群体遗传与进化题库

第十六章 群体遗传与进化

一、群体的遗传平衡

1、孟德尔群体

群体：相互有交配关系的个体所构成的有机集合体 ，又叫孟德尔群体。最大的孟德尔群体可以是一个物种基因库：一个群体中全体个体所共有的全部基因。群体的所有基因是恒定的

2、基因频率和基因型频率

基因型频率：一个群体内某特定基因型所占的比例

基因频率：一个群体内某特定基因位点的某一等位基因占该基因位点等位基因总数的比率

当环境条件或遗传结构不变时，基因频率在各世代不变，这是孟德尔群体的基因特征

如：某一基因位点有2个等位基因A和a 基因型：AA, Aa, aa

个体数：ND, NH, NR N=ND+NH+NR 频 率：D, H, R

A的数目: 2ND+NH a 的数目: 2NR+NH

一个群体，在没有其他因素干扰的情况下，随机交配下去，即将达到一种平衡状态，这样的平衡群体具有什么特征呢？

3、哈迪一魏伯格定律

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（1）在随机交配的大群体中，如果没有其它因素的干扰，则群体的基因频率和基因型频率保持不变

（2）在任何一个大群体内，不论其基因频率和基因型频率如何，只要一代的随机交配，这个群体就可达到平衡

（3）一个群体在平衡状态时，基因频率和基因型频率的关系是：

D=p2 H=2pq R=q2 p+q=1

哈迪一魏伯格定律的扩展：

如果存在复等位基因，如3个等位基因A、a、a’，设其频率分别为p，q，r，且p＋q十r＝1。在一个大的随机交配群体中，3个基因的频率与6种基因型的频率如果有下列关系，则认为平衡已经建立：

如人类血型

血型 基因型 频率 A IAIA, IAIO pA2+2pApO B IBIB, IBIO pB2+2pBpO AB IAIB 2pApB O IOIO pO2

二、影响群体遗传平衡的因素

1、突变

u

A ←————→ a

2

p v q

如果某一世代a=q, 则A=p=1-q （1）平衡时，qv = (1-q)u

v u p = ————— q =————— u+v u+v

（2）未平衡时, Δp =qv - pu

（3）若A→a的突变不受其他因素的阻碍，则该群体最后将达到纯合性的a

设A在某一世代为p0，则n代后的pn: pn =p0(1-u)n

2、选择

（1）淘汰显性性状能够迅速改变基因频率

设一随机交配群体中，红花植株占84%，白花植株占16% 则 白花基因频率q = 0.16 = 0.4 红花基因频率p = 1-0.4 = 0.6 若将红花全部淘汰，则 p=0 q=1

2、淘汰隐性性状，改变等位基因频率的速度就慢了。连续n代淘汰, 则隐性等位基因频率为：

一般地，基因频率接近0.5时，选择最有效；隐性基因很少时，选择或淘汰隐性基因效率就很低

3

3、遗传漂变

在一个小群体中，由于个体间不能充分随机交配，因而基因不能达到完全自由分离和组合，使等位基因频率产生偏差，即导致抽样误差，叫做随机遗传漂变，或叫遗传漂变

一个群体愈小，遗传漂变作用愈大；当群体很大时, 个体间容易达到充分随机交配,遗传漂变的作用就消失了

用基因频率的标准差与样本大小的关系可以定量描述遗传漂变作用

如果在等位基因A与a的频率分别为p和q的群体中每次取N个个体作为繁殖下一代的样本亲本，则样本基因频率的标准差为：

如果设p=q=0.5，则：

即如果样本仅包含5个个体，下一代群体基因频率变化幅度为0.5＋0.158--0.5－0.158；若样本容量增加到100，则基因频率的变幅为0.5＋0.035--0.5－0.035。可见样本越小，抽样误差越大

4、迁移

设在一个大的群体内，每代有一部分个体新迁入，其迁入率为m，则1 ? m是原有个体的比率

令迁入个体某一等位基因的频率是qm， 原来个体所具同一等位基因的频率是q0， 二者混杂后群体内等位基因的频率q1将是：

q1=mqm+(1-m)q0=m(qm-q0)+q0

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一代迁入所引起的等位基因频率的变化?q则为：

?q =q1-q0=m(qm-q0)

三、生物进化学说及其发展

1、生物进化学说（自学） 2、分子水平的进化

在核酸和蛋白质分子组成的序列中，蕴藏着大量生物进化的遗传信息。在不同物种间，从相应的核酸和蛋白质组成成分的差异上，可以估测它们相互之间的亲缘关系。凡彼此间所具有的核苷酸或氨基酸愈相似，则表示其亲缘关系愈接近；反之，其亲缘关系就愈疏远

进化速率：每年每个核苷酸位点被别种核苷酸取代的比例，即将每个核苷酸位点核苷酸取代的值除以进化的年数即两种物种分开的时间

例如大部分哺乳动物在6500万年以前由相同祖先进化而来，小鼠和人类的生长激素基因的序列相差20个核苷酸，则该基因改变的速率为每年每个位点取代4×10－9个核苷酸

DNA长度的多态性：通过缺失或增加一段相对短的核苷酸序列而产生的，这种变异称为DNA长度的多态性

多基因家族 ：在真核生物中常会发现基因的多拷贝，这些拷贝的顺序都相同或相似。这样的一组基因称为多基因或称多基因家族

这样的一组基因是由同一个祖先基因通过重复进化而来，基因家族的成员可以彼此形成基因簇或分居于不同的染色体上

四、物种的形成 1、物种的概念

凡是能够杂交而且产生能生育后代的种群或个体，就属于同一物种

遗传、变异和选择是物种形成和新品种选育的三大要素，隔离是保障物种形成的最后阶段，是物种形成的不可缺少的条件

隔离： 生殖隔离 地理隔离 生态隔离

2、物种形成方式

（1）渐变式 渐变式的形成方式是先形成亚种，然后进一步逐渐累积变异而成为新种

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继承式是指一个物种可以通过逐渐累积变异的方式，经历悠久的地质年代，由一系列的中间类型，过渡到新的种。马

分化式的形成方式是指一个物种的两个或两个以上的群体，由于地理隔离或生态隔离，而逐渐分化成两个或两个以上的新种。棉属中一些种的变化

（2）爆发式 在较短时间内即可形成新种

一般也不经过亚种阶段，而是通过染色体的变异或突变以及远缘杂交和染色体加倍，在自然选择的作用下逐渐形成新种。小麦种

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继承式是指一个物种可以通过逐渐累积变异的方式，经历悠久的地质年代，由一系列的中间类型，过渡到新的种。马

分化式的形成方式是指一个物种的两个或两个以上的群体，由于地理隔离或生态隔离，而逐渐分化成两个或两个以上的新种。棉属中一些种的变化

（2）爆发式 在较短时间内即可形成新种

一般也不经过亚种阶段，而是通过染色体的变异或突变以及远缘杂交和染色体加倍，在自然选择的作用下逐渐形成新种。小麦种

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