第七章 群体遗传,群体(population): 是指生活在某一地区的、能相互杂交的个体群。 群体遗传学(population genetics) 是用数学的方法研究群体的遗传结构及其演变规律的学科。,复习概念,基因频率(gene frequency) 指群体中某一基因在其等位基因的总数中所占的比例。,复习概念,基因型频率（genotypic frequency) 指某种基因型个体在群体中所占的比例。 表型频率 某一表型所占的比例。 f(aa表型)= aa表型/（A表型+aa表型）,f(AA)=AA/(AA+Aa+aa),练习1,在一个1000人的随机群体中，AA人数为600；Aa人数为340；aa人数为60。计算基因频率。,A等位基因频率: p=（2600340）/10002=0.77 a等位基因频率: q =（260340） / 10002=0.23,已知基因型频率,计算表型频率,f( A表型) =（AA+Aa）/ (AA+Aa+aa) f( a a表型) = aa/ (AA+Aa+aa),f( AA表型) = AA/ (AA+Aa+aa) f( Aa表型) =Aa/ (AA+Aa+aa) f( a a表型) = aa/ (AA+Aa+aa),完全显性时：AA与Aa表型相同,不完全显性时,表型频率=基因型频率,第一节 群体的遗传平衡,一、遗传平衡定律 (Hardy-Weinberg Law) 在一个大群体中，如果是随机婚配，没有突变，没有自然选择，没有大规模迁移所致的基因流，群体中的基因频率和基因型频率在一代代传递中保持不变。,遗传平衡群体,基因频率与基因型频率的关系,讨论群体中等位基因A和a。A基因频率为p；a基因频率为q。,(p+q)2 = p 2 + 2pq + q 2,遗传平衡定律的数学表达式,p+q=1 遗传平衡群体的基因频率与基因 型频率满足以下表达式： (p+q)2 = p 2 + 2pq + q 2,基因型频率： f(AA) = p2 f(Aa) = 2pq f(aa) = q2,说明,定律成立的理想条件：群体大、随机婚配、无突变、无迁移、无选择。（现实中不存在） 但一般可把实际研究的群体看成是符合条件的群体。,二、遗传平衡定律的应用,西藏藏族 平舌16%， 卷舌84%。 求基因频率和基因型频率。,思路由表及里 群体调查得到表型频率基因频率基因型频率,西藏藏族f(rr)=16% 求基因频率和基因型频率,f(rr)=q2 =0.16 基因频率q= 0.16 = 0. 4 p=1-q=1-0. 4=0.6 基因型频率： f(RR)=p2=0.62=0.36 f(Rr)=2pq=20.60.4=0.48 f(rr)= q2 =0.16,二、遗传平衡定律的应用,（二）在遗传咨询中的应用遗传风险估计,发病率,基因频率,携带者频率,遗传风险估计,（一）常染色体遗传病的风险评估,例1：某群体苯丙酮尿症(AR)发病率为1/10000。求 (1)基因频率, (2)携带者频率, (3)后代风险估计,怎样计算基因频率？,已知：发病率 f(aa) =1/10000 = q2,1、计算群体中的A和a基因频率p和q。,f(aa) = q2 = 1/10000,p = 1- q = 1- 0.01 = 0.99,怎样计算携带者频率？,（1中已求得p=0.99; q=0.01）,2、求群体中的杂合子(携带者)频率。,f (Aa) = 2pq = 2 0.99 0.01 0.02 1/50,2q,携带者频率远高于发病率，它是遗传病风险评估的重要信息。,怎样估计遗传风险？,3、 如果一个肯定携带者与家族中无病史者婚配。计算其后代的发病风险。,2中已求得携带者频率f (Aa) = 1/50,如果夫妻都是携带者，后代才会有1/4的可能为患者aa。,这对夫妻都是携带者的风险为: 11/50,后代患病风险 f(aa) = 11/50 1/4 = 1/200,某人群中尿黑酸症（AR）的发病率为4/1000000。 计算致病基因频率和携带者频率。,练习,发病率=f(aa) =q2 =4/1000000=410-6,携带者频率： f(Aa) 2q = 2 2 10-3,（致病基因频率）,后代发病风险估计,家族中都无病史的两人随机婚配，其后代的发病风险是多少？,思路： 后代患病风险=丈夫是携带者的可能性 妻子是携带者的可能性1/4,携带者频率f(Aa) 4 10-3,囊性纤维化（AR）在欧洲白种人的发病率约为1/2000，预测白种人中囊性纤维化致病基因携带者频率是多少？,发病率q2 1/2000； q 0.022 p = 1-q =1-0.022 = 0.978 携带者频率= 2pq = 20.9780.022 = 0.043%,为什么携带者频率2pq对囊性纤维化家族的遗传咨询重要？,表6-9 发病率对携带者/患者比率的影响,你可以从此表看出 1、何种规律？ 2、2pq的重要性？,P84 表6-9 发病率对携带者/患者比率的影响,发病率越低，致病基因频率和携带者频率越低，但携带者与患者的比例越高。,有何规律？,（二）X连锁遗传病风险评估,因为男性是半合子，男性发病率等于致病基因频率。 XR: q=f(XaY)=男性发病率 q2=f(XaXa)=女性发病率 携带者频率f(XAXa)= 2pq XD: p= f(XAY)=男性发病率 女性发病率=2pq+p2 2p,例2：红绿色盲（XR）在英国男性中发病率为1/12,求携带者频率f(XAXa) q=1/12 , p=1-q=11/12 f(XAXa)=2pq=211/121/12 =22/144 = 0.15 求女性发病率f(XaXa ) f(XaXa )= q2 = (1/12)2 = 1/144 = 0.007 答：携带者频率为0.15 （女性15%为携带者)，女性发病率为0.007 (0.7%女性患病）。