第六章群体遗传学基础
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群体遗传学的基本概念与原理PPT优质课件
二、HardyWeinburg定律
❖ 1、基本概念 随机交配(Panmixia): 在有性生殖生物中，一种性别的任何一个个 体有同样的机会和相反性别的个体交配的方式称 随机交配(random mating)。 即各种类型的个体交配的频率完全取决于自 身频率的大小，而不受任何其他因素的影响。实 行随机交配的结果是所有的基因型都是孟德尔式 分离所产生的配子随机结合而形成的。
群体遗传学的基本概念与原理
（优选）群体遗传学的基 本概念与原理
一、基因频率与基因型频率
❖1、群体的遗传结构
▪ 孟德尔群体(Mendelian population): 一个 孟德尔群体，是一群能够相互繁殖的个 体，它们享有一个共同的基因库。在有 性繁殖的生物中，一个物种就是一个最 大的孟德尔群体。
❖ 5、基因频率计算 ❖ 例1(记数法) Greenland血型数据(据569个体) ❖ M 83.5%, MN 15.6%, N 0.9%.计算基因频率 ❖ 解：定义M、MN和N的频率为D、H和R；等位基
因M、N的频率为p和q。我们有
注意：如果是频数资料，则： p = (2D + H) /2N; q = (2R + H)/2N 。
的比率。D, H, R
一、基因频率与基因型频率
❖ 4、基因频率计算 P(AA)=D； P(Aa)=H； P(aa)=R； p=P(A) =P(A|AA)P(AA)+P(A|Aa)P(Aa)+P(A|aa)P(aa) =D+(1/2)H p=D+(1/2)H q=R+(1/2)H
一、基因频率与基因型频率
二、HardyWeinburg定律
❖ 2、HardyWeinburg定律 ❖ ①在随机交配下的孟德尔群体中，若没有其他
第六章 群体遗传学基础
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例：有一个100个体的群体，某一基因A的频率为0．4， 另有一个200个个体的群体，某基因A的频率为0．5，混合群 体的基因频率是多少？
答：混合群体A基因的频率为0.467。
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2．如果是两个群体的雌雄个体杂交所产生的杂种群体，其基 因频率为两个亲本群体基因频率的简单平均数。 设甲群体为♂ ，某基因频率为P1；乙群体为♀ ，某基因频 率为P2，那么 杂种群某基因频率 P＝（ P1 +P2 ）/2 例：无角牛群为♂ ，有角基因频率为 q＝0，有角牛群为 ♀ ，有角基因频率为q＝1。 混合群牛群有角基因频率为 q＝（0+1）÷2＝0.5
（一）全部淘汰显性个体 淘汰显性性状，能迅速改变基因频率。若外显率为100％，经 过一代淘汰，隐性基因和隐性性状的频率就达到1。其显性基因和 显性性状就完全消除。
连续两代间基因频率的关系：
选择后的基因型频率＝ （原始基因型频率×留种率 ）/∑(原始基因型频率×留种率 )
24
6
一、遗传平衡定律
1.定律要点 ①在随机交配的大群体中，若无其它因素的影响，群体的基 因频率一代一代传下去，始终保持不变。 ②在任何一个大群体内，无论其基因频率如何，只要经过一 代随机交配，一对常染色体上的基因所构成的基因型频率 就达到平衡状态，若无其它因素的影响，一代一代随机交 配下去，这种平衡保持不变。 ③在平衡状态下，基因频率与基因型频率之间的关系为： D=p2，H=2pq，R=q2。或者说满足D=p2、 H=2pq、R=q2条件的群体就是平衡群体。
第六章 群体遗传学
1
概念：研究群体的遗传结构及其变化规律的遗传学分支 学科。 1.以群体为基本研究单位； 2.以基因频率和基因型频率描述群体遗传结构； 3.采用数学和统计方法进行研究； 4.研究群体遗传结构变化的规律、原因以及在生物进化 与新物种形成中的作用。
第六章群体遗传学基础
已知基因型频率，基因频率的计算
等显性时，无论平衡群体还是非平衡群体都能够 计算
完全显性时，必须是平衡群体，才能够计算，因 为无法确定纯合显性和杂合子
伴性遗传时，注意区分是性染色体还是常染色体 复等位基因时的计算与只有2个等位基因时方法相
同
2020/8/14
13
一、基因（型）频率的影响因素 迁移
R
S
21 p( A1) 3 p f 3 pm
2020/8/14
1 (2P H R) 3
8
第二节 哈代-温伯定律
2020/8/14
9
概念：平衡群体
平衡群体(equilibrium population): 基因库中的等位基因频率不随世代变化而 改变。
条件：
没有进化：随机交配的大群体中无迁移、突变 和选择
