群体的遗传分析

群体的遗传分析2010年2月四川师范大学生科院张光祥第1页，共48页，2023年，2月20日，星期六群体遗传的研究特点与任务群体遗传研究的任务：研究群体的遗传结构变化规律、原因以及在生物进化与物种形成中的作用群体遗传的研究特点：以群体为基本研究单位以基因频率和基因型频率描述群体遗传结构;采用数学和统计方法进行研究；群体遗传研究为揭示生物的物种起源与演变及其生物进化机制，种群遗传多样性演变规律与生物保护策略等提供了有效手段2010年2月四川师范大学生科院张光祥第2页，共48页，2023年，2月20日，星期六第一节：群体的遗传平衡一、孟德尔群体

:1、群体(生态学)群体：某一空间内生物个体的总和包括全部物种的生物个体种群、地区群体/居群:地理隔离会造成基因交流障碍，所以群体遗传学研究生活在同一区域内，能够相互交配的同种生物的个体群遗传学和进化论中研究的群体是孟德尔群体：同一物种内有相互交配关系、能自由进行基因交流的所有个体。2010年2月四川师范大学生科院张光祥第3页，共48页，2023年，2月20日，星期六2、孟德尔群体及其有关概念孟德尔群体的本质特征是：群体内每个个体的♀配子(或♂配子)具有相等的机会与其他任何一个个体的♂配子(或♀配子)结合。所以，孟德尔群体又叫随机交配群体。最大的孟德尔群体就是整个物种（不存在生殖隔离）。群体内不同个体的基因型可以不同。由于复等位基因的广泛存在，不同个体所具有的等位基因也可能不一样，但群体中所有的基因是一定的。基因库(genepool)指一个群体中包含的所有基因总数，这里的“所有基因”是指群体内存在于所有基因座（geneloci）上的全部等位基因。生物体在繁殖过程中，并不能把个体的基因型传递给子代，传递给子代的只是基因。2010年2月四川师范大学生科院张光祥第4页，共48页，2023年，2月20日，星期六二、基因型频率与基因频率1、基因型频率：一个群体内某个特定基因型所占的比例。在一个个体数为Ｎ的二倍体生物群体(居群)中,一对等位基因(A,a)的三种基因型的频率表示如下:基因型频率个体数P+H+QQ=q/NH=h/NP=p/N符号N=100000N型:16000MN型:48000M型:36000MN血型实例Nqhp符号1合计Q=0.16aaH=0.48AaP=0.36AAMN血型实例基因型一个群体即使所有个体都具有相同繁殖效率,也只有在随机交配前提下,基因型频率才能维持不变。只要不是随机交配，基因型频率就会发生变化。比如F2通过自交产生的F3群体基因型频率就变了。2010年2月四川师范大学生科院张光祥第5页，共48页，2023年，2月20日，星期六2、基因频率基因频率：群体内某个特定基因座(locus)上一个特定等位基因占该基因座位所有等位基因总数的比例，也称为等位基因频率。基因频率基因型频率p

+

q

=

1a基因:qA基因:p符号P+H+Q=10.160.480.36实例1QHP符号合计aaQ+½H=0.4AaP

+

½H

=

0.6AA实例基因型一个群体只要所有个体都具有相同的繁殖效率，无论随机交配还是通过自交，产生的子代群体内基因频率都维持不变。在一个个体数为Ｎ的二倍体生物群体中，一对等位基因(A,a)的基因座位共有2N份，两个等位基因的频率表示如下：2010年2月四川师范大学生科院张光祥第6页，共48页，2023年，2月20日，星期六三、哈德－魏伯格定律1.在一个完全随机交配的群体内，如果没有其它因素（如突变、选择、迁移等），那么，基因频率和基因型频率可以保持恒定，各代不变。这一现象是德国医生WeinbergW.和英国数学家哈德HardyG.H.于1908年分别发现的，故称：哈德－魏伯格定律。设：在一个随机交配群内基因A的频率为

