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文档简介
20/22亲缘关系在群体遗传学中的作用第一部分亲缘关系测定的方法 2第二部分亲缘关系系数的计算 4第三部分亲缘关系对群体遗传多样性的影响 7第四部分近亲繁殖对群体遗传的影响 9第五部分亲缘关系在群体遗传结构中的作用 11第六部分亲缘关系在进化研究中的应用 14第七部分亲缘关系在选育和育种中的应用 17第八部分亲缘关系在保护遗传资源中的意义 20
第一部分亲缘关系测定的方法关键词关键要点分子标记技术:
1.通过检测基因组中特定的DNA序列(如单核苷酸多态性、短串联重复序列)来确定亲缘关系。
2.技术包括PCR扩增、测序、高通量测序等,能够快速、准确地评估大量个体的亲缘关系。
3.在群体遗传学研究中,分子标记广泛应用于谱系重建、种群分化和多样性分析。
父系标记(Y染色体):
亲缘关系测定的方法
在群体遗传学研究中,准确评估个体之间的亲缘关系至关重要。为了实现这一目标,研究人员开发了多种方法来确定个体之间的遗传相似性。
分子标记分析
*单核苷酸多态性(SNP):SNP是基因组中单一的碱基对的变异。它们是群体中常见的遗传变异,可以在个体之间进行比较以确定亲缘关系。
*短串联重复序列(STR):STR是基因组中重复的DNA序列。它们的长度有多种变异,可用于个体识别和亲缘关系确定。
*微卫星:微卫星是STR的一种,长度较短(通常小于10个碱基对)。它们在基因组中高度多态性,便于进行亲缘关系分析。
*限制性片段长度多态性(RFLP):RFLP是由特定限制性内切酶切割基因组而产生的DNA片段长度的变异。这些变异可用于确定亲缘关系。
家系分析
*常模分析:常模分析是一种基于家系信息的方法,它使用孟德尔遗传原理来推断个体之间的亲缘关系。它特别适用于已知群体历史的种群。
*概率分析:概率分析使用概率模型来计算个体间特定亲缘关系的可能性。它考虑了有关个体性状、群体大小和其他因素的信息。
分子比较技术
*DNA序列比对:DNA序列比对比较个体基因组中特定区域的DNA序列。序列相似度可用于推断亲缘关系。
*微阵列杂交:微阵列杂交使用带有特定探针的微阵列,以检测个体基因组中的已知遗传变异。探针与靶DNA的杂交模式可用于确定亲缘关系。
亲缘关系系数
亲缘关系系数(r)是衡量个体之间亲缘关系程度的数值。它基于个体共享的等位基因比例。亲缘关系系数的范围从0(无亲缘关系)到1(完全亲属)。
应用
亲缘关系测定在群体遗传学中有着广泛的应用,包括:
*谱系重建
*种群遗传结构分析
*近亲繁殖评估
*保育和管理
*法医科学
*疾病研究
结论
通过利用分子标记分析、家系分析、分子比较技术和其他方法,研究人员能够准确评估个体之间的亲缘关系。这些方法为群体遗传学研究提供了宝贵的见解,包括谱系重建、种群遗传结构分析和近亲繁殖评估。亲缘关系测定在多个领域都有应用,包括保育、管理、法医科学和疾病研究。第二部分亲缘关系系数的计算关键词关键要点亲缘关系系数的计算
1.亲缘关系系数是对两个个体之间遗传相似性的度量,范围从0(没有关系)到1(完全同卵双胞胎)。
2.对于半同胞,亲缘关系系数为0.5,因为他们共有一半的等位基因;对于堂兄弟姐妹,亲缘关系系数为0.125。
3.计算亲缘关系系数涉及确定共享祖先的数量和特定等位基因的遗传路径。
亲缘关系系数的应用
1.亲缘关系系数用于推断群体中近亲繁殖的水平以及遗传漂变的影响。
2.在群体遗传学研究中,亲缘关系系数可用于确定个体之间的关系,并估计群体遗传结构。
3.在育种计划中,亲缘关系系数可用于优化繁殖策略,减少近亲繁殖的负面影响。
亲缘关系系数的趋势
