评价遗传多样性的统计方法

1、评价动物遗传多样性意义、方法及统计方法评价动物遗传多样性意义、方法及统计方法123评价动物遗传多样性的意义评价动物遗传多样性的意义评价动物遗传多样性的统计方法评价动物遗传多样性的统计方法动物遗传多样性的研究方法动物遗传多样性的研究方法一、评价动物遗传多样性的意义一、评价动物遗传多样性的意义第一、动物的遗传多样性大小是长期进化的产物，第一、动物的遗传多样性大小是长期进化的产物，是其生存适应和发展进化的前提。是其生存适应和发展进化的前提。u 遗传多样性遗传多样性越高或越高或遗传变异遗传变异越丰富，动物对环境变化越丰富，动物对环境变化的适应能力就越强的适应能力就越强u 遗传变异遗传变异的大小与其的大

2、小与其进化速率进化速率成正比成正比u 对遗传多样性的研究有助于探讨动物物种稀有或濒危对遗传多样性的研究有助于探讨动物物种稀有或濒危原因及过程原因及过程1、评价动物遗传多样性的意义、评价动物遗传多样性的意义第二、遗传多样性是保护动物研究的核心之一第二、遗传多样性是保护动物研究的核心之一u 不了解种内不了解种内遗传变异遗传变异的大小、时空分布及其与环境条件的大小、时空分布及其与环境条件的关系，我们就无法采取科学有效的措施来保护人类赖的关系，我们就无法采取科学有效的措施来保护人类赖以生存的动物以生存的动物遗传资源遗传资源基因，来挽救濒于绝灭的动物，基因，来挽救濒于绝灭的动物，保护受到威胁的动物。保护

3、受到威胁的动物。1、评价遗传多样性的意义、评价遗传多样性的意义第三、对遗传多样性的认识是动物各分支学科重第三、对遗传多样性的认识是动物各分支学科重要的背景资料。要的背景资料。u 对遗传多样性的研究无疑有助于人们更清楚地认识动对遗传多样性的研究无疑有助于人们更清楚地认识动物多样性的起源和进化，尤其能加深人们对微观进化物多样性的起源和进化，尤其能加深人们对微观进化的认识，为动物的分类进化研究提供有益的资料，进的认识，为动物的分类进化研究提供有益的资料，进而为动物育种和遗传改良奠定基础。而为动物育种和遗传改良奠定基础。1、评价遗传多样性的意义、评价遗传多样性的意义 世界上动物遗传资源保存存在着世界上

4、动物遗传资源保存存在着两种倾向两种倾向：在多数发达国家里，随着畜牧生产体系的在多数发达国家里，随着畜牧生产体系的集约化，大量饲养的只是少数经济价值高的集约化，大量饲养的只是少数经济价值高的品种和杂交种，品种数目迅速减少；在一品种和杂交种，品种数目迅速减少；在一些发展中国家，虽然有较丰富的遗传资源，些发展中国家，虽然有较丰富的遗传资源，但由于保种不当和盲目引进外来品种杂交，但由于保种不当和盲目引进外来品种杂交，使原有的地方品种数量大大减少，这两种倾使原有的地方品种数量大大减少，这两种倾向都导致向都导致世界性的动物遗传资源危机。世界性的动物遗传资源危机。2、评价动物遗传多样性的必要性、评价动物遗传

5、多样性的必要性联合国发表的若干动物建少情况联合国发表的若干动物建少情况2、评价动物遗传多样性的必要性、评价动物遗传多样性的必要性重要解决手段重要解决手段-开展动物品种开展动物品种的保存和开发利用的保存和开发利用评价遗传多样性评价遗传多样性动物遗传资源的危机动物遗传资源的危机2、评价动物遗传多样性的必要性、评价动物遗传多样性的必要性二、动物遗传多样性的研究方法二、动物遗传多样性的研究方法1、遗传多样性检测方法、遗传多样性检测方法u 本质本质：揭示遗传物质的变异：揭示遗传物质的变异u 方法方法：从：从形态学形态学水平、水平、细胞学细胞学（染色体）水（染色体）水平、生理生化水平、逐渐发展到分子水平。

6、平、生理生化水平、逐渐发展到分子水平。u 具体方法具体方法：传统的形态学、细胞学以及：传统的形态学、细胞学以及同工同工酶酶和和DNA 技术技术（1）PCR特异扩增特异扩增ITS序序列列 目目前鉴定物种和做分子分类研究的最主流的方法前鉴定物种和做分子分类研究的最主流的方法.2、遗传多样性研究方法、遗传多样性研究方法 PCR特异扩增特异扩增ITS序序列的列的原原理理：ITS序列序列是中度重复序列，广泛分布于基因组并且是同是中度重复序列，广泛分布于基因组并且是同步进化的，而且不同物种间进化差异很大，它的碱基序列步进化的，而且不同物种间进化差异很大，它的碱基序列同源性的程度决定生物之间的亲源关系远近，

