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1、1,遗传学实验,人群中味盲基因频率的分析,2,二、实验目的,通过实验掌握人群中味盲基因频率的分析方法，加深对群体遗传学中遗传平衡定律的认识。,3,二、实验原理,苯硫脲(phenythiocarbamide , PTC) 是一种白色结晶状化合物, 其结构由于有N - C = S 基团（硫化酰胺基）而呈苦味对人无毒，在不同人群中对该物质的尝味能力不同。,4,基因型为TT，能尝出1/60000001/750000的PTC的苦味； Tt基因型，能尝出1/4800001/380000溶液的苦味， 基因型为tt，能尝出1/24000以上浓度PTC的苦味。极个别体甚至对PTC的结晶也尝不出，这类个体在遗传学
2、上称为PTC味盲。,这种尝味能力是由一对等位基因(T.t)所决定 其中T对t为不完全显性,5,www.sciencemag.org SCIENCE VOL 299 21 FEBRUARY 2003,Positional Cloning of the Human Quantitative Trait LocusUnderlying Taste Sensitivity to Phenylthiocarbamide Un-kyung Kim,1 Eric Jorgenson,2 Hilary Coon,3,4 Mark Leppert,3 Neil Risch,2,5 Dennis Drayna1*
3、 The ability to taste the substance phenylthiocarbamide (PTC) has been widely used for genetic and anthropological studies, but genetic studies have produced conflicting results and demonstrated complex inheritance for this trait. We have identified a small region on chromosome 7q that shows strong
4、linkage disequilibrium between single-nucleotide polymorphism (SNP) markers and PTC taste sensitivity in unrelated subjects. This region contains a single gene that encodes a member of the TAS2R bitter taste receptor family. We identified three coding SNPs giving rise to five haplotypes in this gene
5、 worldwide. These haplotypes completely explain the bimodal distribution of PTC taste sensitivity, thus accounting for the inheritance of the classically defined taste insensitivity and for 55 to 85% of the variance in PTC sensitivity. Distinct phenotypes were associated with specific haplotypes, wh
6、ich demonstrates that this gene has a direct influence on PTC taste sensitivity and that sequence variants at different sites interact with each other within the encoded gene product.,6,在 7q染色体上，三个单核苷酸等位多态性 AVI (无偿味能力） AAV PAV (有偿味能力） This region contains a single gene that encodes a member of the T
7、AS2R bitter taste receptor family .,7,PTC 尝味能力的调查在研究人类群体遗传学、种族学方面有其科学价值;亦可作为双生子、亲子鉴定的简便易行的方法之一。,8,PTC 测定在医学领域尤让人感兴趣的是可用于研究某些疾病与尝味能力的关联,为疾病预防提供资料。 例如结节性甲状腺肿、先天愚型等患者中味盲者较多,而食管癌、胃癌等患者中味盲者较少。若能应用该技术进行深入研究,可能会有新的发现。,9,将配制成各种浓度的溶液，由低浓度到高浓度逐步测试学生的尝味能力，由此可区分出味盲（隐性纯合体）、高度敏感（显性纯合体）和介于二者之间的人（杂合体）。据此可对人群中味盲基因的频
8、率进行分析。,10,味感觉及舌图 + :苦 O :酸 I :咸 W:甜,11,方法 1、配制苯硫脲溶液，对半稀释成14种浓度。,12,2、每人按浓度由低到高依次尝味，记录自己的基因型。 测试时,让受试者正坐,仰头张口伸舌,用滴管滴46 滴14 号液于受试者舌根部,让受试者慢慢咽下尝味,然后用蒸馏水做同样的试验。 询问受试者能否鉴别此两种溶液的味道。若不能鉴别或鉴别不准,则依次用13 号、12 号溶液重复试验,直到能明确鉴别出PTC 的苦味为止。 当受试者鉴别出某一号溶液时,应当用此号溶液重复尝味3 次,3 次结果相同时,才是可靠的,并记录首次尝到PTC 苦味的浓度等级号。如果受试者直到1号液仍
9、尝不出苦味,则其尝味浓度等级定为 1 号。 在测定时,注意用蒸馏水交替给受试者尝味,避免受试者的臆意猜测而影响结果的准确。,13,3、根据一个实验班的测定结果，求出基因T、t的频率，并应用X2检验去确定实验班这个群体是否为平衡群体。 基因频率的计算方法：通过获得的不同基因型的数目或基因型频率求得。 基因频率=群体中某个座位的特定等位基因的拷贝数 / 群体中该座位所有等位基因数 p=f（T）=（2TT+Tt）/（2N） N个体总数 q=f（t）=（2tt+Tt）/（2N） 两个等位基因的频率，f(T)和f(t)一般以p和q来表示。一个座位上的基因频率相加总是等于1，因此一旦计算出了q，那么p=1
10、-q。,14,15,哈迪一温伯格定律,哈迪一温伯格定律也称遗传平衡定律，是由英国数学家哈迪（G.H.Hardy)和德国医生温伯格分别于1908年和1909年各自提出的。 两个等位基因的哈迪一温伯格定律的公式为：(p+q)2=p2+2pq+q2=1。 其中p代表一个等位基因（如A）的频率，q代表另一个等位基因（如a）的频率, p2代表一个等位基因纯合子（如AA）的频率，q2代表另一个等位基因纯合子（如aa）的频率，2pq代表杂合子（如Aa）的频率 。,16,该定律指出：一个有性生殖的自然种群中，在符合以下5个条件的情况下，各等位基因的频率和等位基因的基因型频率在一代一代的遗传中是稳定不变的，或者
11、说，是保持基因平衡的。这5个条件是： 种群大； 种群中个体间随机交配； 没有发生基因突变； 没有新基因加入； 没有自然选择。,17,哈迪-温伯格定律的意义 哈迪-温伯格定律揭示了群体中基因频率和基因型频率的本质关系，成为群体遗传学研究的基础。用基因频率和基因型频率描述群体的遗传结构，平衡作为一个基准，当满足哈迪-温伯格定律的条件时，群体的遗传结构保持不变，生物群体才能保持群体遗传特性的稳定。,18,如果需要保持动物群体的遗传特性，世代相传，就应创造条件，使基因频率和基因型频率不变。保护动物品种资源就需要这样做。 需要改良一个动物品种，让群体的遗传结构改变，就需打破平衡。同一群体内的个体间遗传差异主要是等位基因的差异，而同一物种内，不同群体间遗传差异主要是基因频率的差异。哈迪-温伯格定律也给动物育种提供启示，要想提高群体生产水平，可通过选择，增加有利基因的频率。当改变基因频率的因素不存在时，基因频率又因随机交配而达到新的平衡。可以看出，动物育种是一项长期的工作。,