群体遗传与进化-群体遗传（普通遗传学课件）

《遗传学》迁移主要内容一二迁移（transference）的概念迁移（transference）对遗传平衡的影响自然界生物同种生物的不同种群由于环境因素在不断的迁移，不同种群之间个体的流入和流出必然影响种群的遗传平衡。迁移（transference）的计算三一、迁移（transference）的概念指在一个大群体内，由于每代有一部分个体新迁入，导致其基因频率变化的现象。二、迁移（transference）对遗传平衡的影响个体的迁移也是影响群体基因频率的一个因素。但个体的迁移一般是小规模的。三、迁移（transference）的计算假如有一个大的群体，每一代中有一部分是新的迁入者，其比率为m。则原有个体比例为1-m。设迁入个体中的某一个体基因频率是qm，则原有个体同一基因频率是q0。则在混合群体内基因频率q1将是：

q1=mqm+(1-m)q0=m(qm-q0)+q0迁入一代引起的基因频率的改变为：△q=q1–q0=m(qm–q0)

由式子可知，在一个有个体迁入的群体里，基因频率的改变明显的取决于迁入率及迁入个体与原群体之间的基因频率差异。三、迁移（transference）的计算三、迁移（transference）的计算每一代迁入mq1q21-m迁移改变基因频率决定于两个因素：迁移率两个群体中基因频率之差。在种子生产中，迁移被称为群体混杂。混杂包括机械混杂与生物学混杂。由于混杂迁入进来部分新的基因型个体或基因，因此群体的基因频率就要改变。《遗传学》随机交配的偏移主要内容一二非随机交配非随机交配的类型哈德-温伯格定律的前提是随机交配。自然届常常会出现非随机交配的情况，进而影响遗传平衡。一、非随机交配哈德-温伯格定律的前提是随机交配。自然届常常会出现非随机交配的情况。所谓非随机交配是指群体中某种基因型个体更有可能与某种特定基因型的个体交配（与随机交配条件下的交配概率相比）。非随机交配可细分为选型交配和近亲交配，二者均能导致群体内基因型频率的变化。二、非随机交配的类型b选型交配是指让特定基因型个体间交配，这里有两种情况：一是相同基因型个体间的交配（如AA×AA、Aa×Aa或aa×aa）比随机交配所预期的频率高，这叫正选型交配或叫同型交配。（一）选型交配二、非随机交配的类型选型交配只可改变基因型频率，不能改变基因频率，一般可以预期杂合体减少，而纯合体增加。正选型交配只限于对决定特定性状（选择的对象）的基因位点产生效果，所以在群体遗传学上它远不及近亲交配重要。二、非随机交配的类型（一）选型交配b二是相同基因型个体间的交配比随机交配所预期的频率低，或者说不同基因型个体间的交配（如AA×aa、AA×Aa或Aa×aa）比随机交配所预期的频率高，这叫负选型交配或叫异型交配。二、非随机交配的类型b近亲交配是指有亲缘关系的个体间的交配。这种交配方式比随机交配所预期的频率要高得多。在这种情况下，由于所有基因位点上纯合体增加，所以它的影响很大。（二）近亲交配二、非随机交配的类型《遗传学》形成新基因主要内容一二新基因对于改变群体遗传组成的作用新基因对于改变群体遗传平衡的计算新基因由基因突变形成。新基因的形成改变群体遗传平衡。基因突变是生物变异的主要来源，为生物进化提供了最初的原材料。一、新基因对于改变群体遗传组成的作用（一）能提供自然选择的原始材料新基因由基因突变形成。基因突变是指由于DNA分子中发生碱基对的增添、缺失或改变而应起的基因结构的改变。基因突变是生物变异的主要来源，为生物进化提供了最初的原材料。一、新基因对于改变群体遗传组成的作用（二）影响群体等位改变遗传平衡如果突变后的个体适应所在环境而经自然选择存留下来的话，那么该基因频率可影响种群基因频率，反之，如果突变后的个体不适应环境的话，则会被自然选择淘汰，那么对该种群的基因频率就不产生影响。一、新基因对于改变群体遗传组成的作用基因突变的机制一、新基因对于改变群体遗传组成的作用果蝇的眼色突变一、新基因对于改变群体遗传组成的作用玉米的白化突变二、新基因对于改变群体遗传平衡的计算在某一群体中，基因A→a的突变速率为u，A基因频率为p，a基因频率为q，若干世代后群体基因频率将会是p＝0,而q＝1。设a→A的逆向突变频率为v，则群体内A基因频率的改变（△p）等于基因a的突变频率（qv）与基因A的突变频率（pu）的差，即△p＝qv－pu。当△p＝0时，即qv＝pu时，群体就达到了平衡。如果某一世代的a基因频率为q，则A的基因频率为p＝1－q，在群体平衡时，即有qv＝（1－q）u上式移项则q（u+v）＝u故

