遗传学-群体遗传学

第八章 群体遗传学
第八章 群体遗传学
一、概念 遗传负荷（genetic load）：是指在一个群体中，由于有害
基因的存在而使该群体适合度下降的现象。一般以群体中每个 个体平均携带有害致病基因数量衡量。
遗传负荷可以分为 突变负荷（mutation load） 分离负荷（segregation load）
q=1- A+O
p=1- B+O
r=1-p-q= O
第八章 群体遗传学
第二节 影响遗传平衡的因素 1. 突变率：基因的一种等位形式突变为另外等位形式的
概率。 2. 突变量在世代更替中的积累
μ为A向等位基因a突变的突变率，p0为0世代的A基 因频率，pt为t世代的A基因频率。在无其他因素干扰 的前提下，基因频率的变化率为：
美国麻塞诸塞州进行常染色体隐性遗传病调查，发现14种遗 传病基因的携带者为114‰。 假设100种发病率为 1/1000000的常染色体隐性遗传病总携带者为200 ‰。以 1500种常染色体隐性遗传病为基数，每个人的致病基因数为 310 ‰×1500/114 ≈4。
第八章 群体遗传学
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第八章 群体遗传学
选择对隐性基因的作用 假设 A基因的频率为p，a基因的频率为q，选择系数为s。经 过一代选择后，A基因频率下降多少？
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在遗传平衡时，突变率将弥补选择掉的基因，即u=Δq， u=sq2
选择对常染色体隐性遗传病的作用较为漫长。现假设s是 100%，a的基因频率q由0.01降到0.005，需要多少代？1代 为25年。
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选择对X连锁基因的作用
3.选择与平衡多态性 多态性（polymorphism）： 一个群体存在两种或两种以
上等位基因，其中最低的基因频率的基因保持一定比率，并不 仅靠突变维持数量，这种等位基因的差异称为多态性。突变基 因由于有选择优势而保留在群体中，将形成平衡多态性。在平 衡多态性的群体中，最低的等位基因频率应大于或等于0.01。
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二、选择 1. 适合度与选择系数
适合度（fitness，f）：在同一环境中某一基因型个体 与其他基因型个体相比，其对环境的适应程度。以相对生 育力表示。
选择系数（selective coefficient, S）：在选择的作用 下，下降的适合度。S=1-f 例 丹麦的一项群体调查表明，软骨发育不全的侏儒108人， 共生育了27个后代。其正常同胞457人，共生育582个后 代。问该侏儒症的适合度 f 为多少？
Pz =m Px+（1-m） Py 2. 渐进混合方式
设Pt为接受群体在t世代某等位基因的频率，m为供体群体每代 输入接受群体的比率（贡献率），p′为供体群体该等位基因的频 率。则下一代接受群体的该等位基因的频率Pt+1为：
Pt+1= （1-m） Pt+ m P′
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五. 近亲婚配 1. 近婚系数（inbreeding coefficient）：由于近亲婚配，
α＝ （1*1/4+2*1/8+45*1/16+18*1/64+6*1/128+3*1/2 56）÷1000＝0.003315
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国家地区 美国 德国 法国 日本
南印度
α值 国家地区 α值
0.00008 埃及 0.03335
0.00044 北京（汉） 0.00034
0.00049 甘肃（回） 0.005
子女获得同一祖先同一等位基因的概率。
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2. 平均近婚系数
Mi为某型近婚人数，N为总婚姻人数，Ii为某型近婚系数。
例 在1000例婚姻群体中，兄妹婚配 1例，舅甥女婚配2例， 表兄妹婚配45例，二级表兄妹婚配18例，二级半表兄妹婚 配6例，三级表兄妹婚配3例，其他为非近亲婚配。
对上式0—t世代积分，得到：
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3. 遗传平衡中基因突变间的关系 假设 A基因的频率为p a基因的频率为q 当pu＞qv 当pu＜qv 当pu＝qv 在遗传平衡时，知道突变率，就可以推算基因频率。
例 在遗传平衡时，u=2.1×10-6，v=0.9 ×10 -6 。 问p和q分别为多少。
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第一节 遗传平衡定律 第二节 影响遗传平衡的因素 第三节 遗传负荷
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第一节 遗传平衡定律
