基因频率与基因型频率

第五章 基因频率与基因型频率

目的要求

掌握基因频率、基因型频率的基本概念与关系、哈代－温伯格定律的要点、证明及计算；了解改变基因频率的因素。

第一节 概念与关系

一、群体

指可以互相交配的许多个体的集群

要着重考虑基因在群体的相继世代中是如何传递和分配的

二、基因频率

基因频率: 指一个群体中某一基因占其等位基因总数的相对比率 。

基因频率是群体遗传组成的基本标志，不同的群体的同一基因往往频率不同。

例如:在黑白花牛群中，无角基因P 的频率占1％，有角基因p 的频率占99％。而在无角海福特牛群中，p 的频率为100％，P 的频率为0。

在一个群体中，各等位基因频率的总和等于1 。

由于基因频率是一个相对比率，是以百分率表示的，因此其变动范围在0~1之间，没有负值。

三、基因型频率

基因型频率是指一个群体中某一性状的各种基因型间的比率 。

例，牛角有无决定于一对等位基因P 和p ，它们组成的基因型有三种：PP 、Pp 和pp ，前两种表现为无角，后一种表现为有角。在各牛群中，三种基因型比例各异。某牛群中，PP 占0.01％，Pp 占1.98％，pp 占98.01％，也就是说，PP 的频率为0.0001，Pp 的频率为0.0198，pp 的频率为0.9801，三者之和等于1，即100％。

四、基因频率和基因型频率的关系

设A 和a 是一对等位基因，他们的频率分别为p 和q 。

构成AA 、Aa 和aa 三种基因型，他们的频率分别用D 、H 和R 表示 。

在整个群体中，有DN 个AA 基因型，每个基因型含2个A 基因，因此有2DN 个A 基因；另有HN 个Aa 基因型，共有HN 个A 基因和HN 个a 基因；还有RN 个aa 基因型，包含有2RN 个a 基因，其中N 为个体总数。

A 基因的频率p 为 :

a 基因的频率q 为 :

第二节 哈代－温伯格定律

一、定律要点

1.在随机交配的大群体中，若没有其他因素的影响，基因频率一代一代下去始终保持不变。

H

D N HN DN p 21

22+=+=R

H N RN HN q +=+=2

1

22

2.任何一个大群体，无论其基因频率如何，只要经过一代随机交配，一对常染色体基因的基因频率就达到平衡状态。没有其他因素影响，以后一代一代随机交配下去，这种平衡状态始终保持不变。

3.在平衡状态下，基因型频率与基因频率的关系是：

D ＝p 2 ，H ＝2pq ，R ＝q 2

二、哈代－温伯格定律的证明

设一对基因A 和a 组成的群体，0世代的基因频率分别是p 0和q 0，基因型频率分别为D 0、H 0和R 0；一世代的基因频率为p 1和q 1，基因型频率分别为D 1、H 1和R 1；二世代的基因频率为p 2和q 2，基因型频率为D 2、H 2和R 2。

一世代的基因型频率：

D 1＝p 02 H 1＝2p 0q 0 R 1＝q 02 一世代的基因频率：

同样可以证明：p2＝p0，p3＝p0，……，pn ＝p0 q2＝q0，q3＝q0，……，qn ＝q0

例：某群体0世代的基因型频率：D 0＝0.4，H 0＝0.6，R 0＝0。

基因频率：

一世代的基因型频率：D1＝P02＝0.72＝0.49

H1＝2p0q0＝2×0.7×0.3＝0.42 R1＝q02＝0.32＝0.09

D2＝p12＝0.72＝0.49

H2＝2p1q1＝2×0.7×0.3＝0.42

R2＝q12＝0.32＝0.09

三、基因频率的计算

1.无显性或显性不完全时

由表型可以直接识别基因型，统计表型比例就可以得到基因频率。

例：调查大群安达鲁西鸡的结果，黑羽鸡占49％，白羽鸡占9％，蓝羽鸡占42％。

000020001110

00000200020111)(21)(2221q q p q q q p R H q p

q p p q p p q p p H D p =+=+=+==+=+=+=+=3.003.02

1

7.03.04.02

1

00000

0=+=+==+=+=R H q H D p 70.049.021.02

1

111=+=+=D H p 30.009.021.02

1

111=+=+=R H q 3

.009.021.021

7

.021.079.02

1

222222=+=+==+=+=R H q H D p

我们马上就知道，BB 基因型频率为D ＝0.49，Bb 基因型频率为H ＝0.42，bb 基因型频率为R ＝0.09。由此可计算出B 基因的频率＝0.49＋0.21＝0.7，b 基因频率＝0.21＋0.09＝0.3。 2.显性完全时

R ＝q2，q ＝ ， p ＝1－q

例如，某一黑白花牛群统计，约有1％的牛为红白花，求这个牛群中红白花的基因频率。 其频率R ＝0.01，q ＝ =0.1，黑白花基因频率p ＝1－q ＝1－0.1＝0.9。 3.伴性基因

一对伴性基因，在雄异型生物中，雄性个体的表型和基因型一致；雌异型生物中，雌性个体的表型和基因型一致。因此以上两种情况皆可以从表型识别基因型，基因型频率就是基因频率。

例如，人的红绿色盲，男人中色盲者所占的比例就是色盲基因在整个人群中的频率；又如在一个只有黑色羽和芦花羽两种羽色的随机交配大鸡群中，雌鸡中芦花羽的比率就是芦花羽基因在这个鸡群中的基因频率，黑色羽所占的比例就是黑羽基因在该群的基因频率。 4.复等位基因

第三节 改变基因频率的因素

一、突变

第一，他供给自然选择的材料，没有突变，选择即无从发生作用。 第二，突变本身就改变了基因频率。 二、选择

1、自然选择和人工选择都是改变基因频率的重要因素

2、自然选择是生物进化的决定因素

3、人工选择是家畜育种的根本内容。 三、遗传漂变

在一个有限群体中，特别在一个小群体中，等位基因频率由于配子结合、基因重组以及分群等过程中发生的机误而产生的变化，称为遗传漂变，或称为随机遗传漂变。

在畜牧业中，引种、畜群迁移、分群以及发生传染病等情况，都可以引起遗传漂变。 在一个小的有效繁殖群体中，一个频率很低的基因，非常容易在小群中消失，也有可能向高漂变，但概率很小。相反一个频率高的基因虽然也可能在小群中消失，同样概率也很小，而向高漂变的概率则很大。 四、杂交

两个基因频率不同的群体混合，当代的基因频率是两个群体各自基因频率的加权均数。 例如一个1500只蛋鸡群（全是母鸡），a 的频率＝0.6；另一个100只公鸡群，q ＝0.2 a 基因频率 : 五、同型交配

如果把同型交配严格地定义为同基因型交配，那么近交和同质选配都只是部分地同型交配，只有极端的近交方式自交才是完全的同型交配。

以一对基因为例，同型交配仅有三种类型：AA ×AA ；Aa ×Aa ；aa ×aa 。

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