1.分子标记技术,例如微卫星和单核苷酸多态性(SNP),使准确评估亲缘关系系数成为可能。
2.新的统计建模方法正在开发,以考虑群体遗传学中的复杂关系模式。
3.亲缘关系系数的计算正在应用于各种领域,包括进化生物学和人类遗传学。
亲缘关系系数的前沿
1.基因组水平上的亲缘关系系数计算,利用全基因组测序数据更全面地评估遗传相似性。
2.新一代测序技术的出现,使大规模群体中亲缘关系系数的快速计算成为可能。
3.亲缘关系系数的计算在种群保护和管理中具有潜在应用,以确定稀有物种的遗传多样性。亲缘关系系数的计算
亲缘关系系数(F)是一个定量指标,用于衡量个体之间基因组相似性的程度。它在群体遗传学中广泛用于推断种群结构、估计遗传多样性和预测近交衰退。
亲缘关系系数的计算基于共同祖先理论,即个体之间共享的等位基因越多,亲缘关系就越近。最基本的亲缘关系系数公式如下:
F=(2N_ab)/(N_a+N_b)
其中:
*F:亲缘关系系数
*N_ab:个体a和b共享的等位基因数量
*N_a:个体a的等位基因数量
*N_b:个体b的等位基因数量
全同合子之间的亲缘关系
*全同合子个体(AA或aa)与自身配对:F=1.0
*全同合子个体(AA)与另一个全同合子个体(AA)配对:F=0.5
*全同合子个体(AA)与另一个全同合子个体(aa)配对:F=0.0
杂合子之间的亲缘关系
*杂合子个体(Aa)与自身配对:F=0.5
*杂合子个体(Aa)与另一个杂合子个体(Aa)配对:F=0.25
*杂合子个体(Aa)与全同合子个体(AA)配对:F=0.125
*杂合子个体(Aa)与全同合子个体(aa)配对:F=0.125
半同胞之间的亲缘关系
*同父异母或同母异父的半同胞:F=0.25
表亲之间的亲缘关系
*一级表亲(共同祖父母):F=0.125
*二级表亲(共同曾祖父母):F=0.0625
*三级表亲(共同高祖父母):F=0.03125
群体亲缘关系系数
群体亲缘关系系数(F_ST)用于衡量群体内部个体间亲缘关系的平均水平,它表示群体与泛混合群体之间等位基因频率的差异。F_ST的范围从0(泛混合群体)到1(完全近交群体)。
F_ST的计算公式:
F_ST=(H_T-H_S)/H_T
其中:
*H_T:群体的总杂合度
*H_S:群体内部的平均杂合度
应用举例
亲缘关系系数在群体遗传学研究中有广泛的应用,包括:
*种群结构分析:确定种群的遗传分化程度和基因流是否存在。
*近交衰退估计:预测近交引起的表型变异损失。
*育种实践:优化育种计划以最大化遗传多样性和避免近交。
*疾病研究:识别近交个体在遗传性疾病中的风险因素。
*法医学:确定亲子关系和识别犯罪嫌疑人。第三部分亲缘关系对群体遗传多样性的影响关键词关键要点亲缘关系对群体遗传多样性的影响
主题名称:亲缘关系对等位基因频率的影响
1.近亲个体之间具有更高的遗传相似性,导致等位基因频率偏离哈代-温伯格平衡。
2.近亲繁殖减少等位基因多样性,增加等位基因固定概率。
3.近世代迁移或基因流可以减少亲缘关系,恢复等位基因多样性。
主题名称:亲缘关系对连锁不平衡的影响
亲缘关系对群体遗传多样性的影响
亲缘关系在群体遗传学中扮演着至关重要的角色,它会影响群体遗传多样性的水平和格局。群体遗传多样性是指群体中基因变异的程度,它是群体适应性、进化潜力和整体健康状况的关键指标。
亲缘关系的影响机制
1.遗传漂变:亲缘关系会加剧遗传漂变对群体遗传多样性的影响。当群体中的个体具有较高的亲缘关系时,等位基因的随机丢失或固定会以更高的速率发生。这是因为近缘个体携带相似的等位基因,当其中一个等位基因随机丢失时,另一个等位基因的频率也会相应增加。
