评价遗传多样性的统计方法

一、评价动物遗传多样性的意义第一页，共四十二页。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。遗传多样性越高或遗传变异越丰富，动物对环境变化的适应能力就越强遗传变异的大小与其进化速率成正比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1、评价动物遗传多样性的意义第二页，共四十二页。第二、遗传多样性是保护动物研究的核心之一不了解种内遗传变异的大小、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以生存的动物遗传资源基因，来挽救濒于绝灭的动物，保护受到威胁的动物。1、评价遗传多样性的意义第三页，共四十二页。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。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。1、评价遗传多样性的意义第四页，共四十二页。世界上动物遗传资源保存存在着两种倾向：⑴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品种和杂交种，品种数目迅速减少；⑵在一些发展中国家，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，使原有的地方品种数量大大减少，这两种倾向都导致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第五页，共四十二页。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第六页，共四十二页。重要解决手段----开展动物品种的保存和开发利用评价遗传多样性动物遗传资源的危机2、评价动物遗传多样性的必要性第七页，共四十二页。二、动物遗传多样性的研究方法第八页，共四十二页。1、遗传多样性检测方法本质：揭示遗传物质的变异方法：从形态学水平、细胞学（染色体）水平、生理生化水平、逐渐发展到分子水平。具体方法：传统的形态学、细胞学以及同工酶和DNA技术第九页，共四十二页。（1）PCR特异扩增ITS序列目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第十页，共四十二页。PCR特异扩增ITS序列的原理：ITS序列是中度重复序列，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.ITS序列在核糖体大小亚基的rRNA之间，核糖体大小亚基的rRNA序列非常保守，便于设计PCR过程所需的两端特异性引物，进行典型的锚定PCR.2、遗传多样性研究方法第十一页，共四十二页。（2）差异显示PCR可以用来研究同一个体不同生长时段和不同组织（或分化结构）或者不同个体之间基因表达差异.2、遗传多样性研究方法第十二页，共四十二页。差异显示PCR原理是

根据中心法则，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，肯定就会存在不同的mRNA.我们可以提取细胞的mRNA，然后将其反转录为cDNA，并以此来作为PCR模板,通过PCR就可以显示并放大出mRNA的差异，从而找到差异表达的基因.2、遗传多样性研究方法第十三页，共四十二页。（3）RFLP（扩增片段长度多样性）基于RFLP（限制性酶切片段多样性）和PCR技术发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第十四页，共四十二页。RFLP原理不同物种的DNA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，有很多长度也会有不同.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列，用T4连接酶补平，经过两次PCR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.2、遗传多样性研究方法第十五页，共四十二页。三、评价遗传多样性的统计方法第十六页，共四十二页。1、群体内基因多样性

等位基因频率群体杂合度多态信息含量有效等位基因数2、群体间基因多样性

基因分化系数GST基因流3、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第十七页，共四十二页。(1)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=基因型个体数/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。它是决定一个群体遗传组成的基本标志。

Pi：第i个等位基因的频率；i：纯合复等位基因；j1、j2……jn：与i共显的第1到第n个等位基因。1、群体内基因多样性第十八页，共四十二页。等位基因频率及其方差估计Vp=P(1-P)/[2(n-1)]注：P为基因频率，n为样本规模1、群体内基因多样性第十九页，共四十二页。基因频率估计值的精确度1、群体内基因多样性λ为标准偏差;P为实际基因频率;

