群體遺傳學基礎演示文稿

群體遺傳學基礎演示文稿現在是1頁\一共有62頁\編輯于星期三4/10/20231（優(yōu)選）群體遺傳學基礎現在是2頁\一共有62頁\編輯于星期三4/10/20232第一節(jié)

基因頻率和基因型頻率現在是3頁\一共有62頁\編輯于星期三4/10/20233一、概念群體(population)：同類生物群的所有個體的總和個體(individual)：群體中的成員孟德爾群體(Mendelianpopulation)具有共同基因庫由有性交配個體組成（二倍體）基國庫：一個群體中所有個體的全部基因現在是4頁\一共有62頁\編輯于星期三4/10/20234一、概念基因頻率(genefrequency)：群體中某一等位基因(allele)占其同一基因座位(locus)全部等位基因的比率同一座位所有基因頻率之和等于1基因型頻率(genotypefrequency)：群體中某一基因型個體占群體總數的比率同一座位所有基因型頻率之和等于1現在是5頁\一共有62頁\編輯于星期三4/10/20235二、基因頻率和基因型頻率常染色體：假如某座位只有２個等位基因，分別為A和a，頻率分別為p和q，３種基因型AA、Aa和aa的頻率分別為D、H和R，群體大小為N，AA個體數為n1，Aa個體數為n2，aa個體數為n3，則：現在是6頁\一共有62頁\編輯于星期三4/10/20236二、基因頻率和基因型頻率性染色體：對性染色體同型染色體個體(XX,ZZ)來說，與常染體相同對性染色體異型個體(XY,ZW)來說，基因頻率等于基因型頻率現在是7頁\一共有62頁\編輯于星期三4/10/20237二、基因頻率和基因型頻率性染色體：家畜雌雄A1A1A1A2A2A2A1A2頻率PHQRS現在是8頁\一共有62頁\編輯于星期三4/10/20238第二節(jié)哈代-溫伯定律現在是9頁\一共有62頁\編輯于星期三4/10/202391、概念：平衡群體 平衡群體(equilibriumpopulation):基因庫中的等位基因頻率不隨世代變化而改變。條件：沒有進化：隨機交配的大群體中無遷移、突變和選擇由于反進化作用和進化作用的平衡，如突變和選擇之間達到平衡現在是10頁\一共有62頁\編輯于星期三4/10/2023102、Hardy-Weinberglaw在隨機交配的大群體中，若沒有其它因素的影響，基因頻率世代不變。任何一個大群體，無論其基因頻率如何，只要經過一個世代的隨機交配，一對常染色體基因型頻率就達到平衡；若沒有其它因素的影響，一直進行隨機交配，這種平衡狀態(tài)始終不變。平衡群體中，基因型頻率和基因頻率的關系為：現在是11頁\一共有62頁\編輯于星期三4/10/2023112、Hardy-Weinberglaw證明方法：數學歸納法假定基因型已知假定基因頻率已知平衡群體的性質：二倍體為例2個性質都是從哈代-溫伯定理推導出來的現在是12頁\一共有62頁\編輯于星期三4/10/202312平衡群體的性質性質1:在二倍體遺傳平衡群體中,雜合子(Aa)的頻率H=2pq的值永遠不會超過0.5性質2:雜合子頻率是兩個純合子頻率乘積平方根的2倍

現在是13頁\一共有62頁\編輯于星期三4/10/2023133、基因頻率的計算已知基因型頻率，基因頻率的計算等顯性時，無論平衡群體還是非平衡群體都能夠計算例1短角牛中有白色、紅色和沙色，而沙色是紅、白牛雜交的后代。在牛群中白、沙、紅3種色分別占35%、50%和15%，則其基因頻率分別是多少？現在是14頁\一共有62頁\編輯于星期三4/10/2023143、基因頻率的計算完全顯性時，必須是平衡群體，才能夠計算，因為無法確定純合顯性和雜合子例2一個隨機交配的牛群中，黑色對紅色為顯性，黑牛占96%，紅牛占4%，求基因頻率？現在是15頁\一共有62頁\編輯于星期三4/10/2023153、基因頻率的計算伴性遺傳時，注意區(qū)分是性染色體還是常染色體1、在性染色體類型為XY、ZW的群體中，基因位于X或Z染色體的非同源部分?；蝾l率=基因型頻率2、對于性染色體同型的XX和ZZ的群體，按常染色體基因頻率計算。