2.近交衰退:亲缘关系会导致近交衰退,这是由高度近交所引起的群体健康和适应性下降。当亲缘关系增加时,同源基因座之间的等位基因趋于一致,这减少了杂合子和增加了纯合子。纯合子往往会暴露有害的隐性等位基因,导致个体的适应性下降和遗传疾病的风险增加。
3.非随机交配:亲缘关系可能导致非随机交配,这会进一步影响群体遗传多样性。例如,如果个体更倾向于与近缘个体交配,群体中的某些等位基因可能会被过分强调,而另一些等位基因则会被排除。这会减少群体中的等位基因频率的变异性,从而降低群体遗传多样性。
4.基因流:亲缘关系可以通过基因流的影响来间接影响群体遗传多样性。当不同群体之间的基因流动受到亲缘关系的限制时,群体之间的遗传差异可能会增加,从而增加群体遗传多样性。
影响程度
亲缘关系对群体遗传多样性的影响程度取决于以下因素:
*亲缘关系系数:亲缘关系系数衡量个体之间的遗传相似性。亲缘关系系数越高,遗传多样性的影响越显著。
*群体大小:群体越大,亲缘关系的影响就越小。这是因为大群体中存在更多不同的基因型,从而降低遗传漂变和近交衰退的影响。
*交配系统:交配系统会影响遗传多样性。在随机交配的群体中,亲缘关系的影响较小,而在近交或乱交的群体中,亲缘关系的影响更大。
应用
了解亲缘关系对群体遗传多样性的影响在以下方面具有重要应用:
*保护濒危物种:管理濒危物种的种群时,考虑亲缘关系至关重要。高亲缘关系的种群更有可能因遗传漂变和近交衰退而灭绝。因此,保护策略应旨在最大限度地减少近交和增加遗传多样性。
*育种:育种家利用亲缘关系来改善农作物和家畜的遗传特性。通过选择具有高亲缘关系的个体进行杂交,育种家可以提高纯合度和固定所需的性状。
*人类疾病:亲缘关系在人类疾病中也发挥着作用。高度近交的人群对某些遗传疾病的风险更高。了解家族史和亲缘关系可以帮助识别和减轻这些风险。第四部分近亲繁殖对群体遗传的影响关键词关键要点近亲繁殖对群体遗传的影响
主题名称:近亲繁殖的定义
-近亲繁殖是指个体之间繁殖,它们比一般人群的亲缘关系更接近。
-这种情况通常发生在近亲之间,例如兄弟姐妹或父母子女之间繁殖。
主题名称:近亲繁殖的严重性
近亲繁殖对群体遗传的影响
定义和机制
近亲繁殖是指密切相关的个体之间的交配,通常发生在小型或孤立的群体中。当近亲个体交配时,同一等位基因的两个拷贝配对的几率增加,从而导致同型合子数量增加。这将导致群体遗传多样性的降低,因为等位基因库变得更加单一。
影响
近亲繁殖对群体遗传有广泛的影响,包括:
*等位基因频率变化:近亲繁殖增加同型合子的频率,从而改变等位基因频率。稀有等位基因的频率下降,常见等位基因的频率上升。
*遗传多样性降低:近亲繁殖减少了群体内的等位基因多样性,导致遗传漂变和近交衰退的风险增加。
*近交衰退:近亲繁殖会导致近交衰退,即近亲个体后代适应性降低。这是由于有害隐性等位基因在同型合子中暴露出来所致。
*杂合子优势丧失:杂合子优势是指杂合子个体的适应性高于同型合子个体。近亲繁殖会减少杂合子的数量,从而丧失杂合子优势。
*群体分化:如果一个群体中某些亚群体之间近亲繁殖的程度较高,则可能导致这些亚群体之间的遗传分化。
遗传漂变和近交衰退风险增加
近亲繁殖通过降低遗传多样性来增加遗传漂变和近交衰退的风险。遗传漂变是等位基因频率随机变化的现象,在群体规模较小或遗传多样性较低时更常见。近交衰退是近亲个体后代适应性下降的现象,与有害隐性等位基因在同型合子中暴露有关。
群体分化
如果一个群体中某些亚群体之间近亲繁殖的程度较高,则可能导致这些亚群体之间的遗传分化。这是因为近亲繁殖会减少亚群体之间的基因流动,从而导致它们在等位基因频率上差异更大。
对自然界群体的影响
近亲繁殖在自然界中普遍存在,其影响可能因物种而异。在一些物种中,近亲繁殖可能导致近交衰退和种群规模下降。在其他物种中,近亲繁殖可能产生优势,例如增加对特定环境的适应性。
