202334(三)测交选择显性纯合子公畜(三)测交选择显性纯合子公畜下一代的基因型频率:下一代的基因型频率:D1=P0,H1=q0,R1=0下一代的基因频率:下一代的基因频率:q1=H1/2=q0/2,q2=h2/
19、2=q0/22qn=q0/2n nlg2=lg(q0/qn)n=(lgq0-lgq0)/lg2现在学习的是第34页,共67页04.04.202335(四)淘汰部分显性,随机交配(四)淘汰部分显性,随机交配基因型基因型AAAaaa合计合计初始初始p22pqq21适合度适合度1-s1-s1选择后选择后p2(1-s)2pq(1-s)q21-s(1-q2)现在学习的是第35页,共67页04.04.202336(四)淘汰部分显性,随机交配(四)淘汰部分显性,随机交配选择后下一代的隐性基因频率现在学习的是第36页,共67页04.04.202337(五五)突变和选择突变和选择两者的平衡状态两者的平衡状态突变
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