現在是16頁\一共有62頁\編輯于星期三4/10/2023163、基因頻率的計算復等位基因時的計算與只有2個等位基因時方法相同1、等顯性的復等位基因例3秦川牛血紅蛋白的基因有3個等位基因，可組成6種基因型，各基因型及頻率為AA0.675,AB0.20,AC0.125。其他型為0，計算各基因頻率。現在是17頁\一共有62頁\編輯于星期三4/10/2023173、基因頻率的計算2、等顯性及有等級顯隱性的復等位基因例4、FanC.S.1944年在昆明調查了6000個中國人的ABO血型,其中O型1846人,占0.30766;A型1920人,占0.3200;B型1627人,占0.27116;AB型607人,占0.10116,求各基因頻率.現在是18頁\一共有62頁\編輯于星期三4/10/2023183、基因頻率的計算3、顯隱性等級的復等位基因例5、決定兔毛色的基因中有3個等位基因，其中C對Ch和c為顯性，Ch對C為顯性。如在一個隨機交配的大兔群中，全色占75%，“八黑”占9%，白化兔占16%，求C、Ch、c的基因頻率？現在是19頁\一共有62頁\編輯于星期三4/10/2023193、基因頻率的計算4、具有伴性遺傳復等位基因頻率的計算例6、綿羊的角有3個等位基因控制：P決定無角，P‘決定有角，p在公羊決定有角，在母羊決定無角。某農場的大群東北細毛羊中，有角公羊2%，有角母羊占1%。求控制角的各基因頻率。現在是20頁\一共有62頁\編輯于星期三4/10/202320一、基因（型）頻率的影響因素

遷移遷移(migration)兩個基因頻率不同群體的混雜混雜后的基因頻率為兩個群體基因頻率的加權平均現在是21頁\一共有62頁\編輯于星期三4/10/202321二、基因（型）頻率的影響因素

突變突變(mutation):定義基因結構的改變由于突變而引起的基因改變推廣：表現出突變的個體突變作用形成新的等位基因改變基因頻率現在是22頁\一共有62頁\編輯于星期三4/10/202322二、基因（型）頻率的影響因素突變突變：平衡時的頻率aAuv現在是23頁\一共有62頁\編輯于星期三4/10/202323二、基因（型）頻率的影響因素突變突變n代后的基因頻率qn：等比數列現在是24頁\一共有62頁\編輯于星期三4/10/202324三、基因（型）頻率的影響因素選擇選擇(selection)：決定群體中不同基因型個體相對比例的過程。適合度(fitness)：某個基因型個體存活和把其基因傳遞給后代的相對能力。用下一代后代的比率來度量?，F在是25頁\一共有62頁\編輯于星期三4/10/202325（一）全部隱性基因淘汰后基因型頻率變化基因型AAAaaa合計初始群基因型頻率1適合度１10選擇后頻率0三、基因（型）頻率的影響因素選擇現在是26頁\一共有62頁\編輯于星期三4/10/202326全部隱性基因淘汰后基因型頻率變化經一代淘汰后：經二代淘汰后：現在是27頁\一共有62頁\編輯于星期三4/10/202327全部隱性基因淘汰后基因型頻率變化經n代淘汰后：經n代淘汰后：基因頻率下降到一定程度所需世代數：現在是28頁\一共有62頁\編輯于星期三4/10/202328（二）隱性個體的不完全選擇基因型AAAaaa合計初始群體1適合度１１１－s選擇后現在是29頁\一共有62頁\編輯于星期三4/10/202329（二）隱性個體的不完全選擇下一世代的基因頻率一般公式現在是30頁\一共有62頁\編輯于星期三4/10/202330（二）隱性個體的不完全選擇q的一代變化率現在是31頁\一共有62頁\編輯于星期三4/10/202331(二）隱性個體的不完全選擇當s=0.01或者更小時，分母接近１，有現在是32頁\一共有62頁\編輯于星期三4/10/202332（三）測交選擇顯性純合子公畜精子卵子A(1)A(p0)AA(p0)a(q0)Aa(q0)每世代都對公畜進行測交，對母畜不作選擇現在是33頁\一共有62頁\編輯于星期三4/10/202333（三）測交選擇顯性純合子公畜下一代的基因型頻率：D1=P0,H1=q0,R1=0下一代的基因頻率：q1=H1/2=q0/2,q2=h2/2=q0/22qn=q0/2n