p,基因

a的频率为q，p+q=1；则：三种基因型的频率为：P=p2、H=2pq、Q=q2当3种不同基因型个体间充分随机交配，下一代基因型频率和亲代完全一样，不会发生改变：子代基因型频率仍维持不变频率q频率p频率p频率qaaq2Aapq配子aAapq配子aAAp2配子A配子A♀♂2010年2月四川师范大学生科院张光祥第7页，共48页，2023年，2月20日，星期六2、平衡群体中基因(型)频率的计算在英国无爱滋病死亡的大人群中,检测出△32/△32的基因型频率假如为Q=0.01。由于人类大群体一般可视为孟德尔群体，按照Q=q2，可算出：q=0.1,p=1–q=0.9；基因型+/+的频率P=p2=0.81；杂合子+/△32频率：H=2pq=2×0.1×0.9=0.18人类3号染色体的细胞表面蛋白基因CCR5，编码区缺失32bp突变成△32后导致易感HIV。△32/△32易感染且发病快；杂合体易感染但发病慢；+/+不易感染。通过培养细胞的易感性试验和分子手段都可鉴定基因型。我国人群中△32的频率为2‰（王福生等,1999）。2010年2月四川师范大学生科院张光祥第8页，共48页，2023年，2月20日，星期六3、非平衡群体的判断以细胞表面蛋白基因CCR5的32bp缺失突变为例。在英国无爱滋病死亡地区的大人群中假如已知有:q=0.1,p=0.9,P=0.81,H=0.18,Q=0.01。假如有一半的△32/△32因感染HIV而死亡，则群体中的Q、P和H就变成了：Q1=0.005/0.995=0.005，P1=0.81/0.995=0.814H1=(1–P1–Q1)=0.18/0.995=0.181相应地：p1=P1+½H1=0.9045,q1=1–p1=0.0955由于p12≠P1,2p1q1≠H1,q12≠Q1，突变基因纯合子死亡一半后的群体就为非平衡群体。2010年2月四川师范大学生命科学学院张光祥第9页，共48页，2023年，2月20日，星期六4、利用共显性基因(标记)进行分析判断例：我国某人群中测定了1050人对苯硫脲的尝味能力,其中410人(TT)有尝味能力、杂合的有500人(Tt)、味盲者有140人(tt)。问是否是达到Hardy-weiberg平衡？由于：T基因的频率p=(2×410＋500)/(1050×2)=0.63t的基因频率q

=(2×140＋500)/(1050×2)=0.37根据遗传平衡定律可算出基因型频率和频数理论值(C):c2=0.4310.0970.2250.109(Ci–Oi)2/CiN=1050Nq2=143.742Npq=489.51Np2=416.75预期频数(C)1050=N140500410实际频数(O)合计ttTtTT由于在实际调查中存在抽样误差,需理应卡平方检验法进行适合性检验：c2=S[(Ci–Oi)2/Ci]，H0:Ci–Oi=eic2=0.431＜

c2a=0.05=3.841,符合遗传平衡群体特征。2010年2月四川师范大学生科院张光祥第10页，共48页，2023年，2月20日，星期六5、从不平衡到平衡只需1代随机交配由于在△32/△32被淘汰一半后的初始群体中：H1=0.181,P1=0.814,Q1=0.005,p1=0.9045,q1=0.0955P2=0.8181，Q2=0.0091，H2=2×0.0864=0.1728基因频率不变：P=p2,H=2pq,Q=q2,即已达平衡。而且:p12

=0.90452=0.8181≠P1，q12

=0.09552=0.0091≠Q1，2p1q1=0.1728≠H1也就是说说明群体处于非平衡状态。再来看看经过一次随机交配后的子代群体：p1=0.9045q1=0.0955△32/△32q12=0.0091CCR5/△32p1q1=0.0864配子:△32q1=0.0955CCR5/△32p1q1=0.0864配子:△32CCR5/CCR5p12=0.8181配子:CCR5p1=0.9045配子:CCR5群体内♂配子群体内♀配子2010年2月四川师范大学生科院张光祥第11页，共48页，2023年，2月20日，星期六6、哈德－魏伯格定律要点总结①．在随机交配的大群体中，如果没有其它因素干扰，则各代的基因频率保持不变；②．任何一个大群体内，不论初始基因频率和基因型频率如何，只需经过一代的随机交配就可达到平衡；③．当一个群体达到平衡状态后，基因频率和基因型频率关系是：P=p2，H=2pq，Q=q2

