評價遺傳多樣性的統(tǒng)計方法

1、評價動物遺傳多樣性意義、方法及統(tǒng)計方法評價動物遺傳多樣性意義、方法及統(tǒng)計方法123評價動物遺傳多樣性的意義評價動物遺傳多樣性的意義評價動物遺傳多樣性的統(tǒng)計方法評價動物遺傳多樣性的統(tǒng)計方法動物遺傳多樣性的研究方法動物遺傳多樣性的研究方法一、評價動物遺傳多樣性的意義一、評價動物遺傳多樣性的意義第一、動物的遺傳多樣性大小是長期進化的產(chǎn)物，第一、動物的遺傳多樣性大小是長期進化的產(chǎn)物，是其生存適應(yīng)和發(fā)展進化的前提。是其生存適應(yīng)和發(fā)展進化的前提。u 遺傳多樣性遺傳多樣性越高或越高或遺傳變異遺傳變異越豐富，動物對環(huán)境變化越豐富，動物對環(huán)境變化的適應(yīng)能力就越強的適應(yīng)能力就越強u 遺傳變異遺傳變異的大小與其的大

2、小與其進化速率進化速率成正比成正比u 對遺傳多樣性的研究有助于探討動物物種稀有或瀕危對遺傳多樣性的研究有助于探討動物物種稀有或瀕危原因及過程原因及過程1、評價動物遺傳多樣性的意義、評價動物遺傳多樣性的意義第二、遺傳多樣性是保護動物研究的核心之一第二、遺傳多樣性是保護動物研究的核心之一u 不了解種內(nèi)不了解種內(nèi)遺傳變異遺傳變異的大小、時空分布及其與環(huán)境條件的大小、時空分布及其與環(huán)境條件的關(guān)系，我們就無法采取科學(xué)有效的措施來保護人類賴的關(guān)系，我們就無法采取科學(xué)有效的措施來保護人類賴以生存的動物以生存的動物遺傳資源遺傳資源基因，來挽救瀕于絕滅的動物，基因，來挽救瀕于絕滅的動物，保護受到威脅的動物。保護

3、受到威脅的動物。1、評價遺傳多樣性的意義、評價遺傳多樣性的意義第三、對遺傳多樣性的認識是動物各分支學(xué)科重第三、對遺傳多樣性的認識是動物各分支學(xué)科重要的背景資料。要的背景資料。u 對遺傳多樣性的研究無疑有助于人們更清楚地認識動對遺傳多樣性的研究無疑有助于人們更清楚地認識動物多樣性的起源和進化，尤其能加深人們對微觀進化物多樣性的起源和進化，尤其能加深人們對微觀進化的認識，為動物的分類進化研究提供有益的資料，進的認識，為動物的分類進化研究提供有益的資料，進而為動物育種和遺傳改良奠定基礎(chǔ)。而為動物育種和遺傳改良奠定基礎(chǔ)。1、評價遺傳多樣性的意義、評價遺傳多樣性的意義 世界上動物遺傳資源保存存在著世界上

4、動物遺傳資源保存存在著兩種傾向兩種傾向：在多數(shù)發(fā)達國家里，隨著畜牧生產(chǎn)體系的在多數(shù)發(fā)達國家里，隨著畜牧生產(chǎn)體系的集約化，大量飼養(yǎng)的只是少數(shù)經(jīng)濟價值高的集約化，大量飼養(yǎng)的只是少數(shù)經(jīng)濟價值高的品種和雜交種，品種數(shù)目迅速減少；在一品種和雜交種，品種數(shù)目迅速減少；在一些發(fā)展中國家，雖然有較豐富的遺傳資源，些發(fā)展中國家，雖然有較豐富的遺傳資源，但由于保種不當和盲目引進外來品種雜交，但由于保種不當和盲目引進外來品種雜交，使原有的地方品種數(shù)量大大減少，這兩種傾使原有的地方品種數(shù)量大大減少，這兩種傾向都導(dǎo)致向都導(dǎo)致世界性的動物遺傳資源危機。世界性的動物遺傳資源危機。2、評價動物遺傳多樣性的必要性、評價動物遺傳

