遗传学课件16第十六章群体遗传与进化
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群体遗传和进化29页PPT
群体遗传和进化
6
、
露
凝
无
游
氛，天ຫໍສະໝຸດ 高风景澈
。
7、翩翩新 来燕，双双入我庐 ，先巢故尚在，相 将还旧居。
8
、
吁
嗟
身
后
名
，
于
我
若
浮
烟
。
9、 陶渊 明（ 约 365年 —427年 ），字 元亮， （又 一说名 潜，字 渊明 ）号五 柳先生 ，私 谥“靖 节”， 东晋 末期南 朝宋初 期诗 人、文 学家、 辞赋 家、散
1
0
、
倚
南
窗
以
寄
傲
，
审
容
膝
之
易
安
。
56、书不仅是生活，而且是现在、过 去和未 来文化 生活的 源泉。 ——库 法耶夫 57、生命不可能有两次，但许多人连一 次也不 善于度 过。— —吕凯 特 58、问渠哪得清如许，为有源头活水来 。—— 朱熹 59、我的努力求学没有得到别的好处， 只不过 是愈来 愈发觉 自己的 无知。 ——笛 卡儿
文 家 。汉 族 ，东 晋 浔阳 柴桑 人 （今 江西 九江 ） 。曾 做过 几 年小 官， 后辞 官 回家 ，从 此 隐居 ，田 园生 活 是陶 渊明 诗 的主 要题 材， 相 关作 品有 《饮 酒 》 、 《 归 园 田 居 》 、 《 桃花 源 记 》 、 《 五 柳先 生 传 》 、 《 归 去来 兮 辞 》 等 。
拉
60、生活的道路一旦选定，就要勇敢地 走到底 ，决不 回头。 ——左
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、
露
凝
无
游
氛，天ຫໍສະໝຸດ 高风景澈
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7、翩翩新 来燕，双双入我庐 ，先巢故尚在，相 将还旧居。
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吁
嗟
身
后
名
，
于
我
若
浮
烟
。
9、 陶渊 明（ 约 365年 —427年 ），字 元亮， （又 一说名 潜，字 渊明 ）号五 柳先生 ，私 谥“靖 节”， 东晋 末期南 朝宋初 期诗 人、文 学家、 辞赋 家、散
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倚
南
窗
以
寄
傲
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审
容
膝
之
易
安
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56、书不仅是生活，而且是现在、过 去和未 来文化 生活的 源泉。 ——库 法耶夫 57、生命不可能有两次，但许多人连一 次也不 善于度 过。— —吕凯 特 58、问渠哪得清如许，为有源头活水来 。—— 朱熹 59、我的努力求学没有得到别的好处， 只不过 是愈来 愈发觉 自己的 无知。 ——笛 卡儿
文 家 。汉 族 ，东 晋 浔阳 柴桑 人 （今 江西 九江 ） 。曾 做过 几 年小 官， 后辞 官 回家 ，从 此 隐居 ，田 园生 活 是陶 渊明 诗 的主 要题 材， 相 关作 品有 《饮 酒 》 、 《 归 园 田 居 》 、 《 桃花 源 记 》 、 《 五 柳先 生 传 》 、 《 归 去来 兮 辞 》 等 。
拉
60、生活的道路一旦选定，就要勇敢地 走到底 ，决不 回头。 ——左
第十六章 群体遗传与进化(F)
第十六章群体遗传与进化生物的每个物种都是以相对稳定遗传的群体方式存在，而新种的形成和发展则有赖于群体遗传的变异。
群体遗传学(population genetics )是研究群体的遗传结构及其变化规律的遗传学分支学科，它以孟德尔遗传学理论为基础，应用数学和统计学方法研究群体中的基因频率和基因型频率以及影响这些频率的遗传因素，从而揭示群体的遗传和变异规律及其演变趋势。
因此，它是数量遗传学理论和进化论的基础，也是进行作物群体改良的理论依据。
第一节群体的遗传平衡一、孟德尔群体遗传学上的群体不是一般个体的简单集合，而是指相互有交配关系的个体所构成的有机集合体。
一个群体中全部个体所包含的全部基因称为基因库(gene pool)。
在一个大群体内，个体间随机交配，孟德尔的遗传因子以各种不同方式从一代传递到下一代，通常称这种群体为孟德尔群体(Mendelian population)。
最大的孟德尔群体可以是一个物种。
存在交配关系意味着群体内个体间有着共同的染色体组，染色体组内的基因可通过个体间的交配而在个体间得到相互交换。
