生长发育区段群体遗传学

生长发育区段群体遗传学第1页，共37页，2023年，2月20日，星期一基因突变基因突变及其特点1.基因突变（mutation）：基因在结构上发生碱基组成或排列顺序的改变。2.基因突变的特点：多向性、可逆性、重复性、稀有性、有害性第2页，共37页，2023年，2月20日，星期一基因突变基因突变类型第3页，共37页，2023年，2月20日，星期一基因突变动态突变（dynamicmutation）形成机制结果第4页，共37页，2023年，2月20日，星期一转换（transition）和颠换（transversion）SilentMutationMissensemutationNonsensemutationTGTTGCTGTTGGTGTTGACysCysCysTrpCysStop碱基替换（basesubstitution）第5页，共37页，2023年，2月20日，星期一烷化剂：乙烯亚胺(EI)、硫酸二乙酯(DES)、甲基磺酸乙酯(EMS)、亚硝基甲脲(NMU)等。第6页，共37页，2023年，2月20日，星期一碱基类似物：5-溴尿嘧啶(5-BU)、2－氨基嘌呤(AP)等。第7页，共37页，2023年，2月20日，星期一亚硝酸盐类羟胺类第8页，共37页，2023年，2月20日，星期一基因突变移码突变（

FrameshiftMutations）第9页，共37页，2023年，2月20日，星期一能引起DNA分子中碱基增、减的物质

如丫啶类染料、ICR类化合物(氮芥类衍生物)第10页，共37页，2023年，2月20日，星期一化学有害制剂的恶果越战遗祸——橙剂（dioxin）第11页，共37页，2023年，2月20日，星期一基因突变紫外线和电离辐射自由基畸变——片段突变贫铀弹第12页，共37页，2023年，2月20日，星期一基因频率与基因型频率群体与基因库基因频率（genefrequency):某个基因占群体中等位基因的百分率。基因型频率（genetypefrequency）：某种基因型个体占人群的百分率。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。第13页，共37页，2023年，2月20日，星期一遗传平衡定律遗传平衡定律（lawofgeneticequilibrium）概念：在一定条件下，群体中的基因频率和基因型频率在世代间保持不变。条件：群体很大无选择无迁移无突变随机婚配第14页，共37页，2023年，2月20日，星期一判断标准：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？第15页，共37页，2023年，2月20日，星期一应用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LMLMLMLNLNLN合计实得数（O）3978615301788预期频率np22npqnq2n预期数（C）382.96889.05515.991788（O-C）2C0.510.880.38χ2[1]=1.770.1＜p＜0.2第16页，共37页，2023年，2月20日，星期一基因频率的计算常染色体隐性遗传：aa基因型频率=q2=发病率常染色体显性遗传：AA基因型很少AA+Aa≈Aa=2pq=H（发病率）q≈1p=（1/2）HX连锁的隐性遗传：仅有XY为患者q=发病率4.复等位基因基因频率：ABO血型系统A+B+O+AB=1IA频率为p，IB为q，i为r。（p+q+r）2=p2+q2+r2+2pq+2pr+2qr=1p2+2pr=A，q2+2qr=B，2pq=AB，r2=OA+O=p2+2pr+r2=(p+r）2=(1-q）2

q=1-A+Op=1-B+Or=1-p-q=O第17页，共37页，2023年，2月20日，星期一影响遗传平衡的因素突变率：基因的一种等位形式突变为另外等位形式的概率。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：对上式0—t世代积分，得到：突变第18页，共37页，2023年，2月20日，星期一影响遗传平衡的因素遗传平衡中基因突变间的关系

假设A基因的频率为pa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。第19页，共37页，2023年，2月20日，星期一影响遗传平衡的因素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（selectivecoefficient,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？选择第20页，共37页，2023年，2月20日，星期一影响遗传平衡的因素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？q2第21页，共37页，2023年，2月20日，星期一影响遗传平衡的因素

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1.063×10-4。该病选择系数s为0.8。问群体突变率为多少？第22页，共37页，2023年，2月20日，星期一影响遗传平衡的因素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？第23页，共37页，2023年，2月20日，星期一影响遗传平衡的因素在遗传平衡时，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。第24页，共37页，2023年，2月20日，星期一影响遗传平衡的因素选择对X连锁基因的作用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。第25页，共37页，2023年，2月20日，星期一影响遗传平衡的因素遗传漂变（geneticdrift）：由于群体较小和偶然事件而造成基因频率随机波动。遗传漂变第26页，共37页，2023年，2月20日，星期一影响遗传平衡的因素TristandacunhaWilliamGlass家族1817年占领小岛1855年103人1856年传教士鼓励离岛1857年33人1961年火山爆发，300人躲避英国，被研究。绿眼基因频率：0.61.0原因：建立者效应（foundereffect）群体非常小瓶颈效应（bottleneckeffect）第27页，共37页，2023年，2月20日，星期一影响遗传平衡的因素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：Pz=mPx+（1-m）Py2.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+mP′迁移第28页，共37页，2023年，2月20日，星期一影响遗传平衡的因素近亲婚配近婚系数（inbreedingcoefficient）：由于近亲婚配，子女获得同一祖先同一等位基因的概率。第29页，共37页，2023年，2月20日，星期一影响遗传平衡的因素平均近婚系数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。α＝（1*1/4+2*1/8+45*1/16+18*1/64+6*1/128+3*1/256）÷1000＝0.003315第30页，共37页，2023年，2月20日，星期一影响遗传平衡的因素第31页，共37页，2023年，2月20日，星期一影响遗传平衡的因素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第32页，共37页，2023年，2月20日，星期一遗传负荷

遗传负荷（geneticload）：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（mutationload）：是指由于基因的致死突变或有害基因突变产生而降低了适合度，给群体带来的负荷。分离负荷（segregationload）：是指由于杂合子（Aa）和杂合子（Aa）之间的婚配，后代中必将分离而产生一部分适合度降低的纯合子（aa），因而导致群体的适合度降低。第33页，共37页，2023年，2月20日，星期一遗传负荷人群遗传负荷的估计大体估算：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‰×