基因频率(gene frequency)：群体中 某一等位基因(allele)占其同一基因座位 (locus)全部等位基因的比率
同一座位所有基因频率之和等于1
基因型频率(genotype frequency)： 群体中某一基因型个体占群体总数的比率
同一座位所有基因型频率之和等于1
2020/8/14
3. 平衡群体中，基因型频率和基因频率的关系为：
D p2 H 2 pq
R q2
2020/8/14
11
Hardy-Weinberg law
证明方法：数学归纳法
假定基因型已知 假定基因频率已知
平衡群体的性质：二倍体为例
2个性质都是从哈代-温伯定理推导出来的
2020/8/14
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基因频率的计算
由于反进化作用和进化作用的平衡，如突变和 选择之间达到平衡
2020/8/14
等显性时，无论平衡群体还是非平衡群体都能够 计算
完全显性时，必须是平衡群体，才能够计算，因 为无法确定纯合显性和杂合子
伴性遗传时，注意区分是性染色体还是常染色体 复等位基因时的计算与只有2个等位基因时方法相
同
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一、基因（型）频率的影响因素 迁移
R
S
21 p( A1) 3 p f 3 pm
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1 (2P H R) 3
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第二节 哈代-温伯定律
2020/8/14
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概念：平衡群体
平衡群体(equilibrium population): 基因库中的等位基因频率不随世代变化而 改变。
条件：
没有进化：随机交配的大群体中无迁移、突变 和选择
基因频率(gene frequency)：群体中 某一等位基因(allele)占其同一基因座位 (locus)全部等位基因的比率
同一座位所有基因频率之和等于1
基因型频率(genotype frequency)： 群体中某一基因型个体占群体总数的比率
同一座位所有基因型频率之和等于1
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3. 平衡群体中，基因型频率和基因频率的关系为：
D p2 H 2 pq
R q2
2020/8/14
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Hardy-Weinberg law
证明方法：数学归纳法
假定基因型已知 假定基因频率已知
平衡群体的性质：二倍体为例
2个性质都是从哈代-温伯定理推导出来的
2020/8/14
12
基因频率的计算
由于反进化作用和进化作用的平衡，如突变和 选择之间达到平衡
2020/8/14
动物遗传学重点整理
动物遗传学重点整理<第二章>/// 遗传的物质基础遗传物质基础是核酸而不是蛋白质核苷酸由碱基，戊糖和磷酸三部分组成RNA分子中的4中主要碱基为A,G,C和尿嘧啶多个单核甘酸通过磷酸二脂键按线性顺序连接上游：把某个核苷酸左边的序列称为5’方向或上游下游：把某个核苷酸右边的序列称为5’方向或下游DNA的一级结构：是指DNA分子中4中核苷酸的连接方式和排列顺序DNA的二级结构：是指两条核苷酸反向平行盘绕梭生成的双螺旋结构DNA的高级结构：是指DNA双螺旋进一步扭曲盘旋所形成的特定空间结构信使RNA：是蛋白质结构基因转录的单链RNA，作为蛋白质合成的模板，它载有确定各种蛋白质中氨基酸序列的密码信息，在蛋白质生物合成过程中起着传递信息的作用核糖体RNA：核糖体RNA和蛋白质组成核糖体微卫星DNA：以2~6个核苷酸串联重复序列称为微卫星DNA小卫星：以6~25个核苷酸为核心序列的串联重复序列称为小卫星DNA转移RNA：是一类小分子质量的RNA，tRNA在翻译过程中起着转运各种氨基酸至核糖体，按照mRNA的密码顺序合成蛋白质的作用基因：生物性状的遗传是由遗传因子控制的，这种遗传因子称为基因断裂基因：绝大部分真核基因的编码序列是不连续的，它们往往被一些非编码的DNA序列间隔开，形成一种断裂结构外显子：把断裂基因中的编码序列称为外显子内显子：把非编码的间隔序列称为内含子重叠基因：两个或两个以上的基因共有一段DNA序列则为重叠基因GT-AG法则：每个内含子的5’端起始的两个核苷酸都是GT，3’端末端的两个核苷酸都是AG，这是RNA剪接的信号，这种接头的形式称为GT-AG法则开放阅读框：结构基因中从起始密码子开始到终止密码子的这一段核苷酸区域，其间不存在任何终止密码，可编码完整的多肽链，这一区域被称为开放阅读框信号肽序列：在分泌蛋白基因的编码序列中，在起始密码子之后，有一段富含疏水氨基酸多肽的序列，称为信号肽序列启动子：启动子是指准确而有效地启动基因转录所需的一段特异的核苷酸序列增强子：增强子也是一种基因调控序列，它可使启动子发动转录的能力大大增强，从而显著地提高基因的转录效率沉默子：是另一种与基因表达有关的调控序列，它通过与有关蛋白质结合，对转录起阻抑作用。
