最新15群体的遗传平衡课件.ppt
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1、15群体的遗传平衡群体的遗传平衡15.1 群体遗传学及其研究特点15.1.1 概念群体遗传学(population genetics):研究群体的遗传结构及其变化规律的遗传学分支学科。15.1.2 研究特点v以群体为基本研究单位。v用基因频率和基因型频率描述群体遗传结构。v采用数学和统计学的方法进行研究。v基因频率和基因型频率间的关系(以一对等位基因为例)设某一基因座上有一对等位基因:A 和 a这对等位基因的频率分别为:p q由这对等位基因构成的基因型有:AA Aa aa各基因型的个体数为:D H R由这三种基因型构成的群体总数为:N(=D+H+R)则各基因型频率分别为:D=D/N,H=H/N
2、,R=R/NN个个体所包含的基因总数为:2NRHNNRNHNRHNRHqHDNNHNDNHDNHDp2121212221212122故基因频率为:基因型频率与基因频率的意义n描述群体遗传结构(性质)的重要参数n从群体水平看:生物群体进化就表现为基因频率的变化,也就是群体配子类型和比例变化,所以基因频率是群体性质的决定因素。n对任何一个群体样本,可检测各种基因型个体数、各种等位基因数(不同配子数),从而估计群体基因型频率与基因频率。对伴性基因而言,可分成雌、雄两个群体来考查:对雄配异型生物来说,雌性群体中基因频率与基因型频率的关系与常染色体上基因一样;雄性群体中,基因频率就等于基因型频率。雌异配
3、型生物的情况则刚好相反。15.3 遗传平衡定律英国数学家Hardy和德国医生Weinberg经过各自独立的研究,于1908年分别发表了“基因平衡定律”的论文,后人为了纪念他们就将此定律称为Hardy-Weinberg 定律。15.3.1 遗传平衡定律及其应用15.3.2 遗传平衡定律的扩展15.3.1 遗传平衡定律及其应用v定律要点v定律证明v群体遗传平衡定律的意义v遗传平衡定律的应用v 遗传平衡定律的要点 在随机交配的大群体中,若无影响基因频率变化的因素存在,群体的基因频率可代代保持不变。在任何一个大群体内,无论其基因频率如何,只要经过一代随机交配,一对常染色体上的基因所构成的基因型频率就达
4、到平衡状态,只要基因频率不发生变化,以后每代经过随机交配,这种平衡状态始终保持不变。在平衡状态下,子代基因型的频率可根据亲代基因频率按二项展开式计算,即基因频率与基因型频率之间的关系为:D=p2,H=2pq,R=q2。满足上述条件的群体就是平衡群体,它所处的状态就是 Hardy-Weinberg 平衡。平衡群体需符合的条件是无限大的有性繁殖群体;随机交配;无突变、迁移、遗传漂变等作用;无任何形式的自然选择和人工选择。v定律的证明数学证明假设在常染色体上的某一基因座位上有两个等位基因A和a。F0 基 因 型 基 因 AA Aa aa A a频率 D0 H0 R0 p0 q0若该世代随机交配,则:
5、A(p0)a (q0)A(p0)AA(p02)Aa(p0q0)a(q0)Aa(p0q0)aa(q02)F1中AA DAA D1 1=p=p0 02 2Aa HAa H1 1=2p=2p0 0q q0 0aa Raa R1 1=q=q0 02 2F1产生的配子A A:p p1 1=D=D1 1+H+H1 1/2=p/2=p0 0a a:q q1 1=H=H1 1/2+R/2+R1 1=q=q0 0F2 F3 生物学证明(以人类的MN血型为例)血 型:M MN N(红细胞中含抗原)基 因:LM LN基 因 型:LMLM LMLN LNLN 总计调查结果(O):342 500 187 1029v 定