管理策略
可以采取管理策略来减轻近亲繁殖的影响,包括:
*增加群体规模:增加群体规模可以减少遗传漂变和近交衰退的风险。
*引入新基因:向群体中引入新基因可以增加遗传多样性,从而降低近亲繁殖的影响。
*限制近亲交配:制定管理措施来阻止密切相关的个体交配。
*基因库管理:对受近亲繁殖影响的种群进行基因库管理,以保存遗传多样性。
*繁殖选择:优先选择遗传多样性较高的个体进行繁殖。
研究领域
近亲繁殖对群体遗传的影响仍然是一个活跃的研究领域。正在进行的研究重点包括:
*近亲繁殖的遗传机制
*近亲繁殖对不同物种的影响
*减轻近亲繁殖影响的管理策略
*基因编辑技术在解决近亲繁殖问题中的潜在应用第五部分亲缘关系在群体遗传结构中的作用关键词关键要点【亲缘关系对基因分化和谱系结构的影响】:
1.亲缘关系限制了基因交流,导致基因分化。
2.高亲缘关系个体间基因多样性低,低亲缘关系个体间基因多样性高。
3.亲缘关系格局反映了谱系结构,例如群体扩张、收缩或隔离。
【亲缘关系对适应性状变异的影响】:
亲缘关系在群体遗传结构中的作用
群体遗传结构
群体遗传结构是指一个群体中不同基因位点的等位基因频率和基因型的分布情况。它受多种因素影响,其中亲缘关系扮演着至关重要的角色。
亲缘关系的测量
亲缘关系衡量个体之间的遗传相似性。常见的亲缘关系系数包括:
*亲属选择系数(r):衡量个体与特定亲属共享等位基因的概率。
*谱系系数(θ):衡量个体与祖先共享共祖的概率。
亲缘关系与等位基因频率
亲缘关系与群体中等位基因频率密切相关。在高度近交的群体中,个体之间具有较高的亲缘关系,这会导致等位基因频率的同质化,即等位基因频率的差异较小。反之,在稀疏交配的群体中,个体之间的亲缘关系较低,等位基因频率的异质化程度更高。
亲缘关系与连锁不平衡
连锁不平衡是指位于不同基因位点的两个等位基因同时出现的频率与随机期望值不同的现象。亲缘关系是连锁不平衡的一个重要影响因素。在近交或小种群中,个体之间的亲缘关系较高,这会增加连锁不平衡的出现概率。这是因为近亲个体更有可能继承相同的连锁体,从而导致连锁不平衡。
亲缘关系与有效种群大小
有效种群大小是指能够准确反映群体遗传变异的理想种群大小。亲缘关系会影响有效种群大小的估计。在近交群体中,有效种群大小通常小于实际种群大小,因为近交导致遗传变异的减少。反之,在稀疏交配群体中,有效种群大小可能接近实际种群大小。
亲缘关系与群体分化
群体分化是指群体之间等位基因频率的差异。亲缘关系可以通过影响基因流来影响群体分化。当个体之间的亲缘关系较高时,基因流受到限制,不同群体之间的等位基因交换减少,从而导致群体分化。相反,当个体之间的亲缘关系较低时,基因流更加自由,群体分化程度较低。
亲缘关系与适应性
亲缘关系还与群体适应性密切相关。在近交群体中,个体之间具有较高的相似性,这会导致有害突变在群体中迅速传播,从而降低群体适应性。相反,在稀疏交配的群体中,个体之间具有较低的相似性,有害突变传播的可能性较低,群体适应性更高。
应用
亲缘关系在群体遗传学中具有广泛的应用,包括:
*种群管理:通过控制亲缘关系来管理遗传多样性,从而提高种群适应性。
*进化遗传学:研究亲缘关系在进化过程中的作用,例如种群分化和适应性进化。
*生物多样性保护:通过识别和管理近交群体来保护生物多样性。
*遗传咨询:评估个体之间亲缘关系的遗传风险,指导疾病预防和治疗。
结论
亲缘关系是群体遗传结构中的一个关键因素,它深刻影响着等位基因频率、连锁不平衡、有效种群大小、群体分化和适应性。理解亲缘关系在群体遗传学中的作用对于种群管理、进化遗传学和生物多样性保护具有至关重要的意义。第六部分亲缘关系在进化研究中的应用关键词关键要点亲缘关系在种群遗传学和进化研究中的应用:估算有效种群大小