动物遗传学群体遗传学基础
p=1－q。
举例说明
一个随机交配的牛群中，黑色对 红色为显性，黑牛（BB Bb）占96 ％，红牛（bb）占4％，求基因频率。 解：根据 R=q2，所以q＝0.2
p=1－q=1－0.2=0.8
（三）复等位基因 1. 等显性的复等位基因
计算的基本原则为：某一基因的 频率是该基因纯合体的频率加上含有 该基因全部杂合体频率的1／2。
第三节 基因平衡定律
英国数学家哈代（Hardy）和德 国医生温伯格（Weinberg），经过各 自独立的研究，于1908年同一年发表 了有关基因频率和基因型频率的重要 规律，现统称为哈代一温伯格定律。
一、平衡群体的条件
所谓平衡群体是指在世代更替 的过程中，遗传组成（基因频率 和基因型频率）不变的群体。要 达到平衡群体必须具备以下条件：
一 突变mutation
基因突变
突变
结构变异
变异
染色体畸变
遗传重组
染色体数目变异
突变是进化的原动力；可以形成新基因， 为选择提供原材料；可以改变基因频率
315
在群体中，突变往往分为正、反突变，即：
A
u v
a
设起始频率为p、q，如果突变频率分别为u、v，
则A基因的减少量为p u 或u(1-q)，
a基因的减少量为q v
P＝D＋1/2H＝0.6 q＝R＋1/2H＝0.4
（二）完全显性时
在这种情况下，一对基因有三种 基因型，而只有两种表型，显性纯合 了和杂合子表型相同，不能识别。所 以，我们只能得到隐性纯合子的基因 型频率和显性类型（显性纯合子、杂 合子）频率。因此，无法用上述方法 计算基因频率。
如果是一个随机交配的大群体， 根据哈代一温伯格定律，基因频率应 处于平衡状态，于是，根据隐性纯合 子的基因型频率和隐性基因频率的关 系，R=q2,可以得到 q=R0.5, 从而得到
举例说明
一个随机交配的牛群中，黑色对 红色为显性，黑牛（BB Bb）占96 ％，红牛（bb）占4％，求基因频率。 解：根据 R=q2，所以q＝0.2
p=1－q=1－0.2=0.8
（三）复等位基因 1. 等显性的复等位基因
计算的基本原则为：某一基因的 频率是该基因纯合体的频率加上含有 该基因全部杂合体频率的1／2。
第三节 基因平衡定律
英国数学家哈代（Hardy）和德 国医生温伯格（Weinberg），经过各 自独立的研究，于1908年同一年发表 了有关基因频率和基因型频率的重要 规律，现统称为哈代一温伯格定律。
一、平衡群体的条件
所谓平衡群体是指在世代更替 的过程中，遗传组成（基因频率 和基因型频率）不变的群体。要 达到平衡群体必须具备以下条件：
一 突变mutation
基因突变
突变
结构变异
变异
染色体畸变
遗传重组
染色体数目变异
突变是进化的原动力；可以形成新基因， 为选择提供原材料；可以改变基因频率
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在群体中，突变往往分为正、反突变，即：
A
u v
a
设起始频率为p、q，如果突变频率分别为u、v，
则A基因的减少量为p u 或u(1-q)，
a基因的减少量为q v
P＝D＋1/2H＝0.6 q＝R＋1/2H＝0.4
（二）完全显性时
在这种情况下，一对基因有三种 基因型，而只有两种表型，显性纯合 了和杂合子表型相同，不能识别。所 以，我们只能得到隐性纯合子的基因 型频率和显性类型（显性纯合子、杂 合子）频率。因此，无法用上述方法 计算基因频率。
如果是一个随机交配的大群体， 根据哈代一温伯格定律，基因频率应 处于平衡状态，于是，根据隐性纯合 子的基因型频率和隐性基因频率的关 系，R=q2,可以得到 q=R0.5, 从而得到
遗传学重点考点
跟老师在书上勾的差不多医学遗传学重点、考点第一章概论学习要求：识记：医学遗传学及遗传病的概念；理解：遗传病的分类；医学遗传学的各研究领域；医学遗传学在现代医学中的地位。
复习要点：医学遗传学：医学遗传学是医学和遗传学相互渗透的一门边缘学科。
它研究人类疾病和遗传的关系，主要研究遗传病的发病机理、传递规律、诊断、治疗和预防等，从而降低人群中的发病率，提高人类的健康素质。
遗传病：是指生殖细胞或受精卵的遗传物质在数量、结构和功能上发生改变所引起的疾病。
遗传病的分类：染色体病、单基因病、多基因病、体细胞遗传病和线粒体遗传病。