7、并可以以此同源性的程度决定生物之间的亲源关系远近，并可以以此来作为分类依据划分物种来作为分类依据划分物种.ITS序列在核糖体大小亚基的序列在核糖体大小亚基的rRNA之间，之间，核糖体核糖体大小亚大小亚基的基的rRNA序列非常保守，便于设计序列非常保守，便于设计PCR过程所需的两端过程所需的两端特异性引物，进行典型的特异性引物，进行典型的锚定锚定PCR.2、遗传多样性研究方法、遗传多样性研究方法（2）差）差异显示异显示PCR 可以用来研究同一个体不同生长时段和不同组织可以用来研究同一个体不同生长时段和不同组织（或分化结构）或者不同个体之间基因表达差异（或分化结构）或者不同个体之间基因表达差异.2

8、、遗传多样性研究方法、遗传多样性研究方法差异显示差异显示PCR原原理理是是 根根据中心法则，每一个阅读框要表达必须先转录成据中心法则，每一个阅读框要表达必须先转录成mRNA.那么在不同细胞内只要存在基因差异表达现象，肯那么在不同细胞内只要存在基因差异表达现象，肯定就会存在不同的定就会存在不同的mRNA.我们可以提取细胞的我们可以提取细胞的mRNA，然，然后将其反转录为后将其反转录为cDNA，并以此来作为，并以此来作为PCR模模板板,通通过过PCR就就可以显示并放大出可以显示并放大出mRNA的差异，从而找到差异表达的基因的差异，从而找到差异表达的基因.2、遗传多样性研究方法、遗传多样性研究方法（

9、3）RFLP（扩增片段长度多样性（扩增片段长度多样性） 基于基于RFLP（限制性酶切片段多样性）（限制性酶切片段多样性） 和和PCR技技术发术发展起来的一种用来研究分类的技术展起来的一种用来研究分类的技术.2、遗传多样性研究方法、遗传多样性研究方法 RFLP原理原理 不不同物种的同物种的DNA序列不同，那么用同种限制性内切酶序列不同，那么用同种限制性内切酶酶切会得到不同的片段，这些不同的片段中，有很多长度酶切会得到不同的片段，这些不同的片段中，有很多长度也会有不同也会有不同.通过同样两种限制性内切酶消化后，根据酶通过同样两种限制性内切酶消化后，根据酶切位点序列设计互补序列并额外添加一段特异性序

10、列，用切位点序列设计互补序列并额外添加一段特异性序列，用T4连接酶补平，经过两次连接酶补平，经过两次PCR扩增（预扩增和二次扩增扩增（预扩增和二次扩增），产物用聚丙烯酰胺凝胶电泳检测，银染色后用专门的），产物用聚丙烯酰胺凝胶电泳检测，银染色后用专门的分析软件分析，根据条带分布差异的程度来划分物种间的分析软件分析，根据条带分布差异的程度来划分物种间的亲缘关系亲缘关系.2、遗传多样性研究方法、遗传多样性研究方法三、评价遗传多样性的统计方法三、评价遗传多样性的统计方法1 1、群体内基因多样性、群体内基因多样性 等位基因频率等位基因频率 群体杂合度群体杂合度 多态信息含量多态信息含量 有效等位基因数有

11、效等位基因数2 2、群体间基因多样性、群体间基因多样性 基因分化系数基因分化系数GST 基因流基因流3 3、群体间遗传一致性、群体间遗传一致性 遗传相似系数和遗传距离的另一种估算方法遗传相似系数和遗传距离的另一种估算方法(1)(1)等位基因频率和基因型频率的计算等位基因频率和基因型频率的计算基因型频率是指一个群体中某一性状的各种基因型之间的比率。基因型频率是指一个群体中某一性状的各种基因型之间的比率。基因型频率基因型频率= =基因型个体数基因型个体数/ /测定群体总数测定群体总数等位基因频率是指一个群体中某一基因对其等位基因的相对比率。它是等位基因频率是指一个群体中某一基因对其等位基因的相对比

12、率。它是决定一个群体遗传组成的基本标志。决定一个群体遗传组成的基本标志。 PiPi：第：第i i个等位基因的频率；个等位基因的频率；i i：纯合复等位基因；：纯合复等位基因；j1j1、j2jnj2jn：与：与i i共显的第共显的第1 1到第到第n n个等位基因。个等位基因。 122/ 2inpiiijijijN1 1、群体内基因多样性、群体内基因多样性等位基因频率及其方差估计等位基因频率及其方差估计Vp=P(1-P)/2(n-1)Vp=P(1-P)/2(n-1)注：注：P P为基因频率，为基因频率，n n为样本规模为样本规模1 1、群体内基因多样性、群体内基因多样性基因频率估计值的精确度基因频

