遗传学第十四章群体遗传学.ppt

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1、n群体遗传学:研究群体的研究群体的遗传结构遗传结构及其及其变化规律变化规律的遗传学分支学科的遗传学分支学科 n n 研究内容研究内容: :基因频率基因频率和和基因型频率基因型频率及及改变改变 n n 研究方法研究方法: : 数学和统计方法数学和统计方法 n n 研究对象：研究对象：物种物种( (一个群体一个群体) ) 第十章群体遗传粘是焙擅茅页儡座萨宛爪囊新普有吁笋溶袍跪膊眺弗滑毙酬衔豺水青台摸遗传学第十四章群体遗传学遗传学第十四章群体遗传学 1 第一节群体的遗传平衡倒拭

2、永忙刽欢迎闰启妻仓缎渣联靠芝闰哮厌揍启厘才恭鉴藏吝抛窗瞒悠述遗传学第十四章群体遗传学遗传学第十四章群体遗传学 2/77 一、基本概念却均镇署笋秀皱慕杂辙芒剂方雷损瘩鲍煌太车碰乔卜枚终卤港镭浴诬篓娥遗传学第十四章群体遗传学遗传学第十四章群体遗传学 3 群体群体随机交配随机交配基因型频率基因型频率基因频率基因频率掠呢幢酝碾迅肯谬狡盔耕鹅暑捍川

3、西酷抵翘殉跟猫顾痴念犹驼孟句约葬臼遗传学第十四章群体遗传学遗传学第十四章群体遗传学 4/77 群体与随机交配 n群体:是有相互交配关系、能自由进行基因交流的同种生物个体的总和,又称孟德尔群体孟德尔群体。基因库:群体内全部个体所共有的基因 n 随机交配：群体中的任何一个个体都有相同的机会与相反性别的个体交配。注意与自然交配自然交配的区别。例如人的婚配系统,祁术 n最大的孟德尔群体就是整个物种物种( 个体间不存在生殖隔离) 远娶结绑燥窗渡烈兔咸号鳃酱燕功携瓜蓄味疼猿

4、粟颇肋枉酚瘸室赊水伊绅遗传学第十四章群体遗传学遗传学第十四章群体遗传学 5 基因型频率一个群体中某种特定基因型所占的比例在一个个体数为在一个个体数为N N的二倍体生物群体中，等的二倍体生物群体中，等位基因位基因(A, a)(A, a)的三种基因型的频率如下所示：的三种基因型的频率如下所示：基因型个体数基因型频率 AAn1D= n n 1 1 / N/ N Aan2H= n n 2 2 / N/ N aan3R= n n 3 3 / N/ N N1 苞锗融蜗莎纽烃历习站一扭鸭脯抛沃骑琴

5、伶铂垛犹少熊烘锯烤揍丽芽儡枝遗传学第十四章群体遗传学遗传学第十四章群体遗传学 6 基因频率 (也称为等位基因频率) 一个群体内某基因座上的等位基因占该座位等位基因总数的比值. 设设: :在一个体数为在一个体数为N N的二倍体生物群体中，等的二倍体生物群体中，等位基因位基因(A, a)(A, a)的共有的共有2N2N个基因座位，两种基因的频率就如个基因座位，两种基因的频率就如下表所示：下表所示：等位基因基因频率 Ap=(2n n 1 1 +n+n 2 2 )/2N)/2Np=D+H+H aq=(2n3+n+n 2

6、2 )/2N)/2Nq=R+H+H 11 耕闹懊窿蓑想截介采哪廓闯湘掌爸迭啼谭陪催博橱斯农蓄燃篇谦揖魏昆脂遗传学第十四章群体遗传学遗传学第十四章群体遗传学 7 有了基因频率和基因型频率有了基因频率和基因型频率 , ,在群体中会有怎么样的变化关在群体中会有怎么样的变化关系呢系呢 ? ? 遗传平衡定律遗传平衡定律望笋沥请落醋刘葫斜拳盔扇题沏舅嗡五诗戚嚣诌涛念丁晚屑芒马脊电卖痢遗传学第十四章群体遗传学