5、多樣性的必要性聯(lián)合國發(fā)表的若干動物建少情況聯(lián)合國發(fā)表的若干動物建少情況2、評價動物遺傳多樣性的必要性、評價動物遺傳多樣性的必要性重要解決手段重要解決手段-開展動物品種開展動物品種的保存和開發(fā)利用的保存和開發(fā)利用評價遺傳多樣性評價遺傳多樣性動物遺傳資源的危機動物遺傳資源的危機2、評價動物遺傳多樣性的必要性、評價動物遺傳多樣性的必要性二、動物遺傳多樣性的研究方法二、動物遺傳多樣性的研究方法1、遺傳多樣性檢測方法、遺傳多樣性檢測方法u 本質(zhì)本質(zhì)：揭示遺傳物質(zhì)的變異：揭示遺傳物質(zhì)的變異u 方法方法：從：從形態(tài)學(xué)形態(tài)學(xué)水平、水平、細胞學(xué)細胞學(xué)（染色體）水（染色體）水平、生理生化水平、逐漸發(fā)展到分子水平。

6、平、生理生化水平、逐漸發(fā)展到分子水平。u 具體方法具體方法：傳統(tǒng)的形態(tài)學(xué)、細胞學(xué)以及：傳統(tǒng)的形態(tài)學(xué)、細胞學(xué)以及同工同工酶酶和和DNA 技術(shù)技術(shù)（1）PCR特異擴增特異擴增ITS序序列列 目目前鑒定物種和做分子分類研究的最主流的方法前鑒定物種和做分子分類研究的最主流的方法.2、遺傳多樣性研究方法、遺傳多樣性研究方法 PCR特異擴增特異擴增ITS序序列的列的原原理理：ITS序列序列是中度重復(fù)序列，廣泛分布于基因組并且是同是中度重復(fù)序列，廣泛分布于基因組并且是同步進化的，而且不同物種間進化差異很大，它的堿基序列步進化的，而且不同物種間進化差異很大，它的堿基序列同源性的程度決定生物之間的親源關(guān)系遠近，

7、并可以以此同源性的程度決定生物之間的親源關(guān)系遠近，并可以以此來作為分類依據(jù)劃分物種來作為分類依據(jù)劃分物種.ITS序列在核糖體大小亞基的序列在核糖體大小亞基的rRNA之間，之間，核糖體核糖體大小亞大小亞基的基的rRNA序列非常保守，便于設(shè)計序列非常保守，便于設(shè)計PCR過程所需的兩端過程所需的兩端特異性引物，進行典型的特異性引物，進行典型的錨定錨定PCR.2、遺傳多樣性研究方法、遺傳多樣性研究方法（2）差）差異顯示異顯示PCR 可以用來研究同一個體不同生長時段和不同組織可以用來研究同一個體不同生長時段和不同組織（或分化結(jié)構(gòu)）或者不同個體之間基因表達差異（或分化結(jié)構(gòu)）或者不同個體之間基因表達差異.2

8、、遺傳多樣性研究方法、遺傳多樣性研究方法差異顯示差異顯示PCR原原理理是是 根根據(jù)中心法則，每一個閱讀框要表達必須先轉(zhuǎn)錄成據(jù)中心法則，每一個閱讀框要表達必須先轉(zhuǎn)錄成mRNA.那么在不同細胞內(nèi)只要存在基因差異表達現(xiàn)象，肯那么在不同細胞內(nèi)只要存在基因差異表達現(xiàn)象，肯定就會存在不同的定就會存在不同的mRNA.我們可以提取細胞的我們可以提取細胞的mRNA，然，然后將其反轉(zhuǎn)錄為后將其反轉(zhuǎn)錄為cDNA，并以此來作為，并以此來作為PCR模模板板,通通過過PCR就就可以顯示并放大出可以顯示并放大出mRNA的差異，從而找到差異表達的基因的差異，從而找到差異表達的基因.2、遺傳多樣性研究方法、遺傳多樣性研究方法（

9、3）RFLP（擴增片段長度多樣性（擴增片段長度多樣性） 基于基于RFLP（限制性酶切片段多樣性）（限制性酶切片段多樣性） 和和PCR技技術(shù)發(fā)術(shù)發(fā)展起來的一種用來研究分類的技術(shù)展起來的一種用來研究分類的技術(shù).2、遺傳多樣性研究方法、遺傳多樣性研究方法 RFLP原理原理 不不同物種的同物種的DNA序列不同，那么用同種限制性內(nèi)切酶序列不同，那么用同種限制性內(nèi)切酶酶切會得到不同的片段，這些不同的片段中，有很多長度酶切會得到不同的片段，這些不同的片段中，有很多長度也會有不同也會有不同.通過同樣兩種限制性內(nèi)切酶消化后，根據(jù)酶通過同樣兩種限制性內(nèi)切酶消化后，根據(jù)酶切位點序列設(shè)計互補序列并額外添加一段特異性序