在同一群体内，不同个体的基因型虽有不同，而群体的总体所具有的基因则是一定的。
群体中各种基因的频率，以及由不同的交配机制所形成的各种基因型频率在数量上的分布特征称为群体的遗传结构。
生物在繁殖过程中，每个个体传递给子代的并不是其自身的基因型，而只是不同频率的基因。
孟德尔群体与一般群体的主要区别在于群体内个体间能够随机交配。
因此，几乎所有的动物和异花授粉植物群体都属于孟德尔群体，而自体受精动物及自花授粉植物构成的群体则只能属于一般的群体或称非孟德尔群体。
由许多群体所构成的生物集团叫群落。
群落中的群体间没有交配关系，群体间的相对独立性主要通过生殖隔离来实现。
二、群体的基因频率和基因型频率个体性状表现的遗传基础是个体的基因型。
而基因型决定于基因与基因的分离与组合，通过追踪基因在世代间的分离与组合及其所形成的基因型，可以推断性状表现在群体内个体间和家系水平的遗传与变异规律。
第16章群体遗传学课件ppt课件
1、完全淘汰显性基因的选择效应
❖ 淘汰显性性状改变基因频率的速度很快。
❖ 水稻高杆基因Sd1,半矮杆基因sd1，Sd1 ＞sd1。 ❖ 某一群体中p(Sd1)=q(sd1) =0.5，若只选留半矮杆
个体，淘汰高杆个体，下一代将全部为矮杆：
❖ q(sd1) =1; p(Sd1)=0。
2021/4/16
4、如果一个群体的基因频率和基因型频率在世代间 保持不变，这个群体就被称为平衡群体。
2021/4/16
第2节 改变基因频率的因素 一、突变对基因频率的影响 二、选择对基因频率的影响 三、遗传漂变和奠基者效应
2021/4/16
Hardy－Weinberg定律只是一种理想状态 ❖影响基因频率变化的因素，如突变、选择
不同的等位基因所占的比例。
2021/4/16
基因型频率的计算 • N11、N12和N22分
别代表三种基因型 个体的数量
• N11＋N12＋N22＝ N；
• D、H和R分别代表 三种基因型的频率
2021/4/16
D N11 N
H N12 N
R N 22 N
基因型频率计算公式
基因型 计数
总体 基因型频率
、迁移和遗传漂移等，时时刻刻存在着。
❖在自然界中，尤其人类社会中，不可能有 无限大的随机婚配群体。
❖这些因素正是生物进化的促进因素。其中 突变和选择的作用更大。
2021/4/16
一、突变对基因频率的影响
❖基因突变是新基因的唯一来源，是自然 选择的原始材料；对基因频率的影响也 是巨大的。
❖研究突变对遗传结构的影响时，仍然假 定是一个无限大的随机交配群体，除了 突变以外没有其它因素的作用。
2021/4/16
群体遗传与进化
• 群体遗传学正是研究当上述条件 不满足时群体遗传结构的变化及 其对生物进化的作用。
• 打破平衡的意义：改变-,打破-动 植物育种。
三.群体遗传平衡定律的应用
1 .基因频率的计算 当等位基因完全显性及群体处于平衡时AA Aa无法区别， 所以无法得到P.H值，也无法计算机因频率，但应用平衡 法则，则能计算。
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如下表所示
基因型 AA
个体数 D'
基因型频率 D=D'/N
Aa
H'
aa
R'
H=H'/N R=R'/N
N
1
基因频率(gene frequency)
• 一个群体内某特定基因座上某种等位基因占该座位等 位基因总数的比例，也称为等位基因频率。
• 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。
• 因此，我们着重掌握突变和选择对遗传平衡的影响。
123
4
5
遗传平 衡的条
件
无突 变
无选 择
大群 体
无基因掺入
随机交配
影响平 衡的条 突变
件
选择
遗传 漂变
迁移
选型交配 与近亲交
配
一.突变对群体基因频率的改变（P323）
突变对群体遗传组成的作用：
•
• 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)共有2N个基因座位，两种基因的频率如下表所 示：
• 等位基因 基因座数
基因频率
•A
2D'+H'
p=(2D'+H')/2N=D+1/2H
群体遗传与进化—群体遗传(普通遗传学课件)
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
三、迁移（transference）的计算
➢ 迁入一代引起的基因频率的改变为： △q = q1–q0 = m(qm–q0)
基因频率和基因型频率的区别
主要内容
一 概念比较 二 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
某种基因在某个种群 中出现的比例.