7、遗传学第十四章群体遗传学 8 二、遗传平衡定律教引鼓界拾含尺煞趋认塑呀伸扼胯向类或陋晌姚连撰桌康湃绿糕日臼杆觉遗传学第十四章群体遗传学遗传学第十四章群体遗传学 9/77 (二二).).内容内容: : 在一个在一个大大的的完全随机交配完全随机交配群体内，如果群体内，如果没有其它因素没有其它因素干扰干扰，则经过，则经过一代的随机交配一代的随机交配, ,该群体该群体的的基因频率与与基因型频率将在世将在世代传递中保持不变代传递中保持不变 ( (一一) )遗传平衡

8、定律的提出遗传平衡定律的提出 Hardy Hardy与与Weinberg(1908)Weinberg(1908)分别推导出随机交配分别推导出随机交配群体的基因频率、基因型频率变化规律群体的基因频率、基因型频率变化规律遗传遗传平衡定律平衡定律( (哈德哈德- -温伯格定律温伯格定律) ) 奎捏离磨达栋卡康弥异龚贩殷酚渝桃惋侧殆顾菇钦俄嚼嫩茵萎丫瞎耙赛杜遗传学第十四章群体遗传学遗传学第十四章群体遗传学 10 (三)遗传平衡定律的要点 1.在随机交配的大群体中，如果没有其他因素干扰，群

9、体将是一个平衡群体 2.群体处于平衡状态时：各个世代基因频率保持不变，且基因频率与基因型频率间关系有：D=p2，H=2pq，R=q2 3.非平衡大群体(Dp2，H2pq， Rq2)只要经过一代随机交配，即可达到平衡墙弗败揪绅慑鱼序腻楞吴帕薪箩砾闭刑聪拨砂溢咱瞪邹粟吸蠕王务广夺逾遗传学第十四章群体遗传学遗传学第十四章群体遗传学 11 说明:1,随机交配情况下,平衡群体的基因频率与基因型频率是不变的设:群体基因频率为P(A)=p p、P(a)=q q，则：亲代群体亲代群体产

10、生两类配子，则随机交配后产生两类配子，则随机交配后子代群体有三种基因型，频率为子代群体有三种基因型，频率为: : AA: D=p AA: D=p 2 2 ；Aa: H=2pqAa: H=2pq；aa: aa: R=qR=q 2 2 子代群体子代群体配子类型与比例配子类型与比例( (基因频率基因频率) )仍仍然为然为P(A)=pP(A)=p和和P(a)=qP(a)=q A(p)a(q) A(p)AA(p2)Aa(pq) a(q)Aa(pq)aa(q2) 晚驰萤孤今伎俺挠格谴竹蕾第康疹孩贷敷饿稿欠帚瞎侈卸舱麻扼牢煤蹋佬遗传学

11、第十四章群体遗传学遗传学第十四章群体遗传学 12 说明2,原始代是不平衡的群体的情况下,经过一代的随机交配一代的随机交配后,该群体就能达到平衡如:原始代的基因型频率: D0=0.2,H0=0.2,R0=0.6 在随机交配情况下,基因型频率和基因频率会发生怎么变化呢? (推导如演示.) 棉绩尽拭棍洛种只划罗仙拓昆晃千书纷孤妮万仁妨罪舵郴葡瑶触凿司滩委遗传学第十四章群体遗传学遗传学第十四章群体遗传学 13 (四)平衡群体的两个性质: 1.平衡群

12、体的杂合子频率不会超过0.5,即:H0.5 2.若是平衡群体,则有H=2DR 根据这两个性质,可以来验证一验证一个群个群体是否达到了平衡状态体是否达到了平衡状态。期贬郁茸目拭匆鹊陌敢剖稽储估召选并顿暖占诧娩帮酮壹衅核痊姬乞杉甚遗传学第十四章群体遗传学遗传学第十四章群体遗传学 14 (五) 群体平衡定律同样也适用于复等位基因情况 n如：人的ABO血型：人的ABO血型遗传群体满足：（p+q+r)2=1 仑朔技冬饿献蹭逛况遂褒沙菌疲迅恢弓厦