10、列，用切位點序列設(shè)計互補序列并額外添加一段特異性序列，用T4連接酶補平，經(jīng)過兩次連接酶補平，經(jīng)過兩次PCR擴增（預(yù)擴增和二次擴增擴增（預(yù)擴增和二次擴增），產(chǎn)物用聚丙烯酰胺凝膠電泳檢測，銀染色后用專門的），產(chǎn)物用聚丙烯酰胺凝膠電泳檢測，銀染色后用專門的分析軟件分析，根據(jù)條帶分布差異的程度來劃分物種間的分析軟件分析，根據(jù)條帶分布差異的程度來劃分物種間的親緣關(guān)系親緣關(guān)系.2、遺傳多樣性研究方法、遺傳多樣性研究方法三、評價遺傳多樣性的統(tǒng)計方法三、評價遺傳多樣性的統(tǒng)計方法1 1、群體內(nèi)基因多樣性、群體內(nèi)基因多樣性 等位基因頻率等位基因頻率 群體雜合度群體雜合度 多態(tài)信息含量多態(tài)信息含量 有效等位基因數(shù)有

11、效等位基因數(shù)2 2、群體間基因多樣性、群體間基因多樣性 基因分化系數(shù)基因分化系數(shù)GST 基因流基因流3 3、群體間遺傳一致性、群體間遺傳一致性 遺傳相似系數(shù)和遺傳距離的另一種估算方法遺傳相似系數(shù)和遺傳距離的另一種估算方法(1)(1)等位基因頻率和基因型頻率的計算等位基因頻率和基因型頻率的計算基因型頻率是指一個群體中某一性狀的各種基因型之間的比率?；蛐皖l率是指一個群體中某一性狀的各種基因型之間的比率?；蛐皖l率基因型頻率= =基因型個體數(shù)基因型個體數(shù)/ /測定群體總數(shù)測定群體總數(shù)等位基因頻率是指一個群體中某一基因?qū)ζ涞任换虻南鄬Ρ嚷?。它是等位基因頻率是指一個群體中某一基因?qū)ζ涞任换虻南鄬Ρ?/p>

12、率。它是決定一個群體遺傳組成的基本標志。決定一個群體遺傳組成的基本標志。 PiPi：第：第i i個等位基因的頻率；個等位基因的頻率；i i：純合復(fù)等位基因；：純合復(fù)等位基因；j1j1、j2jnj2jn：與：與i i共顯的第共顯的第1 1到第到第n n個等位基因。個等位基因。 122/ 2inpiiijijijN1 1、群體內(nèi)基因多樣性、群體內(nèi)基因多樣性等位基因頻率及其方差估計等位基因頻率及其方差估計Vp=P(1-P)/2(n-1)Vp=P(1-P)/2(n-1)注：注：P P為基因頻率，為基因頻率，n n為樣本規(guī)模為樣本規(guī)模1 1、群體內(nèi)基因多樣性、群體內(nèi)基因多樣性基因頻率估計值的精確度基因頻

13、率估計值的精確度1 1、群體內(nèi)基因多樣性、群體內(nèi)基因多樣性 為標準偏差為標準偏差; P ; P 為實際基因頻率為實際基因頻率; ; P為為P P 的估計量的估計量;Vp ;Vp 為基因頻率估計誤差。為基因頻率估計誤差。通常可靠性要求按通?？煽啃砸蟀?5.45%95.45%給定，即給定，即=2=2?；蝾l率估計值的可靠性基因頻率估計值的可靠性( (相對偏差叫以相對偏差叫以0.5 0.5 為限為限) )1 1、群體內(nèi)基因多樣性、群體內(nèi)基因多樣性1 1、群體內(nèi)基因多樣性、群體內(nèi)基因多樣性湖羊各座位基因頻率值估計及其精確度和可靠性湖羊各座位基因頻率值估計及其精確度和可靠性(2)群體雜合度（群體雜合度

14、（Heterozygosity，He） 一個群體的基因變異，通?？梢杂枚鄳B(tài)位點比例和每個位點的一個群體的基因變異，通?？梢杂枚鄳B(tài)位點比例和每個位點的平均雜合度來度量。平均雜合度來度量。平均雜合度是衡量群體內(nèi)遺傳變異的有效指標平均雜合度是衡量群體內(nèi)遺傳變異的有效指標。平均雜合度越大，群體內(nèi)遺傳變異程度越大。平均雜合度越大，群體內(nèi)遺傳變異程度越大。 群體內(nèi)某一位點的平均雜合度：群體內(nèi)某一位點的平均雜合度：1 1、群體內(nèi)基因多樣性、群體內(nèi)基因多樣性h 為各位點的雜合度為各位點的雜合度; H 為各位點的平均雜合度為各位點的平均雜合度; r 為位點數(shù)為位點數(shù); Pi 為第為第K 個位點第個位點第I個等位

