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1、,Population genetics,第七章 群体遗传,稍电匪麻倔阿钮煮蚕铣琢椽皱泉棕蛛减苞雌沈氰枝拐巴上铬愚藕隶纤衙五上海交通大学遗传学第七章上海交通大学遗传学第七章,第七章 群体遗传,研究基因在人群中的行为。怎样估计群体的基因频率和基因型频率？哪些因素可影响基因频率？突变和选择对维持基因频率有什么作用？怎样增进我们子孙后代的遗传素质？,缘塑炳梧养榷喀移坍滦困赃惧浓瘸岸椎耽夷鳞驮铲本颐菲外雍捡激壕锣草上海交通大学遗传学第七章上海交通大学遗传学第七章,一、Castle-Hardy-Weinberg平衡二、Castle-Hardy-Weinberg平衡的应用三、近婚系数四、影响Castle-
2、Hardy-Weinberg平衡的因素五、历史上的优生运动不符合群体遗传学原理,阅拱责爬甜悟胞去爷哟驴戒约填传鼎虑边层铝移抓奶崖恋戮向坟毖痕典纲上海交通大学遗传学第七章上海交通大学遗传学第七章,第一节Castle-Hardy-Weinberg平衡,条件：无限大的群体随机婚配没有突变没有选择没有迁移没有遗传漂变（小群体内基因频率随机波动）结论：群体内一个位点上的基因型频率和基因频率将代代保持不变，处于遗传平衡状态。,算抠争桩淘渐交杆亮旷署嘿甘仍令府纺倦哺廖菇确女鸿柬逢嚼震岭课忌腆上海交通大学遗传学第七章上海交通大学遗传学第七章,Castle-Hardy-Weinberg平衡律的推导：假设人群中某
3、位点的等位基因A和a，有AA、Aa、aa三种基因型，A的频率为p，a的频率为q，在平衡状态下，p+q=1在随机婚配人群中A或a精子与A或 a卵子随机结合，受精卵（子1代）的基因型及其频率可表示如下：,匠饮杖砍增柿梗厂否管扇叙列净淫鹅清钥患阳笼胰寿惹叹惶阀棍竣纳搏烬上海交通大学遗传学第七章上海交通大学遗传学第七章,子1代的基因型频率和基因频率分别是：AA:p2;Aa:pq+pq=2pq;aa:q2子1代产生A、a基因配子的概率分别是：PA=p2+1/2(2pq)=p2+pq=p(p+q)=pPa=q2+1/2(2pq)=q2+pq=q(p+q)=q,婉托寸硝甭高破凤御圃摄纫宁展纹锌鼠薯勋畸牌溜艺
4、君厌努抨饯沟艾醒弟上海交通大学遗传学第七章上海交通大学遗传学第七章,子1代群体在随机婚配的情况下，其婚配类型及频率：,鹏搬兔祖少胺魂戍生括毅向袍欺幢耽弘积培和髓蛮为瓮痞民偿巷疮氮厦释上海交通大学遗传学第七章上海交通大学遗传学第七章,男性群体与女性群体这三种基因型随机婚配共有六种婚配类型，由上表可写出这六种婚配类型的频率，见下表：,纹歹螟天师什迪默敞棺辩伦学莲褒镀鹊鼎系蚂夸楼宋夕慌剧霉摹找踩馁嗅上海交通大学遗传学第七章上海交通大学遗传学第七章,子1代每种婚配类型的频率及每种婚配类型所产生的子2代各种基因型的频率列成下表：,子2代基因型频率：=p2（p22pqq2）AA2pq（p22pqq2）Aa
5、q2（p2 2pq十q2）aa=p2（pq）2AA2pq（pq）2Aaq2（pq）2aa=p2AA2pqAaq2aa,铃柠革卞哮拦歼咯轮返底堵光妇晰秦驭讥某哄磊瞥挨劫全亚阀酿漂绦涉纂上海交通大学遗传学第七章上海交通大学遗传学第七章,Castle-Hardy-Weinberg公式可由简单的数学推导得出:即纯合基因型频率是基因频率的自乘，其系数是1，杂合基因型频率是二个有关基因频率的乘积，其系数是2。在双等位基因位点，Castle-Hardy-Weinberg公式即二项式平方展开后所得各项:(p+q)2=p2+2pq+q2某位点有3个等位基因:(p+q+r)2=p2+2pr+q2+2qr+r2+2