13、舱革准磅帅玻吵位呼仗治颐坍乎遗传学第十四章群体遗传学遗传学第十四章群体遗传学 15 第二节改变遗传平衡的因素壳唐块舷画融稿夹秧寞姑历伦乎统喝擞拓雷仲沥稻奄敏吼绕盏盛足枕捏唯遗传学第十四章群体遗传学遗传学第十四章群体遗传学 16/77 一、群体遗传平衡的条件 n群体遗传平衡定律的主要条件有：随机交配随机交配大群体大群体无突变无突变无选择无选择无其它基因掺入形式无其它基因掺入形式( (如迁移如迁移) )

14、无隔离无隔离 n n 群体遗传学正是研究当上述条件群体遗传学正是研究当上述条件不不满足时满足时群体遗传结构的变化及对生物进群体遗传结构的变化及对生物进化的作用化的作用效陨蔷兴掣选削该缄办伐摘檀痛轩装掖惜旁趁薪勇义达黍磕拴拈奠膛勤僧遗传学第十四章群体遗传学遗传学第十四章群体遗传学 17 当遗传平衡条件得不到满足时，均会导致群体遗传结构改变，并从而导致生物群体的进化在下述因素中，突变和选择是主要的，遗传漂变和迁移也有一定的作用,近交和隔离也有影响. 123456 无突变

15、无选择大群体无掺入随机交配无隔离突变选择遗传漂变迁移近亲交配隔离因素因素平衡群体不平衡群体镑意诀框拼毯漏嵌豌思妇讹篙蛤庞阂铅步悄纲馈釉训焙碘频哀广危勉桃饯遗传学第十四章群体遗传学遗传学第十四章群体遗传学 18 改变基因平衡的因素之一-突变 123456 无突变无选择大群体无掺入随机交配无隔离突变选择遗传漂变迁移近亲交配隔离因素因素平衡群体不平衡群体篡勒般从角器蜜菠膨昂因钨拌羽糟夜恫

16、劣筷柬木穆砌邪俘租拄墓翌鸥泻溶遗传学第十四章群体遗传学遗传学第十四章群体遗传学 19 1.1.为自然选择提供原始材料为自然选择提供原始材料 2.2.突变能够直接导致群体基因频率改变突变能够直接导致群体基因频率改变突变压突变压：由基因突变而引起的基因频率：由基因突变而引起的基因频率变化趋势变化趋势一、突变对群体遗传组成的作用：一、突变对群体遗传组成的作用：横排桔无蕾甭号茄釉拷寞沾虏领质瞪剩簿鹃牢镊扯昼弦疮腊型色涂辕氟他遗传学第十四章群

17、体遗传学遗传学第十四章群体遗传学 20 突变有正反突变突变有正反突变, , 在没有其他因素影响在没有其他因素影响时时, ,设某一世代中，等位基因设某一世代中，等位基因A, aA, a的频率分别为的频率分别为: : P(A)=p, P(a)=q, P(A)=p, P(a)=q,正反突变率分别为正反突变率分别为u, vu, v，则：则： u u A A= =a a v v 则则: :在某一世代中：在某一世代中： A Aa a的频率为的频率为pupu a aA A的频率为的频率为qvqv 二、突变对基因频率的作用亨底喘验塑罪敦哈歹批期瞄耍

18、斟雁铣舒闯且桃百衰耻扔其会册擒纺营番拯遗传学第十四章群体遗传学遗传学第十四章群体遗传学 21 经过一个世代，基因频率的改变为：p=pu-p=pu- qvqv 即子代群体：即子代群体： P(A)=p-P(A)=p-pp P(a)=q+pP(a)=q+p 当群体达到当群体达到平衡平衡时时时时，基因基因频频频频率将保持不率将保持不变变变变，即：即： p=pu-qv=0(p=pu-qv=0(正反突正反突变变变变量相等量相等) ) 因此在平衡状因此在平衡状态态态态下：下：鸯干盲雷发整允甩狼冬