6、律的证明基因型频率:D=0.3324 H=0.4859 R=0.1817基因频率:p=0.57535 q=0.42465基因型理论频率:D=p2=0.3310,H=2pq=0.4887,R=q2=0.1803理论人数(E):340.6 520.9 185.5 1029x2=(O-E)2/E=0.031 n=2,x20.05(2)=5.99,观察值与理论值之间一致的概率P0.95,表明这一调查结果符合Hardy-Weinberg定律。v群体遗传平衡定律的意义Hardy-Weinberg定律揭示了基因频率与基因型频率之间的关系及其遗传规律。由于这一定律的存在,一个群体的遗传特性才能保持相对稳定。根
7、据Hardy-Weinberg定律揭示的基因频率与基因型频率之间的关系,特别是隐性纯合子频率与隐性基因频率间的关系,我们可以在任何条件下计算群体的基因频率。群体遗传研究群体基因频率和基因型频率变化规律,揭示生物进化历程,遗传平衡定律是群体遗传的基础。v遗传平衡定律的应用一对等位基因的基因频率与基因型频率变化规律计算群体基因频率一对等位基因呈共显性或不完全显性时 D=pD=p2 2通过 H=2pq H=2pq 直接计算群体的基因频率 R=q R=q2 2如,安达鲁西鸡有三种毛色:黑色、蓝色和白花。由一对等位基因B和b控制,B=b。表 型:黑色 蓝色 白花基因型:BB Bb bb调查结果:49%4
8、2%9%基因型频率:0.49 0.42 0.09B基因频率:p=0.49+(1/2)0.42=0.70b基因频率:q=(1/2)0.42+0.09=0.30一对等位基因间呈完全显性时(AA和Aa的表型一致,利用隐性纯合子频率计算隐性基因频率)例:某场黑白花奶牛的大群统计结果为无角牛占2%,问该牛群中“角”的基因频率为多少?因为牛角遗传中,无角P对有角p是显性,PP和Pp个体表型都是无角,所以:D+H=0.02,R=0.98,Rq Rp1利用利用R=qR=q2 20.980.9899q 11 0.98990.0101pR 15.3.2 遗传平衡定律的扩展v 复等位基因频率的计算v 伴性基因频率的
9、计算v复等位基因频率的计算有显性等级的复等位基因频率的计算如,决定兔毛色的三个复等位基因:CChc。基因 C Ch c 构成基因型 CC CCh Cc ChCh Chc cc基因频率 p q r 基因型频率 p2 2pq 2pr q2 2qr r2 设喜马拉扬兔(ChCh、Chc)在群体中占的比率为H,白化兔(cc)占的比率为A则:A=r2rA221HAqrp1pHA 22Hqqr所以1qpr等显性的复等位基因频率的计算如:人类A、B、O血型的遗传1qAO 1pqr 21AOq血型 基因 频率 基因型 频率 设比率 则有 A IA p IAIA p2 A p2+2pr IAi 2pr B IB
10、 q IBIB q2 IBi 2qr AB IAIB 2pq O i r ii r2 OrO=v 伴性基因频率的计算以雄异型生物为例。在雄异配型生物群体中,一对等位基因在雌、雄群体中形成的基因型如下:雄性群体的基因型 雌性群体的基因型 世代数基因型 A0 a0 AA Aa aa基因型频率 p(0.4)q(0.6)r(0.5)2s(0.4)t(0.1)零世代基因频率 0.4 0.6 r+s=0.7 s+t=0.3基因型频率 r+s s+t p(r+s)p(t+s)+q(s+r)q(s+t)0.7 0.3 0.28 0.54 0.18 一世代基因频率 0.7 0.3 0.55 0.45基因型频率
11、0.55 0.45 0.385 0.480 0.135基因频率 0.55 0.45 0.625 0.375 二世代基因型频率 0.60 0.40 0.36 0.48 0.16基因频率 0.60 0.40 0.60 0.40无穷世代伴性基因频率在雌雄群体中变化的特点:雄性群体中,基因频率等于基因型频率;雄性群体当代基因频率等于上一代雌性群体的基因频率。后代中雌性群体的基因频率等于上一代雌雄群体基因频率的平均数。雌、雄群体中的基因频率不相等,其差异每通过一代随机交配减少一半,且符号相反。经过若干世代,两性基因频率一致,群体达到平衡。基因型频率 0.6001 0.3999 0.35994 0.480
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