基因型频率计算
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 哈迪-温伯格定律的生物学例证
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。
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。
[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
➢ 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。
q1 = mqm + (1-m)q0 = m(qm-q0)+q0
三、迁移（transference）的计算
➢ 迁入一代引起的基因频率的改变为： △q = q1–q0 = m(qm–q0)
基因频率和基因型频率的区别
主要内容
一 概念比较 二 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
某种基因在某个种群 中出现的比例.
基因型频率计算
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 哈迪-温伯格定律的生物学例证
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。
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。
[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
➢ 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。
群体遗传和进化[精品ppt课件]
![群体遗传和进化[精品ppt课件]](https://img.taocdn.com/s3/m/5c3adc49168884868762d651.png)
2. 影响遗传平衡的因素： 选择 突变 迁移 遗传漂变
2.1 选择
自然选择(natural selection)：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。 人工选择(artificial selection)：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。
发生变化,又称为遗传平衡定律(law of
genetic equilibrium)。
1.1 一对等位基因的遗传平衡公式
F1配子 A (p) a (q) A (p) AA (p2 ) Aa (pq) a (q) Aa (pq) aa (q2 )
在平衡群体F2中：p2+2pq+q2 =1;
D= p2;
例1. 在一个平衡群体中，已知隐性纯合个体aa的 比例为0.09，求AA和Aa的基因型频率。 解：q2=0.09, 故q=0.3, p=1-q=1-0.3=0.7 AA=p2=0.49; Aa=2pq=2x0.3x0.7=0.42
例2. 在一个平衡群体中，已知显性个体的比例为
0.19，求AA，Aa和aa的基因型频率。
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。
2.1.1 对隐性纯合体(aa)不利的选择作用
AA 起始频率 p2 Aa 2pq 1 2pq aa q2 1-S (1-S)q2 合计 1 1-Sq2 1 q(1-Sq)/ (1-Sq2) 基因a频 率 q
解：AA+Aa=0.19，故aa=0.81, q=0.9, p=0.1
生物遗传学 群体遗传和进化PPT教学课件
女性中红绿色盲患者的基因型为XaXa， XaXa基因型频率= q2=8%×8%=0.0064=0.64%，
女性中发病率比男性低得多。
25
Hardy－Weinberg定律的要点：
1、在一个随机交配的大群体中，如果没有 其它因素的干扰，各世代之间基因频率 和基因型频率保持不变。
2、在一个大群体内，不论起始基因频率和 基因型频率如何，只要经过一代的随机 交配，群体就能达到平衡。
29
Hardy－Weinberg定律只是一种理想状态
影响基因频率变化的因素，如突变、选择、迁移 和遗传漂移等，时时刻刻存在着。
在自然界中，尤其人类社会中，不可能有无限大 的随机婚配群体。
这些因素正是生物进化的促进因素，其中突变和 选择的作用更大。
30
2.1 选择（Selection）
A1A3 pr A2A3 qr A3A3 r 2
19
以上子代基因型组合可以归纳为6种： 1A1A1：2A1A2：2A1A3：1A2A2：2A2A3：1A3A3
= (A1+ A2 + A3)2 = p2 + 2pq + 2pr + q2 + 2qr + r2 = ( p + q + r )2 子代基因频率： PA1= PA1A1+1/2PA1A2+1/2PA1A3 = p 2+1/2(2 p q + 2 p r) PA2= PA2A2+1/2PA1A2+1/2PA2A3= q 2+1/2(2 p q + 2 q r) PA3= PA3A3+1/2PA1A3+1/2PA2A3= r 2+1/2(2 p r + 2 q r)