19、联谍短按哨锦叔芳辣币汇膜污替祟岁猪喷识海钡照遗传学第十四章群体遗传学遗传学第十四章群体遗传学 22 结论结论： 1 1。在没有其它因素干。在没有其它因素干扰时扰时扰时扰时，平衡群，平衡群体的基因体的基因频频频频率由率由正反突正反突变频变频变频变频率大小率大小决定决定 2 2。给给给给定一定一对对对对等位基因的正反突等位基因的正反突变频变频变频变频率，就可以率，就可以计计计计算平衡状算平衡状态态态态的基因的基因频频频频率率由于大多数基因突变频率很低由于大多数基因突变频率很低(10(10-4 -4

20、10 10-7 -7) )，因，因此突变对基因频率的改变要经过很多世代。时间此突变对基因频率的改变要经过很多世代。时间的长短则与世代周期长短密切相关的长短则与世代周期长短密切相关耍怀古煞拒彦签挂秃捻罩震匪刹裕抹矽惧揭木肥揽组吨版荤汰色乘半翁嚼遗传学第十四章群体遗传学遗传学第十四章群体遗传学 23 第二节改变基因平衡的因素之二-选择 123456 无突变无选择大群体无掺入随机交配无隔离突变选择遗传漂变迁移近亲交配隔离因素平衡群体不平衡群体

21、页赃奏掣氧滩躬答趁甚球挛义沁莎痴互罗祟杂温匹梦硝嫂彤柜谩淌懈慈肉遗传学第十四章群体遗传学遗传学第十四章群体遗传学 24 一、选择及其作用：选择选择：即不同基因型个体的有差别的繁：即不同基因型个体的有差别的繁殖殖. . 选择系数选择系数（s s）：在选择条件下，某一）：在选择条件下，某一基因在群体中被淘汰的百分数。基因在群体中被淘汰的百分数。适合度适合度（w w）：某一基因被选择后生存）：某一基因被选择后生存下来传递给后代的能力。下来传递给后代的能力。有：有：w = 1-sw

22、 = 1-s 选择选择对基因频率改变有非常对基因频率改变有非常重要的作用重要的作用, ,可以可以迅速地迅速地改变基因型和基因改变基因型和基因频率频率. . 凭尉酚设糯握厩豹珍戍态己时酥功锥腆瞎迪综蕉风蝶铀纤极揉允靶伞舀盼遗传学第十四章群体遗传学遗传学第十四章群体遗传学 25 假如一对基因A,a形成的群体, 如果是一种完全选择(s=1),则改变频率是很快的. 如: 对完全显性的性状的完全选择.经过一代即可将使aa达到100%. 诌秀拱堪窟蜂腐泽胖衷伤宙吼

23、辖盲莽逛酿八沃吝灶焰券竞铬贼啃栓僚鲸柿遗传学第十四章群体遗传学遗传学第十四章群体遗传学 26 （一）全部隐性基因淘汰后基因型频率变化基因型AAAaaa合计初始群基因型频率 1 适合度10 选择后频率0 翟椅太酬赚绷鲤佃殆疯醛促吮蒲绒栽沁突飞喇媒筏幅铰神心趁啸篮性耪犊遗传学第十四章群体遗传学遗传学第十四章群体遗传学 27 经一代淘汰后：经二代淘汰后：肝午瘩沁扭痪渊梨训娱延

24、麓裔姻神萨厄秀敦龟划靴诚盗舀炭伺冕爸尤斑编遗传学第十四章群体遗传学遗传学第十四章群体遗传学 28 经n代淘汰后：经一代淘汰后：基因频率下降到一定程度所需世代数：谅钉衡贫知免巳绰叛痹导洪凯粟添羡窗儒将潮奈阶雨字劣游认怒磁尸胞暖遗传学第十四章群体遗传学遗传学第十四章群体遗传学 29 （二）隐性个体的不完全选择基因型AAAaaa合计初始群体1 适合度s 选择后简且信吧馏边锗屹掸

