群體遺傳與進(jìn)化-群體遺傳（普通遺傳學(xué)課件）

《遺傳學(xué)》遷移主要內(nèi)容一二遷移（transference）的概念遷移（transference）對(duì)遺傳平衡的影響自然界生物同種生物的不同種群由于環(huán)境因素在不斷的遷移，不同種群之間個(gè)體的流入和流出必然影響種群的遺傳平衡。遷移（transference）的計(jì)算三一、遷移（transference）的概念指在一個(gè)大群體內(nèi)，由于每代有一部分個(gè)體新遷入，導(dǎo)致其基因頻率變化的現(xiàn)象。二、遷移（transference）對(duì)遺傳平衡的影響個(gè)體的遷移也是影響群體基因頻率的一個(gè)因素。但個(gè)體的遷移一般是小規(guī)模的。三、遷移（transference）的計(jì)算假如有一個(gè)大的群體，每一代中有一部分是新的遷入者，其比率為m。則原有個(gè)體比例為1-m。設(shè)遷入個(gè)體中的某一個(gè)體基因頻率是qm，則原有個(gè)體同一基因頻率是q0。則在混合群體內(nèi)基因頻率q1將是：

q1=mqm+(1-m)q0=m(qm-q0)+q0遷入一代引起的基因頻率的改變?yōu)椋骸鱭=q1–q0=m(qm–q0)

由式子可知，在一個(gè)有個(gè)體遷入的群體里，基因頻率的改變明顯的取決于遷入率及遷入個(gè)體與原群體之間的基因頻率差異。三、遷移（transference）的計(jì)算三、遷移（transference）的計(jì)算每一代遷入mq1q21-m遷移改變基因頻率決定于兩個(gè)因素：遷移率兩個(gè)群體中基因頻率之差。在種子生產(chǎn)中，遷移被稱為群體混雜?；祀s包括機(jī)械混雜與生物學(xué)混雜。由于混雜遷入進(jìn)來(lái)部分新的基因型個(gè)體或基因，因此群體的基因頻率就要改變?！哆z傳學(xué)》隨機(jī)交配的偏移主要內(nèi)容一二非隨機(jī)交配非隨機(jī)交配的類型哈德-溫伯格定律的前提是隨機(jī)交配。自然屆常常會(huì)出現(xiàn)非隨機(jī)交配的情況，進(jìn)而影響遺傳平衡。一、非隨機(jī)交配哈德-溫伯格定律的前提是隨機(jī)交配。自然屆常常會(huì)出現(xiàn)非隨機(jī)交配的情況。所謂非隨機(jī)交配是指群體中某種基因型個(gè)體更有可能與某種特定基因型的個(gè)體交配（與隨機(jī)交配條件下的交配概率相比）。非隨機(jī)交配可細(xì)分為選型交配和近親交配，二者均能導(dǎo)致群體內(nèi)基因型頻率的變化。二、非隨機(jī)交配的類型b選型交配是指讓特定基因型個(gè)體間交配，這里有兩種情況：一是相同基因型個(gè)體間的交配（如AA×AA、Aa×Aa或aa×aa）比隨機(jī)交配所預(yù)期的頻率高，這叫正選型交配或叫同型交配。（一）選型交配二、非隨機(jī)交配的類型選型交配只可改變基因型頻率，不能改變基因頻率，一般可以預(yù)期雜合體減少，而純合體增加。正選型交配只限于對(duì)決定特定性狀（選擇的對(duì)象）的基因位點(diǎn)產(chǎn)生效果，所以在群體遺傳學(xué)上它遠(yuǎn)不及近親交配重要。二、非隨機(jī)交配的類型（一）選型交配b二是相同基因型個(gè)體間的交配比隨機(jī)交配所預(yù)期的頻率低，或者說(shuō)不同基因型個(gè)體間的交配（如AA×aa、AA×Aa或Aa×aa）比隨機(jī)交配所預(yù)期的頻率高，這叫負(fù)選型交配或叫異型交配。二、非隨機(jī)交配的類型b近親交配是指有親緣關(guān)系的個(gè)體間的交配。這種交配方式比隨機(jī)交配所預(yù)期的頻率要高得多。在這種情況下，由于所有基因位點(diǎn)上純合體增加，所以它的影響很大。（二）近親交配二、非隨機(jī)交配的類型《遺傳學(xué)》形成新基因主要內(nèi)容一二新基因?qū)τ诟淖內(nèi)后w遺傳組成的作用新基因?qū)τ诟淖內(nèi)后w遺傳平衡的計(jì)算新基因由基因突變形成。新基因的形成改變?nèi)后w遺傳平衡?；蛲蛔兪巧镒儺惖闹饕獊?lái)源，為生物進(jìn)化提供了最初的原材料。一、新基因?qū)τ诟淖內(nèi)后w遺傳組成的作用（一）能提供自然選擇的原始材料新基因由基因突變形成?；蛲蛔兪侵赣捎贒NA分子中發(fā)生堿基對(duì)的增添、缺失或改變而應(yīng)起的基因結(jié)構(gòu)的改變。基因突變是生物變異的主要來(lái)源，為生物進(jìn)化提供了最初的原材料。一、新基因?qū)τ诟淖內(nèi)后w遺傳組成的作用（二）影響群體等位改變遺傳平衡如果突變后的個(gè)體適應(yīng)所在環(huán)境而經(jīng)自然選擇存留下來(lái)的話，那么該基因頻率可影響種群基因頻率，反之，如果突變后的個(gè)體不適應(yīng)環(huán)境的話，則會(huì)被自然選擇淘汰，那么對(duì)該種群的基因頻率就不產(chǎn)生影響。一、新基因?qū)τ诟淖內(nèi)后w遺傳組成的作用基因突變的機(jī)制一、新基因?qū)τ诟淖內(nèi)后w遺傳組成的作用果蠅的眼色突變一、新基因?qū)τ诟淖內(nèi)后w遺傳組成的作用玉米的白化突變二、新基因?qū)τ诟淖內(nèi)后w遺傳平衡的計(jì)算在某一群體中，基因A→a的突變速率為u，A基因頻率為p，a基因頻率為q，若干世代后群體基因頻率將會(huì)是p＝0,而q＝1。設(shè)a→A的逆向突變頻率為v，則群體內(nèi)A基因頻率的改變（△p）等于基因a的突變頻率（qv）與基因A的突變頻率（pu）的差，即△p＝qv－pu。當(dāng)△p＝0時(shí)，即qv＝pu時(shí)，群體就達(dá)到了平衡。如果某一世代的a基因頻率為q，則A的基因頻率為p＝1－q，在群體平衡時(shí)，即有qv＝（1－q）u上式移項(xiàng)則q（u+v）＝u故