女性中发病率比男性低得多。
25
Hardy－Weinberg定律的要点：
1、在一个随机交配的大群体中，如果没有 其它因素的干扰，各世代之间基因频率 和基因型频率保持不变。
2、在一个大群体内，不论起始基因频率和 基因型频率如何，只要经过一代的随机 交配，群体就能达到平衡。
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Hardy－Weinberg定律只是一种理想状态
影响基因频率变化的因素，如突变、选择、迁移 和遗传漂移等，时时刻刻存在着。
在自然界中，尤其人类社会中，不可能有无限大 的随机婚配群体。
这些因素正是生物进化的促进因素，其中突变和 选择的作用更大。
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2.1 选择（Selection）
A1A3 pr A2A3 qr A3A3 r 2
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以上子代基因型组合可以归纳为6种： 1A1A1：2A1A2：2A1A3：1A2A2：2A2A3：1A3A3
= (A1+ A2 + A3)2 = p2 + 2pq + 2pr + q2 + 2qr + r2 = ( p + q + r )2 子代基因频率： PA1= PA1A1+1/2PA1A2+1/2PA1A3 = p 2+1/2(2 p q + 2 p r) PA2= PA2A2+1/2PA1A2+1/2PA2A3= q 2+1/2(2 p q + 2 q r) PA3= PA3A3+1/2PA1A3+1/2PA2A3= r 2+1/2(2 p r + 2 q r)
群体遗传学与生物进化共93页PPT
群体遗传学与生物进化
31、园日涉以成趣，门虽设而常关。 32、鼓腹无所思。朝起暮归眠。 33、倾壶绝余沥，窥灶不见烟。
34、春秋满四泽，夏云多奇峰，秋月 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ明辉 ，冬岭 秀孤松 。 35、丈夫志四海，我愿不知老。
▪
谢谢！
93
26、要使整个人生都过得舒适、愉快，这是不可能的，因为人类必须具备一种能应付逆境的态度。——卢梭
▪
27、只有把抱怨环境的心情，化为上进的力量，才是成功的保证。——罗曼·罗兰
▪
28、知之者不如好之者，好之者不如乐之者。——孔子
▪
29、勇猛、大胆和坚定的决心能够抵得上武器的精良。——达·芬奇
▪
30、意志是一个强壮的盲人，倚靠在明眼的跛子肩上。——叔本华
31、园日涉以成趣，门虽设而常关。 32、鼓腹无所思。朝起暮归眠。 33、倾壶绝余沥，窥灶不见烟。
34、春秋满四泽，夏云多奇峰，秋月 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ明辉 ，冬岭 秀孤松 。 35、丈夫志四海，我愿不知老。
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谢谢！
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26、要使整个人生都过得舒适、愉快，这是不可能的，因为人类必须具备一种能应付逆境的态度。——卢梭
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27、只有把抱怨环境的心情，化为上进的力量，才是成功的保证。——罗曼·罗兰
▪
28、知之者不如好之者，好之者不如乐之者。——孔子
▪
29、勇猛、大胆和坚定的决心能够抵得上武器的精良。——达·芬奇
▪
30、意志是一个强壮的盲人，倚靠在明眼的跛子肩上。——叔本华
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植物
动物 （22亿年前）
一、 生物进化学说
1．拉马克的获得性状遗传学说
拉马克(J. B. Lamarck，1744－1829) 于1802年 写了一本《动物学哲学》，提出“用进废退” 学说和“获得性状遗传”假说。
用进废退：动、植物的生存环境的改变是引起个 体发生变异的根本原因，环境的改变使生物能 产生适应环境的变异；适应环境的变异器官和 性状因继续使用或持续存在而愈加发达和功能 增强，相反不用的器官或与环境不利的性状逐 渐退化或消失。
第二节 影响遗传平衡的因素
一、基因突变 • 提供选择的原始材料； • 影响基因频率。
二、选择
1、隐性致死基因 设正常绿色基因为W，白化苗基因为w 设W=w=0.5 Ww→1WW:2Ww:1ww死 则经过一代繁殖，子代群体中1/4ww死亡，
这时 W=2/3, w=1/3
下一代为：
21 2
21