,练习：甲型血友病(XR)男性发病率为0.00008,求女性发病率 求携带者频率,f(XaXa)=q2=0.000082=6.410-9,f(XAXa)=2pq2q=20.00008 =1.610-4,小结：从发病率求致病基因的频率,(1)常染色体遗传 AR: 隐性致病基因频率q =发病率 AD: 显性致病基因频率 (2)X连锁遗传 XR:隐性致病基因(Xa)频率q=男性发病率 =女性发病率 XD:显性致病基因(XA)频率p=男性发病率 1/2女性发病率,第一次课,p(1/2)发病率,AD遗传中,显性致病基因的频率p=（1/2）发病率I,群体中患者多为杂合子Aa 发病率 I= f(Aa) = 2pq 2p,p = (1/2)I,第二节 影响遗传平衡的因素,非随机婚配 突变 选择 遗传漂变（小群体） 基因流 （迁移）,一、非随机婚配,（一）近婚系数,近婚系数F: 近亲婚配使子女得到一对相同基因的概率。,亲缘系数r: 有共同祖先的两个人，在某一基因座上带有相同基因的概率。,亲缘系数（r）,近亲婚配,1、常染色体遗传的近婚系数,思路： 一步一半(1/2)， 步步相乘左右汇； 四个基因， 最终纯合同机会。,F=4(1/2)4,（1）兄妹近婚系数,S获得A1途径（4步）： P1 B1 S：1/2 1/2 P1 B2 S ：1/2 1/2 S基因型为A1A1的概率： =1/2 1/2 1/2 1/2 =1/16,=(1/2)(2+2),兄妹近婚系数,S获得A2A2、A3A3、A4A4的概率各为(1/2)(2+2),S获得A1A1、 A2A2、A3A3、A4A4中任何一对的概率： F= 4 (1/2)(2+2),1/4,常染色体遗传的近婚系数,公式：F=4(1/2)(n1+n2),说明： n1：共同祖先到丈夫的世代数。 n2：共同祖先到妻子的世代数。,近婚系数推导练习,F = 4(1/2)(3+3) = 1/16,表兄妹近婚系数：,近婚系数推导练习,F = 4(1/2)(2+3) = 1/8,舅甥女近婚系数：,3、表兄妹婚配中等位基因的传递图解,1.S获得A1途径： P1 B1 C1 S： P1 B1 C2 S S获得A1概率： =（1/2）6=1/64,2.获得A2A2、A3A3、A4A4的概率均各为：1/64。,3.获得A1A1、 A2A2、A3A3、A4A4中任何一对的概率即总概率： 4 1/64=1/16,2、X连锁遗传的近婚系数,男传男，概率0 ，路中断 。 男传女， 概率1，不统计。 女下传，1/2，要乘积。 方法：1.看路通否；2.标男传女；3.标女传递；4.算总概率。,计算舅表兄妹近婚系数,X1X1概率为0 X2X2概率： (1/2)4 X3X3概率： (1/2)4 获得一对纯合的X基因的概率是： F=(1/2)4+(1/2)4 =1/8,某男娶了他舅舅的女儿,姨表兄妹近婚系数,某男娶了他阿姨的女儿,堂兄妹近婚系数计算,堂兄妹近婚系数： X1X1: 0 X2X2: 0 X3X3: 0 F=0,某男娶了叔叔的女儿,姑表兄妹近婚系数,因为X不能男传男，途径中断： X1X10 X2X20 X3X30 所以F=0,某男娶了姑姑的女儿,X连锁 近婚系数计算,舅表兄妹近婚系数： X1X1：0 X2X2：(1/2)4 X3X3： (1/2)4 F= 2(1/2)4 = 1/8,某男娶了舅舅的女儿,婚配关系与近亲系数,常染色体遗传：,（二）平均近婚系数a,平均近婚系数反映了群体的近婚程度。,a= ( Mi Fi ) / N Mi：某一类型近亲婚配数 Fi ：某一类型婚配的近婚系数 N：总婚配数,例：一群体有1000例婚配， 近婚情况如下表,二级表亲婚配,一级表亲婚配,一级半表亲婚配,计算,a=(Mi Fi)/N a=(11/4)+ (11/8)+ (11/8)+ (451/16)+ (181/6) +(61/128)+ (31/256)/1000 =0.003315 （a值达0.01为高值）,不同国家、地区人群中 近亲结婚率和平均近婚系数,群体 近亲结婚率（） 平均近婚系数 美国 11 0.00008 日本 16 0.004 法国 0.67 0.00023 德国 0.59 0.00019 意大利 1.90 0.00070,不同国家、地区人群中 近亲结婚率和平均近婚系数,群体 近亲结婚率（） 平均近婚系数 南印度 39.37 0.02834 埃及（Nubic） 75.76 0.03335 中国汉族 （北京、湖北） 1.40 0.000665 回族（甘肃） 9.7 0.00494 彝族（四川） 14.6 0.00913 朝鲜族（吉林） 0 0,（三）近亲婚配的危害,增加了隐性纯合子的频率,例：表兄妹婚配的后代为隐性纯合子aa的风险有多大？(AR发病风险） 分析：后代为aa的原因有两个。 基因a来自共同祖先P1、P2， 概率=Fq=(1/16)q 基因a来自非共同祖先B3、B4， 概率=(1-F)q2,表兄妹婚配的后代为隐性纯合子aa的风险有多大？（续）,总概率为和相加 总概率 = Fq+(1-F)q2 = (1/16)q+(15/16)q2 = q/16(1+15q) = q/16(p+q+15q) = (pq/16)+q2,F=1/16,近婚后代风险：