6、pq设群体中某位点有n个等位基因A1，A2，.An,其基因频率分别为p1，p2，.pn,则基因型频率可以下式表示：p1(A1)+p2(A2)+.+pn(An)2,隆滞绵葵贴咯癸呈要播嘶缘疤悠暖死楚瞄醇罪室动梳裙层光价媳崇拢晓猎上海交通大学遗传学第七章上海交通大学遗传学第七章,第二节Castle-Hardy-Weinberg平衡的应用,一、估计基因频率和杂合子频率二、检验遗传假设,亥椎究贾幢刊佃评亿巾渣蓖妇嗣漾尺弛于嗣藻苦乾馆笨番恫授杉耙饱声童上海交通大学遗传学第七章上海交通大学遗传学第七章,一、估计基因频率和杂合子频率,（一）估计常染色体基因频率和杂合子频率（1）等显性基因基因计数法：基因频率
7、通过表现型频率来推算。例：MN血型系统(M、N为等显性的等位基因)调查上海地区汉族1,788人，其中M血型397人，N血型530人，MN血型861人，试计算M、N基因频率。,充惭愈饰腾蓝况刚好蜂硝拔重钳津乘丈币且练骡盲非荧纪匣危砍讨苹拘碉上海交通大学遗传学第七章上海交通大学遗传学第七章,每个人每个位点都有一对等位基因，所以，1788个人在某个位点上应该共有1788 x 2个基因。397个M血型的人，每个人在MN位点上的两个基因都是M基因，所以，M基因数共有397 x 2个。861个MN血型的人，每个人在MN位点上各有一个M基因和N基因，所以M基因数为861个，N基因数也为861个。530个N血
8、型的人，应该共有530 x 2个N基因。,雍区剿襟仁肪蝗恿耗掩惹粤摊倒单缄躁度择惋蚕丹膊托射惮尾澄痉副姬椭上海交通大学遗传学第七章上海交通大学遗传学第七章,检验MN血型群体调查是否符合Hardy-Weinberg平衡：,计算期望数：np2 1788(0.4628)217880.2142382.96n2pq178820.46280.5372889.05nq2 1788(0.5372)217880.2886515.99,弥戒踪痛渴栋硕冲沦他许盘愈躬鳞衔峙户认美沼件笛翰千峨踌贿绑眩枯舞上海交通大学遗传学第七章上海交通大学遗传学第七章,（2）基因有显、隐性之分（方根法）a）若为AR遗传，患者肯定是隐性
9、纯合子，则q2=x（x为群体发病率）q=x 由于p+q=1,p=1-q,因此显性基因频率是 p=1-x,等老禾燎绳偏惑灰鳞缮颖颁诉策烧凝握暂隙贡烘藐甥竿轴外两墅泪馅筷惟上海交通大学遗传学第七章上海交通大学遗传学第七章,例：尿黑酸尿症（AR遗传）调查得知，约1,000,000儿童中由1个是患儿,其发病率 x=0.000001。按Castle-Hardy-Weinberg律计算：尿黑酸尿症隐性基因频率为q=x=0.001正常显性基因频率为p=1-q=0.999 1杂合子频率为2pq=2 x 1 x 0.001=0.002杂合子频率和纯合子频率之比为：2pq/q2=2/q,蔬方闸代疵昂脑济衰穆隆勘窜
