評(píng)價(jià)遺傳多樣性的統(tǒng)計(jì)方法

評(píng)價(jià)遺傳多樣性的統(tǒng)計(jì)方法第1頁(yè)，共43頁(yè)，2023年，2月20日，星期二一、評(píng)價(jià)動(dòng)物遺傳多樣性的意義第2頁(yè)，共43頁(yè)，2023年，2月20日，星期二第一、動(dòng)物的遺傳多樣性大小是長(zhǎng)期進(jìn)化的產(chǎn)物，是其生存適應(yīng)和發(fā)展進(jìn)化的前提。遺傳多樣性越高或遺傳變異越豐富，動(dòng)物對(duì)環(huán)境變化的適應(yīng)能力就越強(qiáng)遺傳變異的大小與其進(jìn)化速率成正比對(duì)遺傳多樣性的研究有助于探討動(dòng)物物種稀有或?yàn)l危原因及過(guò)程1、評(píng)價(jià)動(dòng)物遺傳多樣性的意義第3頁(yè)，共43頁(yè)，2023年，2月20日，星期二第二、遺傳多樣性是保護(hù)動(dòng)物研究的核心之一不了解種內(nèi)遺傳變異的大小、時(shí)空分布及其與環(huán)境條件的關(guān)系，我們就無(wú)法采取科學(xué)有效的措施來(lái)保護(hù)人類(lèi)賴(lài)以生存的動(dòng)物遺傳資源基因，來(lái)挽救瀕于絕滅的動(dòng)物，保護(hù)受到威脅的動(dòng)物。1、評(píng)價(jià)遺傳多樣性的意義第4頁(yè)，共43頁(yè)，2023年，2月20日，星期二第三、對(duì)遺傳多樣性的認(rèn)識(shí)是動(dòng)物各分支學(xué)科重要的背景資料。對(duì)遺傳多樣性的研究無(wú)疑有助于人們更清楚地認(rèn)識(shí)動(dòng)物多樣性的起源和進(jìn)化，尤其能加深人們對(duì)微觀進(jìn)化的認(rèn)識(shí)，為動(dòng)物的分類(lèi)進(jìn)化研究提供有益的資料，進(jìn)而為動(dòng)物育種和遺傳改良奠定基礎(chǔ)。1、評(píng)價(jià)遺傳多樣性的意義第5頁(yè)，共43頁(yè)，2023年，2月20日，星期二世界上動(dòng)物遺傳資源保存存在著兩種傾向：⑴在多數(shù)發(fā)達(dá)國(guó)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(jì)價(jià)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(guó)家，雖然有較豐富的遺傳資源，但由于保種不當(dāng)和盲目引進(jìn)外來(lái)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(dòng)物遺傳資源危機(jī)。2、評(píng)價(jià)動(dòng)物遺傳多樣性的必要性第6頁(yè)，共43頁(yè)，2023年，2月20日，星期二聯(lián)合國(guó)發(fā)表的若干動(dòng)物建少情況2、評(píng)價(jià)動(dòng)物遺傳多樣性的必要性第7頁(yè)，共43頁(yè)，2023年，2月20日，星期二重要解決手段----開(kāi)展動(dòng)物品種的保存和開(kāi)發(fā)利用評(píng)價(jià)遺傳多樣性動(dòng)物遺傳資源的危機(jī)2、評(píng)價(jià)動(dòng)物遺傳多樣性的必要性第8頁(yè)，共43頁(yè)，2023年，2月20日，星期二二、動(dòng)物遺傳多樣性的研究方法第9頁(yè)，共43頁(yè)，2023年，2月20日，星期二1、遺傳多樣性檢測(cè)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(xì)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(xì)胞學(xué)以及同工酶和DNA技術(shù)第10頁(yè)，共43頁(yè)，2023年，2月20日，星期二（1）PCR特異擴(kuò)增ITS序列目前鑒定物種和做分子分類(lèi)研究的最主流的方法.2、遺傳多樣性研究方法第11頁(yè)，共43頁(yè)，2023年，2月20日，星期二PCR特異擴(kuò)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(jìn)化的，而且不同物種間進(jìn)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(yuǎn)近，并可以以此來(lái)作為分類(lèi)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(jì)PCR過(guò)程所需的兩端特異性引物，進(jìn)行典型的錨定PCR.2、遺傳多樣性研究方法第12頁(yè)，共43頁(yè)，2023年，2月20日，星期二（2）差異顯示PCR可以用來(lái)研究同一個(gè)體不同生長(zhǎng)時(shí)段和不同組織（或分化結(jié)構(gòu)）或者不同個(gè)體之間基因表達(dá)差異.2、遺傳多樣性研究方法第13頁(yè)，共43頁(yè)，2023年，2月20日，星期二差異顯示PCR原理是