哈德－魏伯格定律也叫遗传平衡定律2010年2月四川师范大学生科院张光祥第12页，共48页，2023年，2月20日，星期六四、遗传平衡定律的意义1、遗传平衡定律是群体遗传分析的理论基础。2、除自花授粉植物外,高等生物的自然群体一般接近于随机交配,且都是很大的群体。所以,遗传平衡定律基本适用于分析、研究这类群体，具有广泛的实用性。3、根据遗传平衡定律,在随机交配条件下,如果没有明显的迁移、选择和增加突变等因素的干扰，平衡群体的基因频率和基因型频率世世代代保持不变,即平衡群体的遗传结构是稳定不变的。4、群体的遗传平衡是有条件的,研究影响遗传平衡的因素，以及在这些因素作用下群体结构发生变化的规律，便可揭示生物进化的规律。2010年2月四川师范大学生科院张光祥第13页，共48页，2023年，2月20日，星期六五、群体遗传平衡的条件群体维持遗传平衡的主要条件有：1、随机交配；2、大群体；3、无选择；4、无突变或正反向突变相抵；5、无其它基因掺入形式(主要是迁移)。突变无突变随机无大无群体平衡→稳定选型交配与近亲交配迁移遗传漂变选择群体平衡扰动交配繁殖迁移群体选择因素群体遗传学研究的重点，正是研究上述条件不满足时，群体遗传结构的变化及其对进化的作用。在这些因素中，突变和选择是主要的，遗传漂变和迁移也有一定的作用。但是在自然界中，偶尔会有一些因素发生变化，如一定范围的极端气候、严重污染事件、小群体迁移等，每次这样的事件都将造成群体遗传结构的扰动：2010年2月四川师范大学生科院张光祥第14页，共48页，2023年，2月20日，星期六第二节、改变遗传平衡的因素基因突变对群体遗传结构的影响选择对群体遗传结构的影响突变与选择的联合作用迁移对群体遗传结构的影响遗传漂变及其作用2010年2月四川师范大学生命科学学院张光祥第15页，共48页，2023年，2月20日，星期六一、基因突变对群体遗传结构的影响1、突变压(mutationpressure)：基因突变造成的基因频率改变量，等于基因频率与突变率的乘积。Aauv基因突变一是为自然选择提供原始材料，二是直接导致群体基因频率改变。令u=正突变频率；v=反突变频率：一对基因的突变有正突变，也有反突变，所以：Aa的频率即A的减少率为pu(正突变压)；aA的频率即A的增加率为qv(反突变压)。在没有其他因素影响时：设某一世代中，一对基因A,a的频率分别为p和q。则：突变对A

基因频率的影响为：Dp=

qv

–pu2010年2月四川师范大学生科院张光祥第16页，共48页，2023年，2月20日，星期六2、pu=qv

时的基因频率与突变率关系当群体内pu=qv

时，并不改变群体内的基因频率，群体仍然处于平衡状态：由于△p=qv

–pu

=0，且q=1–p

A的增量

A减少量所以：pu

=

qv=(1–

p)v=v

–

pv也就是：pu＋pv=v,改写为p(u＋v)=vvuuq+=同理可得：由于：Aa的正突变率为u；aA的反突变率为v。群体中A的频率为p

，a的频率为q，p＋q=1。vu+vp

———故：

=在没有其他因素干扰时，平衡群体的基因频率由正、反突变频率大小决定。如实验查明一对等位基因的正、反突变率，就可利用左边公式计算出平衡状态下的基因频率。〰〰〰〰〰〰2010年2月四川师范大学生科院张光祥第17页，共48页，2023年，2月20日，星期六当群体内正、反突变压相等时，可以根据突变率计算基因频率例如：A→a的突变率为1/100万，即u=1×10-6