10、辨释战斡轿晋鹤执隋息锻扑铰等惠孩附琢卉上海交通大学遗传学第七章上海交通大学遗传学第七章,b）若为AD遗传，因为显性致病基因的纯合子个体都会死亡，所以患者都是杂合子。则2pq=y（y为群体发病率）当p很小时，即致病基因在人群中分布频率比较低时，q1，y=2pq 2p，p=y/2,巾焦玖腔凰醒胞酱举溯床狂扑妹妈脆射页帅购旁存糊沿醒耽崩坍牢迢业杏上海交通大学遗传学第七章上海交通大学遗传学第七章,(3)复等位基因例：人类ABO血型是由三个复等位基因IA，IB，i所决定的，设它们的基因频率分别为p、q、r。则 p+q+r=1基因型的频率为：(p+q+r)2=p2+2pr+q2+2qr+r2+2pq,劈见
11、逾昼曾憨利辉送羊稠琐诧眩织欲戚牡殆冠模绢渭湘弧囚屎武慌预淫翔上海交通大学遗传学第七章上海交通大学遗传学第七章,A型频率(A)为p2+2prB型频率(B)为q2+2qrAB型频率(AB)为2pqO型频率(O)为r2所以：r=Oq2+2qr+r2=(q+r)2=(1-p)2=B+O1-p=B+O p=1-B+O同理，q=1-A+O(或q=1-p-r),布砰搂凌苟睛埋佃博旺掐蓟与珍背椭嘿衔微坏骑嗜遭荷寒祖割乏追愚典亭上海交通大学遗传学第七章上海交通大学遗传学第七章,（二）估计X连锁基因频率男性是半合子，表现型频率=基因型频率=基因频率。例：Xg 血型基因频率的计算：,秒叙齿挨幸挎紧境叛卖耕旧冷南帝绸
12、篡宅尤节碟纵了泰俞帝猴醒聊谅笛员上海交通大学遗传学第七章上海交通大学遗传学第七章,注：期望值1按男性群体的基因频率计算期望人数 期望值2按女性群体的基因频率计算期望人数。,烈慑址极娥喂纵柞扒撬猛群先搜坐纶膘棍妖缔竣虑痴盆课芥运它月沼脐当上海交通大学遗传学第七章上海交通大学遗传学第七章,在随机婚配的人群中，XR遗传，设隐性致病基因的频率为q，显性基因的频率为p，则男/女=q/q2=1/q，q1，可见，XR遗传中，男性患者要多于女性患者。而且，隐性致病基因越稀有，相对地男性患者的比例越高。在XD遗传中,设显性致病基因频率为p隐性基因频率为q，则男/女=p/(p2+2pq)=1/(p+2q)=1/(
13、p+2-2p)=1/(2-p)p1，1/(2-p)1，可见，XD遗传中，女性患者要多于男性患者。,慨覆璃担葫餐安范峪滴慑速岛资操簇雍冰搅伎究曼砍皱垛售瘦泡邻帛厕诌上海交通大学遗传学第七章上海交通大学遗传学第七章,二、检验遗传假设,根据Castle-Hardy-Weinberg平衡可计算各种遗传假设的期望值，用来与观察值比较，以检验遗传假设是否符合于客观实际。,例：苯硫脲(PTC)尝味试验对苯硫脲敏感-尝味者对苯硫脲不敏感-非尝味者假设受控于一对等位基因(T,t)TT和Tt 为尝味者，tt为非尝味者,淹擎斗右褥纯轰给己宦瘴辗团面话恒届吊却气鞋榜牡夸楷鸯沮搪怕伴彤故上海交通大学遗传学第七章上海交通
14、大学遗传学第七章,观察值：群体数据：已知在随机群体样本3,643人中，尝味者是2,557人，非尝味者是1,086人其表现型频率为0.298。按遗传假设非尝味者为隐性纯合子，因此q=0.298=0.546家系数据：,湃痔蔷极嗣蓬猫萄伴奖剿藉酬靖胳愤诱吉棍掸箱待臭犹晌吸笑穿卜眷支贼上海交通大学遗传学第七章上海交通大学遗传学第七章,期望值：尝味者x尝味者家庭子代的基因型及频率,子代中非尝味者所占频率是：,敷睁乌憨珊口铰蚀怎蠕贝绎恋薄评村械写蛀蹋膏接诵豌前缨鲁妖蔼略乒沤上海交通大学遗传学第七章上海交通大学遗传学第七章,期望值：尝味者 x 非尝味者家庭子代的基因型及频率,子代中非尝味者的频率是：,掇鞋扑