從上式可看出，平衡群體的基因頻率完全是由突變頻率決定的。q＝p＝二、新基因?qū)τ诟淖內(nèi)后w遺傳平衡的計(jì)算例：某一群體中，A→a的突變頻率u＝3×10-5，a→A的突變頻率v＝2×10-5，則達(dá)到平衡時(shí)有A基因頻率p＝即有：0.60×2×10-5＝0.40×3×10-5＝1.20×10-5，亦即qv＝pu＝0.60a基因頻率q＝＝0.40二、新基因?qū)τ诟淖內(nèi)后w遺傳平衡的計(jì)算倘若由A→a的突變不受其他因素的阻礙，則這個(gè)群體最后就將達(dá)到純合性的a。設(shè)基因A的頻率在某一世代是p0，其突變率為u，則在n代后，它的頻率pn將是pn＝p0（1－u）n二、新基因?qū)τ诟淖內(nèi)后w遺傳平衡的計(jì)算因?yàn)榇蠖紨?shù)基因的突變頻率很小的（10－4～10－7），因此，只靠突變要使基因頻率顯著改變，就需要經(jīng)歷很多的世代。不過(guò)有些生物（如微生物）的世代很短，因而突變就可能成為它們?nèi)后w基因頻率改變的一個(gè)重要的因素。二、新基因?qū)τ诟淖內(nèi)后w遺傳平衡的計(jì)算《遺傳學(xué)》選

擇主要內(nèi)容一二選擇的類型選擇對(duì)遺傳平衡的影響世界上所有的生物，都是在不斷產(chǎn)生變異的基礎(chǔ)上、長(zhǎng)期自然選擇的結(jié)果。所以，自然選擇是自然界生物進(jìn)化的主要?jiǎng)恿?。一、選擇的類型（一）自然選擇自然界對(duì)于生物的選擇作用。具有某些性狀的個(gè)體對(duì)于自然環(huán)境有較大的適應(yīng)力從而留下較多的后代，使群體向更適應(yīng)于環(huán)境的方向發(fā)展。（二）人工選擇人為地選擇對(duì)人類有利的變異，并使這些變異累積和加強(qiáng)以形成新品種的過(guò)程。一、選擇的類型金魚(yú)的人工選擇自然選擇和人工選擇都會(huì)改變?nèi)后w的基因頻率，影響群體的遺傳平衡。二、選擇對(duì)遺傳平衡的影響玉米致死基因：設(shè)：正常綠色基因C和等位白苗基因c的基因頻率為0.5。經(jīng)過(guò)一代繁殖，子代群體中將有1/4隱性純合體白苗。則：子代群體中的C頻率變?yōu)?/3、c頻率只有1/3。其中(1/3)2cc的白化苗個(gè)體又將被淘汰。二、選擇對(duì)遺傳平衡的影響淘汰顯性性狀，可迅速改變基因頻率：只需自交一代，選留具隱性性狀的個(gè)體即可成功。例如：

