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1、第十四章第十四章 群体遗传群体遗传第一节第一节 群体的遗传平衡群体的遗传平衡第二节第二节 改变基因频率的因素改变基因频率的因素 第一节第一节 群体的遗传平衡群体的遗传平衡(二)基因频率和基因型频率二)基因频率和基因型频率 1. 定义定义 基因型频率(基因型频率(genotypic frequency) 一个群体内不同基因型所占的比例。一个群体内不同基因型所占的比例。 基因频率(基因频率(gene freqency) 一个群体内不同基因所占比例。一个群体内不同基因所占比例。 2. 计算方法计算方法 以一对基因为例以一对基因为例 A及及a 设设 A的频率的频率=P a的频率的频率=q p+q=1

2、AA个体数个体数 =D 基因型频率基因型频率=D Aa的个体数的个体数=H 基因型频率基因型频率=H aa的个体数的个体数 =R 基因型频率基因型频率=R 全部个体数全部个体数 N=D+H+R N个体共有个体共有2N个基因个基因 A=2D+H a=H+2R 所以:所以: p=(2D+H)/2N=(D+1/2H)/N q=( H +2 R )/2N=(1/2 H + R )/N 所以:所以: p=D+1/2H q=1/2H+R 举例:设由一对基因举例:设由一对基因A、a组成的群体,它组成的群体,它们的三种基因型可从表现型区别出来,它们的们的三种基因型可从表现型区别出来,它们的个体数是:个体数是:

3、 AA(D) Aa(H) aa(R) 总数(总数(N) 2 12 26 40 按(按(1)式可以求出,)式可以求出, A的频率的频率: p=2+1/212/40=8/40=0.20 a的频率的频率: q=1/212+26/40=32/40=0.80 同理同理, 按按(2)式可以求出:式可以求出: p=0.05+1/2(0.30)=0.20 q=0.65+1/2(0.30)= 0. 80 举例说明如下:举例说明如下:设第一代的基因型频率:设第一代的基因型频率:D1=0.6, H1=0.4, R1=0 则第一代的基因频率则第一代的基因频率: p1=D1+1/2H1=0.6+0.2=0.8, q1=

4、1/2H1+R1=0.2+0=0.2。 第二代的基因型频率:第二代的基因型频率: D2=p12=0.82=0.64, H2=2p1q1=20.80.2=0.32, R2=q12=0.22=0.04, 则第二代的基因频率则第二代的基因频率: p2=D2+1/2H2=0.64+0.16=0.8, q2=1/2H2+R2=0.16+0.04=0.2。 第三代的基因型频率第三代的基因型频率: D3= p22=0.82=0.64, H3=2p2q2=20.80.2=0.32, R3= q2 2=0.22=0.04; 则第三代的基因频率则第三代的基因频率: p3=D3+1/2H3=0.64+0.16=0.

5、8, q3=1/2H3+R3=0.16+0.04=0.2。 由上可见:由上可见: 虽然基因型频率虽然基因型频率 D2D1,H2H1,R2R1, 但经过一代随机交配,但经过一代随机交配, D2=D3,H2=H3,R2=R3。 至于基因频率,则自始至终保持不变。至于基因频率,则自始至终保持不变。由此可见:由此可见: (1)在随机交配的大群体中,如果没有其他)在随机交配的大群体中,如果没有其他因素的干扰,则各代基因频率保持一定不变。因素的干扰,则各代基因频率保持一定不变。 (2)在任何一个大群体内,不论其基因频率)在任何一个大群体内,不论其基因频率和基因型频率如何,只要一代的随机交配,这个和基因型频

6、率如何,只要一代的随机交配,这个群体就可达到平衡。群体就可达到平衡。(3)一个群体在平衡状态时,基因频率和基因)一个群体在平衡状态时,基因频率和基因型频率的关系是:型频率的关系是:D=p2,H=2pq,R=q2 这就是哈德一魏伯格定律的要点这就是哈德一魏伯格定律的要点第二节第二节 改变基因频率的因素改变基因频率的因素一、突变一、突变二、选择二、选择三、遗传漂移三、遗传漂移四、迁移四、迁移一、突变一、突变(mutation) 1. 作用作用 供给选择的材料供给选择的材料 改变基因频率改变基因频率 举例举例 Aa 一直发生下一直发生下 a 2. 突变对基因频率的影响突变对基因频率的影响 设设 Aa