；a→A的反突变率为0.5/100万，即v=5×10-7在pu

=qv的前提下，有p=v/(u＋v)

。所以，根据公式：p=v/(u＋v)可算出：p=0.0000005/(0.0000005＋0.000001)=⅓

也就是在群体中，A基因占⅓,a基因占(1–p)=⅔。这时的正突变压pu=⅓×(1×10-6)=⅓

×10-6这时的反突变压qv=⅔

×(5×10-7)=⅓

×10-6所以，正反突变压相等≠

正反突变率相等如果等位基因的正反突变率相等(即v=u),同时正反突变压也相等(pu=

qv),则必然是q=p=0.52010年2月四川师范大学生科院张光祥第18页，共48页，2023年，2月20日，星期六3．当群体内正、反突变压不相等时根据前面的知识，△p=qv–pu,且p＋q=1。在u

和v

维持不变的情况下，如果pu＞qv，即A承受的突变压比a承受的突变压大。也就是说在群体内，与a突变成A相比，有更多的A突变成a。一个世代后,与上一代相比p变小了：p1

=p0–△p。p

的这个减量(–△p)就是q

的增量(△q)：q1

=q0+△q。总之,在突变率不变的情况下,如果正、反突变压不相等,则这种突变压差的作用下,会使A、a的基因频率向缩小突变压差的方向改变,最终使突变压相等。由于基因的突变频率一般都很低(1/104～1/107)，因此,突变压差对基因频率的明显改变要经过很多世代。对于繁殖周期很短的生物，可在较短时间内引起基因频率的明显改变。2010年2月四川师范大学生科院张光祥第19页，共48页，2023年，2月20日，星期六举例说明突变对基因频率的影响(了解)已知果蝇在正常条件下，灰体Y→黄体y的突变率：u=0.0001;黄体y→灰体Y的突变频率v=0.00000004现在有一个灰体(YY)×黄体(yy)的F2群体，即p0=q0=0.5,准备让其随机交配观察基因频率的变化。C2

（n=2）C1（n=1）0.4999000450.49995002pn-4.99750000008×105-4.998×105△pn-12.00019992×1082×108qn-1v4.9995002×1055×105pn-1u突变压

p0u=0.0001×0.5=0.00005,

q0v=0.00000004×0.5=0.00000002△p=qv–pu=0.00000002–0.00005=–0.00004998突变经配子传递给子代,影响群体的基因频率。所以,子代

p1=0.5–0.00004998=0.49995002,q=0.500049982010年2月四川师范大学生科院张光祥第20页，共48页，2023年，2月20日，星期六二、选择对群体遗传结构的影响1、概念：选择是指群体内不同基因型个体在特定条件下将自身的基因传递给子代的几率存在差异的现象。改变基因频率的最主要因素。自然选择、人工选择。其中(⅓)2cc的白化苗个体又会被淘汰。适合度(w)：特定条件下群体中某一基因型的个体与最优基因型相比，将自身基因传递给子代的相对能力。选择压(S)：特定条件下群体中某一基因型的个体将自身基因传递给子代的能力受到削弱的程度;S=1-w2．群体内隐性致死基因的淘汰：例如：玉米致死基因突变体的选择效应：设：绿色基因C和白化苗基因c的频率各0.5。经一代繁殖，子代群体将有¼