紅花×白花↓紅花↓?紅花3/4:白花1/4

淘汰紅花植株、選留白花è迅速消除群體中的紅花。紅花基因頻率為0，白花基因頻率升至1。二、選擇對(duì)遺傳平衡的影響淘汰隱性性狀，改變基因頻率較慢：設(shè)：AA(p2)、Aa(2pq)

、aa(q2),

下一代中淘汰aa，但隱性基因a還存在于雜合子中，其頻率是雜合子頻率的一半。二、選擇對(duì)遺傳平衡的影響適合度（fitness）或適應(yīng)值（adaptivevalue）：指一個(gè)生物能生存并把它的基因傳給下一代的相對(duì)能力，用W表示，一般把適合度最高的基因型定為W=1，而其他基因型的W<1。二、選擇對(duì)遺傳平衡的影響選擇系數(shù)（selectivecoefficient）或淘汰系數(shù)：它是用數(shù)值來(lái)表示某一基因型在群體中不利于生存的程度，用S表示，S=1-W。對(duì)于隱性致死基因的純合子，它的W=0，S=1-W=1，即全部被淘汰。二、選擇對(duì)遺傳平衡的影響《遺傳學(xué)》哈迪-溫伯格定律例證主要內(nèi)容一哈迪-溫伯格定律的適用條件一般說(shuō)來(lái)，自然界中許多群體都是很大的，個(gè)體間的交配在許多性狀上，尤其是在中性性狀上一般是接近于隨機(jī)的，所以哈德—溫伯格定律具有普遍適用性。它已成為分析自然群體的基礎(chǔ)，即使對(duì)于那些不能用實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行研究的群體也是適用的。二哈迪-溫伯格定律的生物學(xué)例證一、哈迪-溫伯格定律的適用條件一般說(shuō)來(lái)，自然界中許多群體都是很大的，個(gè)體間的交配在許多性狀上，尤其是在中性性狀上一般是接近于隨機(jī)的，所以哈德—溫伯格定律具有普遍適用性。它已成為分析自然群體的基礎(chǔ)，即使對(duì)于那些不能用實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行研究的群體也是適用的。二、哈德-溫伯格定律的生物學(xué)例證

（一）人類MN血型的遺傳人類的MN血型是由一對(duì)常染色體的基因LM和LN所決定的，這一對(duì)基因雜合時(shí)，表現(xiàn)共顯性。因此，基因型與表現(xiàn)型一致。另外，在人類婚姻中，對(duì)血型無(wú)選擇，基本上是隨機(jī)的，而且可以在較大的群體中進(jìn)行調(diào)查。二、哈德-溫伯格定律的生物學(xué)例證（一）人類MN血型的遺傳1971年在我國(guó)某大城市調(diào)查了1788人的MN血型，結(jié)果見(jiàn)表二、哈德-溫伯格定律的生物學(xué)例證

（一）人類MN血型的遺傳根據(jù)平衡法則，在這樣一個(gè)群體中，其基因頻率及基因型頻率應(yīng)處于平衡狀態(tài)，亦即應(yīng)符合D＝p2，H＝2pq，R＝q2。根據(jù)上表中計(jì)算所得，3種基因型頻率應(yīng)為D＝p2＝（0.4628）2＝0.2142H＝2pq＝2×0.4628×0.5372＝0.4972R＝q2＝（0.5372）2＝0.2886二、哈德-溫伯格定律的生物學(xué)例證

（一）人類MN血型的遺傳將它預(yù)期的3種基因型頻率，分別乘以總?cè)藬?shù)，得出3種血型的預(yù)期人數(shù)，與實(shí)查的人數(shù)比較，再進(jìn)行卡方測(cè)驗(yàn)。二、哈德-溫伯格定律的生物學(xué)例證

（一）人類MN血型的遺傳血型MMNN合計(jì)實(shí)查數(shù)（O）3978615301788預(yù)期頻數(shù)p2n2pqnq2nn預(yù)期數(shù)（E）382.96889.05515.991788經(jīng)卡方測(cè)驗(yàn)，x2＝1.7801<x20.05＝3.841（這里自由度為v＝n－2＝1而不是n－1＝2，因?yàn)槭艿絧+q＝1和p2n+2pqn+q2n＝n兩個(gè)條件的制約，所以在預(yù)期數(shù)的計(jì)算實(shí)際只受一個(gè)因素即p或q的影響），則p>0.05，即實(shí)查數(shù)與預(yù)期數(shù)差異不顯著，表明人類MN血型的遺傳確實(shí)處于平衡狀態(tài)。二、哈德-溫伯格定律的生物學(xué)例證

