人群中PTC味盲基因频率的分析

*,遗传学实验,人群中味盲基因频率的分析,1,二、实验目的,通过实验掌握人群中味盲基因频率的分析方法，加深对群体遗传学中遗传平衡定律的认识。,2,二、实验原理,苯硫脲,(phenythiocarbamide , PTC),是一种白色结晶状化合物,其结构由于有,N - C = S,基团（硫化酰胺基）而呈苦味对人无毒，在不同人群中对该物质的尝味能力不同。,3,基因型为,TT,，能尝出,1/60000001/750000,的,PTC,的苦味；,Tt,基因型，能尝出,1/4800001/380000,溶液的苦味，,基因型为,tt,，能尝出,1/24000,以上浓度,PTC,的苦味。极个别体甚至对,PTC,的结晶也尝不出，这类个体在遗传学上称为,PTC,味盲。,这种尝味能力是由一对等位基因,(T.t),所决定,其中,T,对,t,为不完全显性,4,SCIENCE VOL 299 21 FEBRUARY 2003,Positional Cloning of the Human Quantitative Trait LocusUnderlying Taste Sensitivity to,Phenylthiocarbamide,Un-kyung Kim,1 Eric Jorgenson,2 Hilary Coon,3,4 Mark Leppert,3,Neil Risch,2,5 Dennis Drayna1*,The ability to taste the substance phenylthiocarbamide (PTC) has been widely used for genetic and anthropological studies, but genetic studies have produced conflicting results and demonstrated complex inheritance for this trait. We have identified a small region on,chromosome 7q,that shows strong linkage disequilibrium between single-nucleotide polymorphism (SNP) markers and PTC taste sensitivity in unrelated subjects.,This region contains a single gene that encodes a member of the TAS2R bitter taste receptor family,. We identified three coding SNPs giving rise to five haplotypes in this gene worldwide. These haplotypes completely explain the bimodal distribution of PTC taste sensitivity, thus accounting for the inheritance of the classically defined taste insensitivity and for 55 to 85% of the variance in PTC sensitivity. Distinct phenotypes were associated with specific haplotypes, which demonstrates that this gene has a direct influence on PTC taste sensitivity and that sequence variants at different sites interact with each other within the encoded gene product.,5,在,7q,染色体上，三个单核苷酸等位多态性,AVI,(,无偿味能力）,AAV,PAV,(,有偿味能力）,This region contains a single gene that encodes a member of the TAS2R bitter taste receptor family,.,6,PTC,尝味能力的调查在研究,人类群体遗传学,、,种族学,方面有其科学价值,;,亦可作为,双生子、亲子鉴定的简便易行的方法,之一。,7,PTC,测定在医学领域尤让人感兴趣的是可用于研究某些疾病与尝味能力的关联,为疾病预防提供资料。,例如结节性甲状腺肿、先天愚型等患者中味盲者较多,而食管癌、胃癌等患者中味盲者较少。若能应用该技术进行深入研究,可能会有新的发现。,8,将配制成各种浓度的溶液，由低浓度到高浓度逐步测试学生的尝味能力，由此可区分出味盲（隐性纯合体）、高度敏感（显性纯合体）和介于二者之间的人（杂合体）。据此可对人群中味盲基因的频率进行分析。,9,味感觉及舌图,+ :,苦,O :,酸,I :,咸,W:,甜,10,方法,1,、配制苯硫脲溶液，对半稀释成,14,种浓度。,11,2,、每人按浓度由低到高依次尝味，记录自己的基因型。,测试时,让受试者正坐,仰头张口伸舌,用滴管滴,4,6,滴,14,号液于受试者舌根部,让受试者慢慢咽下尝味,然后用蒸馏水做同样的试验。,询问受试者能否鉴别此两种溶液的味道。若不能鉴别或鉴别不准,则依次用,13,号、,12,号溶液重复试验,直到能明确鉴别出,PTC,的苦味为止。,当受试者鉴别出某一号溶液时,应当用此号溶液重复尝味,3,次,3,次结果相同时,才是可靠的,并记录首次尝到,PTC,苦味的浓度等级号。如果受试者直到,1,号液仍尝不出苦味,则其尝味浓度等级定为, 1,号。,在测定时,注意用蒸馏水交替给受试者尝味,避免受试者的臆意猜测而影响结果的准确。,12,3,、根据一个实验班的测定结果，求出基因,T,、,t,的频率，并应用,X2,检验去确定实验班这个群体是否为平衡群体。,基因频率的计算方法：通过获得的不同基因型的数目或基因型频率求得。基因频率,=,群体中某个座位的特定等位基因的拷贝数,/,群体中该座位所有等位基因数,p=f,（,T,）,=,（,2TT+Tt,）,/,（,2N,）,N,个体总数,q=f,（,t,）,=,（,2tt+Tt,）,/,（,2N,） 两个等位基因的频率，,f(T),和,f(t),一般以,p,和,q,来表示。一个座位上的基因频率相加总是等于,1,，因此一旦计算出了,q,，那么,p=1-q,。,13,TT Tt tt,预期人数（,e,）,p,2,N 2pqN q,2,N,实得数 （,o,）,N,TT,N,Tt,N,tt,差数,d,（,o-e,）,d,2,/e,自由度,1,查表 适合度,0.05,是平衡群体,适合度, 0.05,不是平衡群体,14,哈迪一温伯格定律,哈迪一温伯格定律也称遗传平衡定律，是由英国数学家哈迪（,G.H.Hardy),和德国医生温伯格分别于,1908,年和,1909,年各自提出的。,两个等位基因的哈迪一温伯格定律的公式为：,(p+q)2=p,2,+2pq+q,2,=1,。,其中,p,代表一个等位基因（如,A,）的频率，,q,代表另一个等位基因（如,a,）的频率,p,2,代表一个等位基因纯合子（如,AA,）的频率，,q,2,代表另一个等位基因纯合子（如,aa,）的频率，,2pq,代表杂合子（如,Aa,）的频率 。,15,该定律指出：一个有性生殖的自然种群中，在符合以下,5,个条件的情况下，各等位基因的频率和等位基因的基因型频率在一代一代的遗传中是稳定不变的，或者说，是保持基因平衡的。这,5,个条件是：,种群大；,种群中个体间随机交配；,没有发生基因突变；,没有新基因加入；,没有自然选择。,16,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，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。,17,如果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。,需要改良一个动物品种，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。可以看出，动物育种是一项长期的工作。,18,