第二章遗传的分子基础学习要求：识记：基因、半保留复制、转录、翻译、基因突变等概念；理解：结构基因的结构特点；中心法则的内容。
复习要点：基因：是特定的DNA 片段，带有遗传信息，可通过控制细胞内RNA和蛋白质（酶）的合成，进而决定生物的遗传性状。
半保留复制：DNA的复制方式。
DNA的双链解开，两条单链各自作为模板，在引物酶的催化下，以游离的三磷酸核苷酸为原料，按碱基互补原则合成新的DNA链，以后新合成的互补链和各自的模板链互相盘绕，形成稳定的DNA结构。
这样新的子代DNA 中，一条单链来自亲代，另一条单链是新合成的，就称为半保留复制。
转录：是指以DNA为模板，在RNA聚合酶作用下合成RNA的过程。
翻译：指mRNA指导下的蛋白质生物合成过程。
基因突变：是指基因的核苷酸序列或数目发生改变。
人类结构基因的结构特点：编码序列不连续，被非编码序列所分隔，是典型的断裂基因。
人类结构基因分为：1 编码区，包括外显子和内含子。
2 侧翼序列，位于编码区两侧，包括调控区、前导区和尾部区。
调控区包括启动子、增强子和终止子等。
前导区和尾部区分别为编码区外侧5’端和3’端的可转录的非翻译区。
中心法则：是关于遗传信息复制、转录和翻译等过程中的传递的法则。
DNA上的基因先转录成mRNA，再翻译成细胞内的蛋白质（酶），进而决定生物的性状。
群体遗传学
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32
（2）舅甥女（或姑侄）的近婚系数（二级亲属）
A1A2 P1
P2 A3A4
B1
B2
A1A1 A2A2 A3A3 A4A4
C1
S
二级亲属的近婚系数： F＝ 4 (1/2)５=1/8
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33
（3）表兄妹之间的近婚系数（三级亲属）
A1A2 P1
P2 A3A4
B1
B2
A1A1 A2A2 A3A3 A4A4
医学群体遗传学（遗传流行病学 ）：研究人类 致病基因在群体中的分布、变化规律的科学。
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3
第一节 群体的遗传平衡
v 群体( population ) ： 指一个物种生活在某一地区 内的、能相互杂交的个体群， 也称为孟德尔式群体。
n 群体中最大的通常称为 种族 ( race )，人类有三个 主要的种族：高加索人、黑人、亚细亚人。
基因型频率的实际值与理论值相符，所以是遗传平衡群体。
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19
（二）Hardy-Weinberg 平衡定律的在遗传 咨询中的用途
1.常染色体隐性基因频率的计算
隐性表型频率(发病率)＝隐性致病基因型频率
即 aa = q2 = 发病率
a 基因频率 q ＝ q2 ＝ 发病率
A 基因频率 p ＝ 1－ q ≈ 1
性别 基因型 基因型频率
XAXA p2
女性
XAXa 2pq
XaXa q2
男性
XAY XaY
p
q
例：血友病，男性发病率是0.008%，即q=0.00008，
女性发病率仅仅是（0.008%）2 =6.4 × 10-9，即6.4/10亿，
但女性携带者频率高达
6群体遗传学基础
(这是群体平衡的标志) 这是群体平衡的标志)
三、 Hardy-Weinberg定律的数学证明 定律的数学证明
举例：随机交配大群体常染色体等位基因A、 ， 举例：随机交配大群体常染色体等位基因 、a， 原代)： 这是一个不平衡群体。三种基因型频率 原代 这是一个不平衡群体。三种基因型频率(原代 ： AA Aa aa D0 H0 R0 0.18 0.04 0.78 q0= R0+(1/2)H0=0.02+0.78=0.80
例如：某牧场黑白花奶牛的大群统计，约有2% 大群统计 例如：某牧场黑白花奶牛的大群统计，约有 的牛是无角的，求这个牛群中“ 的牛是无角的，求这个牛群中“角”的基因频 率。 因为无角是显性， 因为无角是显性，因此有角的基因型必定是隐性 无角是显性 纯合体，其频率： 纯合体，其频率： R=1-0.02=0.98， ， q= R1/2=0.981/2=0.9899 ， p=1-q=1-0.9899=0.0101 。
则基因频率： 则基因频率：p0= D0+(1/2)H0=0.18+0.02=0.20
随机交配 ♂ 0.20 (p0 A) 0.80 (q0 a)
♀0.20 (p0 A) 0.04(AA) 0.16(Aa)
0.80 (q0 a) 0.16 (Aa) 0.64(aa)