15、基因的頻率。個等位基因的頻率。這公式不僅適用在這公式不僅適用在RFLP 、微衛(wèi)星等單座位的、微衛(wèi)星等單座位的DNA 多態(tài)性分析，同時多態(tài)性分析，同時還適用于血液蛋白質(zhì)和同工酶多態(tài)性的研究。還適用于血液蛋白質(zhì)和同工酶多態(tài)性的研究。例：沈見成等利用例：沈見成等利用30 個微衛(wèi)星個微衛(wèi)星DNA 標記對標記對3 個江蘇地方個江蘇地方雞品種進行遺傳多樣性分析，結(jié)果雞品種進行遺傳多樣性分析，結(jié)果3 個地方雞品種的平均個地方雞品種的平均雜合度為雜合度為0.6507 ， 高于朱慶等利用高于朱慶等利用10 個微衛(wèi)星標記測得個微衛(wèi)星標記測得的四川的四川15 個地方烏骨雞種的平均雜合度個地方烏骨雞種的平均雜合度(0

16、.6 140 )和王德和王德前等利用前等利用7 個微衛(wèi)星標記測得的中國部分地方雞種的平均個微衛(wèi)星標記測得的中國部分地方雞種的平均雜合度雜合度(0.5 124 ) ，說明了江蘇的地方雞種在總體水平上，說明了江蘇的地方雞種在總體水平上的遺傳變異程度要高一些，遺傳多樣性相對更豐富。的遺傳變異程度要高一些，遺傳多樣性相對更豐富。 在重復(fù)序列的在重復(fù)序列的DNA 變異如變異如RAPD 、DNA 指紋圖中，群指紋圖中，群體內(nèi)的基因多樣性可通過以下步驟計算，并以體內(nèi)的基因多樣性可通過以下步驟計算，并以MAPD 表示，表示， MAPD 值是一個表明群體差別的值。值是一個表明群體差別的值。Nab 是某一單個引物

17、兩個個體之間不同圖帶數(shù)，是某一單個引物兩個個體之間不同圖帶數(shù)， Na 是個體是個體a 的圖帶數(shù)，的圖帶數(shù)，Nb是個體是個體b 的圖帶數(shù)，的圖帶數(shù)， C 是個體間配對比較數(shù)，是個體間配對比較數(shù)， R 是使用的隨機引物數(shù)。是使用的隨機引物數(shù)。1 1、群體內(nèi)基因多樣性、群體內(nèi)基因多樣性例：張細權(quán)等利用例：張細權(quán)等利用5 個座位微衛(wèi)星和個座位微衛(wèi)星和70 個個10 堿基引物堿基引物得出的得出的RAPD ，分析了惠陽胡須雞、杏花雞和清液麻雞，分析了惠陽胡須雞、杏花雞和清液麻雞3 個廣東地方雞種和培育品種粵黃雞的群體遺傳變異及個廣東地方雞種和培育品種粵黃雞的群體遺傳變異及相互間的關(guān)系相互間的關(guān)系(3)多態(tài)

18、信息含量多態(tài)信息含量(Polymorphism information content，PIC) 多態(tài)信息含量用于對標記基因多態(tài)性的估計，是表示多態(tài)信息含量用于對標記基因多態(tài)性的估計，是表示DNA變異程度高變異程度高低的一個指標。低的一個指標。PIC0.5為高度多態(tài)，為高度多態(tài)，0.25PIC0.5為中度多態(tài)，為中度多態(tài)，PIC0.25為低度多態(tài)。為低度多態(tài)。 一個標記在群體中的一個標記在群體中的PIC值是根據(jù)其值是根據(jù)其等位基因的頻率等位基因的頻率來計算的：來計算的： 其中，其中，k為等位基因數(shù)目，為等位基因數(shù)目，Pi和和Pj分別為第分別為第i和第和第j個等位基因在群體中的頻率。個等位基因在

19、群體中的頻率。1 1、群體內(nèi)基因多樣性、群體內(nèi)基因多樣性例如：吳偉、王棟等利用例如：吳偉、王棟等利用4 個微衛(wèi)星標記個微衛(wèi)星標記IDVGA- l1 、IDVGA-27 、IDVGA-44 、IDVGA-46 分析了分析了5個品種、種個品種、種群的遺傳結(jié)構(gòu)，其多態(tài)信息含量群的遺傳結(jié)構(gòu)，其多態(tài)信息含量: 南陽牛南陽牛: 0.6569 ，延邊牛，延邊牛: 0.5742 ，韓牛，韓牛: 0.5317 ，西門，西門塔爾牛塔爾牛: 0.6491 ，雜種牛，雜種牛: 0.6869 。 雜種牛變異最大，韓牛變異最小，南陽牛變異較大。雜種牛變異最大，韓牛變異最小，南陽牛變異較大。(4)有效等位基因數(shù)有效等位基因

