第八章 群体遗传学

例2、调查190,177人的群体ABO血型的分布，其中A型为41.72%，B 型是8.56%，O型为46.68%，AB型为3.04 % ，计算IA、IB、i的基因 频率?
表型 B型 基因型 基因型频率
设IA、IB、i的基因频率分别为p、q、r A型 基因i的频率： r = √0.4668 = 0.683
从基因型频率直接计算基因频率

举例: 人的MN血型，由一对共显性等位基因M和N 所决定，产生3种基因型M/M、M/N和N/N;
人群：调查上海市汉族1788人，其中：M型血，397 人；N型血，530人；MN型血，861人。
基因型 个体数 基因型频率 M／M 基因频率 M为p

表型 M N MN 总计
u=q(u+v) q=u/(v+u) or (1-p)v=pu »p=v/(v+u) 结论：若群体达到遗传平衡，而突变不会被选择 ( 中性突变，PTC)，则基因频率完全取决于等位基因 突变率u和v。但这种理想状态很难存在，因为突变 往往有害，从而被选择而淘汰。
几 种 遗 传 病 的 基 因 突 变 率
人类大多数群体均处于遗传平衡状态，因此， 运用遗传平衡定律，可以：
1、隐性纯合基因型频率推算各等位基因频率；例1
2、由复等位基因的表型（或基因型）频率推算出基
因频率，如共显性ABO血型；例2 3、X连锁基因，因男性是半合子，基因频率=基因型
频率=表型频率；女性中的基因频率及基因型频
率分布则与常染色体遗传相同，而且女性纯合子
由a突变为A的过程，称回复突变； 设突变率为v，则a→A：qv/代 or (1-p)v/代
若(1-q)u>qv，则基因a增加，遗传平衡打破； 若(1-q)u<qv，则基因A增加，遗传平衡打破；
若(1-q)u=qv，则基因频率不变，维持遗传平衡。
在遗传平衡时，即：(1-q)u=qv
u-qu=qv
u=qu+qv
如何判断一个群体是否达到遗传平衡？
假设：一对等位基因A和a，基因A频率为p，a频率为
q； 则基因型频率必须符合二项式：
(p + q)2 = p2 + 2pq + q2 = 1
基 因 型 的 频 率
基 因 型 的 频 率
基 因 型 的 频 率
AA
Aa
aa
例. 某群体有1000人, 其中AA有600, aa有200人, Aa有 200人
结论：该群体未达到遗传平衡。
遗传不平衡的群体如何达到遗传平衡状态？
通过一次随机婚配，下一代即能达到遗传平衡状 态，Why？
精子 卵子 A(0.70) a(0.30)
A(0.70) AA(0.49) Aa(0.21)
a(0.30) Aa(0.21) aa(0.09)
在随机婚配的情况下，基因的频率是不会变的，但 基因型的频率，或者说基因型AA、Aa、aa的比例会发 生改变，从而达到遗传平衡。
的频率=相应男性表型频率的平方。例3
例 1 、 调 查 一 群 体 白 化 病 （ AR ） 的 发 病 率 (q2) 为
1/10,000，基因A和a及携带者Aa的频率是多少？ 根据遗传平衡定律： (p + q)2 = p2 + 2pq + q2 = 1 患者aa基因型频率： q2=1/10000 致病基因a的频率： q =√1/10000 = 0.01
2. 选择对隐性基因的作用
• 隐性致病基因，只有纯合时才发病，才会被选择。
• 隐性基因大都存在于杂合子中，选择对他们不起作
用。因此，选择对隐性基因频率的降低很慢 。 • 结论：隐性基因频率在人群中基本恒定，这可能是 基因A突变为基因a,以补偿因选择而被淘汰的aa， 即在一个遗传平衡群体中，被淘汰的部分将由突变
性别 基因型 表现型 基因型频率 男 XAY XaY 正常 色盲 p q 发生率 1-q = 1-0.07 = 0.93 0.07
XAXA
女 XAXa
正常
携带者
p2(纯合)
2pq(杂合)
(0.93)2 = 0.8649
2×0.93 ×0.07 = 0.1302
XaXa
色盲
q2
(0.07)2 = 0.0049
基因 常染色体显性 多发性神经纤维瘤 软骨发育不全症 视网膜母细胞瘤 家族性结肠息肉 Huntington舞蹈症 Marfan综合征 常染色体隐性 白化病 苯丙酮尿症 小头症 X连锁隐性 Duchenne型肌营养不良症 血友病
突变率 （10-6）
100 43 6-18 13 5 24-26 28-70 25-50 49
患者的相对生育率( f )=(27/108)/(528/457)=0.2
表明: 患者的适合度降低了, 比正常人降低了0.8
即：选择系数S= 1- f =1- 0.2 = 0.8
说明：软骨发育不全患者的基因仅20%传给下一代，而 80%的基因被选择而所淘汰。
