評價遺傳多樣性的統(tǒng)計方法

一、評價動物遺傳多樣性的意義第一頁，共四十二頁。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。遺傳多樣性越高或遺傳變異越豐富，動物對環(huán)境變化的適應(yīng)能力就越強遺傳變異的大小與其進化速率成正比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1、評價動物遺傳多樣性的意義第二頁，共四十二頁。第二、遺傳多樣性是保護動物研究的核心之一不了解種內(nèi)遺傳變異的大小、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以生存的動物遺傳資源基因，來挽救瀕于絕滅的動物，保護受到威脅的動物。1、評價遺傳多樣性的意義第三頁，共四十二頁。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。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)。1、評價遺傳多樣性的意義第四頁，共四十二頁。世界上動物遺傳資源保存存在著兩種傾向：⑴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)濟價值高的品種和雜交種，品種數(shù)目迅速減少；⑵在一些發(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，使原有的地方品種數(shù)量大大減少，這兩種傾向都導(dǎo)致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第五頁，共四十二頁。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第六頁，共四十二頁。重要解決手段----開展動物品種的保存和開發(fā)利用評價遺傳多樣性動物遺傳資源的危機2、評價動物遺傳多樣性的必要性第七頁，共四十二頁。二、動物遺傳多樣性的研究方法第八頁，共四十二頁。1、遺傳多樣性檢測方法本質(zhì)：揭示遺傳物質(zhì)的變異方法：從形態(tài)學(xué)水平、細胞學(xué)（染色體）水平、生理生化水平、逐漸發(fā)展到分子水平。具體方法：傳統(tǒng)的形態(tài)學(xué)、細胞學(xué)以及同工酶和DNA技術(shù)第九頁，共四十二頁。（1）PCR特異擴增ITS序列目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第十頁，共四十二頁。PCR特異擴增ITS序列的原理：ITS序列是中度重復(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.ITS序列在核糖體大小亞基的rRNA之間，核糖體大小亞基的rRNA序列非常保守，便于設(shè)計PCR過程所需的兩端特異性引物，進行典型的錨定PCR.2、遺傳多樣性研究方法第十一頁，共四十二頁。（2）差異顯示PCR可以用來研究同一個體不同生長時段和不同組織（或分化結(jié)構(gòu)）或者不同個體之間基因表達差異.2、遺傳多樣性研究方法第十二頁，共四十二頁。差異顯示PCR原理是

根據(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，肯定就會存在不同的mRNA.我們可以提取細胞的mRNA，然后將其反轉(zhuǎn)錄為cDNA，并以此來作為PCR模板,通過PCR就可以顯示并放大出mRNA的差異，從而找到差異表達的基因.2、遺傳多樣性研究方法第十三頁，共四十二頁。（3）RFLP（擴增片段長度多樣性）基于RFLP（限制性酶切片段多樣性）和PCR技術(shù)發(fā)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第十四頁，共四十二頁。RFLP原理不同物種的DNA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PCR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.2、遺傳多樣性研究方法第十五頁，共四十二頁。三、評價遺傳多樣性的統(tǒng)計方法第十六頁，共四十二頁。1、群體內(nèi)基因多樣性

等位基因頻率群體雜合度多態(tài)信息含量有效等位基因數(shù)2、群體間基因多樣性

基因分化系數(shù)GST基因流3、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第十七頁，共四十二頁。(1)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=基因型個體數(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?。它是決定一個群體遺傳組成的基本標志。

Pi：第i個等位基因的頻率；i：純合復(fù)等位基因；j1、j2……jn：與i共顯的第1到第n個等位基因。1、群體內(nèi)基因多樣性第十八頁，共四十二頁。等位基因頻率及其方差估計Vp=P(1-P)/[2(n-1)]注：P為基因頻率，n為樣本規(guī)模1、群體內(nèi)基因多樣性第十九頁，共四十二頁。基因頻率估計值的精確度1、群體內(nèi)基因多樣性λ為標準偏差;P為實際基因頻率;

P^為P的估計量;Vp為基因頻率估計誤差。通?？煽啃砸蟀?5.45%給定，即λ=2。第二十頁，共四十二頁?；蝾l率估計值的可靠性β(相對偏差叫以0.5為限)1、群體內(nèi)基因多樣性第二十一頁，共四十二頁。1、群體內(nèi)基因多樣性第二十二頁，共四十二頁。湖羊各座位基因頻率值估計及其精確度和可靠性第二十三頁，共四十二頁。(2)群體雜合度（Heterozygosity，He）