13、率估计值的精确度1 1、群体内基因多样性、群体内基因多样性 为标准偏差为标准偏差; P ; P 为实际基因频率为实际基因频率; ; P为为P P 的估计量的估计量;Vp ;Vp 为基因频率估计误差。为基因频率估计误差。通常可靠性要求按通常可靠性要求按95.45%95.45%给定，即给定，即=2=2。基因频率估计值的可靠性基因频率估计值的可靠性( (相对偏差叫以相对偏差叫以0.5 0.5 为限为限) )1 1、群体内基因多样性、群体内基因多样性1 1、群体内基因多样性、群体内基因多样性湖羊各座位基因频率值估计及其精确度和可靠性湖羊各座位基因频率值估计及其精确度和可靠性(2)群体杂合度（群体杂合度

14、（Heterozygosity，He） 一个群体的基因变异，通常可以用多态位点比例和每个位点的一个群体的基因变异，通常可以用多态位点比例和每个位点的平均杂合度来度量。平均杂合度来度量。平均杂合度是衡量群体内遗传变异的有效指标平均杂合度是衡量群体内遗传变异的有效指标。平均杂合度越大，群体内遗传变异程度越大。平均杂合度越大，群体内遗传变异程度越大。 群体内某一位点的平均杂合度：群体内某一位点的平均杂合度：1 1、群体内基因多样性、群体内基因多样性h 为各位点的杂合度为各位点的杂合度; H 为各位点的平均杂合度为各位点的平均杂合度; r 为位点数为位点数; Pi 为第为第K 个位点第个位点第I个等位

15、基因的频率。个等位基因的频率。这公式不仅适用在这公式不仅适用在RFLP 、微卫星等单座位的、微卫星等单座位的DNA 多态性分析，同时多态性分析，同时还适用于血液蛋白质和同工酶多态性的研究。还适用于血液蛋白质和同工酶多态性的研究。例：沈见成等利用例：沈见成等利用30 个微卫星个微卫星DNA 标记对标记对3 个江苏地方个江苏地方鸡品种进行遗传多样性分析，结果鸡品种进行遗传多样性分析，结果3 个地方鸡品种的平均个地方鸡品种的平均杂合度为杂合度为0.6507 ， 高于朱庆等利用高于朱庆等利用10 个微卫星标记测得个微卫星标记测得的四川的四川15 个地方乌骨鸡种的平均杂合度个地方乌骨鸡种的平均杂合度(0

16、.6 140 )和王德和王德前等利用前等利用7 个微卫星标记测得的中国部分地方鸡种的平均个微卫星标记测得的中国部分地方鸡种的平均杂合度杂合度(0.5 124 ) ，说明了江苏的地方鸡种在总体水平上，说明了江苏的地方鸡种在总体水平上的遗传变异程度要高一些，遗传多样性相对更丰富。的遗传变异程度要高一些，遗传多样性相对更丰富。 在重复序列的在重复序列的DNA 变异如变异如RAPD 、DNA 指纹图中，群指纹图中，群体内的基因多样性可通过以下步骤计算，并以体内的基因多样性可通过以下步骤计算，并以MAPD 表示，表示， MAPD 值是一个表明群体差别的值。值是一个表明群体差别的值。Nab 是某一单个引物

17、两个个体之间不同图带数，是某一单个引物两个个体之间不同图带数， Na 是个体是个体a 的图带数，的图带数，Nb是个体是个体b 的图带数，的图带数， C 是个体间配对比较数，是个体间配对比较数， R 是使用的随机引物数。是使用的随机引物数。1 1、群体内基因多样性、群体内基因多样性例：张细权等利用例：张细权等利用5 个座位微卫星和个座位微卫星和70 个个10 碱基引物碱基引物得出的得出的RAPD ，分析了惠阳胡须鸡、杏花鸡和清液麻鸡，分析了惠阳胡须鸡、杏花鸡和清液麻鸡3 个广东地方鸡种和培育品种粤黄鸡的群体遗传变异及个广东地方鸡种和培育品种粤黄鸡的群体遗传变异及相互间的关系相互间的关系(3)多态