根據(jù)中心法則，每一個(gè)閱讀框要表達(dá)必須先轉(zhuǎn)錄成mRNA.那么在不同細(xì)胞內(nèi)只要存在基因差異表達(dá)現(xiàn)象，肯定就會(huì)存在不同的mRNA.我們可以提取細(xì)胞的mRNA，然后將其反轉(zhuǎn)錄為cDNA，并以此來(lái)作為PCR模板,通過(guò)PCR就可以顯示并放大出mRNA的差異，從而找到差異表達(dá)的基因.2、遺傳多樣性研究方法第14頁(yè)，共43頁(yè)，2023年，2月20日，星期二（3）RFLP（擴(kuò)增片段長(zhǎng)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(lái)的一種用來(lái)研究分類(lèi)的技術(shù).2、遺傳多樣性研究方法第15頁(yè)，共43頁(yè)，2023年，2月20日，星期二RFLP原理不同物種的DNA序列不同，那么用同種限制性?xún)?nèi)切酶酶切會(huì)得到不同的片段，這些不同的片段中，有很多長(zhǎng)度也會(huì)有不同.通過(guò)同樣兩種限制性?xún)?nèi)切酶消化后，根據(jù)酶切位點(diǎn)序列設(shè)計(jì)互補(bǔ)序列并額外添加一段特異性序列，用T4連接酶補(bǔ)平，經(jīng)過(guò)兩次PCR擴(kuò)增（預(yù)擴(kuò)增和二次擴(kuò)增），產(chǎn)物用聚丙烯酰胺凝膠電泳檢測(cè)，銀染色后用專(zhuān)門(mén)的分析軟件分析，根據(jù)條帶分布差異的程度來(lái)劃分物種間的親緣關(guān)系.2、遺傳多樣性研究方法第16頁(yè)，共43頁(yè)，2023年，2月20日，星期二三、評(píng)價(jià)遺傳多樣性的統(tǒng)計(jì)方法第17頁(yè)，共43頁(yè)，2023年，2月20日，星期二1、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18頁(yè)，共43頁(yè)，2023年，2月20日，星期二(1)等位基因頻率和基因型頻率的計(jì)算基因型頻率是指一個(gè)群體中某一性狀的各種基因型之間的比率。基因型頻率=基因型個(gè)體數(shù)/測(cè)定群體總數(shù)等位基因頻率是指一個(gè)群體中某一基因?qū)ζ涞任换虻南鄬?duì)比率。它是決定一個(gè)群體遺傳組成的基本標(biāo)志。

Pi：第i個(gè)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(gè)等位基因。1、群體內(nèi)基因多樣性第19頁(yè)，共43頁(yè)，2023年，2月20日，星期二等位基因頻率及其方差估計(jì)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20頁(yè)，共43頁(yè)，2023年，2月20日，星期二基因頻率估計(jì)值的精確度1、群體內(nèi)基因多樣性λ為標(biāo)準(zhǔn)偏差;P為實(shí)際基因頻率;

P^為P的估計(jì)量;Vp為基因頻率估計(jì)誤差。通?？煽啃砸蟀?5.45%給定，即λ=2。第21頁(yè)，共43頁(yè)，2023年，2月20日，星期二基因頻率估計(jì)值的可靠性β(相對(duì)偏差叫以0.5為限)1、群體內(nèi)基因多樣性第22頁(yè)，共43頁(yè)，2023年，2月20日，星期二1、群體內(nèi)基因多樣性第23頁(yè)，共43頁(yè)，2023年，2月20日，星期二湖羊各座位基因頻率值估計(jì)及其精確度和可靠性第24頁(yè)，共43頁(yè)，2023年，2月20日，星期二(2)群體雜合度（Heterozygosity，He）

一個(gè)群體的基因變異，通?？梢杂枚鄳B(tài)位點(diǎn)比例和每個(gè)位點(diǎn)的平均雜合度來(lái)度量。平均雜合度是衡量群體內(nèi)遺傳變異的有效指標(biāo)。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(diǎn)的平均雜合度：1、群體內(nèi)基因多樣性h為各位點(diǎn)的雜合度;H為各位點(diǎn)的平均雜合度;r為位點(diǎn)數(shù);Pi為第K個(gè)位點(diǎn)第I個(gè)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(shí)還適用于血液蛋白質(zhì)和同工酶多態(tài)性的研究。第25頁(yè)，共43頁(yè)，2023年，2月20日，星期二例：沈見(jiàn)成等利用30個(gè)微衛(wèi)星DNA標(biāo)記對(duì)3個(gè)江蘇地方雞品種進(jìn)行遺傳多樣性分析，結(jié)果3個(gè)地方雞品種的平均雜合度為0.6507，高于朱慶等利用10個(gè)微衛(wèi)星標(biāo)記測(cè)得的四川15個(gè)地方烏骨雞種的平均雜合度(0.6140)和王德前等利用7個(gè)微衛(wèi)星標(biāo)記測(cè)得的中國(guó)部分地方雞種的平均雜合度(0.5124)，說(shuō)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(duì)更豐富。第26頁(yè)，共43頁(yè)，2023年，2月20日，星期二在重復(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(guò)以下步驟計(jì)算，并以MAPD表示，MAPD值是一個(gè)表明群體差別的值。Nab是某一單個(gè)引物兩個(gè)個(gè)體之間不同圖帶數(shù)，Na是個(gè)體a的圖帶數(shù)，Nb是個(gè)體b的圖帶數(shù)，