一、基因频率与基因型频率
1. 群体与基因库
2. 基因频率（gene frequency): 某个基因占群体中等位基 因的百分率。
3. 基因型频率（genetype frequency）：某种基因型个 体占人群的百分率。
LMLM
LMLN
LNLN
合计
实得数（O） 397
预期频率
np2
预期数（C） 382.96 （O-C）2
C
0.51
861 2npq 889.05
530 nq2 515.99
1788 n
1788
0.88
0.38 χ2[1]=1.77
0.1＜p＜0.2
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三、基因频率的计算 1. 常染色体隐性遗传：aa基因型频率=q2=发病率
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2. 选择与突变的关系 选择对显性致病基因的作用
假设 A基因的频率为p，a基因的频率为q，选择系数为s。 经过一代选择后，A基因频率下降多少？
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在选择和突变达到平衡时，群体仍然保持遗传平衡，即
v=选择掉的基因频率=sp。
例 丹麦哥本哈根市对软骨发育不全侏儒症进行调查，结果 发现10例患者，发病率为1ຫໍສະໝຸດ Baidu063×10-4。该病选择系数s为 0.8。问群体突变率为多少？
2. 常染色体显性遗传：AA基因型很少
AA+Aa≈ Aa=2pq=H（发病率） q ≈1 p=（1/2）H
3. X连锁的隐性遗传：仅有XY为患者
q=发病率
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4.复等位基因基因频率： 例 ABO血型系统
A+B+O+AB=1 IA频率为 p ，IB为 q ， i 为 r。 （p+q+r）2=p2+q2+r2+2pq+2pr+2qr=1 p2+ 2pr=A， q2+ 2qr=B， 2pq=AB， r2= O A+O= p2+ 2pr+ r2= （p+r）2=（1-q）2
0.004 四川（傈） 0.0431
0.02835 延吉（朝）
0
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3. 近亲婚配的危害 例 表亲婚配
来自家族中相同的等位基因 （1/16）q
来自群体的相同的等位基因 （1-1/16）q2
总的纯合子的概率为 （1/16）q+ （1-1/16）q2 ＝q/16*（1+15q） ＝pq/16+ q2
在世代间保持不变。 条件： 群体很大
无选择 无迁移 无突变 随机婚配
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2. 判断标准： AA：Aa：aa=p2：2pq：q2
例 AA为60人，Aa为20人，aa为20人，问是否为平衡群 体？如果为不平衡群体，需要几代达到遗传平衡？
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3. 应用χ2检验判断遗传平衡 例 MN血型资料与遗传平衡间好适度的χ2检验
4. 基因频率与基因型频率的关系： 对一个群体的MN血型进行调查，
结果为M型490人，N型为90人， MN型为420人。分别计算等位基因 M和N的基因频率。
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二、遗传平衡定律（law of genetic equilibrium） 1. 概念： 在一定条件下，群体中的基因频率和基因型频率
3. 同胞间婚配研究
子女发病率在44%～65%之间。 携带者与同胞婚配获得常染色体隐性遗传病基因纯合子 的概率为1/8，不发病的概率为7/8。 假设一个个体携 带致病基因数为n， 其与同胞婚配生育正常的子女的概 率为（ 7/8 ）n。即处于1- 44%=56%和1-65%=35% 之间。n为4 ～8个。
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三、遗传漂变（genetic drift）
遗传漂变：由于群体较小和偶然事件而造成基因频率随机波动。 四、迁移 1. 迅速混合方式
设混合群体Z是由比例为m的X群体和（1-m）的Y群体在较短 的时间内混合而成。 px、py分别为初始群体X和Y在某基因座位 上的某等位基因频率， 则新混合群体的该基因频率为：
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二、人群遗传负荷的估计 1. 大体估算：
常染色体隐性遗传病的发病率为1/10000～ 1/1000000， 致病基因携带者为1/50 ～/500。常见的常染色体隐性遗传病 有1500种。因此，估计每个人携带的致病基因数为 1500×1/50 ～ 1500×1/500，即3 ～30个。 2. 调查估算