则AA:D1=p02=0.04 Aa:H1=2p0q0=0.32 aa:R1=q02=0.64 D0=0.18 H0=0.04 R0= 0.78 子代与原代基因型频率不同。但基因频率一致： 子代与原代基因型频率不同。但基因频率一致： p1= D1+(1/2)H1=0.04+(1/2)0.32=0.20=P0 q1= R1+(1/2)H1=0.64+(1/2)0.32=0.80=q0
三、 Hardy-Weinberg定律的数学证明 定律的数学证明
举例：随机交配大群体常染色体等位基因A、 ， 举例：随机交配大群体常染色体等位基因 、a， 原代)： 这是一个不平衡群体。三种基因型频率 原代 这是一个不平衡群体。三种基因型频率(原代 ： AA Aa aa D0 H0 R0 0.18 0.04 0.78 q0= R0+(1/2)H0=0.02+0.78=0.80
例如：某牧场黑白花奶牛的大群统计，约有2% 大群统计 例如：某牧场黑白花奶牛的大群统计，约有 的牛是无角的，求这个牛群中“ 的牛是无角的，求这个牛群中“角”的基因频 率。 因为无角是显性， 因为无角是显性，因此有角的基因型必定是隐性 无角是显性 纯合体，其频率： 纯合体，其频率： R=1-0.02=0.98， ， q= R1/2=0.981/2=0.9899 ， p=1-q=1-0.9899=0.0101 。
则基因频率： 则基因频率：p0= D0+(1/2)H0=0.18+0.02=0.20
随机交配 ♂ 0.20 (p0 A) 0.80 (q0 a)
♀0.20 (p0 A) 0.04(AA) 0.16(Aa)
0.80 (q0 a) 0.16 (Aa) 0.64(aa)
则AA:D1=p02=0.04 Aa:H1=2p0q0=0.32 aa:R1=q02=0.64 D0=0.18 H0=0.04 R0= 0.78 子代与原代基因型频率不同。但基因频率一致： 子代与原代基因型频率不同。但基因频率一致： p1= D1+(1/2)H1=0.04+(1/2)0.32=0.20=P0 q1= R1+(1/2)H1=0.64+(1/2)0.32=0.80=q0
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20隐性等级的复等位基因
例5、决定兔毛色的基因中有3个等位基 因，其中C对Ch和c为显性，Ch对C为 显性。如在一个随机交配的大兔群中， 全色占75%，“八黑”占9%，白化兔 占16%，求C、Ch、c的基因频率？
2015-6-8 19
3、基因频率的计算
4、具有伴性遗传复等位基因频率的计算
基因型 初始群体 AA
p
2 0
Aa
2 p0q0
aa
2 q0
合计 1
适合度
选择后
１
2 p0
１
2 p0q0
１－s
2 (1 s)q0 2 1 sq0
2015-6-8
29
（二）隐性个体的不完全选择
下一世代的基因频率
2 p0 q0 (1 s)q0 q0 (1 sq0 ) q1 2 2 1 sq0 1 sq0
适合度(fitness)：某个基因型个体存 活和把其基因传递给后代的相对能力。 用下一代后代的比率来度量。
2015-6-8
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三、基因（型）频率的影响因素选 择
（一）全部隐性基因淘汰后基因型频率变化
基因型 AA
2 p0
Aa
2 p0q0
aa
2 q0
合计 1
初始群基因 型频率
适合度 选择后频率
2015-6-8
2、对于性染色体同型的XX和ZZ的群体，按 常染色体基因频率计算。
2015-6-8
16
3、基因频率的计算
复等位基因时的计算与只有2个等位基因时方 法相同
1、等显性的复等位基因
例3 秦川牛血红蛋白的基因有3个等位基因， 可组成6种基因型，各基因型及频率为AA 0.675,AB 0.20,AC 0.125。其他型为0， 计算各基因频率。
一般公式
qn (1 sqn ) qn 1 2 1 sqn
2015-6-8
30
（二）隐性个体的不完全选择
q的一代变化率
2 q0 (1 sq0 ) sq0 (q0 1) q q1 q0 q0 2 2 1 sq0 1 sq0
2015-6-8
31
(二）隐性个体的不完全选择
1 1 1 q ln q (1) ln(1 q ) ln q q q 0 q q0
n s dt st 0 sn 0
2015-6-8 32
qn
qn
n
（三）测交选择显性纯合子公畜
精子
卵子 A
a
A AA
Aa
2015-6-8
17
3、基因频率的计算
2、等显性及有等级显隐性的复等位基因
例4、Fan C.S.1944年在昆明调查了 6000个中国人的ABO血型,其中O型 1846人,占0.30766;A型1920人,占 0.3200;B型1627人,占0.27116;AB 型607人,占0.10116,求各基因频率.
