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如何确定某群体处于遗传平衡

2014-03-07 22:35阅读:
如何确定某群体处于遗传平衡

学生问题:当某种群处于初始群体,还不是平衡状态,不能用遗传平衡定律(哈代温伯格定律)计算,经过自由交配一代以后就可以达到平衡,当然还要符合一些条件的情况下。达到平衡以后就可以用哈代温伯格定律进行计算基因型频率。
(试题)一个基因型频率为D=0.38H=0.12R=0.5的群体,确定是否为平衡群体?如不是,则达到遗传平衡时,其基因频率和基因型频率如何?
解析:不为平衡群体

基因A1的频率:P=0.38+0.5×0.12=0.44 ;基因A2 的频率:q=0.5+0.5×0.12=0.56
达到遗传平衡时,基因型A1A1的频率:0.44×0.44=0.1936;基因型A1A2的频率:2×0.44×0.56=0.4928;基因型A2A2的频率0.56×0.56=0.3136
上述问题经常有学生会问到,亲代如果隐性基因型频率已知,为什么不能开平方根算出基因频率?理由是还没有达到平衡,所以首先要判断是不是种群已经达到平衡。
下面对定律及适用范围,怎么样一个群体可以达到平衡作一简单说明。
一、遗传平衡定律及条件
英国数学家哈代和德国医生温伯格分别于1908年和1909年独立证明,如果一个种群符合下列条件:1.种群是极大的;2.种群个体间的交配是随机的,也就是说种群中每一个个体与种群中其他个体的交配机会是相等的;3.没有突变产生;4.种群之间不存在个体的迁移或基因交流;5.没有自然选择,那么,这个种群的基因频率(包括基因型频率)就可以一代代稳定不变,保持平衡。这就是遗传平衡定律,也称哈代——温伯格平衡。
二、定律的证明
设在常染色体的基因座位A上有两个等位基因A1A2,群体中可能的基因型有A1A1A1A2A2 A2三种,设某一世代(零世代)具有以下基因型频率和基因频率:
亲本的基因型频率和基因频率

基因型频率
频率
A1A1
A1A2
A2A2
A1
A2
频率 D0
H0
R0
p0
q0
零世代群体所产生的配子有两种类型,一种携带有A1基因,另一种携带有A2基因,群体中这两类配子出现的概率为多大呢?由于有一个大群体中,任何一个配子携带某一基因的概率等于该基因这个群体中的频率,因此该世代个体所产生的两类配子携带有A,基因的概率为P0,携带有A2基因的概率为q0
零世代个体间进行随机交配,各雌雄配子随机结合,产生一世代个体,则一世代个体的基因型频率如下表。
一世代个体基因型频率

雄配子及其频率

A1p0 A2q0
雌配子及其频率 A1p0
A1 A1p20 A1 A2(p0q0
A2q0
A1 A2p0q0 A2 A2q20




由上表可知,一世代的基因型频率:
D1= p20 H1=2p0q0 R1= q20
由此可见,子代的基因频率只决定于上一代的基因频率。
—世代A1基因频率: P1= D1+ 1/2H1
= p20+ p0q0
= p0p0+q0= p0
—世代A2基因频率: q1=R1+ 1/2H1
= q20+ p0q0
= q0(q0+ p0)= q0
显然一世代基因频率与零世代基因频率相同。
同样可以证明: P1= p0 q1= q0
P2= p0 q2= q0
…… ……
Pn= p0 qn= q0
因此,亲代群体在随机交配的条件下,只要没有其他影响基因频率的因素干扰,群体中的基因型频率代代不变。
下面计算一个实例用以加深对这个定律的理解。
设零世代的基因型频率为:D0=0.6H0=0.4R0=0
因而 p0= D0+ 1/2H0
q0= R0+ 1/2H0
因此,根据公式计算可知各世代的基因型频率和基因频率如下表所示。
由下表可知,在一个随机交配的大群体中,各世代基因频率保持不变。至于基因型频率,虽然D1 D0H1 H0R1 R0,但只要经过一代随机交配,就有D1= D2== Dn= p2 H1= H2== Hn= 2pqR1= R2== Rn=q2
各世代基因型频率和基因频率
世代i

基因频率

基因型频率
i=1n
Di
Hi
Ri
pi
qi
零世代i=0
0.6
0.4
0
0.8
0.2
一世代i=1
0.64
0.32
0 .04
0.8
0.2
二世代i=2
0.64
0.32
0 .04
0.8
0.2
……
……
……
……
……
……
n世代i=n
0.64
0.32
0 .04
0.8
0.2
需要说明的是:上述计算适合于常染色体上的基因。

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