群体遗传和进化培训课件

,单击此处编辑母版标题样式,*,群体遗传和进化,*,*,单击此处编辑母版标题样式,群体遗传和进化,*,单击此处编辑母版标题样式,*,群体遗传和进化,群体遗传和进化,生物进化论：,关于生物界历史发展一般规律的科学。,进化：,事物的演化和发展。,广义：天体消长、生物演化、社会进步等,狭义：生物进化,2,群体遗传和进化,基因库:一个群体中全部个体的基因的总和.,基因频率:一个基因坐位上的不同等位基因在群,体中的比较频率。,群体的遗传组成:群体中各种等位基因的频率,以及他们在各种基因型中的数量分布,构成群体的遗传结构.,3,群体遗传和进化,英国数学家哈迪（Hardy,G.H.）和德国医生温,伯格（Weinberg,w.），通过各自独立的研究分,析，于1908年分别提出了关于随机交配群体的基,因频率和基因型频率的重要遗传规律，被称为哈,迪温伯格定律(Hardy-Weinberg Law)，又称群,体平衡法则，其要点如下：,4,群体遗传和进化,遗传平衡定律（哈迪温伯格定律）,在一个随机交配的大群体中，如果没有其他因素的影响，则群体基因库中各种基因频率和基因型频率将代代相传，保持不变。,理想群体必须符合以下5个条件：,1、种群足够大；2、随机交配；3、无突变；4、与其他群体无基因交流(隔离)；5、无自然选择,5,群体遗传和进化,计算,设第一代有1000个个体,其中AA占810个,Aa180个,aa为10个.问各基因型频率及等位基因的频率?,6,群体遗传和进化,现假设有5个起始群体，其遗传组成为：,起始群体,基因型频率,0.45,0.30,0.25,0.40,0.40,0.20,0.30,0.60,0.10,0.25,0.70,0.05,AA,Aa,aa,0.36,0.48,0.16,7,群体遗传和进化,可以计算到以上5个群体的基因频率都一样，A,基因的频率p为0.6，a基因的频率q为0.4，所以进,行随机交配一代以后，由(0.6A0.4a),2,可得到5个,子代群体的基因型频率都是：,AA,Aa,aa,0.36,0.48,0.16,8,群体遗传和进化,任何一个群体，对于常染色体的一对等位基因而言，不论起始群体的遗传组成如何，只要经过一代随机交配，群体遗传组成都会处于哈迪温伯格平衡状态。,9,群体遗传和进化,导致群体遗传结构变化的因素：,遗传漂变,基因流,突变,非随机交配,自然选择,10,群体遗传和进化,遗传漂变,定义：基因频率在小群体内随机增减的现象,例：unkers人群是由法国黑森州迁入美国宾夕法尼亚州定居，由于宗教原因，形成一个隔离的群体其血型高于黑森州人和当地美国人，血型比后两者低这是迁入的人数少造成的,11,群体遗传和进化,遗传漂变,例：有一先天性失明症是常染色体隐性遗传病在东卡罗林群岛的pingelap岛人先天失明率高，原因：年间，飓风袭击，人大量死亡，仅留下个男人和数目不详的女人，到年，人口达人，患病率为可能活下来的人有一个或几个是患病基因的携带者所以是遗传漂变的结果,12,群体遗传和进化,基因流（迁移）,定义：指个体从一个群体迁入另一个群体或从一个群体迁出，然后参与交配繁殖，导致群体间的基因流动,单向迁入引入外来基因,单向的迁出会造成基因的流失,群体之间双向迁移，造成,群体间,的遗传差异减少，有使,群体间,遗传结构均一化趋势,13,群体遗传和进化,突变,昆虫抗药性进化,在一个大的群体内，突变很难在短期内改变基因频率，如果加上漂变或自然选择，可以迅速增大他在群体中的频率,14,群体遗传和进化,非随机交配,性选择,果蝇红眼和白眼,15,群体遗传和进化,自然选择,自然选择的对象是群体内遗传组成互有差异的个体,自然选择的过程是最适者生存，不适者被淘汰,自然选择的结果群体的基因频率和基因型频率改变,16,群体遗传和进化,自然选择就是有差别的存活和生殖,工业黑化现象（,椒花蛾,）,发生自然选择的条件：,群体内存在不同基因型的个体,不同基因型的表型性状影响了个体,的存活率和生殖率或其中一项,不同基因型个体世代间的增长率产生了差异,17,群体遗传和进化,浅色的桦尺蛾怎么变成了深色呢？,18,群体遗传和进化,自然选择,不同基因型个体间有差别的延续或者说有差别存活和生殖,适合度和选择系数,适合度,：一个生物能够存活并把他的基,因传给下一代的能力,选择系数,：降低了的适合度,19,群体遗传和进化,选择的基本类型,稳定性选择：把趋于极端的变异类型淘汰掉，而,保留中间型的个体,定向选择：把趋于某一极端的变异类型保留下,来，淘汰另一极端的变异，使生物,类型朝向某一变异方向发展。,分裂性选择：某一类群中的极端变异类型按不同,方向拨留下来，而中间常态型大为,减少的选择,20,群体遗传和进化,物 种 形 成,21,群体遗传和进化,第一节,物种的概念,物种是生物存在的基本方式，生物分类的基本单位,任何生物体在分类上都属于一定的物种,一什么是物种,约翰.