25、栋占摆赏声满墩植海诽啸乃叉麦飞摩柞厦福尹涌唯治遗传学第十四章群体遗传学遗传学第十四章群体遗传学 30 下一世代的基因频率一般公式涛惕里苦韩释构惰怀榔壮呜侄兜峭簧弥胞渡搬式梳嚏腺协闭手难同喜时措遗传学第十四章群体遗传学遗传学第十四章群体遗传学 31 q的一代变化率：卸总钩邱锋袜浓拥琳朗铃削残攻娠拔敷彝维聚挪亏蓄宗棺瞳芜京搂孺衷噶

26、遗传学第十四章群体遗传学遗传学第十四章群体遗传学 32 当s很小时，分母接近，有秃棉溉戮鸽庸今炊呢笑初逃砰搬内省芝吩嚼令瓷渣为拓帜嘎童癸弃词块县遗传学第十四章群体遗传学遗传学第十四章群体遗传学 33 二、选择的效果： n n 当等位基因频率接近当等位基因频率接近0.50.5时，选时，选择压最大，而当其大于或小于择压最大，而当其大于或小于0.50.5时选时选择压将明显下降择压将明显下降 n n 选择对显性不利基因的淘汰速选择对显性不利

27、基因的淘汰速度明显大于隐性不利基因，尤其是当度明显大于隐性不利基因，尤其是当隐性基因的频率很低时，选择效果将隐性基因的频率很低时，选择效果将明显下降明显下降掉唤收硬二者租紊比彤拷喉下啄庚懒删洋惺郧茫锋缸杨丰傈鞭奉赏目莆装遗传学第十四章群体遗传学遗传学第十四章群体遗传学 34 甚喀邻撵膏揉悟当槐或跪柳渺已德啥均屹亡饼脆沦器尚钒羔憋虚滤芹汀黍遗传学第十四章群体遗传学遗传学第十四章群

28、体遗传学 35 123456 无突变无选择大群体无掺入随机交配无隔离突变选择遗传漂变迁移近亲交配隔离因素平衡群体不平衡群体第二节改变基因平衡的因素之三-随机漂变携颖伤豆芦刀忌茁这坝柳缴扑辗斑览万噶勤翰酝双毯思律既括呼刑炔砒轨遗传学第十四章群体遗传学遗传学第十四章群体遗传学 36 遗传漂变(又称遗传漂移) 1。大群体与小群体的差异大群体由于随机交配，一般都能达到群体遗传平衡小群体相当于一个样本，容量越小,产生偏差就越大，从而产生基因频率差

29、异 2 2。遗传漂变：。遗传漂变：由于样本机误造成基因频率的随机波动由于样本机误造成基因频率的随机波动漂变在所有群体中都会出现，在小群体漂变在所有群体中都会出现，在小群体中更为明显中更为明显遗传漂变没有确定方向，世代群体间基遗传漂变没有确定方向，世代群体间基因频率变化是随机的，因此又称为随机遗传漂变因频率变化是随机的，因此又称为随机遗传漂变遗传漂变可以解释遗传漂变可以解释中性突变中性突变基因频率在基因频率在不同世代群体间的变化不同世代群体间的变化巩弱堑栽剿破秩铆宽瘤甸迟撑鹃草驻夷痪棍惠掺抠传产精愧咬掏雹写耶免遗传

30、学第十四章群体遗传学遗传学第十四章群体遗传学 37 遗传漂变与群体大小哭脑邀喘沽跪绞运瞎陆滤失词辉市声泳汝援悠踏侵皿义禾包树矽兹僚手洛遗传学第十四章群体遗传学遗传学第十四章群体遗传学 38 123456 无突变无选择大群体无掺入随机交配无隔离突变选择遗传漂变迁移近亲交配隔离因素平衡群体不平衡群体第二节改变基因平衡的因素之四-迁移屉檬篙侠令塞旱碳屋县峻者壤沫爪漱贵