7、 速率为速率为u aA 速率为速率为V 某一世代某一世代 a=q A=p=1-q 突变达到平衡时突变达到平衡时 qv=(1-q)u q(u+v)=u 所以所以q=u/(u+v ) p=v/(u+v) 举例举例: 如由如由Aa的突变频率是每代一百万个配的突变频率是每代一百万个配子中有一个突变子中有一个突变(u=0.000001), 而由而由aA的突变率的突变率是是V=0.0000005。则按上式可求出则按上式可求出p值等于值等于0.33。这。这说明说明33%的染色体具有基因的染色体具有基因A,67%具有基因具有基因a。当当p=0时,即时,即qv=pu时,群体就达到了平衡。如时,群体就达到了平衡。

8、如果一对等位基因的正反突变速率相等(即果一对等位基因的正反突变速率相等(即v=u),),则则p和和q的平衡值是的平衡值是0.5。二、选择二、选择(selection)自然选择自然选择 适者生存适者生存频率频率 不适者淘汰不适者淘汰频率频率人工选择人工选择 定向选择,有利人类的性状频率定向选择,有利人类的性状频率 三、遗传漂变(三、遗传漂变(genetic drift) 1. 定义定义 在一个小群体内,每代从基因库抽样形成在一个小群体内,每代从基因库抽样形成下一代个体的配子时,就会产生较大的误差,下一代个体的配子时,就会产生较大的误差,由这种误差引起群体基因频率的偶然变化。由这种误差引起群体基因

9、频率的偶然变化。例如:在一个小群体中,例如:在一个小群体中,某种基因的频率为某种基因的频率为1%。如果如果这个种群有这个种群有100万万个个体,含这种基因的个体就有成千个个体,含这种基因的个体就有成千上万个。如果这个种群有上万个。如果这个种群有100个个个体,那么就只有一个个体,那么就只有一个个体具有这种基因。在这种情况下,可能会由于这个个体具有这种基因。在这种情况下,可能会由于这个个体的偶然死亡或没有结婚,而使这个基因在种群中个体的偶然死亡或没有结婚,而使这个基因在种群中消失。这种现象就是遗传漂变。所以,消失。这种现象就是遗传漂变。所以,遗传漂变遗传漂变是指是指基因频率由于群体规模的限制而与

10、理论上应有的频率基因频率由于群体规模的限制而与理论上应有的频率不相一致的现象。不相一致的现象。四、迁移四、迁移(moving) 个体的迁移同样也是影响群体基因频率的一个体的迁移同样也是影响群体基因频率的一个因素。设在一个大的群体内,每代有一部分个个因素。设在一个大的群体内,每代有一部分个体新迁入,其迁入率为体新迁入,其迁入率为m,则则1-m是原来就有的个是原来就有的个体比率。令迁入个体某一基因的频率是体比率。令迁入个体某一基因的频率是qm,原来原来个体所具同一基因的频率是个体所具同一基因的频率是qo,二者混杂后群体二者混杂后群体内基因的频率内基因的频率q1将是:将是: q1=mqm+(1-m)

11、qo=m(qm-qo)+qo 一代迁入所引起的基因频率的变化一代迁入所引起的基因频率的变化q为:为: q= q1-qo= m(qm-qo) 可见,在有迁入个体的群体里基因可见,在有迁入个体的群体里基因频率的变化率等于迁入率同迁入个体基频率的变化率等于迁入率同迁入个体基因频率与本群体基因频率的差异的乘积。因频率与本群体基因频率的差异的乘积。 普通遗传学应掌握的内容 1、遗传学的重大发现。、遗传学的重大发现。 2、三点测验进行基因定位。、三点测验进行基因定位。 3、染色体结构变异的类型和效应。、染色体结构变异的类型和效应。 4、染色体数目变异的类型和效应(单倍体、染色体数目变异的类型和效应(单倍体、三倍体和三体)。三倍体和三体)。 5、 细菌遗传物质交流方式。细菌遗传物质交流方式。 6、细菌和病毒在遗传学研究上的意义。、细菌和病毒在遗传学研究上的意义。 可遗传变异的类型: 1 1、基因重组:非姐妹染色体重组交换、基因重组:非姐妹染色体重组交换 2 2、基因突变:自然和人工突变、基因突变:自然和人工突变 3 3、染色体结构变异:易位等、染色体结构变异:易位等 4 4、染色体数目变异:单倍体和多倍体、染色体数目变异:单倍体和多倍体 5 5、基因工程、基因工程名词:Heredity and var

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