nlg2=lg(q0/qn)n=(lgq0-lgq0)/lg2現在是34頁\一共有62頁\編輯于星期三4/10/202334（四）淘汰部分顯性，隨機交配基因型AAAaaa合計初始p22pqq21適合度1-s1-s1選擇后p2(1-s)2pq(1-s)q21-s(1-q2)現在是35頁\一共有62頁\編輯于星期三4/10/202335（四）淘汰部分顯性，隨機交配選擇后下一代的隱性基因頻率現在是36頁\一共有62頁\編輯于星期三4/10/202336(五)突變和選擇兩者的平衡狀態(tài)突變：對隱性個體做不完全選擇時：aAuv當突變與選擇的變化量相等時：v=0當q很小時：第24幻燈現在是37頁\一共有62頁\編輯于星期三4/10/202337四、遺傳漂變定義１：由于抽樣誤差基因頻率的隨機波動。遺傳漂變在任何群體中都存在，但在小群體其效應最明顯。定義２：基因頻率的隨機變化。這種變化在任何群體都會發(fā)生，并且不可逆轉。定義３：由某一代基因庫中抽樣形成下一代個體的配子時所發(fā)生的機誤，這種機誤引起基因頻率的變化。定義４：對固定群體大小來說，對配子的隨機抽樣引起基因頻率的變化現在是38頁\一共有62頁\編輯于星期三4/10/202338四、遺傳漂變Wright－Fisher模型：假定群體大小為N，沒有世代重疊，每世代從親本群體抽取2N個配子。Y(n)表示第n世代A1型配子的數量，在沒有突變和選擇的情況下，p=i/2N，則第n+1世代A1配子有j個的概率為：現在是39頁\一共有62頁\編輯于星期三4/10/202339四、遺傳漂變現在是40頁\一共有62頁\編輯于星期三4/10/202340五、非隨機交配：概念同型交配：相同基因型異型交配：不同基因型同質交配：相同或相似表型異質交配：表型差異較大現在是41頁\一共有62頁\編輯于星期三4/10/202341五、非隨機交配：效應同型交配：純合子：基因型和基因頻率都不變雜合子：基因頻率不變，基因型頻率改變；每一世代雜合子頻率減少一半同質交配：實際上是不完全的同型交配異型交配：增加雜合子頻率；不改變基因頻率現在是42頁\一共有62頁\編輯于星期三4/10/202342第四節(jié)遺傳多樣性GeneticDiversity現在是43頁\一共有62頁\編輯于星期三4/10/202343定義多態(tài)性(Diversity):生態(tài)學中指某一特定生態(tài)單位物種的數量遺傳多樣性，廣義：種內遺傳變異大小分子、細胞、個體三個水平遺傳多樣性，狹義：種內遺傳變異大小群體間和群體間現在是44頁\一共有62頁\編輯于星期三4/10/202344意義進化和適應的基礎越豐富，越有利對環(huán)境的適應，進化潛力越大對于人類有直接的經濟意義育種的素材；高產、抗逆和產品品質的提高現在是45頁\一共有62頁\編輯于星期三4/10/202345一、保護遺傳學ConservationGenetics定義：運用遺傳學的原理和研究手段，以生物多樣性尤其是遺傳多樣性的研究和保護為核心內容的學科。現在是46頁\一共有62頁\編輯于星期三4/10/202346Conservationacarefulpreservationandprotectionofsomething:esp:plannedmanagementofanaturalresourcetopreventexploitation,destruction,orneglect現在是47頁\一共有62頁\編輯于星期三4/10/202347基礎理論隔離、基因交流和遺傳分化隔離(isolation)：由于細胞上、解剖上、生理上、行為上，或者生態(tài)上的差異，或者地理上的障礙，使兩個或者多個有關的種群或者物種不能成功交配。作用：物種形成或者特定的類群；群體滅絕或退化現在是48頁\一共有62頁\編輯于星期三4/10/202348基礎理論基因流動(geneflow):由于遷移而造成同一物種不同群體的基因交換，通常會導致受體群基因庫許多座位基因頻率發(fā)生變化。現在是49頁\一共有62頁\編輯于星期三4/10/202349基礎理論遺傳分化(geneticdifference,geneticdivergence)：由于各種進化力量的作用，如選擇，遺傳漂變，基因流動，同型交配等，使處于隔離或半隔離群體間基因頻率的差異累積增長。現在是50頁\一共有62頁\編輯于星期三4/10/202350二、某一座位平均雜合子比例中性等位基因：適合度相差很小的基因，其頻率變化是由于遺傳漂變的結果，與選擇無關(s<1/Ne)。根據中性理論，某一個座位平均雜合子比例為(u為基因的突變率)：現在是51頁\一共有62頁\編輯于星期三4/10/202351三、始祖效應foundereffect當從一個大群體中隨機選取少數動物（始祖）以建立一個獨立群體時，始祖只包括了親本群體部分遺傳多樣性。結果因為進化壓力不同，導致親本群和新產生群體基因庫的進化途徑不同?，F在是52頁\一共有62頁\編輯于星期三4/10/202352概念瓶頸效應(bottleneckeffect)：由于遺傳漂變的作用，當一個大群體的群體大小變小和增大，則基因頻率會發(fā)生波動(通常是變異下降)。近交(inbreeding)：有親緣關系個體間的交配?，F在是53頁\一共有62頁\編輯于星期三4/10/202353四、遺傳多樣性保護方法：原地保護、遷地保護策略保護、改良與利用相結合系統(tǒng)保種與目標保種相結合系統(tǒng)保種、目標保種相結合實際。系統(tǒng)保種指利用系統(tǒng)論的方法進行保種?，F在是54頁\一共有62頁\編輯于星期三4/10/202354第五節(jié)分子進化現在是55頁\一共有62頁\編輯于星期三4/10/202355一、進化理論的發(fā)展拉馬克理論：用進廢退，獲得性遺傳。生物是由簡單到復雜，由低等到高等達爾文理論：“物兌天擇、適者生存”的自然選擇假說。新達爾文主義：物種在不斷演變，他們都起始于共同的祖先；突變是變異的源泉，自然選擇是新物種形成的主要外因條件，并在決定群體的遺傳構成以及基因替換過程中起決定性作用?，F在是56頁\一共有62頁\編輯于星期三4/10/202356一、進化理論的發(fā)展分子種理論：如果從一個物種的整個基因組平均來看，DNA中核苷酸替代的速率是一個常數。因此，兩個物種間核苷酸差異的程度可以及來估計他們在進化樹中的分支點。為建立分子進化樹的基礎有爭議現在是5