白苗→全部死亡。则：剩下的群体中C频率为⅔、c频率只有⅓由此形成的下一代个体的频率为：2010年2月四川师范大学生科院张光祥第21页，共48页，2023年，2月20日，星期六3、淘汰隐性性状(即S=1)时基因频率改变的规律前述群体中：白花基因的q=0.4,红花基因的p=0.6设：此群体为初始群体，白花基因a的频率为q0=0.4淘汰白花(aa，即S=1)，随机交配的子代群体隐性基因频率q1可从杂合子所占的比值中求出。q1=0.4/1.4=0.2857连续n代淘汰后，隐性等位基因频率为：△qnn+1=–qn2/(1+qn)；n=1/qn–1/q0：淘汰隐性性状的速度很慢,效果随世代的增加而变差。8q=0.199849898483需世代nq=0.001q=0.002q=0.01q=0.02q=0.2目标由于a只占杂合体基因的一半，所以，a在总个体中所占的比值为：2010年2月四川师范大学生科院张光祥第22页，共48页，2023年，2月20日，星期六玉米致死基因突变体的选择效应(续)经n代淘汰后，群体内三种基因型的频率为：例如淘汰至第十代时：∴第十代时，在100株苗中的白化苗个体已不到1株(0.83%)2010年2月四川师范大学生科院张光祥第23页，共48页，2023年，2月20日，星期六4、群体内显性致死基因的淘汰淘汰显性性状可以迅速改变基因频率，只需自交一代，选留具有隐性性状的个体即可成功。例如:红花×白花F1红花F2:¾红花:¼白花如：一个随机交配群体有红花株84%、白花株16%。∴白花基因频率q=0.4红花基因频率p=1–q=0.6如果把全部红花植株都淘汰(S=1),下一代就全是白花植株。这时，p=0、q=1,基因频率发生改变的迅速很快。2010年2月四川师范大学生科院张光祥第24页，共48页，2023年，2月20日，星期六5、选择影响隐性基因频率的规律总结(1)、基因频率越小，选择使频率降低的幅度越小；当隐性基因很少时，几乎完全存在于杂合体中。当选择压S=1时，根据△qnn+1=–

qn2/(1+qn):(2)、对隐性基因的不完全选择，即0＜S＜1时，设初始群体为平衡群体(p2AA+2pqAa+q2aa=1):基因型AAAaaa全群体起始频率p022p0q0q021选择系数S00S选择后p022p0q0q02(1-S)1-Sq02相对频率P02/(1-Sq02)2p0q0/(1-Sq02)q02(1-S)/(1-Sq02)1q1=½×2p0q0/(1-Sq02)+q02(1-S)/(1-Sq02)=q0(1-Sq0)/(1-Sq02)即：qn+1=qn(1–Sqn)/(1–Sqn2)0.050-0.0091q0=0.10.0667-0.0333q0=0.29.99×10-7-0.1143-0.1667-0.3556-0.4263△q010.000990.0800.08330.08890.090q0=0.001q0=0.4q0=0.5q0=0.8q0=0.9q102010年2月四川师范大学生科院张光祥第25页，共48页，2023年，2月20日，星期六不同选择压S下对隐性性状选择的效果(了解)由于：

qn+1=qn(1–Sqn)/(1–Sqn2)

△qnn+1=qn+1–qn=–Sqn2(1–qn)/(1–Sqn2)基因频率q的改变不同选择压S下选择所需的世代数q0qnS=1(致死)S=0.5S=0.1S=0.010.990.5111565590.50.182010210200.0251890.0010.000190001800590023900230当q0很小，比如＜0.0001时，分母(1–Sq02)≈1，进行一个世代的选择，引起的基因频率改变量：△qnn+1=qn+1–qn≈

–Sqn2(1–qn)由此可推出下列公式(以代替△q，见p480)：S·n=(q0–qn)/q0qn+2.3031ּlog10[q0(1–qn)/qn(1–q0)]dqdn2010年2月四川师范大学生科院张光祥第26页，共48页，2023年，2月20日，星期六一次选择对隐性等位基因频率的影响主要决定于初始频率2010年2月四川师范大学生科院张光祥第27页，共48页，2023年，2月20日，星期六三、突变与选择的联合作用(了解)1、aa个体承受的选择压为S

。设A对a完全显性，a的频率为q，Aa突变率为u，aA突变率为v。q

的变化：突变产生的增量△qm=u(1–q)–vq

因选择引起的损失量△qS=–Sq2(1–q)

当突变产生的增量△qm与选择引起的损失量△qS相等时:u(1–q)–vq

=

–Sq2(1–q),即u=–Sq2+vq/(1–q)

