第六章遗传与进化ppt课件

当q很小时，1-sq2近似等于1。
当选择对纯合隐性个体不利时，a基因的频率q每代减少sq2(1-q) 新产生的隐性突变基因(Aa)的频率 pu=u(1-q)
突变和选择对a基因的作用达到平衡时：sq2=u q2=u/s
•人类全色盲是常染色体隐性遗传，约80000
人中有1个患者，患者的生存率（f)是0.5, 计算 平衡时的突变率。
二、Hardy-Weinberg定律 当一个群体符合下述条件：群体无限大；每个个
体随机交配；没有突变；没有任何形式的选择压力， 则：此群体中的基因频率和基因型频率可维持世代 不变。简言之，在没有进化影响下，基因一代一代 传递时，群体的基因频率和基因型频率将保持不变。 1、特点 （1）理想群体 （2） Hardy-Weinberg平衡
抗性的生物学代价（biological costs）
◇ RR基因型的增加，DDT不能再控制蚊虫； 停止喷洒DDT，R等位基因频率迅速减少，1970 年，RR基因型几乎消失，可见RR基因型的适合度 低于SS基因型，即纯合抗性基因型对个体付出了 适合度代价（fitness costs）
◇ 大鼠群体在施用Warfarin时，三种基因型的 相对频率为：0.37（SS），1.0（SR），0.68 （RR）；没有施用Warfarin时，RR的适合度低于 SS。
1-sq2 1-sq2 1-sq2
合计 1
a频率 q0=q
1-sq2 1
q1=q(1-sq) 1-sq2
a频率的改变q1-q0=-sq2(1-q)/1-sq2
选择对显性个体不利时基因A频率p的改变
AA Aa
初始频率
P2
2pq
适合度
1-s
1-s
选择后频率 P2(1-s) 2pq(1-s)
相对频率 p2(1-s) 2pq(1-s)
病源体对药物抗性的影响
细菌性病原体对抗菌素的抗性迅速进化的 主要原因：短的世代周期，繁殖率高；大的群体 密度，如肺病（TB）细菌可能超过109/cm3，确 保稀有的抗性突变出现在群体中；抗菌素提供的 强选择压增加每一代的进化率。
◇TB细菌抗性的进化
杀虫剂（pesticide）抗性的进化
许多农业害虫对杀虫剂抗性的进化方式类 似于感染性细菌对抗菌素的进化方式。昆虫 对昆虫杀虫剂（insecticide）抗性的选择和迅 速进化方式了解最清楚。
1 q u q v
u q
uv v
p uv
2、遗传漂变（genetics drift) 在小群体中，由于样本的机误（chance errors)
导致群体基因频率的随机改变，称为遗传漂变。 （1）遗传漂变的量度
有效群体大小的计算 若两性的数目相等。 若雌雄数目不等
4×Nf ×Nm Ne =
第六章pulation genetics), 基因库（gene pool) 基因频率(allele frequency) 基因型频率(genetype frequency) 孟德尔式群体(Mendelian population) 群体的基因结构 一、基因型频率和基因频率
平衡群体：符合Hardy-Weinberg定律的群体。
平衡群体的鉴定
• AA
Aa
1. 0.5
/
2. 0.4
0.2
3. 0.25
0.5
aa 是否平衡
0.5
-
0.4
-
0.25
+
三、影响群体遗传平衡的主要原因 1、基因突变
设初始频率为：a=q；A=1-q， 突变率：A→正突变→a（u）；a→回复突变→A（v） 每代中有（1-q）u的A→a qv的a→A 当（1- q） u ＞qv，a的频率增加 （1- q） u ＜qv，A的频率增加 处于平衡时：
q2=1/80000, s=1-f=0.5 u=sq2 =1/80000 X 0.5 =0.6 x 10-6
人类活动对病原体及作物害虫进化的影响
由于新的突变, 人群中总有新的疾病产生；由 于等位基因频率的变化趋于突变与选择的平衡， 各种疾病持续存在于所有生物中；病原体和害虫 与其宿主的相互作用，特别是人类的活动使疾病 和害虫虽处于长期的控制中却仍然频繁而剧烈地 复发。
Nf +Nm
S2 pq;S2 2N
(2) 遗传漂变的原因
a. 奠基者效应： Dunkers b. 小群体 c. 瓶颈效应
d. (3) 遗传漂变的效应
4. 自然选择
基本含义：带有某些基因产物的个体比另一些 具有更多的后代。这些基因在下一代 中得到了增加。通过自然选择对生存 和繁殖有利的性状逐代增加。生物以 这种方式来适应它们的环境。
1-sp(2-p) 1-sp(2-p)
aa
合计 A频率
q2
1
p0
1
q2 1-sp(2-p)
q2
p - sp
1-sp(2-p)
1-sp(2-p)
选择一代后p的改变: (p-sp)/[(1-sp(2-p) ] - p
= -sp(1-p)2/1-sp(2-p)
突变与选择情况下基因频率的改变
•a频率的改变：q1-q0=-sq2(1-q)/1-sq2
选择系数（selection coefficient，s）： 在选择的作用下降低的适合度。
s = 1- w
例如：
选择对基因频率的作用：
选择对纯合隐性个体不利时基因频率的改变
AA Aa aa
初始频率
P2 2pq q2
适合度
1
1 1- s
选择后频率 P2 2pq q2(1-s)
相对频率
P 2 2pq q2(1-s)
• 节肢动物门对DDT抗性的增加：抗性始于1908年， 1940年开始喷洒DDT，到1984年已报道了450个以上 的昆虫抗性种
DDT对蚊子（A.aegypti）群体中基因型频率的影响
抗性基因R为显性突变，S为野生型易感等位基因， 对杂合子SR有利的选择使群体中R等位基因频率迅速 增加。
1964年，在泰国的曼谷喷洒DDT控制蚊虫，一年 内，蚊虫群体中出现DDT抗性基因型，频率迅速增加， 至1967年，RR基因型频率接近100%。
自然选择的本质是基因型的差别复制。
适合度（fitness，w）： 群体中一个个体相对于其他个体存活并
传递其基因到下一代的能力。适合度具有两 个基本成分：存活力（viability）和生殖成 功（reproductive success）。
群体遗传学通常指定：适合度=1时，此 种基因型产生的后代最多。例如：