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哈迪-温伯格定律

(2012-12-17 16:54:10)
标签:

杂谈

分类: 学术

     1908年,英国的数学家哈迪和德国的医生温伯格分别独立发现群体遗传规律,后来被称作哈迪-温伯格定律或哈迪-温伯格平衡。

一、哈迪-温伯格定律要点


(一)随机交配
 
        在一个有性繁殖的群体中,任何个体与所有异性个体都有相同机会交配,称作随机交配。


(二)哈迪-温伯格定律要点

·在一个大的随机交配的群体中,如果没有选择、突变、迁移等因素的作用,群体的基因频率和基因型频率将保持不变;

·对常染色体而言,不管起始频率如何,经一代随机交配既可达到平衡;

·群体处于平衡时,基因频率和基因型频率如下:

  D = p2

  H = 2pq

  R = q2   (8.5)

 
(三)平衡的建立

例题:

在一大群体中,一对等位基因A和a 构成的3种基因型能够从表现型加以区分。亲代的基因型频率分别为:

  AA  Aa   aa

  D0  H0   R0

  0.68 0.04  0.28

根据基因频率和基因型频率的关系式,可以计算出p0和q0

  p0=D0+1/2H0=0.68+1/2×0.04=0.70

  q0=R0+1/2H0=0.28+1/2×0.04=0.30

经一代随机交配,子代群体的基因型频率和基因频率:

  D1= p20 =0.70×0.70=0.49

  H1=2p0q0=2×0.70×0.30=0.42

  R1= q20=0.30×0.30=0.09

  p1=D1+1/2H1=0.49+1/2×0.42=0.70

  q1=R1+1/2H1=0.09+1/2×0.42=0.30

可以推论,在A,a 两种配子的频率分别保持0.70 和0.30时,配子再随机结合,产生子代的3种基因型频率与子一代完全相同:

   AA  Aa  aa

   p20 2p0q0 q20

   0.49 0.42 0.09

 

二、 群体平衡的检验

简测公式

根据哈迪—温伯格平衡的群体基因频率和基因型频率的关系式,可以得到8.6式:

D=p2http://course.cau-edu.net.cn/course/Z0376/ch08/se06/slide/images/8-6-001.gif

R=q2http://course.cau-edu.net.cn/course/Z0376/ch08/se06/slide/images/8-6-002.gif

 http://course.cau-edu.net.cn/course/Z0376/ch08/se06/slide/images/8-6-003.gif

于是: http://course.cau-edu.net.cn/course/Z0376/ch08/se06/slide/images/8-6-004.gif(8.6)

上式反映了群体的3种基因型间的关系,与基因频率无关,该式可作为检验群体是否达到平衡的一个尺度。上式还可以写成:http://course.cau-edu.net.cn/course/Z0376/ch08/se06/slide/images/8-6-005.gif

 

三、哈迪-温伯格定律的推广

群体平衡定律的推广包括复等位基因的情况和多个基因座的情况。

(一)复等位基因

一个基因座通常存在有两种以上的等位基因,称复等位基因。随着等位基因数的增加,基因型种类迅速增多,等位基因的互作关系变得复杂,表现型的种类随等位基因间的互作关系而改变。复等位基因经多代随机交配也可以达到平衡。

 

(二)多基因座

以上的情况是对单基因座而言的,将哈迪-温伯格定律推广到多基因座时,结果更复杂。随着连续世代的随机交配,群体逐渐趋于平衡,连锁不平衡程度逐渐降低,其下降速度除与初始的连锁不平衡系数大小有关外,还与基因座间的连锁程度有关,连锁愈紧密,重组率越低,其下降速度愈慢,反之愈快。

 

(三)伴性基因的平衡

由于雄性与雌性染色体组不对称,性染色体上的基因的平衡不能由一代随机交配达到。每代两性间基因频率的差减少一半,但符号相反。最后差异消失,群体趋于平衡。

四、哈迪-温伯格定律的意义

哈迪-温伯格定律揭示了群体中基因频率和基因型频率的本质关系,成为群体遗传学研究的基础。

用基因频率和基因型频率描述群体的遗传结构,将平衡作为一个基准,当满足哈迪-温伯格定律的条件时,群体的遗传结构保持不变,生物群体才能“保持”群体遗传特性的稳定性。如果我们需要保持动物群体的遗传特性,世代相传,就应创造条件,使基因频率和基因型频率不变。保护动物品种资源就需要这样做。反之,我们想“改良”一个动物品种,让群体的遗传结构改变,就需打破平衡。

同一群体内的个体间遗传差异主要是等位基因的差异,而同一物种内,不同群体间遗传差异主要是基因频率的差异。哈迪-温伯格定律也给“动物育种”提供启示,要想提高群体生产水平,可通过选择,增加有利基因的频率。当改变基因频率的因素不存在时,基因频率又因随机交配而达到新的平衡。

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