。当S=1(致死或无生育能力)时：u≈q2。即是说在一个随机交配大群体中，如没有大规模的迁移，也没有突变率的剧烈变化，且S=1时，群体通常呈动态平衡状态，可以用基因频率q→来估算突变率u。如果自然突变率很低，群体内a又很少(严重遗传病)时，vq可忽略不计，这时：u≈–Sq2，即q≈。2、如果选择是对完全显性的等为基因淘汰，则：p

ּS=发病率ּ

(1/2)=v，当S=1时(如没有生育机会的严重显性遗传基因)，p=发病率ּ

(1/2)=v2010年2月四川师范大学生科院张光祥第28页，共48页，2023年，2月20日，星期六四、迁移对群体遗传结构的影响迁移是指在一个大群体内，由于一部分个体新迁入导致基因频率变化的现象。个体的迁移也是影响群体基因频率的一个因素。但迁移一般是小规模设：一个大群体内，新迁入个体所占比例即迁入率为m。则1–m为原有个体比率。令：迁入个体某基因的频率为qm，原有个体的同一基因的频率为q0，二者混合后群体内等位基因的频率q1将为：q1=mqm+(1–m)q0=m(qm–q0)+q0一代迁入引起基因频率变化（△q）则为△q=q1–q0=m(qm–q0)+q0–q0

=m(qm–q0)用类似推导方法也可得到迁出部分个体后的基因频率变化计算公式。2010年2月四川师范大学生科院张光祥第29页，共48页，2023年，2月20日，星期六五、遗传漂变（geneticdrift）1、遗传漂变的定义在一个小群体内，每代从基因库中抽样形成配子时，会产生较大误差,由这种误差引起群体基因频率的偶然变化,叫做遗传漂变。遗传漂变亦称随机遗传漂变,首先由S.Wright提出,所以又叫莱特效应(Wrighteffect)。2．引起遗传漂变的原因遗传漂变一般发生于小群体中。由于群体太小，在群体分布范围内个体的分布密度太低，不同个体将自身基因传递给子代的机会常常受到偶然因素的影响而出现差异，难以充分地实现随机交配，在小群体内基因不能达到完全自由分离和组合,使基因频率容易产生偏差。但这种偏差不是由于突变、选择等因素引起的。2010年2月四川师范大学生科院张光祥第30页，共48页，2023年，2月20日，星期六3、遗传漂变的作用群体愈小就愈易发生遗传漂变作用。右图为群体大小与遗传漂变的关系，3种群体个体数分别是50、500和5000,初始等位基因频率约为0.5。例如：人类不同种族所具有的血型频率差异在实际中并没有适应上的意义，可以像类人猿一样将血型差异一直传下来，可能是当初遗传漂变的结果。许多中性或不利性状的群体间差异，用自然选择理论难以解释，可能是当初遗传漂变的作用进化。所以,遗传漂变作用就是可将那些中性或不利性状在群体中继续保留下来而不被消灭。2010年2月四川师范大学生科院张光祥第31页，共48页，2023年，2月20日，星期六4、奠基者效应与瓶颈效应从群体迁出或抽取少量个体构成的新群体，如果其基因频率与原群体不同，这种改变也归为遗传漂变。⑵.瓶颈效应：由于群体大小的大幅消长变化而使群体基因频率或遗传组成发生了明显改变的现象。大群体→少数个体→初始小群体→大群体稳定的p0和q0→不稳定的p1和q1→稳定的p和q

⑴.奠基者效应：初始小群体的基因频率对由此发展起来的大群体的基因频率产生决定性作用。2010年2月四川师范大学生命科学学院张光祥第32页，共48页，2023年，2月20日，星期六第三节、平衡定律的推广(了解)一、遗传平衡定律适用于孟德尔群体的复等位基因分析pi22pApB2pBpipB22pApipA2基因型频率iiIAIBIBiIBIBIAiIAIA基因型OABBA表现型∴基因i的频率pi=；由于PAB=2pApB，∴pB=PAB/2pAPA+PO=pA2+2pApi+pi2=(pA+pi)2，等位基因IA的频率等位基因IB