雷,：物种是一个繁殖单元,林奈,：,物种是由形态相似的个体组成，同种个体可自由交配，并能产生可育后代，而异种间杂交不育,22,群体遗传和进化,物种概念中的核心内容生殖隔离,种间隔离意义：,只有同种生物个体才能共用一个基因,库,物种可以保持自身基因组成的特性,揭示了物种是生物的客观存在的基本,方式,所以，物种形成,种内,生殖隔离,新的物种,23,群体遗传和进化,二隔离,隔离,：,指自然界中生物不能自由交配或交配,后不能产生可育后代的现象,地理隔离：因地理环境不同而造成的隔离,（空间的变数造成的）,生殖隔离：因生物学特性差异所造成的隔离,（遗传的差异造成的）,24,群体遗传和进化,()季节隔离：,交配或开花的时期发生在不同的季节（或一天的不同时间）所引起的隔离,北美有3种蛙，同生在一个池塘里，但由于繁殖季节不同而构成了生殖隔离。林蛙在水温达到7 时，首先产卵；其次是笛蛙，在水温达到12 时开始产卵；鼓蛙在水温达到16 时才开始产卵。,26,群体遗传和进化,()行为隔离：,不同物种的雌雄性别间，相互之间的吸,引力微弱或缺乏而造成隔离,红蟋蟀、宾洲蟋蟀和富尔顿蟋蟀在形态上无区别，但鸣声的强弱和频率不同。试验证明，交配仅在发生同一鸣声的种内进行，不同鸣声的蟋蟀不进行交配。,27,群体遗传和进化,()机械隔离：,指生殖器或花器部分在形态上差异而出现的隔离（形态隔离）,例如，大红吊钟柳:花红色，有细长的管状花冠；,山吊钟柳:花蓝色，有较大的钟状花冠。,二者在人工授粉时能形成杂种;但在自然条件下，前者以其红色光和红外光招引蜂鸟，管状的花冠对蜂鸟细长的喙也相适应；后者以蓝紫光与紫外光招引蜂类，钟状花冠也适于蜂类采蜜，但二者之间不能相互授粉。,这样，它们的花色和结构，便构成了物种间的隔离而阻止了基因的交流，此即为形态隔离。,28,群体遗传和进化,29,群体遗传和进化,30,群体遗传和进化,()配子隔离,：,指植物传粉后或动物交配后，由于生理上 的不协调而不能完成受精作用的现象。,例如，异种花粉落在柱头上通常不能形成花粉管；有的即使形成花粉管也不能成功地通过花柱、到达胚珠。,又如绿果蝇的精子在美洲果蝇的受精囊内很快就丧失游动能力，而同种精子则可较长时间保持活动能力。,31,群体遗传和进化,2 合子后障碍,()杂种不活性：,不同种生物受精后，虽能形成合子，但合子不能存活；或合子虽能存活，但胚胎发育到一定阶段便死亡；或者胚胎发育虽然完成，并发育为幼体，但不能生活到性成熟，故不能留下后代。,例如 牛蛙豹蛙,山羊 绵羊,再如，以奥地利亚麻()与多年生亚麻()杂交，杂种的胚不能充分发育，因为胚和胚乳不协调。反交时，胚和胚乳虽较协调，杂种胚可以充分发育，但不能穿破母本组织形成的种皮，种子不能萌发，杂种也不能成活。,32,群体遗传和进化,(),杂种不育性：,杂种合子能发育，达到性成熟但是不育,雌马,雄驴 雄马雌驴,马骡 驴骡,33,群体遗传和进化,()杂种体败坏：,种间杂交虽能形成能育的F1，但在F2或回交后代中，绝大部分重组基因型不相协调，无适应能力，不能存活。,树棉草棉,子一代（健壮可育）,子二代（败坏）,例如，有人以陆地棉的斑点变种为母本，与夏威夷棉杂交，F1能活也能育。但是F1植株上结出的106粒F2种子中，7粒胚小，不能发芽；32粒胚看来正常，但也不能萌发；9粒能穿破种皮，但子叶不能展开；22粒能长成幼苗，但不久即死亡；16粒长成弱苗，仅活了3周；20粒长成的幼苗，能活3周以上，但以后发育也不正常。这表明在F2的重组基因型中，存在着杂种衰败机制，它们经不起强大的自然选择压力，最终也不能存活下来。,34,群体遗传和进化,35,群体遗传和进化,隔离的实质：阻止群体间基因交流.,研究物种形成生殖隔离如何形成.,以上各种类型的生殖隔离，实质上都是阻碍不同物种间的基因交流，使各个隔离种群各有较强的稳定性，以保证在自然条件下各按着与环境相适应的方向发展。因此，物种是生殖隔离的种群，由地理隔离发展到生殖隔离是大多数物种形成的基本因素。,36,群体遗传和进化,中性突变学说,日本遗传学家木村资生提出的,决定分子进化的主导因素是那些对生物既不有利、也不有害的,中性基因,，这种中性基因突变在种内积累与其说是自然选择还不如说是,遗传漂变,导致的偶然固定。,37,群体遗传和进化,主要内容,突变大多是中性的，它不影响核酸和蛋白质的功能，对生物个体的生存既无害处、也无好处。,中性突变通过随机的遗传漂变在群体中固定下来;在分子水平上，自然选择不起作用。,进化的速率由中性突变的速率决定的，也即由氨基酸和核苷酸的置换率决定的。对于所有的生物几乎都是恒定的.,38,群体遗传和进化,评价,：,。中性突变学说只是强调,在分子水平上,多数突变是中性的，并没有说全部突变都是中性的。,中性突变学说并不否认自然选择在决定适应进化过程中的作用,由此可见，中性突变学说和达尔文的自然选择学说不是对立的。当前不少学者认为,中性突变学说是在分子水平上对达尔文学说的补充和发展。,39,群体遗传和进化,