（一）人類MN血型的遺傳遺傳平衡定律在群體遺傳學(xué)中的重要性在于揭示了基因頻率和基因型頻率的變化規(guī)律。只要群體內(nèi)個(gè)體間能進(jìn)行隨機(jī)交配，該群體將能保持平衡狀態(tài)和相對(duì)穩(wěn)定。即使由于突變、選擇、遷移和雜交等因素改變了群體的基因頻率和基因型頻率，但只要這些因素不再繼續(xù)產(chǎn)生作用而進(jìn)行隨機(jī)交配時(shí)，則這個(gè)群體仍將保持平衡?！哆z傳學(xué)》基因頻率和基因型頻率的區(qū)別主要內(nèi)容一二概念比較計(jì)算方法群體遺傳學(xué)是研究群體的遺傳組成及其變化規(guī)律的科學(xué)。群體的遺傳組成是指群體的基因型頻率和基因頻率。一、概念比較基因頻率計(jì)算基因型頻率計(jì)算某種基因在某個(gè)種群中出現(xiàn)的比例.

某種特定基因型的個(gè)體站群體內(nèi)全部個(gè)體的比例.

二、計(jì)算方法（一）計(jì)算方法二、計(jì)算方法（一）計(jì)算方法二、計(jì)算方法（二）基因和基因型頻率計(jì)算的例證例：設(shè)二倍體生物個(gè)體的某一基因座上有兩個(gè)等位基因A和a,假設(shè)種群中共有N個(gè)個(gè)體,而AA、Aa、aa三種基因型的個(gè)體數(shù)分別為n1、n2、n3,那么種群中A基因的頻率和AA基因型的頻率分別是多少？1.基因頻率的計(jì)算二、計(jì)算方法（二）基因和基因型頻率計(jì)算的例證2.基因型頻率的計(jì)算二、計(jì)算方法（二）基因和基因型頻率計(jì)算的例證二、計(jì)算方法（二）基因和基因型頻率計(jì)算的例證3.基因頻率與基因型頻率的關(guān)系A(chǔ)基因的頻率=n1/N+1/2·n2/N=AA基因型的頻率+1/2Aa基因型的頻率

[例1]一個(gè)種群中AA個(gè)體占30%,Aa的個(gè)體占60%,aa的個(gè)體占10%.計(jì)算A、a基因的頻率.

[剖析]A基因的頻率為30%+1/2×60%=60%

a基因的頻率為10%+1/2×60%=40%二、計(jì)算方法（二）基因和基因型頻率計(jì)算的例證[答案]60%40%答案補(bǔ)充相關(guān)結(jié)論：種群中一對(duì)等位基因的頻率之和等于1，種群中基因型頻率之和也等于1?；蝾l率的變化,導(dǎo)致種群基因庫(kù)的變遷,所以說(shuō),生物進(jìn)化實(shí)質(zhì)上就是種群基因頻率發(fā)生變化的過(guò)程?！哆z傳學(xué)》群體的概念和識(shí)別主要內(nèi)容一二群體的概念群體的識(shí)別遺傳、變異作為生物的兩個(gè)基本屬性，為生物進(jìn)化提供了必要的前提和基礎(chǔ)。研究和認(rèn)識(shí)生物進(jìn)化諸問(wèn)題，僅僅了解生物個(gè)體水平和家系水平的遺傳與變異規(guī)律是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，還必須在群體水平上掌握其遺傳與變異的規(guī)律。一、群體的概念廣義的群體：遺傳學(xué)中的“群體”上是指同一物種的所有個(gè)體，可以相互交配的許多個(gè)體繁育成的集群。狹義的群體是指在一定區(qū)域內(nèi)，一群可以自由交配、隨機(jī)交換遺傳物質(zhì)的個(gè)體。（一）群體的概念一、群體的概念（二）群體和種的關(guān)系群體比種小，最大可達(dá)一個(gè)種。一個(gè)種可包括若干種群（群體）。如人是一個(gè)種，但以種群形式遍及整個(gè)地球。一、群體的概念

（三）群體擁有共同基因庫(kù)在一個(gè)群體內(nèi)，不同個(gè)體的基因雖有不同的組合，但群體基因總數(shù)則是一定的。群體遺傳學(xué)把一個(gè)群體中所有個(gè)體的全部基因稱為基因庫(kù)一、