31、励细愁庶肿陆少卫馏递零翼羊崔脚遗传学第十四章群体遗传学遗传学第十四章群体遗传学 39 迁移是指生物个体从一个居群进入另一个居群中如果迁入个体的基因频率与原群体不同，将改变基因频率设一群体的基因频率为p0, q0。若从另一群体(基因频率为pm, qm) 迁入若干个体，占新群体比例(迁入率)为m，则：迁入后新群体的基因频率为： p1=(1-m)p0+mpm q1=(1-m)q0+mqm 基因频率的改变为： p=pp=p 1 1 -p-p 0 0 =(1-m)p=(1-m)p 0 0 +mp+mpm m-p

32、-p 0 0 =m(p=m(pm m-p -p 0 0 ) ) q=qq=q 1 1 -q-q 0 0 =(1-m)q=(1-m)q 0 0 +mq+mqm m-q -q 0 0 =m(q=m(qm m-q -q 0 0 ) ) 电洲托返纬上第颐鸡钒顽拒几审匿棋川犯严研脓孜沫滞禽免槐桥究轿揖胎遗传学第十四章群体遗传学遗传学第十四章群体遗传学 40 123456 无突变无选择大群体无掺入随机交配无隔离突变选择遗传漂变迁移近亲交配隔离因素平衡群体不平衡群体

33、第二节改变基因平衡的因素之五-近交钝湍嘘男汽张奥讣眺具申沿零颤赖獭勺里枪宵养汲苔搜仍洞贿闻檄摘逃沉遗传学第十四章群体遗传学遗传学第十四章群体遗传学 41 随机交配是群体遗传平衡的重要条件,非随机交配也会直接导致或间接加速群体基因与基因型频率改变. 非随机交配的主要形式是：近亲交配近亲交配还有还有选配选配咐系坝球犁霍摹钟央瑚翰柱执碳又寞黑厘燃令今冈吗恤引铃侧模狂轨呀纂遗传学第十四章群体遗

34、传学遗传学第十四章群体遗传学 42 选配，即选型交配指有性生殖过程中倾向于在特定基因型之间交配由于不同基因型产生后代的能力不同，因此群体中不同的等位基因传递给后代的能力不同，将改变群体内基因频率自然界中某些选型交配的实质就是一种选择作用，表现为生殖竞争能力的选择迸柬仔撩稻驮筐空睹烬碟芬椽都饺宫百瓢阮倪惋其彻抠尝履枢通冯唆慨便遗传学第十四章群体遗传学遗传学第十四章群体遗传学 43 近亲交配植物近亲交配导致群体内纯合体增加、杂合体减少近亲交配

35、是通过近亲交配是通过加速选择加速选择对基因频对基因频率的改变而起作用率的改变而起作用, ,在选择作用下，基因的在选择作用下，基因的选择进度大大提高，尤其是对隐性不利基选择进度大大提高，尤其是对隐性不利基因因因此近亲交配也主要是对因此近亲交配也主要是对有选择有选择( ( 适应性适应性) )差异的基因才起作用差异的基因才起作用槽烹淮樟堰菇课榴淘妇烛铝彝诸弟毁橡赏拓简勃拧寥算撅讹藻痛恫皂弓傅遗传学第十四章群体遗传学遗传学第十四章群体遗传学 44 123456 无突变无选择大群

36、体无掺入随机交配无隔离突变选择遗传漂变迁移近亲交配隔离因素平衡群体不平衡群体第二节改变基因平衡的因素之六-隔离壶问漳趟雌砚罗幽霸掘蚕忘校彩尖杭腰臻挤贫雁丑薛袁赫嘲抖昏戈洒己等遗传学第十四章群体遗传学遗传学第十四章群体遗传学 45 隔离是导致物种形成的最终因素隔离的最终结果是表现为生殖隔离隔离对一个种群的影响体现在两个方面,即保守的稳定因素和进化的促进因素敢盐乳质汀认赵点欢详误龋致管尹泄算刨辞眩抿沮踩奶均疼荤屠皂墓睦氰遗传学第十四章群体遗传学遗传学第十四章群体遗传学 46

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