1.通过亲缘关系数据估计有效种群大小,反映种群的遗传多样性水平。
2.有效种群大小反映群体对遗传漂变等随机事件的敏感性,有助于评估种群的灭绝风险。
3.遗传多样性和有效种群大小对于保护遗传资源和维持物种进化潜力至关重要。
亲缘关系在种群遗传学和进化研究中的应用:推断种群结构
1.亲缘关系数据可用于推断种群的遗传分化程度和基因流水平。
2.了解种群结构对于制定保护策略,特别是跨种群管理尤为重要。
3.基因流和种群结构影响种群的适应性和进化轨迹,有助于预测种群对环境变化的响应。
亲缘关系在种群遗传学和进化研究中的应用:鉴定亲缘选择
1.亲缘选择是指个体倾向于帮助亲属的进化现象。
2.亲缘关系数据可用于检测亲缘选择,并确定影响亲缘选择的行为和遗传机制。
3.亲缘选择在社会进化、合作行为和群体选择等领域中发挥重要作用。
亲缘关系在种群遗传学和进化研究中的应用:预测杂交种适应性
1.杂交种适应性受亲缘关系水平和杂交种分离机制的影响。
2.亲缘关系数据可用于预测杂交种适应性,并指导杂交培育和入侵物种管理。
3.杂交种适应性的了解对于理解进化过程和生物多样性维持至关重要。
亲缘关系在种群遗传学和进化研究中的应用:揭示进化史
1.亲缘关系数据可用于构建系统发育树,揭示物种之间的进化关系。
2.系统发育信息有助于理解物种形成、多样化和适应性辐射过程。
3.进化史重建有助于预测物种对未来环境变化的响应,并指导保护和生物多样性管理。
亲缘关系在种群遗传学和进化研究中的应用:疾病遗传学和人种学
1.亲缘关系数据在疾病遗传学中用于识别遗传疾病的风险因素和基因定位。
2.人种学研究利用亲缘关系数据了解人类种群的迁徙和历史。
3.亲缘关系分析在医学和社会科学领域有广泛的应用,有助于理解人类健康和进化。亲缘关系在进化研究中的应用
亲缘关系作为群体遗传学的重要概念,在进化研究中有着广泛的应用,为我们理解进化学说和探索物种多样性提供了宝贵的insights。
系统进化树构建
亲缘关系是构建系统进化树的基础,通过比较不同个体之间的遗传相似性,研究人员可以推断它们在进化史上的共同祖先和分支关系。线粒体DNA、叶绿体DNA和核糖体RNA等分子标记被广泛用于构建系统进化树,可靠反映了物种之间的遗传联系。
种群分化和隔离
亲缘关系有助于评估种群之间的分化水平。通过比较不同种群之间遗传变异的差异,研究人员可以推断种群隔离的程度以及它们分化的阶段。群体分化是物种形成和适应辐射的重要因素。
基因流动和扩散
亲缘关系可以帮助追踪个体或基因在种群中的迁移和扩散。通过标记-再捕获研究或遗传标记分析,可以评估个体在不同种群之间的流动率,了解基因库的异质性以及物种的分布模式。
祖先重组和进化速度
亲缘关系分析可以推断祖先重组事件的发生频率和进化速度。通过比较不同物种之间的内含子长度或同源序列之间的差异,研究人员可以估计进化速度并推测导致进化变化的潜在机制。
疾病相关性的确定
亲缘关系在确定疾病易感性方面也发挥着重要作用。通过家族史分析或遗传关联研究,研究人员可以识别与疾病相关的遗传变异,评估疾病的遗传模式并确定遗传易感人群。
保护遗传学研究
亲缘关系分析对于保护濒危物种和管理遗传多样性至关重要。通过评估种群内的亲缘关系,研究人员可以制定有效的保育策略,例如近亲繁殖避免和种群补充,以维持种群的遗传健康和适应能力。
案例研究:北极熊的遗传多样性
北极熊是分布于北极地区的标志性物种。由于气候变化和人类活动的影响,北极熊的遗传多样性受到了威胁。通过使用微卫星标记进行亲缘关系分析,研究人员发现北极熊种群存在遗传分化和较低的遗传多样性,突出表明保护遗传多样性的迫切需要。
总结