pq(1 s) q 2 q1 1 s(1 q 2 ) ( p ps q)q 1 s(1 q 2 ) (1 ps)q 1 s(1 q 2 )
2015-6-8
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(五)突变和选择
两者的平衡状态
突变：
A
u v 第24幻灯
a
q up vq
基因频率(gene frequency)：群体中 某一等位基因(allele)占其同一基因座位 (locus)全部等位基因的比率
同一座位所有基因频率之和等于1
基因型频率(genotype frequency)： 群体中某一基因型个体占群体总数的比率
2015-6-8
同一座位所有基因型频率之和等于1
2 sq0 (q0 1) q 2 1 sq0 2 sq0 (q0 1) up 2 1 sq0
对隐性个体做不完全选择时： 当突变与选择的变化量相等时：
v=0
当q很小时：
2015-6-8
up sq (q0 1)
2 0
37
四、遗传漂变
定义１：由于抽样误差基因频率的随机波动。遗传漂 变在任何群体中都存在，但在小群体其效应最明显。
例6、绵羊的角有3个等位基因控制：P 决定无角，P‘决定有角，p在公羊决定有 角，在母羊决定无角。某农场的大群东 北细毛羊中，有角公羊2%，有角母羊 占1%。求控制角的各基因频率。
2015-6-8 20
一、基因（型）频率的影响因素 迁移
迁移(migration)
两个基因频率不同群体的混杂 混杂后的基因频率为两个群体基因频率的加
第六章 群体遗传学基础
2015-6-8
1
定义
群体遗传学:研究群体遗传组成的学科。
群体遗传的研究内容包括
群体基因频率的估计
自然群体中选择对群体基因频率的影响 利用数学模型说明诸如选择、群体大小、突变 和迁移等因素对非连锁和连锁基因的固定和丢 失的影响等。
2
2015-6-8
第一节 基因频率和基因型频率
27
2015-6-8
全部隐性基因淘汰后基因型频率变化
经n代淘汰后：
经n代淘汰后：
q0 qn 1 nq0
2 q0 q0 q q1 q0 q0 1 nq0 1 q0
基因频率下降到一定程度所需世代数：
1 1 n qn q0
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（二）隐性个体的不完全选择
完全显性时，必须是平衡群体，才能够计算， 因为无法确定纯合显性和杂合子
例2 一个随机交配的牛群中，黑色对红色为显 性，黑牛占96%，红牛占4%，求基因频率？
2015-6-8
15
3、基因频率的计算
伴性遗传时，注意区分是性染色体还是常染色 体
1、在性染色体类型为XY、ZW的群体中，基 因位于X或Z染色体的非同源部分。 基因频率=基因型频率
2N j 2N j P(Y (n 1) j Y (n) i) p ( 1 p ) j
定义２：基因频率的随机变化。这种变化在任何群体 都会发生，并且不可逆转。 定义３：由某一代基因库中抽样形成下一代个体的配 子时所发生的机误，这种机误引起基因频率的变化。
定义４：对固定群体大小来说，对配子的随机抽样引 起基因频率的变化
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四、遗传漂变
Wright－Fisher模型：假定群体大小为N， 没有世代重叠，每世代从亲本群体抽取2N 个配子。Y(n)表示第n世代A1型配子的数 量，在没有突变和选择的情况下，p=i/2N， 则第n+1世代A1配子有j个的概率为：
n=(lgq0-lgq0)/lg2
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（四）淘汰部分显性，随机交配
基因型 初始 适合度 选择后 AA p2 1-s Aa 2pq 1-s aa q2 1 q2 1-s(1-q2) 合计 1
p2(1-s) 2pq(1-s)
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35
（四）淘汰部分显性，随机交配
选择后下一代的隐性基因频率
a
up u(1 q) vq v(1 p)
p u uv v uv
23
q
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二、基因（型）频率的影响因素突变
突变n代后的基因频率qn：等比数列
q up vq
qn1 qn u(1 qn ) u (1 u v)qn
qn u u(1 u v) u(1 u v)2 u(1 u v)n q0
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二、基因频率和基因型频率
性染色体：
对性染色体同型染色体个体(XX,ZZ)来说，与 常染体相同 对性染色体异型个体(XY, ZW)来说，基因频 率等于基因型频率
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7
二、基因频率和基因型频率
性染色体：家畜
