Генетика популяций

1. ГЕНЕТИКА ПОПУЛЯЦИЙ

Определение популяции и ее
основные характеристики
Структура популяций и их
генетический анализ
Закон Харди – Вайнберга
– закон равновесия популяций
Фактор эволюции популяций

2. Определение популяции

Популяция – совокупность особей
определенного вида, в течении большого
числа поколений населяющих
определенную территорию, внутри
которой осуществляется та или иная
степень панмиксии, нет заметных
изоляционных барьеров и которая
отделена от соседних таких же популяций
той или иной степенью давления
изоляции.

3. Основные черты популяции

• Во-первых, популяция это совокупность
особей одного вида. Поэтому в фитоценозе, в
состав которого входят несколько видов
растений, будет столько популяций, сколько
там видов.
• Во вторых, для формирования популяции
необходимо, чтобы особи конкретного вида в
течение длительного времени, большого числа
поколений, населяли определенную
территорию. В связи с этим применение
термин «популяция» к лесным культурам, где
уже был проведен искусственный отбор и
возраст которых незначителен неправильно.

4. Основные черты популяции

• В третьих, особи, составляющие популяцию,
должны свободно скрещиваться между собой.
Это самое главное условие, так как оно
обеспечивает перекомбинацию генов и
обуславливают сильную изменчивость, или
полиморфизм вида.
• В четвертых, каждая популяция должна быть
отделена от соседних популяций такой
степенью изоляции, которая исключает
возможность свободного скрещивания между
популяциями

5. Генетическая структура популяций

• Каждая популяция имеет определенный
генофонд и генетическую структуру.
• Генофондом популяции называют
совокупность генотипов всех особей
популяции.
• Под генетической структурой популяции
понимают соотношение в ней различных
генотипов и аллелей.
• Одним из основных понятий
популяционной генетики являются
частота генотипа и частота аллелей.

6. Частота генотипов

Частота генотипа – доля определенного
генотипа отнесенная к общему количеству
генотипов в популяции
• - выражается либо в процентах, либо в
долях единицы
• Например: если ген имеет две аллельные
формы и доля рецессивной аллели «а»
составляет ¾ (или 75%), то доля
доминантной аллели «А» будет равна ¼
(или 25%) от общего числа аллелей данного
гена в популяции

7. Структура популяций

• Большое влияние на генетическую
структуру популяций оказывает
способ размножения.
• В популяции организмов с
самооплодотворением наблюдается
процесс гомозиготизации, то есть в
каждом последующем поколении
число гомозиготных генотипов
увеличивается, а число гетерозигот
уменьшается.

8. Структура популяций

• В популяциях большинство растений
размножаются половым путем,
осуществляется свободное
скрещивание, которое обеспечивает
равновероятную встречаемость гамет.
• Популяция, в которой наблюдается
равновероятная встречаемость гамет
при свободном скрещивании
называют панмиктической

9. Генетический анализ популяции

• - популяция находится в равновесном
состоянии при отсутствии в ней отбора
• - частота того или иного гена в популяции
определяется естественным отбором
• - генетический анализ популяции
проводится по частоте встречаемости
определенного признака, при этом
статистическими методами устанавливается
степень генетической обусловленности
признака по коэффициенту наследуемости
и коэффициенту генетической корреляции

10. Генетический анализ

Для проведения генетического анализа
используются:
• - количественные признаки (высота,
диаметр и др.);
• - качественные признаки (формовое
разнообразие);
• - изоферменты (наследуемые фракции
ферментов) анализ проводится с
использованием электрофореза;
• - ДНК-маркеры (повторяющиеся
последовательности)

11. Степень генетической обусловленности признака

2
ph
2
ph
2
g
2
e
2
g
2
e
– фенотипическая
дисперсия;
– генетическая дисперсия
– экологическая дисперсия

12. Коэффициент наследуемости

H
2
2
g
2
ph
2
g
2
g
2
e

13. Закон Харди – Вайнберга

• Несмотря на непрерывный процесс
возникновения новых комбинаций генов в
свободно развивающихся популяциях, в них
устанавливается некоторое состояние
равновесия.
• В 1908 году независимо друг от друга,
появились две работы – Харди и Вайнберга.
В них был математически обоснован
принцип, что всякая популяция по ее
генетической структуре подчиняется
менделевским законам наследственности.

14. Закон Харди – Вайнберга (определение)

• В большой панмиктической популяции с
большой численностью особей и при
отсутствии давления отбора или других
эволюционных факторов
устанавливается, и затем сохраняется
определенное соотношение особей с
доминантными и рецессивными
признаками, при чем это соотношение
остается длительно постоянным в ряду
поколений.

15. Закон Харди – Вайнберга

Генетическая структура
панмиктической популяции
подчиняется закону Харди-Вайнберга
Где p и q – частота генов A и a
популяции соответственно
p AA 2 pqAa q aa 1
2
2

16. Закон Харди – Вайнберга

• Эта формула показывает численное
соотношение генотипов в популяции
для одного моногенного признака.
• Одна популяция отличается от другой
набором и частотой различных генов, а
также частотой и набором отдельных
генотипов

17. Определение критерия равновесия

AA 0,5 Aa
300 0,5 500
p
; p
0,55;
n
1000
aa 0,5 Aa
200 0,5 500
q
; q
0,45;
n
1000

18. Теоретическая численность

AA p n;
Aa 2 pq n;
AA 0,55 1000 302,5;
Aa 2 0,55 0,45 1000 495;
aa q n;
aa 0,45 1000 202,5
2
2
2
2

19. Проверка гипотезы равновесия

2
O E
2
E
• О – наблюдаемое значение признака;
• Е – ожидаемое значение признака

20. Факторы эволюции популяции

• Мутации
• Естественный отбор
• Перенос пыльцы из одной
популяции в другую

21. Факторы эволюции популяции

• Основной фактор эволюции популяции –
это мутации, которые приводят к
появлению новых генов и генотипов.
Основная роль при этом принадлежит
генным мутациям, которые могут
привести к возникновению совершенно
новых видов.

22. Факторы эволюции популяции

• Вторым фактором эволюции популяции является
естественный отбор, который оценивает новые
генотипы, возникающие в популяции в результате
мутаций и перекомбинации генов при
перекрестном опылении. Жизнеспособные
генотипы сохраняются, а генотипы с понеженной
жизнеспособностью вытесняются.
• Третий фактор – это перенос пыльцы с одной
популяции в другую. Что приводит к созданию
новых комбинаций генов, образование новых
генотипов.

23.

• Таким образом генетическая структура
популяции меняется под влиянием
мутационного процесса, естественного
отбора, и случайного заноса пыльцы из
других популяций (миграция генов).