几种遗传病患者的适合度
遗传病 黑矇性白痴 适合度 0
基因型频率：群体中一组等位基因组成的不同基因型
所占的比率 举例： 一对等位基因A和a组成三种基因型-AA, Aa,
aa。某一群体，若AA占1/4， Aa占1/2， aa占1/4，
则： AA的频率为25%, Aa的频率为50%, aa的频率为 25%, 全部基因型的频率之和为：0.25+0.50+0.25=1 若某位点等位基因为共显性遗传，其表型可以反映出 基因型，可用基因型频率直接计算基因频率。
正常基因A的频率： p =1-q=0.99， 那么
携带者Aa的频率：2pq=2×0.99×0.01≈0.02 (1/50)
因罕见的常染色体隐性遗传病纯合子患者频率
（q2）很低，故： 2pq=2(1-q)q=2q-2q2≈2q
即：杂合携带者频率（2pq）约为致病基因频率
的2倍
同时，∵q很小，p≈1 ∴2pq/q2 =2q/q2 =2/q 即：杂合携带者频率与纯合患者之比为2:q，致 病基因多以携带者的方式存在于一个群体中
1- √ 0.0856+0.4668 = 0.257
同理, 基因IB的频率： q = 1-√A+O = 1-√0.4172+0.4668 = 0.060 或, q =1- p - r = 1- 0.257- 0.683 = 0.060
例3、红绿色盲（XR）男性的发病率为7%，问女性 携带者的频率和发病者的频率是多少?
医 学 遗 传 学
第八章 群体遗传学
群体：指一个物种生活在某一地区内、能相互 杂交的个体群，也称为孟德尔式群体 (Mendelian population)。
基因库：一个群体所具有的全部遗传信息称为 基因库(gene pool)。
群体遗传学:研究群体的遗传组成和遗传变 化规律的科学。即运用数学和统计学方 法，研究群体中基因的分布, 基因频率 和基因型频率的维持和变化的科学。
由于选择，每一代基因频率的改变为Sp 当遗传平衡时，v= Sp (即要达到遗传平衡，被淘汰的部分将由突变率来补偿) 被选择的主要为杂合子(H)，其频率为2pq， ∵ p值很小，q≈1 » H=2pq≈2p or p=H/2 ∴ v = Sp = S×H/2（显性基因的突变率）
举例：
丹麦哥本哈根市，调查医院出生的94,075名儿童， 患软骨发育不全侏儒症。又已知该病适合度为0.20，则 其选择系数s为0.80。计算显性致病基因突变率：
v=s×H/2=0.80×0.0001063×0.5=42.5×10-6／
代
结论：
1、常染色体显性遗传病危害越大, 受选择越显著(S
大), 大多数病例来源于突变。如: 软骨发育不全
症, 80%为新生突变。 2、对于延迟显性遗传病，一般在生育子女后才发病
而被选择，则大部分病例由上代传递而来，极少
有突变病例。如：Huntington舞蹈病。
维持群体的遗传平衡所需要的条件：
① 群体要足够大，不会由于任何基因型传递而产 生频率的随意或太大的波动； ② 必须是随机交配而不带选择交配； ③ 没有自然选择，所有的基因型(在一个座位上) 都同等存在； ④ 没有突变发生; 或者说有恒定的突变率，即由 新突变来替代因死亡而丢失的突变等位基因； ⑤ 没有个体的大规模迁移, 不会因迁移而产生群 体结构的变化。
第二节
群体的遗传平衡定律
一、Hardy-Weinberg 定律
遗传平衡定律( law of genetic equilibrium )
DH.Hardy
W.Weinberg
内容：
一个随机婚配的大群体中，如果没有突 变发生，没有自然选择影响，也没有个体大 规模的迁移，则群体中各种基因型频率和基 因频率世代保持不变，处于遗传平衡状态。
二、影响群体遗传平衡的因素
（一）、突变
（二）、选择
（三）、遗传漂变
（四）、迁移
（一）、突变
自然突变：由自然环境因素引起的突变
突变率(mutation rate)：每代每个配子中 每个基因座的突变数量
举例：
一对等位基因A（显性,p）和a（隐性,q），
由A突变为a的过程，称正向突变；
设突变率为u，则A→a：pu/代 or (1-q)u/代
适合度衡量的标准：相对生育率 (即适合度f )
通常将正常人定为 f = 1 (100%)
患遗传病导致不育或早亡，f < 1 , or f = 0
选择系数(selective coefficient, S): 在选择作用 下降低了的适合度, 即：S = 1- f
举例：丹麦对软骨发育不全患者的调查，在108例 患者中，共生育了27个儿女，而他们的正常同胞 475人中共生育了582个子女，求软骨发育不全患者 的适合度。 以正常人的生育率为1，则：