C是個(gè)體間配對(duì)比較數(shù)，R是使用的隨機(jī)引物數(shù)。1、群體內(nèi)基因多樣性第27頁(yè)，共43頁(yè)，2023年，2月20日，星期二例：張細(xì)權(quán)等利用5個(gè)座位微衛(wèi)星和70個(gè)10堿基引物得出的RAPD，分析了惠陽(yáng)胡須雞、杏花雞和清液麻雞3個(gè)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28頁(yè)，共43頁(yè)，2023年，2月20日，星期二(3)多態(tài)信息含量(Polymorphisminformationcontent，PIC)多態(tài)信息含量用于對(duì)標(biāo)記基因多態(tài)性的估計(jì)，是表示DNA變異程度高低的一個(gè)指標(biāo)。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(gè)標(biāo)記在群體中的PIC值是根據(jù)其等位基因的頻率來(lái)計(jì)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(gè)等位基因在群體中的頻率。1、群體內(nèi)基因多樣性第29頁(yè)，共43頁(yè)，2023年，2月20日，星期二例如：吳偉、王棟等利用4個(gè)微衛(wèi)星標(biāo)記IDVGA-l1、IDVGA-27、IDVGA-44、IDVGA-46分析了5個(gè)品種、種群的遺傳結(jié)構(gòu)，其多態(tài)信息含量:

南陽(yáng)牛:0.6569，延邊牛:0.5742，韓牛:0.5317，西門(mén)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(yáng)牛變異較大。第30頁(yè)，共43頁(yè)，2023年，2月20日，星期二(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(gè)指標(biāo)，其數(shù)值越接近所檢測(cè)到的等位基因的絕對(duì)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(gè)有效等位基因的頻率第31頁(yè)，共43頁(yè)，2023年，2月20日，星期二對(duì)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(jìn)行測(cè)度。A、先計(jì)算所有群體內(nèi)的基因一致性S是群體數(shù)B、計(jì)算群體內(nèi)平均基因多樣性2、群體間基因多樣性第32頁(yè)，共43頁(yè)，2023年，2月20日，星期二C、總?cè)后w的基因一致性為Wk是第K個(gè)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33頁(yè)，共43頁(yè)，2023年，2月20日，星期二基因分化系數(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34頁(yè)，共43頁(yè)，2023年，2月20日，星期二第35頁(yè)，共43頁(yè)，2023年，2月20日，星期二Hs是群體內(nèi)期望雜合度的平均值P為每個(gè)群體中第k個(gè)座位上的第i個(gè)等位基因的平均頻率第36頁(yè)，共43頁(yè)，2023年，2月20日，星期二對(duì)RFLP而言，群體間的基因多樣性為Ci是n個(gè)序列問(wèn)在位置i的酶切位數(shù);2、群體間基因多樣性第37頁(yè)，共43頁(yè)，2023年，2月20日，星期二對(duì)DNA序列資料而言，基因分化的測(cè)度為dt是群體內(nèi)和群體間所有配對(duì)距離的平均值ds是群體內(nèi)平均配對(duì)比較距離Chakraborty（1974）提出了GST的取樣方差的一個(gè)近似公式:2、群體間基因多樣性第38頁(yè)，共43頁(yè)，2023年，2月20日，星期二(2)基因流由不同繁育種群間個(gè)體的偶然交配導(dǎo)致的遺傳交換。換句話說(shuō)，基因流泛指一個(gè)種群的基因進(jìn)入另一個(gè)種群（同種或不同種）的基因庫(kù)，使接受者種群的基因頻率發(fā)生改變。在一個(gè)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39頁(yè)，共43頁(yè)，2023年，2月20日，星期二3、群體間遺傳一致性(1)Sneath的遺傳相似指數(shù)，其計(jì)算公式為:Xij和Yij分別是群體X和群體Y中第i個(gè)座位上第j個(gè)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(gè)指數(shù)公式可以看出，具有相