林木遗传第四章族群遗传学part1
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林木遗传第四章族群遗传学part1
2012/9/24 第三章 族群遺傳學
Populantion Genetics
基因頻率 gene frequencies
近親交配 inbreeding
演化的力量forces of evolution
綱 要
?族群的基因組成的定量
1. 基因型與等位基因頻率
2. 哈溫原則
? 交配系統與近親交配
1. 近親交配對基因型頻率的影響
2. 近交係數與近交體系
3. 近交衰退
?改變等位基因頻率的力量
1. 突變、 2. 遷移、3.選擇、4.遺傳漂變 ?演化力量的共同作用
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2012/9/24 ?族群遺傳學(Population genetics)
?研究孟德爾族群內等位基因出現的頻率及等位基因之間的相互影響。
?族群遺傳是以數學的方式來表示族群隨著時間的變化，族群內等位基因頻率的改變。 ?族群遺傳學家是研究某基因池內，個體差異 的程度，以及這些差異如何被保留在一個基因池中，族群遺傳的研究有助於我們瞭解演化的機制。
?演化(Evolution)
?演化是組成族群的生物體代代相傳、長久時間下，因突變、 天擇等因素，牠們的基因型發生改變，於是生物個體間產生差 異，而此差異又可傳到下一代，造成演化 。
族群基因組成的定量
?族群：在某特定地區內，一群同種的生物組成可以互相交配的生物個體。廣泛分佈樹種指可彼此交配的地理區域。
?基因型與等位基因頻率是用來衡量族群遺傳組成的測值。
?基因型頻率：指族群內可觀測之一個基因型占取樣族群數量的比率。
?等位基因頻率：指一等位基因占取樣族群單株數該基因數之頻率。
2
2012/9/24 相關族群定義
?族群(Population)
?某特定地區內，一群可以互相交配的生物個體。 族群是由同種的生物組成，如一座山內所有的白頭翁總和，就 組成一個白頭翁的族群
?基因池(gene pool)
?一個族群內所有的生物個體對偶基因的總和。 人類基因池:是指一個族群內所有人類基因的總和 ?孟德爾族群(Mendelian population)
?具有相同基因池的生物互相交配形成的一個穩 定且不再演化的族群，即一個平衡的族群。
?族群內個體的多型性
?族群內，個體的差異性比我們想像的還高，有些差異造成外表不同， 有些差異，外表看不出來。 ?藉助細胞遺傳學，生化或分子生物學 的研究，便可發現同一個族群的個體之間差異很大
?型態多型性(Morphological polymorphism) 指在一個族群內，存在有兩種或更多種的不同外型的生物個 體。 例如王蛇(King snake)一種是一節黃一節黑，一種是一條黃一條黑。
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2012/9/24 等位酶Allozymes
?生化標誌─等位酶的
電泳，最常用來偵
測林木的遺傳變異。
?主要是因許多的基
因座上的等位基因
可備取樣分析。
?測量等位酶蛋白質
的變異，接近測量
DNA的變異。
基因型與等位基因頻率之估算式
?例如黃松Pinus ponderosa族群取64株落磯山脈族群的針葉抽取谷氨酸脫氫酶glutamate dehydrogenase的基因座之3個基因型：Gdh-11、Gdh-12、Gdh-22。
?Gdh-11基因型頻率f(Gdh-11)＝21/64＝0.328
?Gdh-1等位基因頻率f(Gdh-1)＝[2(21)+36]/[2(64)]=0.609 =0.328+1/2(0.563)
?Gdh-2等位基因頻率f(Gdh-2)＝[2(7)+36]/[2(64)]=0.391 ?註：Gdh-12為雜合子(2N)，Gdh-1, 2為純合子(1N×2)
?等位基因i頻率f(i)=Xii(純合子 i 頻率) ×1/2ΣXij(雜合子 i+j 頻率
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2012/9/24 等位基因頻率估測值變方vs族群均值 ?取樣等位基因 i 對族群估真值的偏差
?σ2f(i) = [f(i)(1-f(i)]/2N =[0.609 × 0.391]/[2(64)]=0.00186 ?σ = √0.00186 = 0.043
?一般而言樣品數量至少50單株才能獲得可靠的等位基因頻率，惟建議盡可能為100個單株！
?多數林木天然族群的基因都具有多型性，每一基因座多少有2或以上的等位基因。
等位酶多型性案例
?老鼠的磷酸葡萄糖異構酶
?S. E. Lewis & F. M. Johnson研究16隻老鼠的磷酸葡萄糖異構酶，經電泳分析，共出現三種條紋型: ?只有一個條紋，移動很快 FF
?只有一個條紋，移動慢 SS
?有兩個條紋，一移動快，一個移動慢: FS
?酶的移動快慢即為酶的外表型，酶移動快慢的改變是由核苷酸序列決定
?同一基因，不同的等位基因產生的一組酶稱為等位酶(allozymes)，通常是共顯性，故雜合子(異型)結合會顯出兩個異型酶。
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