的频率也可根据pA和pi求得：pB=1-pA-pi如孟德尔群体中某个基因座有k个等位基因A1、A2、…、Ai、…、Ak，则有k个纯合基因型AiAi和½·k·(k–1)个杂合基因型AiAj，平衡群体中等位基因频率和基因型频率的关系：PAiAi=pi2，PAiAj=2·pipj，(i=1,2,…,k；j=i+1,i+2,…,k)例如，ABO血型受单基因控制，该基因座具有3个复等位基因(IA、IB和I)，其中IA和IB是共显性，IA和IB对i是显性。人类大群体中ABO血型的基因型和表现型关系：2010年2月四川师范大学生科院张光祥第33页，共48页，2023年，2月20日，星期六二、孟德尔群体中伴性遗传基因的频率设等位基因A的频率为p，a的频率为q。在孟德尔群体中，异配性别（如人类男性群体）的个体只有单份等位基因，而且只能来自同配性别（如人类女性群体）的配子。即异配性别群体的表现型频率就是同配性别群体的基因频率。而且，异配性别群体产生的含等位基因的两类配子比例与同配性别产生一样。以人类为例：♂性群体内隐性表型频率=a基因频率q，而且这个频率与♀性群体内一样。同样有p+q=1的关系。所以：♀性别群体内三种基因型AA、Aa和aa的频率依次为PAA=p2,PAa=2pq,Paa=q2

♀配子♂配子XAXAXAXaXaXaXAXaXAYYXAYXaYXaY2010年2月四川师范大学生科院张光祥第34页，共48页，2023年，2月20日，星期六哈德－魏伯格定律照样适用于性连锁基因♀配子♂配子XAXAXAXaXaXaXA0.7Xa0.3XAYXaY1Y0.7XAY0.3XaY0.7XA0.49XAXA0.21XAXa0.3Xa0.21XAXa0.09XaXa如一部分人迁移异地构成一个新群体,♂性群体内PAY=p=0.7,QaY=q=0.3;♀性群体内PAA=0.5,PAa=0.4,Paa=0.1。则:p=0.5+½0.4=0.7,q=0.1+½0.4=0.3。由于PAA≠p2，PAa≠2pq,该初始群体处于遗传不平衡状态。对于伴性遗传基因，遗传不平衡状态的群体经过一代的自由通婚，也可以建立起遗传平衡：2010年2月四川师范大学生科院张光祥第35页，共48页，2023年，2月20日，星期六第四节

群体遗传分析的发展一、连锁不平衡分析二、保护遗传学简介ConservationGenetics2010年2月四川师范大学生科院张光祥第36页，共48页，2023年，2月20日，星期六一、连锁不平衡（重要概念）1、连锁不平衡(linkagedisequilibrium,LD)现象连锁不平衡是指群体中相邻基因座位上非等位基因的非随机性相关。当一个基因座位上的特定等位基因a，与附近连锁的非等位基因b同时出现的几率(pab)，大于因自由组合而使两者同时出现的几率(pa·pb)时,就称这两个位点处于LD状态。设A,a分别为基因座A上的一对等位基因；B,b分别为基因座B上的一对等位基因。pA