一個群體的基因變異，通常可以用多態(tài)位點比例和每個位點的平均雜合度來度量。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：1、群體內(nèi)基因多樣性h為各位點的雜合度;H為各位點的平均雜合度;r為位點數(shù);Pi為第K個位點第I個等位基因的頻率。這公式不僅適用在RFLP、微衛(wèi)星等單座位的DNA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。第二十四頁，共四十二頁。例：沈見成等利用30個微衛(wèi)星DNA標記對3個江蘇地方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雜合度為0.6507，高于朱慶等利用10個微衛(wèi)星標記測得的四川15個地方烏骨雞種的平均雜合度(0.6140)和王德前等利用7個微衛(wèi)星標記測得的中國部分地方雞種的平均雜合度(0.5124)，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。第二十五頁，共四十二頁。在重復(fù)序列的DNA變異如RAPD、DNA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MAPD表示，MAPD值是一個表明群體差別的值。Nab是某一單個引物兩個個體之間不同圖帶數(shù)，Na是個體a的圖帶數(shù)，Nb是個體b的圖帶數(shù)，

C是個體間配對比較數(shù)，R是使用的隨機引物數(shù)。1、群體內(nèi)基因多樣性第二十六頁，共四十二頁。例：張細權(quán)等利用5個座位微衛(wèi)星和70個10堿基引物得出的RAPD，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相互間的關(guān)系第二十七頁，共四十二頁。(3)多態(tài)信息含量(Polymorphisminformationcontent，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DNA變異程度高低的一個指標。PIC＞0.5為高度多態(tài)，0.25＜PIC＜0.5為中度多態(tài)，PIC＜0.25為低度多態(tài)。一個標記在群體中的PIC值是根據(jù)其等位基因的頻率來計算的：

其中，k為等位基因數(shù)目，Pi和Pj分別為第i和第j個等位基因在群體中的頻率。1、群體內(nèi)基因多樣性第二十八頁，共四十二頁。例如：吳偉、王棟等利用4個微衛(wèi)星標記IDVGA-l1、IDVGA-27、IDVGA-44、IDVGA-46分析了5個品種、種群的遺傳結(jié)構(gòu)，其多態(tài)信息含量:

南陽牛:0.6569，延邊牛:0.5742，韓牛:0.5317，西門塔爾牛:0.6491，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。第二十九頁，共四十二頁。(4)有效等位基因數(shù)（Effectivenumberofalleles,Ne）

有效等位基因數(shù)是反映群體遺傳變異大小的一個指標，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。1、群體內(nèi)基因多樣性Pi為第i個有效等位基因的頻率第三十頁，共四十二頁。對同工酶資料而言，群體間基因多樣性通常采用基因分化系數(shù)GST進行測度。A、先計算所有群體內(nèi)的基因一致性S是群體數(shù)B、計算群體內(nèi)平均基因多樣性2、群體間基因多樣性第三十一頁，共四十二頁。C、總?cè)后w的基因一致性為Wk是第K個群體的比例權(quán)重D、群體間基因多樣性為2、群體間基因多樣性第三十二頁，共四十二頁。基因分化系數(shù)GST

GST——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HS——群體內(nèi)的基因多樣性2、群體間基因多樣性第三十三頁，共四十二頁。第三十四頁，共四十二頁。Hs是群體內(nèi)期望雜合度的平均值P為每個群體中第k個座位上的第i個等位基因的平均頻率第三十五頁，共四十二頁。對RFLP而言，群體間的基因多樣性為Ci是n個序列問在位置i的酶切位數(shù);2、群體間基因多樣性第三十六頁，共四十二頁。對DNA序列資料而言，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ds是群體內(nèi)平均配對比較距離Chakraborty（1974）提出了GST的取樣方差的一個近似公式:2、群體間基因多樣性第三十七頁，共四十二頁。(2)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。在一個區(qū)域內(nèi)亞群的基因分化系數(shù)總?cè)后w中不同區(qū)域間的基因分化系數(shù)2、群體間基因多樣性第三十八頁，共四十二頁。3、群體間遺傳一致性(1)Sneath的遺傳相似指數(shù)，其計算公式為:Xij和Yij分別是群體X和群體Y中第i個座位上第j個等位基因的頻率;I是有關(guān)座位數(shù);k是座位i上的等位基因數(shù)。由這個指數(shù)公式可以看出，具有相同等位基因頻率的群體，不一定具有最大相似性指數(shù)值(Is值)，如，群體X和Y在第5個座位上基因頻率相同，即Xi=Yi=0.5，這個數(shù)值低于某些明顯不同的群體間的相似指數(shù)。這顯然是不合理的，應(yīng)加以改進。第三十九頁，共四十二頁。(2)Nei(1972,1974,1978)提出了遺傳相似系數(shù)和遺傳距離的另一種估算方法。Nei的相似系數(shù)計算公式為:Xi和Yi是X群體和Y群體第i個等位基因的頻率。遺傳距離D(Nei將其稱為標準遺傳距離)是相似系數(shù)IN