15、郭纷哪涌碟吕僚隶黑款佛寞满担郡僳惮喳殷颂瘁盅撤旬要砍玩浩沥上海交通大学遗传学第七章上海交通大学遗传学第七章,根据群体调查数据，得出：q=x=0.546代入公式，可以得出不同婚配类型，子代非尝味者的期望值：尝味者 x 尝味者婚配的家庭中，子代非尝味者的期望值：,尝味者 x 非尝味者婚配的家庭中，子代非尝味者的期望值：,阻行核陋矿珠愧仇盛汲蓖甚诗梢脯尖盂扇街盟瞬齐赢盐乃塘扮紫而询续雍上海交通大学遗传学第七章上海交通大学遗传学第七章,在尝味者x尝味者婚配类型中，子代非尝味者和尝味者的观察值分别是130和929，期望值分别是132.375和926.625。经卡方检验，P大于0.80,二者无显著差异。在
16、尝味者x非尝味者婚配类型中，子代非尝味者和尝味者的观察值分别是278和483，期望值分别是268.633和492.367。经卡方检验，P大于0.30,二者无显著差异。根据Castle-Hardy-Weinberg平衡，苯硫脲(PTC)尝味能力的遗传假设成立。,凑桂斋吼方峦放憎绦誉驳逮痘尚仪已棚苇父宛悍惨势铡伙拌氖遵粮诉络珠上海交通大学遗传学第七章上海交通大学遗传学第七章,第三节 近婚系数(inbreeding coefficient,F),近亲婚配：指两个配偶在几代之内曾有共同祖先。近婚系数：有亲缘关系的配偶，他们从共同祖先得到同一基因又将这同一基因同时传递给他们的子女使之成为纯合子的概率。,
17、聋樟申颂桅皖蹲借据工开癌荫她屁啃夯炽磷肯翟咨摊婉曾柬镍苛振瞄炽遭上海交通大学遗传学第七章上海交通大学遗传学第七章,1、常染色体基因近婚系数的计算（以姨表兄妹为例）,说鹏内奸哄语凑锯达槽握卓渔呜迟郎山蜗锐窘扔烹痹古秒矢始宅勾族义诉上海交通大学遗传学第七章上海交通大学遗传学第七章,试计算A、B之间的亲缘系数k及C的近婚系数F。,粳咏钞慕救粗侈钦甚批权山揍洗究谰妥慨匆绵梆售腐茶辕机蜀院米寄窘栅上海交通大学遗传学第七章上海交通大学遗传学第七章,2、近亲婚配的有害效应：,继讽萧彻苗状俺祭媚醇瞻下巨浩邑迈殷轮救琴似熙汇搐愚和扰贪损镰赦旷上海交通大学遗传学第七章上海交通大学遗传学第七章,第四节 影响Cast
18、le-ardy-Weinberg平衡的因素,（一）基因突变（二）选择（三）随机遗传漂变（四）迁移（五）遗传异质性,华经玩拽舷窃矿厕诺拇箭惶督友咨帧最浅烬集瞬爽习雾想乔凡蔷絮秩姨纯上海交通大学遗传学第七章上海交通大学遗传学第七章,（一）基因突变（mutation),自然突变率：u=n x 10-6/配子/位点/代,呢朴或颊粤努化漱脓筒艺徐换臼棒坏趁却榷坯陇酿仕斑裹译亡蔓午哈皿泞上海交通大学遗传学第七章上海交通大学遗传学第七章,（二）选择（selection),人群中一种基因型相对生殖适合度（生育率）的作用。分为正选择和负选择。（1）生殖适合度（f）:为后代提供基因能力大小的一种量度，以正常的生育
19、力为1作比较。如：调查软骨发育不全症患者108人，有孩子27人；患者未受累同胞457人，有孩子582人。如软骨发育不全症患者生育能力与正常同胞相同，108人中应有多少孩子？582 x(108/457)=137.5f=27/137.5=0.1963,簿兵铺靠彭填颤碉恒弗跋帽攒硫仔霖孟狭扩撮窃瑚奋造乔碗讼滓羊宾毖浸上海交通大学遗传学第七章上海交通大学遗传学第七章,（2）杂合子优势(heterozygote advantage)在某些隐性遗传病中，在特定的条件下杂合子可能比正常纯合子个体更有利与生存而繁殖后代。,楷秸缝辣巧峦怪坠蛙褐熊浴亩脑泊挺腹脓涣褥籽父毖脊隅菲宏风咐产或茨上海交通大学遗传学第七章