,pB

分别为基因A和B的频率；PAB,PAb,PaB,Pab分别群体将产生的四种配子AB,Ab,aB和ab的频率，则群体中这基因座间的连锁不平衡值D为：D=PAB-

pA·pB=PAB·Pab-PAb·PaB设Q=P(B/A)=PAB/pA，R=P(B/a)=PaB/pa，连锁不平衡值D亦可用下式表示：D=pA·qa·（Q–R）2010年2月四川师范大学生科院张光祥第37页，共48页，2023年，2月20日，星期六2、连锁不平衡的特点(了解)（1）、突变和重组对LD起着极其重要的作用重组是打断LD的主要原因,即LD程度与重组率呈反比。所以，LD是由突变产生的多态性形成的。某一特定等位基因附近的基因座有新的突变产生时，LD出现。之后随重组的发生,两位点间LD程度逐渐降低。基因组不同位置的重组率不同。理论上,人群中LD强度将随着时间和遗传图距而降低,但对于紧密连锁位点间的LD,实际上随机因素起着更重要的作用。另外,虽然也有数据显示,随着遗传图距的增加，LD有减弱的趋势,但靠得很近的标记并非总呈是现出LD。（2）、遗传漂变是指群体中世代间基因频率的随机变化。遗传漂变的“奠基者效应”,也会导致LD的出现。但是不断的或剧烈的遗传漂变最终导致了一个等位基因的固定或丢失,群体中某个等位基因都纯合,则造成LD的估算无意义(=0)。（3）、其他影响LD的因素：人口增长与群体结构，如增长可引起LD程度的降低;突变率的变化;基因转换2010年2月四川师范大学生科院张光祥第38页，共48页，2023年，2月20日，星期六3、研究连锁不平衡的意义随着人类全基因组计划的完成,越来越多的人开始把目光转向多基因疾病的基因定位、克隆、诊断和治疗。过去对符合孟德尔遗传规律的单基因病的研究主要采用连锁分析,其数据来源于对受累家系的分析,而多基因病是受多个微效基因与某些环境因素共同影响所致。Risch等认为,多基因疾病中若应用连锁分析定位微效基因,所需要的家系数目将大得惊人,故提出了关联分析(testofassociation)的方法。其中基于连锁不平衡的关联分析在定位复杂疾病基因上显示出强大的功能。LD分析是利用群体进行基因定位的重要手段：人类遗传学、动物遗传学、异花授粉植物的遗传研究与新基因发现。LD分析的数学模型和方法因群体类型和构成不同而异，其中大多数都是属于双等位基因的配对检验。到目前为止，LD分析法还在不断发展与完善。梁云等,2005,人类基因组中的连锁不平衡方式,国外医学·生理、病理科学与临床分册,Vol.25,No.3,P:247-2502010年2月四川师范大学生科院张光祥第39页，共48页，2023年，2月20日，星期六二、保护遗传学简介(了解)ConservationgeneticsistheapplicationofgeneticstopreservespeciesasdynamicentitiescapableofcopingwithenvironmentalchangeGeneticmanagementofsmallpopulationsResolutionoftaxonomicuncertaintiesIdentifyinganddefiningunitsofconservationwithinandbetweenspeciesUseofgeneticinformationforwildlifeforensicsAddressgeneticfactorsthataffectextinctionriskandgeneticmanagementtominimizeormitigatethoserisksFrankhametal.2002.IntroductiontoConservationGenetics.CambridgeUniv.Press1、什么叫保护遗传学？2010年2月四川师范大学生命科学学院张光祥第40页，共48页，2023年，2月20日，星期六11majorgeneticissuesinconservationbiologyInbreedingandinbreedingdepressionLossofgeneticdiversityandadaptivepotentialPopulationfragmentationandlossofgeneflowGeneticdriftbecomesmoreimportantthannaturalselectionasmainevolutionaryforceAccumulationofdeleteriousmutations(lethalequivalents)AdaptationtocaptivityandconsequencesforcaptivebreedingandreintroductionsTaxonomicuncertaintiesmaskingtruebiodiversityorcreatingfalsebiodiversityDefiningESUsandmanagementunitswithinspeciesForensicanalysesUnderstandspeciesbiologyOutbreedingdepression2010年2月四川师范大学生命科学学院张光祥第41页，共48页，2023年，2月20日，星期六5broadcategoriesofconservation

geneticspublicationsManagementandreintroductionofcaptivepopulations,andtherestorationofbiologicalcommunitiesDescriptionandidentificationofindividuals,geneticpopulationstructure,kinrelationships,andtaxonomicrelationshipsDetectionandpredictionoftheeffectsofhabitatloss,fragmentationandisolationDetectionandpredictionoftheeffectsofhybridizationandintrogressionUnderstandingtherelationshipsbetweenadaptationorfitnessandthegeneticcharactersofindividualsorpopulations2010年2月四川师范大学生命科学学院张光祥第42页，共48页，2023年，2月20日，星期六OthertopicsPhylogeogra