雌 A1 A1 频率 P A1A2 H A2A2 Q A1 R 雄 A2 S
5
二、基因频率和基因型频率
常染色体：假如某座位只有２个等位基因，分别 为A和a，频率分别为p和q，３种基因型AA、 Aa和aa的频率分别为D、H和R，群体大小为N， AA个体数为n1，Aa个体数为n2，aa个体数为 n3，则：
2n1 n2 1 p( A) D H 2N 2
2n3 n2 1 p(a) R H 2N 2
(1) (p0)
(q0)
(p0)
(q0)
每世代都对公畜进行测 交，对母畜不作选择
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（三）测交选择显性纯合子公畜
下一代的基因型频率：
D1=P0, H1=q0, R1=0
下一代的基因频率：
q1=H1/2=q0/2, q2=h2/2=q0/22
qn=q0/2n
nlg2=lg(q0/qn)
n a ( 1 q ) n n 1 n 1 aq 1 q n 1 n 1 na
u u qn ( q0 )(1 u v) n uv uv
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24
三、基因（型）频率的影响因素选 择
选择(selection)：决定群体中不同基 因型个体相对比例的过程。
2 1 p ( A1 ) p f pm 3 3 1 (2 P H R) 3
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第二节 哈代-温伯定律
2015-6-8
9
1、概念：平衡群体
平衡群体(equilibrium population): 基因库中的等位基因频率不随世代变化而 改变。
条件：
没有进化：随机交配的大群体中无迁移、突变
例5、决定兔毛色的基因中有3个等位基 因，其中C对Ch和c为显性，Ch对C为 显性。如在一个随机交配的大兔群中， 全色占75%，“八黑”占9%，白化兔 占16%，求C、Ch、c的基因频率？
2015-6-8 19
3、基因频率的计算
4、具有伴性遗传复等位基因频率的计算
基因型 初始群体 AA
p
2 0
Aa
2 p0q0
aa
2 q0
合计 1
适合度
选择后
１
2 p0
１
2 p0q0
１－s
2 (1 s)q0 2 1 sq0
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29
（二）隐性个体的不完全选择
下一世代的基因频率
2 p0 q0 (1 s)q0 q0 (1 sq0 ) q1 2 2 1 sq0 1 sq0
适合度(fitness)：某个基因型个体存 活和把其基因传递给后代的相对能力。 用下一代后代的比率来度量。
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25
三、基因（型）频率的影响因素选 择
（一）全部隐性基因淘汰后基因型频率变化
基因型 AA
2 p0
Aa
2 p0q0
aa
2 q0
合计 1
初始群基因 型频率
适合度 选择后频率
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2、对于性染色体同型的XX和ZZ的群体，按 常染色体基因频率计算。
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16
3、基因频率的计算
复等位基因时的计算与只有2个等位基因时方 法相同
1、等显性的复等位基因
例3 秦川牛血红蛋白的基因有3个等位基因， 可组成6种基因型，各基因型及频率为AA 0.675,AB 0.20,AC 0.125。其他型为0， 计算各基因频率。
一般公式
qn (1 sqn ) qn 1 2 1 sqn
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（二）隐性个体的不完全选择
q的一代变化率
2 q0 (1 sq0 ) sq0 (q0 1) q q1 q0 q0 2 2 1 sq0 1 sq0
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31
(二）隐性个体的不完全选择
1 1 1 q ln q (1) ln(1 q ) ln q q q 0 q q0
n s dt st 0 sn 0
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qn
qn
n
（三）测交选择显性纯合子公畜
精子
卵子 A
a
A AA
Aa
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3、基因频率的计算
2、等显性及有等级显隐性的复等位基因
例4、Fan C.S.1944年在昆明调查了 6000个中国人的ABO血型,其中O型 1846人,占0.30766;A型1920人,占 0.3200;B型1627人,占0.27116;AB 型607人,占0.10116,求各基因频率.