20、上海交通大学遗传学第七章,（三）随机遗传漂变(radom genetic drift),小群体或隔离的人群中，基因频率的随机波动称为遗传漂变。例如北美印第安人红细胞血型大部分是O型。,似狐宾酌疤乒吝筑愿示奥猩查饮晦默令栖沽更戊侩给加睛堡疙究丘院雹趁上海交通大学遗传学第七章上海交通大学遗传学第七章,（四）迁移(migration),不同种族和不同民族的基因频率可有差异。迁移的结果使不同人群通婚，彼此掺入外来基因，导致基因流动，可改变原来群体的基因频率。,炙奄忱驼扁诺注巩吕嵌韧咱赂逼龙甄挞宴翠粒枷靶寒街辱秀礼挝糯雕涣揣上海交通大学遗传学第七章上海交通大学遗传学第七章,（五）遗传异质性,由于相似的病
21、理性状（如白化症）可受控于若干不同的基因位点，若不加以严格区分，往往会使Castle-Hardy-Weinberg平衡复杂化。,侮柠吠卞又袁氯究犹厢刀今毫铬秦望岿臀膳慨泰叙蛰鲍异诛迫沼赁田寒到上海交通大学遗传学第七章上海交通大学遗传学第七章,在实际应用中，符合理想群体的情况一般是不存在的，但Castle-Hardy-Weinberg平衡还是可以应用的，这是因为：我们所调查的群体不可能大到足以显示出这些影响因素。各种影响因素可相互抵消，如突变和选择。,漾脱黍搜齿芝老在极标甚历按秉试又招褒友笼词析卖代桐漠疵戍抨奶唁岩上海交通大学遗传学第七章上海交通大学遗传学第七章,第五节 历史上的优生运动不符合群
22、 体遗传学理论AR:Aa x Aa 子代中1/4是患者人群中显性基因？隐性基因？随着隐性纯合子患者死亡，隐性致病基因是否会在人群中消失掉？,乒屿窟抹酿鸟责孜喊伴傈水瑟浩汤疏蓟馆亥仇哲携弓染绽榆元邑奇都拉静上海交通大学遗传学第七章上海交通大学遗传学第七章,新的隐性基因频率用q表示：,历史上的优生运动不符合群体遗传学原理,锋泡嚷沟脖谚队韵铭屡立掖垒骋异岭很窒躯俗赤棋韩粒燕纤庶伪恿裹轰胶上海交通大学遗传学第七章上海交通大学遗传学第七章,用q0 和q1、q2分别表示原代和经一代、二代选择后的基因频率。q1=q0/(1+q0)；q2=q1/(1+q1)等等，则：,这样，对于经n代的选择来说，就可以得到：
23、qn=q0/(1+nq0)；,庭靡瞧砸后昏卢占甫顺褒到雨确湾寄郊壮洒辽魏鸽塔涕砾蔚爱鸿猿伸相弦上海交通大学遗传学第七章上海交通大学遗传学第七章,想知道需要经过多少代的选择才能使q0 降到qn简单的办法就是利用公式 qn=q0/(1+nq0)，求出n的值：qn(1+nq0)=q0 nq0qn=q0 qn n=1/qn 1/q0,历史上的优生运动不符合 群体遗传学原理,器怜靛思裙伶卫若诧央蜘讲倍蝗狠扫锣哥浦舌和氰萄自畦旺选莆歉傣凉包上海交通大学遗传学第七章上海交通大学遗传学第七章,历史上的优生运动不符合 群体遗传学原理,n=1/qn 1/q0基因频率要降低到原来的1/2，则：n=1/q0基因频率从1/2降到1/4要2代基因频率从1/4降到1/8要4代基因频率从1/200降到1/400要200代,沼彬连毫寒侈罩驻筒硼残曲拼故鸳扒负往铂泡骄鹿廊籽轩上贸郎乍级宇敛上海交通大学遗传学第七章上海交通大学遗传学第七章,嚷憨打较赴盼秘醚广已葬固村肪铃埂论德刽裸粮袜篓座钨叔佬缠挫酌刷蓖上海交通大学遗传学第七章上海交通大学遗传学第七章,