18、信息含量多态信息含量(Polymorphism information content，PIC) 多态信息含量用于对标记基因多态性的估计，是表示多态信息含量用于对标记基因多态性的估计，是表示DNA变异程度高变异程度高低的一个指标。低的一个指标。PIC0.5为高度多态，为高度多态，0.25PIC0.5为中度多态，为中度多态，PIC0.25为低度多态。为低度多态。 一个标记在群体中的一个标记在群体中的PIC值是根据其值是根据其等位基因的频率等位基因的频率来计算的：来计算的： 其中，其中，k为等位基因数目，为等位基因数目，Pi和和Pj分别为第分别为第i和第和第j个等位基因在群体中的频率。个等位基因在

19、群体中的频率。1 1、群体内基因多样性、群体内基因多样性例如：吴伟、王栋等利用例如：吴伟、王栋等利用4 个微卫星标记个微卫星标记IDVGA- l1 、IDVGA-27 、IDVGA-44 、IDVGA-46 分析了分析了5个品种、种个品种、种群的遗传结构，其多态信息含量群的遗传结构，其多态信息含量: 南阳牛南阳牛: 0.6569 ，延边牛，延边牛: 0.5742 ，韩牛，韩牛: 0.5317 ，西门，西门塔尔牛塔尔牛: 0.6491 ，杂种牛，杂种牛: 0.6869 。 杂种牛变异最大，韩牛变异最小，南阳牛变异较大。杂种牛变异最大，韩牛变异最小，南阳牛变异较大。(4)有效等位基因数有效等位基因

20、数（Effective number of alleles, Ne） 有效等位基因数是反映群体遗传变异大小的一有效等位基因数是反映群体遗传变异大小的一 个指标个指标，其数值越接近，其数值越接近所检测到的等位基因的绝对数，表明等位基因在群体中分布越均匀。所检测到的等位基因的绝对数，表明等位基因在群体中分布越均匀。 1 1、群体内基因多样性、群体内基因多样性Pi 为第为第i 个有效等位基因的频率个有效等位基因的频率对同工酶资料而言，群体间基因多样性通常采用基因对同工酶资料而言，群体间基因多样性通常采用基因分化系数分化系数GST进行测度。进行测度。A、先计算所有群体内的基因一致性、先计算所有群体内的

21、基因一致性S 是群体数是群体数B、计算群体内平均基因多样性、计算群体内平均基因多样性2 2、群体间基因多样性、群体间基因多样性C、总群体的基因一致性为、总群体的基因一致性为Wk 是第是第K 个群体的比例权重个群体的比例权重D、群体间基因多样性为、群体间基因多样性为2 2、群体间基因多样性、群体间基因多样性基因分化系数基因分化系数GST GST=HTHSHTGST=HTHSHTGST 基因分化系数，度量的是群体间的基因多样性基因分化系数，度量的是群体间的基因多样性HT 群体间的基因多样性群体间的基因多样性HS 群群体内的基因多样性体内的基因多样性2 2、群体间基因多样性、群体间基因多样性Hs 是

22、群体内期望杂合度的平均值是群体内期望杂合度的平均值P为每个群体中第为每个群体中第k个座位上的第个座位上的第i个等位基因的平均频率个等位基因的平均频率对对RFLP 而言，群体间的基因多样性为而言，群体间的基因多样性为C i 是n个序列问在位置i 的酶切位数;2 2、群体间基因多样性、群体间基因多样性对对DNA 序列资料而言，序列资料而言， 基因分化的测度为基因分化的测度为dt是群体内和群体间所有配对距离的平均值是群体内和群体间所有配对距离的平均值ds 是群体内平均配对比较距离是群体内平均配对比较距离Chakraborty （1 974 ）提出了）提出了GST 的取样方差的的取样方差的一个近似公式

23、一个近似公式:2 2、群体间基因多样性、群体间基因多样性(2)基因流基因流 由不同繁育种群间个体的偶然交配导致的遗传交换。换句话说，基由不同繁育种群间个体的偶然交配导致的遗传交换。换句话说，基因流泛指一个种群的基因进入另一个种群（同种或不同种）的基因库，因流泛指一个种群的基因进入另一个种群（同种或不同种）的基因库，使接受者种群的基因频率发生改变。使接受者种群的基因频率发生改变。FSR=HRHSHRFSR=HRHSHR在一个区域内亚群的基因分化系数在一个区域内亚群的基因分化系数FST=HTHRHTFST=HTHRHT总群体中不同区域间的基因分化系数总群体中不同区域间的基因分化系数2 2、群体间基因多样性、群体间基因多样性3 3、群体间遗传一致性、群体间遗传一致性(1) Sneath 的遗传相似指数，其计算公式为的遗传相似指数，其计算公式为:Xij 和和Yij 分别是群体分别是群体X 和群体和群体Y 中第中第i 个座位上第个座位上第j 个等位基因的个等位基因的频率频率; I是有关座位数是有关座位数;k是座位