从上式可看出，平衡群体的基因频率完全是由突变频率决定的。q＝p＝二、新基因对于改变群体遗传平衡的计算例：某一群体中，A→a的突变频率u＝3×10-5，a→A的突变频率v＝2×10-5，则达到平衡时有A基因频率p＝即有：0.60×2×10-5＝0.40×3×10-5＝1.20×10-5，亦即qv＝pu＝0.60a基因频率q＝＝0.40二、新基因对于改变群体遗传平衡的计算倘若由A→a的突变不受其他因素的阻碍，则这个群体最后就将达到纯合性的a。设基因A的频率在某一世代是p0，其突变率为u，则在n代后，它的频率pn将是pn＝p0（1－u）n二、新基因对于改变群体遗传平衡的计算因为大都数基因的突变频率很小的（10－4～10－7），因此，只靠突变要使基因频率显著改变，就需要经历很多的世代。不过有些生物（如微生物）的世代很短，因而突变就可能成为它们群体基因频率改变的一个重要的因素。二、新基因对于改变群体遗传平衡的计算《遗传学》选

择主要内容一二选择的类型选择对遗传平衡的影响世界上所有的生物，都是在不断产生变异的基础上、长期自然选择的结果。所以，自然选择是自然界生物进化的主要动力。一、选择的类型（一）自然选择自然界对于生物的选择作用。具有某些性状的个体对于自然环境有较大的适应力从而留下较多的后代，使群体向更适应于环境的方向发展。（二）人工选择人为地选择对人类有利的变异，并使这些变异累积和加强以形成新品种的过程。一、选择的类型金鱼的人工选择自然选择和人工选择都会改变群体的基因频率，影响群体的遗传平衡。二、选择对遗传平衡的影响玉米致死基因：设：正常绿色基因C和等位白苗基因c的基因频率为0.5。经过一代繁殖，子代群体中将有1/4隐性纯合体白苗。则：子代群体中的C频率变为2/3、c频率只有1/3。其中(1/3)2cc的白化苗个体又将被淘汰。二、选择对遗传平衡的影响淘汰显性性状，可迅速改变基因频率：只需自交一代，选留具隐性性状的个体即可成功。例如：

红花×白花↓红花↓Ä红花3/4:白花1/4

淘汰红花植株、选留白花è迅速消除群体中的红花。红花基因频率为0，白花基因频率升至1。二、选择对遗传平衡的影响淘汰隐性性状，改变基因频率较慢：设：AA(p2)、Aa(2pq)

、aa(q2),

下一代中淘汰aa，但隐性基因a还存在于杂合子中，其频率是杂合子频率的一半。二、选择对遗传平衡的影响适合度（fitness）或适应值（adaptivevalue）：指一个生物能生存并把它的基因传给下一代的相对能力，用W表示，一般把适合度最高的基因型定为W=1，而其他基因型的W<1。二、选择对遗传平衡的影响选择系数（selectivecoefficient）或淘汰系数：它是用数值来表示某一基因型在群体中不利于生存的程度，用S表示，S=1-W。对于隐性致死基因的纯合子，它的W=0，S=1-W=1，即全部被淘汰。二、选择对遗传平衡的影响《遗传学》哈迪-温伯格定律例证主要内容一哈迪-温伯格定律的适用条件一般说来，自然界中许多群体都是很大的，个体间的交配在许多性状上，尤其是在中性性状上一般是接近于随机的，所以哈德—温伯格定律具有普遍适用性。它已成为分析自然群体的基础，即使对于那些不能用实验方法进行研究的群体也是适用的。二哈迪-温伯格定律的生物学例证一、哈迪-温伯格定律的适用条件一般说来，自然界中许多群体都是很大的，个体间的交配在许多性状上，尤其是在中性性状上一般是接近于随机的，所以哈德—温伯格定律具有普遍适用性。它已成为分析自然群体的基础，即使对于那些不能用实验方法进行研究的群体也是适用的。二、哈德-温伯格定律的生物学例证