20、數(shù)（Effective number of alleles, Ne） 有效等位基因數(shù)是反映群體遺傳變異大小的一有效等位基因數(shù)是反映群體遺傳變異大小的一 個指標個指標，其數(shù)值越接近，其數(shù)值越接近所檢測到的等位基因的絕對數(shù)，表明等位基因在群體中分布越均勻。所檢測到的等位基因的絕對數(shù)，表明等位基因在群體中分布越均勻。 1 1、群體內(nèi)基因多樣性、群體內(nèi)基因多樣性Pi 為第為第i 個有效等位基因的頻率個有效等位基因的頻率對同工酶資料而言，群體間基因多樣性通常采用基因?qū)νっ纲Y料而言，群體間基因多樣性通常采用基因分化系數(shù)分化系數(shù)GST進行測度。進行測度。A、先計算所有群體內(nèi)的基因一致性、先計算所有群體內(nèi)的

21、基因一致性S 是群體數(shù)是群體數(shù)B、計算群體內(nèi)平均基因多樣性、計算群體內(nèi)平均基因多樣性2 2、群體間基因多樣性、群體間基因多樣性C、總?cè)后w的基因一致性為、總?cè)后w的基因一致性為Wk 是第是第K 個群體的比例權(quán)重個群體的比例權(quán)重D、群體間基因多樣性為、群體間基因多樣性為2 2、群體間基因多樣性、群體間基因多樣性基因分化系數(shù)基因分化系數(shù)GST GST=HTHSHTGST=HTHSHTGST 基因分化系數(shù)，度量的是群體間的基因多樣性基因分化系數(shù)，度量的是群體間的基因多樣性HT 群體間的基因多樣性群體間的基因多樣性HS 群群體內(nèi)的基因多樣性體內(nèi)的基因多樣性2 2、群體間基因多樣性、群體間基因多樣性Hs 是

22、群體內(nèi)期望雜合度的平均值是群體內(nèi)期望雜合度的平均值P為每個群體中第為每個群體中第k個座位上的第個座位上的第i個等位基因的平均頻率個等位基因的平均頻率對對RFLP 而言，群體間的基因多樣性為而言，群體間的基因多樣性為C i 是n個序列問在位置i 的酶切位數(shù);2 2、群體間基因多樣性、群體間基因多樣性對對DNA 序列資料而言，序列資料而言， 基因分化的測度為基因分化的測度為dt是群體內(nèi)和群體間所有配對距離的平均值是群體內(nèi)和群體間所有配對距離的平均值ds 是群體內(nèi)平均配對比較距離是群體內(nèi)平均配對比較距離Chakraborty （1 974 ）提出了）提出了GST 的取樣方差的的取樣方差的一個近似公式

23、一個近似公式:2 2、群體間基因多樣性、群體間基因多樣性(2)基因流基因流 由不同繁育種群間個體的偶然交配導(dǎo)致的遺傳交換。換句話說，基由不同繁育種群間個體的偶然交配導(dǎo)致的遺傳交換。換句話說，基因流泛指一個種群的基因進入另一個種群（同種或不同種）的基因庫，因流泛指一個種群的基因進入另一個種群（同種或不同種）的基因庫，使接受者種群的基因頻率發(fā)生改變。使接受者種群的基因頻率發(fā)生改變。FSR=HRHSHRFSR=HRHSHR在一個區(qū)域內(nèi)亞群的基因分化系數(shù)在一個區(qū)域內(nèi)亞群的基因分化系數(shù)FST=HTHRHTFST=HTHRHT總?cè)后w中不同區(qū)域間的基因分化系數(shù)總?cè)后w中不同區(qū)域間的基因分化系數(shù)2 2、群體間基因多樣性、群體間基因多樣性3 3、群體間遺傳一致性、群體間遺傳一致性(1) Sneath 的遺傳相似指數(shù)，其計算公式為的遺傳相似指數(shù)，其計算公式為:Xij 和和Yij 分別是群體分別是群體X 和群體和群體Y 中第中第i 個座位上第個座位上第j 個等位基因的個等位基因的頻率頻率; I是有關(guān)座位數(shù)是有關(guān)座位數(shù);k是座位