亲缘关系在进化研究中具有广泛的应用,从构建系统进化树到评估种群分化和基因流动,再到确定疾病相关性和保护遗传多样性。通过分析遗传相似性,研究人员可以深入了解进化的模式和机制,推动我们对生物世界多样性的认识。第七部分亲缘关系在选育和育种中的应用关键词关键要点亲缘关系在选育和育种中的应用
主题名称:亲缘选择
1.亲缘选择可以增加个体与其后代和近亲的共同基因比例,从而提高有利性状的遗传。
2.通过亲缘选择,育种者可以建立近交系,以纯合有利基因,或建立杂交系,以利用杂交优势。
3.亲缘选择的应用在农业和医学领域非常广泛,如培育高产作物和开发新药。
主题名称:遗传标记辅助选育
亲缘关系在选育和育种中的应用
亲缘关系在群体遗传学中扮演着至关重要的角色,为育种和选育实践提供了有价值的见解。通过了解种群中个体之间的亲缘关系模式,育种者可以更有效地选择具有所需性状的个体,并设计育种计划来提高特定性状的频率。
近交系数(F)
近交系数是一个量度,它描述了在特定个体中由于近亲交配而导致同源基因型出现的概率。近交系数可以通过以下公式计算:
```
F=(1/2)^n
```
其中:
*F:近交系数
*n:祖先中最近的共同祖先之间的世代数
近交系数范围从0(没有共同祖先)到1(个体完全同配子)。较高的近交系数表示个体因近亲交配而具有较高的同源基因型频率。
近交的遗传后果
近交往往会对个体的健康和适应性产生负面影响,这被称为近交衰退。这种衰退是由于有害隐性等位基因的表达增加以及杂合优势的丧失造成的。近交衰退可以表现在各种性状上,包括:
*繁殖力下降
*生长和发育受损
*抗病性降低
*存活率下降
近交避免
为了避免近亲交配造成的近交衰退,育种者会采取各种策略来管理种群中的近交程度。这些策略包括:
*引入新基因:通过引入与现有种群关系较远的个体来增加遗传多样性。
*种群有限大小:限制种群规模以减少近亲交配的机会。
*轮选育种:定期交换不同种群或品系的个体以保持遗传多样性。
*标记辅助选择:使用分子标记来识别和选择具有低近交系数的个体。
选育中亲缘关系的应用
亲缘关系在选育中具有以下应用:
*基于亲缘关系的选择:通过选择具有已知亲缘关系的个体,育种者可以集中群体中某些性状的遗传变异。
*育种计划设计:通过了解种群中的亲缘关系模式,育种者可以设计育种计划以最大化遗传进展和最小化近交衰退。
*估计遗传参数:亲缘关系信息可用于估计群体中的遗传参数,例如遗传力、遗传关联和有效种群大小。
育种中亲缘关系的应用
亲缘关系在育种中具有以下应用:
*杂交育种:通过杂交具有不同遗传背景的个体来创造杂种优势。
*回交育种:将杂种个体与亲代之一回交,以将特定性状引入到特定的育种品系中。
*纯合育种:通过持续的自交或同胞交配来产生具有高同源基因型的纯合品系。
*群体结构分析:使用亲缘关系信息来了解种群的遗传结构,例如种群分化、基因流和进化史。
总之,亲缘关系是群体遗传学中的一个关键概念,在选育和育种实践中具有广泛的应用。通过了解群体中个体之间的亲缘关系模式,育种者可以更有效地管理遗传变异,选择具有所需性状的个体,并设计育种计划以改善疾病抵抗力、生产力和其他重要性状。第八部分亲缘关系在保护遗传资源中的意义关键词关键要点【亲缘关系在保护遗传资源中的意义】
【监测遗传多样性】
1.亲缘关系信息有助于识别遗传多样性热点和低点区域,帮助优先保护具有较高遗传多样性的种群。
2.通过评估亲缘关系,可以监测种群的遗传漂变和基因流,及时发现和干预遗传多样性丧失的风险。
3.亲缘关系数据可用于建立遗传谱系,追踪个体和种群之间的遗传联系,从而全面了解遗
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