1
( W: w)=( )2WW:2( )( )Ww : ( )2ww
哈迪-魏伯格(Hardy-Weinberg) 定律的要点
1) 在随机交配的大群体中,如果没有其它因 素的干扰,则各代基因频率保持不变;
2) 在任何一个大群体中，无论基因频率和 基因型频率如何，只要随机交配一代， 即可达到平衡；
3）在一个平衡群体内，基因频率和基因型 频率的关系是：D=p2，H=2pq, R=q2
3．现代 “综合进化”理论
魏斯曼（A. Weismann）种质延续论
孟德尔（G. J. Mendel）遗传因子说
狄·弗里斯（H. de Vires,）的突变论
约翰生（W. L. Johannson）纯系学说
杜布赞斯基（T. Dobzhansky）于1937年发表的 《遗传学与物种起源》。1970年杜布赞斯基出 版了《进化过程的遗传学》，以大量的实验资 料论证了突变、基因重组、选择和隔离四个因 素在生物进化中的作用，并从群体水平和分子 水平上阐述了突变等因素在物种形成和生物进 化中的遗传机理。
②淘汰隐性性状，改变等位基因频率的速度 就慢了 连续n代淘汰, 则隐性等位基因频率为：
p2(0) p2(n) =
1+np2(0)
一般地，等位基因频率接近0.5时，选择最 有效；隐性基因很少时，选择或淘汰隐性基 因效率就很低。
三、 迁移 设在一个大的群体内，每代有一部分个体新迁 入，其迁入率为m，则1 - m是原有个体的比率。
令迁入个体某一等位基因的频率是qm， 原来个体所具同一等位基因的频率是q0， 二者混杂后群体内等位基因的频率q1将是：
q1=mqm+(1-m)q0=m(qm-q0)+q0 一代迁入所引起的等位基因频率的变化 Dq则
为：
Dq =q1-q0=m(qm-q0)
四、遗传漂变
在一个小群体中，由于个体间不能充分随 机交配，因而基因不能达到完全自由分离 和组合，使等位基因频率产生偏差，即导 致抽样误差，叫做随机遗传漂变，或叫遗 传漂变。 一个群体愈小，遗传漂变作用愈大；当群 体很大时, 个体间容易达到充分随机交配, 遗传漂变的作用就消失了。
图 14-3 群体大小与漂变
小群体的遗传漂变不仅能够改变等位基因频 率，还会增加群体内的近交程度
图 14-4 近交系数与群体大小和世代数的关系
第三节 生物进化学说及其发展
• 生物进化的概述
地球生命起源于35亿年前 氨基酸分子
蛋白质、核酸、脂肪酸
古细菌（不能进行光合作用）
25亿～34亿年前：出现蓝藻菌（能进行光合作用）
“综合进化”理论:
(1)自然条件是经常变化的，栖息其中的生物 也必然随之发生变化，现代生存的生物都 是由过去生活过的生物演变而来的，而且 每种生物一般也是与其生活环境相适应的。
(2)在自然条件下，一个新种的形成是通过遗 传、变异和自然选择，在隔离等因素的作 用下，从一个旧的物种逐渐演变而来的。
遗传学课件16第十六章群体遗传与进化
第一节 群体的遗传平衡
一、孟德尔群体
群体：孟德尔群体，即一群相互繁育的个体。 基因库：一个群体中全部个体所包含的全部基因。
群体的遗传结构：群体中各种基因的频率，以及由 不同的交配机制所形成的各种基因型频率在数量上 的分布特征。
群体遗传学：研究群体的遗传结构及其变化规律 的学科 。
获得性状遗传：环境引起的性状改变是可以遗传 的，从而使改变了的性状传递给下一代。
2．达尔文的自然选择学说
达尔文（C. Darwin，1809－1882）于1859年发 表了著争和自然选 择学说。
在自然条件下，一个种或变种内普遍存在着个体 间对环境适应力差异和繁殖过剩，其结果必然 产生生存竞争。群体内不定的微小变异是广泛 存在的，至少其中的一步分变异是可以遗传的。 在自然条件下，对于适应环境的个体的可遗传 的微小变异的选择和累积，这就是自然选择。 种内竞争所产生的自然选择即 “适者生存” 才是物种起源和生物进化的主要动力。
33 3
33
3
这样n代后群体为：
n2
2n
1
WW :
Ww :
ww
(n+1)2
(n+1)2
(n+1)2
2、人工选择
① 淘汰显性性状能够迅速改变等位基因
频率
设一随机交配群体中，红花植株占84%， 白花植株占16% 则白花基因频率p2= 0.16 = 0.4
红花基因频率p1=1-0.4=0.6 若将红花全部淘汰，则 p1=0 p2=1
在人类群体中，常染色体上有一对等位基因T与t， 决定对苯硫脲(PTC)的尝味能力。
三、哈德-魏伯格(HardyWeinberg)定律
• 一个随机交配的群体内,基因A 和基因a的 频率分别为p和q,三种基因型的频率分别 为D=p2, H=2pq, R=q2,只要这三种基因型 个体间充分随机交配,则各代各基因型的 频率不会发生改变. 又称群体的遗传平衡 定律。
二、群体的基因型频率和基因频率
基因型频率：群体内某特定基因型个体占个体总数的 比率。
基因频率：某位点的某特定基因在其群体内占该 位点基因总数的比率。
一个群体中纯合显性基因型AA个体80个，杂合 基因型Aa个体14个，纯合隐性基因型aa 6个。则 AA，Aa和aa 3种基因型频率分别为0.80，0.14和 0.06。