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1、第七章 群 体 遗 传1群体遗传学：研究群体的遗传组成以及决定并引起遗传组成发生变化的动力的学科。2群体：是一群可以相互交配的个体。在群体中有基因交流，通过基因交流使群体的遗传组成发生变化。3群体遗传学需要调查如下事实：不同基因型个体的婚配形式。如随机婚配(random mating)、近亲婚配(consanguineous mating)、选型婚配(assortative mating)。群体间的混合、迁移或分群对群体遗传结构的影响。突变和遗传重组引起的群体遗传变异速率。自然选择对群体遗传结构变化速率的影响。有限容量的群体中，基因的遗传漂变(genetic drift)对群体遗传结构的影响等
2、。4群体遗传学的核心问题：群体的基因频率为何变化？影响群体遗传结构的因素有哪些？这些影响因素是如何作用于群体并导致群体遗体结构发生变化的？5研究方法设计实验，观察实验结果，建立遗传参数。从实验结果中寻找变异规律，并用经典的遗传理论解释之。研究影响群体遗传结构的因素。观察表型变异与基因变异的规律。第一节 基因及基因型频率在群体中的平衡：Hardy-Weinberg平衡律 一、Hardy-Weinberg 定律的表述1问题的提出：一对等位基因A和a，AA和Aa表现A的性状，只有aa才表现a的性状，也就是说，A可以把a的性状掩盖进来，若群体容量充分大，a的频率又很低，a基因是否会逐渐消失？2定律：H
3、ardy(1908)和Weinberg(1909)分别用数学方法研究遗传学问题，得出一致的结论：在一定的条件下，群体中的基因频率和基因型频率在一代一代的繁殖传代中保持不变。这个条件是：群体无限大；随机婚配；没有突变；没有自然选择；没有大规模的迁移。这即是遗传平衡定律，也称为Hardy-Weinberg 定律。3定律意义：基因频率和基因型频率可世代保持平衡现象的发现，为现代群体遗传学奠定了理论基础。阐明了群体遗传学性质：基因的遗传机制本身不影响群体中遗传变异保持的平衡机制。即，显性基因可以掩盖隐性基因的作用，但隐性基因不会因此而消失。二、双等位基因的Hardy-Weinberg 定律的推证考察符
4、合上述条件的群体某一常染色体上一对等位基因A和a。设等位基因A、a，有三种基因型：AA、Aa、aa，其频率分别为fAA, fAa, faa。据其计算基因频率p、q (p为A的频率，q为a的频率)： pfAA1/2fAa；qfaa1/2fAapq（fAA1/2fAa）（faa1/2fAa）fAAfAafaa1，q1p假定在第一代，其含A的精、卵的频率为p，含a的精、卵频率q，精卵随机结合后产生第二代的基因型及其频率分别为：AA的频率：ppp2Aa的频率：pqqp2pqAa的频率：qqq2（表71） 表6-1一对等位基因随机交配一代后基因及其基因型频率再计算基因频率：A的频率p21/2?2pqp2
5、pqp（pq）pa的频率q21/2?2pqq2pqq（pq）q因此，等位基因频率和基因型频率世代保持不变。三、复等位基因的Hardy-Weinberg遗传平衡式设某一基因位点复等位基因A1、A2、A3，基因频率分别为p、q、r。可组成6种基因型：A1A1、A1A2、A1A3、A2A2、A2A3、A3A3，基因型频率为f A1A1、f A1A2、f A1A3、f A2A2、f A2A3、f A3A3。仍然考虑一个无选择、无突变、无限大、随机交配的群体，则各种基因型频率如表62： 下一代的基因频率为：pqr1则（pqr）21展开：p2q2r22pq2pr2pr1具体基因代入：A1A1A2A2A3A
6、3A1A2A1A2A1A3A1A3A2A3A2A3所以可简写为： （ 为所有纯合基因型之和； ：为所有杂合基因型之和） 若一个复等位基因有多种基因类型，分别为A1、A2Am，用pi（i1，m）表示等位基因Ai的频率，fAiAi(i=1, ,m)、fAjAj (ij，j=2,3, ,m)分别表示该座位上所有可能的基因型频率，则有：等位基因Ai（i1，2,m）的频率为：（i1，2m）且满足Hardy-Weinberg 平衡的基因频率和基因型频率的关系为： （式中， ：群体中基因的纯合度； ：群体中基因的杂合度） 杂合度：群体中某一基因位点的变异程度。由该位点所有杂合子所占群体频率表示。以A、a为例
7、：若Aa，则群体中Aa低，即杂合度低。当Aa时，杂合度达到最大值。第二节Hardy-Weinberg 平衡律的应用一、估计基因频率和杂合度（一）常染色体基因频率杂合度的估计1共显性等位基因的基因频率估计上海调查1788人的MN血型，M型397人，MN型861人，N型530人。计算基因频率：2.显、隐性等位基因的基因频率和杂合度的估计（1）先根据隐性性状的基因型频率（即发病率）估计隐性基因频率。因为隐性性状基因型频率为q2，q （2）再根据隐性基因频率估计杂合子频率p1q，杂合子频率为2pq，当q很低时，p12pq2q例：尿黑酸尿症为AR，发病率x ，求基因频率和杂合子频率。（1）求隐性致病基因