pq(1 s) q 2 q1 1 s(1 q 2 ) ( p ps q)q 1 s(1 q 2 ) (1 ps)q 1 s(1 q 2 )
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(五)突变和选择
两者的平衡状态
突变：
A
u v 第24幻灯
a
q up vq
基因频率(gene frequency)：群体中 某一等位基因(allele)占其同一基因座位 (locus)全部等位基因的比率
同一座位所有基因频率之和等于1
基因型频率(genotype frequency)： 群体中某一基因型个体占群体总数的比率
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同一座位所有基因型频率之和等于1
2 sq0 (q0 1) q 2 1 sq0 2 sq0 (q0 1) up 2 1 sq0
对隐性个体做不完全选择时： 当突变与选择的变化量相等时：
v=0
当q很小时：
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up sq (q0 1)
2 0
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四、遗传漂变
定义１：由于抽样误差基因频率的随机波动。遗传漂 变在任何群体中都存在，但在小群体其效应最明显。
例6、绵羊的角有3个等位基因控制：P 决定无角，P‘决定有角，p在公羊决定有 角，在母羊决定无角。某农场的大群东 北细毛羊中，有角公羊2%，有角母羊 占1%。求控制角的各基因频率。
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一、基因（型）频率的影响因素 迁移
迁移(migration)
两个基因频率不同群体的混杂 混杂后的基因频率为两个群体基因频率的加
第六章 群体遗传学基础
2015-6-8
1
定义
群体遗传学:研究群体遗传组成的学科。
群体遗传的研究内容包括
群体基因频率的估计
自然群体中选择对群体基因频率的影响 利用数学模型说明诸如选择、群体大小、突变 和迁移等因素对非连锁和连锁基因的固定和丢 失的影响等。
2
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第一节 基因频率和基因型频率
27
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全部隐性基因淘汰后基因型频率变化
经n代淘汰后：
经n代淘汰后：
q0 qn 1 nq0
2 q0 q0 q q1 q0 q0 1 nq0 1 q0
基因频率下降到一定程度所需世代数：
1 1 n qn q0
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（二）隐性个体的不完全选择
完全显性时，必须是平衡群体，才能够计算， 因为无法确定纯合显性和杂合子
例2 一个随机交配的牛群中，黑色对红色为显 性，黑牛占96%，红牛占4%，求基因频率？
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3、基因频率的计算
伴性遗传时，注意区分是性染色体还是常染色 体
1、在性染色体类型为XY、ZW的群体中，基 因位于X或Z染色体的非同源部分。 基因频率=基因型频率
2N j 2N j P(Y (n 1) j Y (n) i) p ( 1 p ) j
定义２：基因频率的随机变化。这种变化在任何群体 都会发生，并且不可逆转。 定义３：由某一代基因库中抽样形成下一代个体的配 子时所发生的机误，这种机误引起基因频率的变化。
定义４：对固定群体大小来说，对配子的随机抽样引 起基因频率的变化
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四、遗传漂变
Wright－Fisher模型：假定群体大小为N， 没有世代重叠，每世代从亲本群体抽取2N 个配子。Y(n)表示第n世代A1型配子的数 量，在没有突变和选择的情况下，p=i/2N， 则第n+1世代A1配子有j个的概率为：
n=(lgq0-lgq0)/lg2
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（四）淘汰部分显性，随机交配
基因型 初始 适合度 选择后 AA p2 1-s Aa 2pq 1-s aa q2 1 q2 1-s(1-q2) 合计 1
p2(1-s) 2pq(1-s)
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（四）淘汰部分显性，随机交配
选择后下一代的隐性基因频率
a
up u(1 q) vq v(1 p)
p u uv v uv
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q
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二、基因（型）频率的影响因素突变
突变n代后的基因频率qn：等比数列
q up vq
qn1 qn u(1 qn ) u (1 u v)qn
qn u u(1 u v) u(1 u v)2 u(1 u v)n q0
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二、基因频率和基因型频率
性染色体：
对性染色体同型染色体个体(XX,ZZ)来说，与 常染体相同 对性染色体异型个体(XY, ZW)来说，基因频 率等于基因型频率
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二、基因频率和基因型频率
性染色体：家畜
雌 A1 A1 频率 P A1A2 H A2A2 Q A1 R 雄 A2 S
5
二、基因频率和基因型频率
常染色体：假如某座位只有２个等位基因，分别 为A和a，频率分别为p和q，３种基因型AA、 Aa和aa的频率分别为D、H和R，群体大小为N， AA个体数为n1，Aa个体数为n2，aa个体数为 n3，则：
2n1 n2 1 p( A) D H 2N 2
2n3 n2 1 p(a) R H 2N 2
(1) (p0)
(q0)
(p0)
(q0)
每世代都对公畜进行测 交，对母畜不作选择
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（三）测交选择显性纯合子公畜
下一代的基因型频率：
D1=P0, H1=q0, R1=0
下一代的基因频率：
q1=H1/2=q0/2, q2=h2/2=q0/22
qn=q0/2n
nlg2=lg(q0/qn)
n a ( 1 q ) n n 1 n 1 aq 1 q n 1 n 1 na
u u qn ( q0 )(1 u v) n uv uv
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三、基因（型）频率的影响因素选 择
选择(selection)：决定群体中不同基 因型个体相对比例的过程。
2 1 p ( A1 ) p f pm 3 3 1 (2 P H R) 3
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第二节 哈代-温伯定律
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1、概念：平衡群体
平衡群体(equilibrium population): 基因库中的等位基因频率不随世代变化而 改变。
条件：
没有进化：随机交配的大群体中无迁移、突变