（一）人类MN血型的遗传人类的MN血型是由一对常染色体的基因LM和LN所决定的，这一对基因杂合时，表现共显性。因此，基因型与表现型一致。另外，在人类婚姻中，对血型无选择，基本上是随机的，而且可以在较大的群体中进行调查。二、哈德-温伯格定律的生物学例证（一）人类MN血型的遗传1971年在我国某大城市调查了1788人的MN血型，结果见表二、哈德-温伯格定律的生物学例证

（一）人类MN血型的遗传根据平衡法则，在这样一个群体中，其基因频率及基因型频率应处于平衡状态，亦即应符合D＝p²，H＝2pq，R＝q²。根据上表中计算所得，3种基因型频率应为D＝p2＝（0.4628）2＝0.2142H＝2pq＝2×0.4628×0.5372＝0.4972R＝q2＝（0.5372）2＝0.2886二、哈德-温伯格定律的生物学例证

（一）人类MN血型的遗传将它预期的3种基因型频率，分别乘以总人数，得出3种血型的预期人数，与实查的人数比较，再进行卡方测验。二、哈德-温伯格定律的生物学例证

（一）人类MN血型的遗传血型MMNN合计实查数（O）3978615301788预期频数p²n2pqnq²nn预期数（E）382.96889.05515.991788经卡方测验，x2＝1.7801<x20.05＝3.841（这里自由度为v＝n－2＝1而不是n－1＝2，因为受到p+q＝1和p²n+2pqn+q²n＝n两个条件的制约，所以在预期数的计算实际只受一个因素即p或q的影响），则p>0.05，即实查数与预期数差异不显著，表明人类MN血型的遗传确实处于平衡状态。二、哈德-温伯格定律的生物学例证

（一）人类MN血型的遗传遗传平衡定律在群体遗传学中的重要性在于揭示了基因频率和基因型频率的变化规律。只要群体内个体间能进行随机交配，该群体将能保持平衡状态和相对稳定。即使由于突变、选择、迁移和杂交等因素改变了群体的基因频率和基因型频率，但只要这些因素不再继续产生作用而进行随机交配时，则这个群体仍将保持平衡。《遗传学》基因频率和基因型频率的区别主要内容一二概念比较计算方法群体遗传学是研究群体的遗传组成及其变化规律的科学。群体的遗传组成是指群体的基因型频率和基因频率。一、概念比较基因频率计算基因型频率计算某种基因在某个种群中出现的比例.

某种特定基因型的个体站群体内全部个体的比例.

二、计算方法（一）计算方法二、计算方法（一）计算方法二、计算方法（二）基因和基因型频率计算的例证例：设二倍体生物个体的某一基因座上有两个等位基因A和a,假设种群中共有N个个体,而AA、Aa、aa三种基因型的个体数分别为n1、n2、n3,那么种群中A基因的频率和AA基因型的频率分别是多少？1.基因频率的计算二、计算方法（二）基因和基因型频率计算的例证2.基因型频率的计算二、计算方法（二）基因和基因型频率计算的例证二、计算方法（二）基因和基因型频率计算的例证3.基因频率与基因型频率的关系A基因的频率=n1/N+1/2·n2/N=AA基因型的频率+1/2Aa基因型的频率

[例1]一个种群中AA个体占30%,Aa的个体占60%,aa的个体占10%.计算A、a基因的频率.

[剖析]A基因的频率为30%+1/2×60%=60%

a基因的频率为10%+1/2×60%=40%二、计算方法（二）基因和基因型频率计算的例证[答案]60%40%答案补充相关结论：种群中一对等位基因的频率之和等于1，种群中基因型频率之和也等于1。基因频率的变化,导致种群基因库的变迁,所以说,生物进化实质上就是种群基因频率发生变化的过程。《遗传学》群体的概念和识别主要内容一二群体的概念群体的识别遗传、变异作为生物的两个基本属性，为生物进化提供了必要的前提和基础。研究和认识生物进化诸问题，仅仅了解生物个体水平和家系水平的遗传与变异规律是远远不够的，还必须在群体水平上掌握其遗传与变异的规律。一、群体的概念广义的群体：遗传学中的“群体”上是指同一物种的所有个体，可以相互交配的许多个体繁育成的集群。狭义的群体是指在一定区域内，一群可以自由交配、随机交换遗传物质的个体。（一）群体的概念一、群体的概念（二）群体和种的关系群体比种小，最大可达一个种。一个种可包括若干种群（群体）。如人是一个种，但以种群形式遍及整个地球。一、群体的概念

（三）群体拥有共同基因库在一个群体内，不同个体的基因虽有不同的组合，但群体基因总数则是一定的。群体遗传学把一个群体中所有个体的全部基因称为基因库一、