8、频率xq2 q （2）求显性基因频率p1q10.0010.9991（3）求杂合子频率2pq2q20.0010.002由此也可以看出，尽管一些隐性遗传病发病率非常低，但杂合携带者的频率并不低。如尿黑酸尿症的发病率为 ，而携带者的频率为 ，两者之比是1：2000。（二）X连锁基因频率的估计X染色体上的基因频率的计算方法，男女计算有别。1女性的计算方法同常染色体基因频率的计算方法；2男性只有一条X染色体，无等位基因，称为半合子，所以，男性群体的表型频率就是基因频率。例Xg血型，控制Xg血型的基因位于X染色体上，一对等位基因Xga和Xg，Xga对Xg显性。调查589个白人，计算女性的基因频率：计算方法
9、同常染色体。qXg p10.3270.673二、遗传假设的2检验方法（一）2检验的基本原理遗传学同所有的生物学一样，是一个实验学科，经常要用实验方法验证理论的正确性。理论是普遍性的，针对整个群体。实验只能从整个群体中抽出一部分（样本）进行实验。理论值（预期值）与实验结果（观察值）肯定存在差异，导致差异产生的因素有两种：（1）必然因素：实验结果否定理论意义，这个差异是本质上的。（2）偶然因素：实验结果可以证明理论的正确性，差异只是一些不可避免的偶然因素造成的，如抽样误差，等等。可通过统计学检验方法证实误差的产生究竟是何种因素造成的。2检验是常用的方法之一。步骤如下：1.建立假设和确立检验水准：假
10、设样本与群体是来自于同一个群体。检验水准()：确定一个接受或拒绝假设的标准，实际工作中常取0.05。2.选定检验方法和计算检验统计量：可根据统计推断的目的选用一定的统计方法，我们选用2检验。检验统计量是用于抉择是否拒绝检验假设的统计量，具体我们是计算2值。3.确定P值和作出推断结论P值是指由检验假设所规定的群体中作随机抽样，获得等于及大于（或等于及小于）值的概率。根据P值确定拒绝或接受假设。接受：当p值时，接受假设。即两组数据之间的差异是由偶然因素造成的可能性0.05，不是小概率事件，我们只好接受它。拒绝：当p值时，拒绝假设。即两组数据之间的差异是由偶然因素造成的可能性0.05，是小概率事件，
11、发生的可能性不大，我们不能接受它。但接受假设或拒绝假设，不能认为假设肯定成立或肯定不成立，因为我们得出的结论只是概率，只能说明可能性大小而已。所以接受或拒绝假设都有可能犯错误，即一类错误和二类错误。（二）2检验MN血型基因型的Hardy-Weinberg平衡1. 假设：上海人群的MN血型分布符合Hardy-Weinberg平衡。0.052. 计算出要比较的两组值(实验观察值和理论预期值)。(1)实验观察值（O）： (2)预期理论值（C）：各基因型频率分别与调查总人数相乘即得出各基因型的理论值。基因频率的计算：基因型频率的计算：根据Hardy-Weinberg定律，达遗传平衡时，应有p2+2pq
12、+q21在具体的群体中，各基因型的理论人数为各基因型频率与总人数(n)的乘积。即MMnp21788（0.4628）2382.96MNn?2pq178820.46280.5372889.05NNnq21788（0.5372）2515.99列入表中：基因型观察值（O）理论值（C） MM397382.96MN861889.05NN530515.99 计算2值： 1.77查2界值表：自由度()1，一般自由度是观察的指标数(N)1，因为这里的理论值是根据实验值计算出来的，故自由度应在原基础上再减1，即3111。查2界值表得：在1时，20.12.71；20.251.322.7121.32，0.25P0.1
13、0，即P0.05，接受检验假设接受检验假设的具体意义是指，所调查的上海1788人的群体中MN血型的基因频率和基因型频率符合Hardy-Weinberg定律。（三）检验X连锁基因频率对于X染色体上的连锁基因，在男性和女性中有不同的分布。女性有2条X染色体，计算基因频率和基因型频率时同常染色体的计算方法，而男性只有一条X染色体，基因频率和基因型频率是相同的，因此，对于X染色体上的基因，可以通过男性群体与女性群体用不同的方法计算基因频率和基因型频率。但这两种方法得出的结论应该是相同的。现通过2检验进行验证。例如，对Xg基因的检验。例如即根据男性计算得的基因频率为Xg(a+)的基因频率为0.631；Xg(a-)的基因频率为0.369根据女性计算得的基因频率为Xg(a+)的基因频率为0.673；Xg(a-)的基因频率为0.327两种方法所得基因频率有差异。将两种方法所得基因频率的一致性进行验证。 以两种方法得出的基因频率分别与人数相乘，得出两种理论值。 用2检测根据男、女性所得出的基因频率一致性。基因频率 男性 女性 合计