P^为P的估计量;Vp为基因频率估计误差。通常可靠性要求按95.45%给定，即λ=2。第二十页，共四十二页。基因频率估计值的可靠性β(相对偏差叫以0.5为限)1、群体内基因多样性第二十一页，共四十二页。1、群体内基因多样性第二十二页，共四十二页。湖羊各座位基因频率值估计及其精确度和可靠性第二十三页，共四十二页。(2)群体杂合度（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：1、群体内基因多样性h为各位点的杂合度;H为各位点的平均杂合度;r为位点数;Pi为第K个位点第I个等位基因的频率。这公式不仅适用在RFLP、微卫星等单座位的DNA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。第二十四页，共四十二页。例：沈见成等利用30个微卫星DNA标记对3个江苏地方鸡品种进行遗传多样性分析，结果3个地方鸡品种的平均杂合度为0.6507，高于朱庆等利用10个微卫星标记测得的四川15个地方乌骨鸡种的平均杂合度(0.6140)和王德前等利用7个微卫星标记测得的中国部分地方鸡种的平均杂合度(0.5124)，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。第二十五页，共四十二页。在重复序列的DNA变异如RAPD、DNA指纹图中，群体内的基因多样性可通过以下步骤计算，并以MAPD表示，MAPD值是一个表明群体差别的值。Nab是某一单个引物两个个体之间不同图带数，Na是个体a的图带数，Nb是个体b的图带数，

C是个体间配对比较数，R是使用的随机引物数。1、群体内基因多样性第二十六页，共四十二页。例：张细权等利用5个座位微卫星和70个10碱基引物得出的RAPD，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相互间的关系第二十七页，共四十二页。(3)多态信息含量(Polymorphisminformationcontent，PIC)多态信息含量用于对标记基因多态性的估计，是表示DNA变异程度高低的一个指标。PIC＞0.5为高度多态，0.25＜PIC＜0.5为中度多态，PIC＜0.25为低度多态。一个标记在群体中的PIC值是根据其等位基因的频率来计算的：

其中，k为等位基因数目，Pi和Pj分别为第i和第j个等位基因在群体中的频率。1、群体内基因多样性第二十八页，共四十二页。例如：吴伟、王栋等利用4个微卫星标记IDVGA-l1、IDVGA-27、IDVGA-44、IDVGA-46分析了5个品种、种群的遗传结构，其多态信息含量:

南阳牛:0.6569，延边牛:0.5742，韩牛:0.5317，西门塔尔牛:0.6491，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。第二十九页，共四十二页。(4)有效等位基因数（Effectivenumberofalleles,Ne）

有效等位基因数是反映群体遗传变异大小的一个指标，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。1、群体内基因多样性Pi为第i个有效等位基因的频率第三十页，共四十二页。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GST进行测度。A、先计算所有群体内的基因一致性S是群体数B、计算群体内平均基因多样性2、群体间基因多样性第三十一页，共四十二页。C、总群体的基因一致性为Wk是第K个群体的比例权重D、群体间基因多样性为2、群体间基因多样性第三十二页，共四十二页。基因分化系数GST

GST——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HS——群体内的基因多样性2、群体间基因多样性第三十三页，共四十二页。第三十四页，共四十二页。Hs是群体内期望杂合度的平均值P为每个群体中第k个座位上的第i个等位基因的平均频率第三十五页，共四十二页。对RFLP而言，群体间的基因多样性为Ci是n个序列问在位置i的酶切位数;2、群体间基因多样性第三十六页，共四十二页。对DNA序列资料而言，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ds是群体内平均配对比较距离Chakraborty（1974）提出了GST的取样方差的一个近似公式:2、群体间基因多样性第三十七页，共四十二页。(2)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。在一个区域内亚群的基因分化系数总群体中不同区域间的基因分化系数2、群体间基因多样性第三十八页，共四十二页。3、群体间遗传一致性(1)Sneath的遗传相似指数，其计算公式为:Xij和Yij分别是群体X和群体Y中第i个座位上第j个等位基因的频率;I是有关座位数;k是座位i上的等位基因数。由这个指数公式可以看出，具有相同等位基因频率的群体，不一定具有最大相似性指数值(Is值)，如，群体X和Y在第5个座位上基因频率相同，即Xi=Yi=0.5，这个数值低于某些明显不同的群体间的相似指数。这显然是不合理的，应加以改进。第三十九页，共四十二页。(2)Nei(1972,1974,1978)提出了遗传相似系数和遗传距离的另一种估算方法。Nei的相似系数计算公式为:Xi和Yi是X群体和Y群体第i个等位基因的频率。遗传距离D(Nei将其称为标准遗传距离)是相似系数IN