群体遗传结构范文

群体遗传结构范文（精选9篇）

群体遗传结构 第1篇

试验采用目前被国际动物遗传育种学界公认为是研究动物遗传多样性最为理想的微卫星分子标记技术对小香羊的遗传多样性进行研究和分析, 以期进一步阐明其遗传特点, 为开展其保种选育和利用工作提供必要的遗传学证据。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 样本

榕江塔石小香羊血样, 采自贵州省榕江县塔石乡。

1.1.2 主要试剂及仪器

Taq DNA聚合酶、10Buffer、MgCl2、聚丙烯酰胺、双甲叉丙烯酰胺、尿素、TEMED、过硫酸胺, 均购自上海生工生物工程技术服务有限公司;dNTP、蛋白酶K, 购自华美生物工程公司。

1.2 方法

1.2.1 基因组DNA的提取

参照参考文献[1]采用全血法提取基因组DNA。

1.2.2 微卫星DNA引物

微卫星引物序列从网站www.hgmp.mrc.ac.uk/GenomeWeb/vert-gen-db.html (Other Vertebrate Genome Databases) 中获取。微卫星引物序列见表1。

1.2.3 PCR扩增

PCR反应体系20 μL:20 ng/μL DNA模板3 μL, 10Buffer 2 μL, 25 mmol/L MgCl2 (浓度见表1) 1～3 μL, 2 mmol/L dNTP 2 μL, 2 pmol/μL 上、下游引物各2 μL, 1 U/μL Taq DNA聚合酶1 μL, 用超纯水补足20 μL。PCR反应条件:95 ℃预变性5 min;94 ℃变性30 s, 50～65 ℃ (具体温度见表1) 退火45 s;72 ℃延伸1 min, 共30个循环;72 ℃延伸10 min;4 ℃保存。

1.2.4 PCR扩增产物的电泳检测及染色

PCR扩增产物采用8%聚丙烯酰胺凝胶电泳检测, 银染法显色 (参照参考文献[2]进行) 、拍照并保存。

1.2.5 统计分析

用美国AlphaImager分析软件 (Version 5.1) 计算微卫星等位基因大小, 用PPAP计算各微卫星位点的等位基因频率、杂合度和遗传分化系数、多态信息含量和有效等位基因数。

2 结果与分析

2.1 微卫星座位的聚丙烯酰胺凝胶电泳检测结果

微卫星座位的聚丙烯酰胺凝胶电泳检测结果见图1。

1～5.小香羊;M.Marker (PUC19) 。

从图1可以看出, 第1条带为126/147的杂合体;第2, 3, 4条带为147/147的纯合体;第5条带为128/147的杂合体。

7个微卫星座位均呈现丰富的多态性, 共检测到47个等位基因, 其中BM0143有7个, BM4621有7个, McM074 有6个, OarCP34有8个, OarFCB011有7个, OarFCB048有6个, OarFCB304有6个。等位基因片段大小处于106～180 bp范围内。

2.2 等位基因大小及频率的检测结果

7对微卫星引物共扩增出47个等位基因, 各位点的等位基因频率见表2。

2.3 多态信息含量和杂合度

通过群体与家系资料分析程序 (population and pedigree analysis programs, PPAP) 计算得到多态信息含量和杂合度。结果见表3。

3 讨论

3.1 关于品种内的遗传变异

由表3可以看出, 研究所选引物的各位点多态信息含量均大于0.5, 表明该位点为高度多态位点, 说明所选的7个微卫星位点对黔东南小香羊进行遗传分析可以反映黔东南小香羊群体的遗传多样性。

群体杂合度又称基因多样度, 反映被检位点上群体的遗传变异。利用7个微卫星座位测得的黔东南小香羊平均杂合度为0.802, 说明黔东南小香羊群体遗传多样性较为丰富。

3.2 关于品种保护

黔东南小香羊主要分布在交通比较闭塞的雷山、榕江等县地区, 大杂居小聚居较多, 即使在中心产区, 品种选育难以统一规划。因此, 在对贵州省小香羊的保种上就更需要加强计划性, 并应适当扩大群体的规模, 尽量多建立一些支系, 以丰富品种内的遗传结构, 提高种群繁衍的内在活力。通过有计划地开展杂种优势利用来提高其生产经济价值, 从而确保保种与开发利用同步进行, 通过有计划地进行开发利用以确保保种工作更为有效地进行。因此, 研究所得的结果对今后小香羊的开发利用提供了客观的科学依据。

参考文献

[1]陈世林, 喻传洲.山羊的随机扩增多态DNA的初步研究[D].武汉:华中农业大学, 1996.

群体遗传结构 第2篇

测定了来自黄河上游和柴达木盆地托索湖的裸裂尻鱼共16个个体的Cyt b基因全序列(1141bp),探讨了种群结构和遗传多样性.用MEGA2.1软件分析了碱基组成和序列变异;以青海湖裸鲤、花斑裸鲤和极边扁咽齿鱼为外类群,用PAUP*4.0b10程序构建了单倍型NJ树;用Arlequin Ver.程序计算了群体间遗传变异值(Fst)和Nm值以及群体分化概率值.结果显示,来自柴达木水系托索湖的`裸裂尻鱼没有形成单系群,Fst=0.204(P＜0.05),Nm=1.95.初步判断,黄河和柴达木水系托索湖的裸裂尻鱼未显著分化,支持将柴达木裸裂尻鱼(Schizopygopsis kessleri)归并入黄河裸裂尻鱼(Schizopygopsis pylzovi)的形态学结果.两种群核苷酸多样度(π)分别为0.0012和0.0026,表现为较低水平.根据校正的分子钟推测,黄河和托索湖裸裂尻鱼群体分歧时间为距今7万年左右的更新世末期,结合地理分布的资料和古地质事件,对黄河裸裂尻鱼群体分布水系间的历史联系进行了分析.

作 者：赵凯 杨公社 李俊兵 何舜平ZHAO Kai YANG Gong-She LI Jun-Bing HE Shun-Ping  作者单位：赵凯,ZHAO Kai(中国科学院水生生物研究所,武汉,430072;西北农林科技大学,动物脂肪沉积与肌肉发育实验室,杨凌,712100;青海大学农牧学院,西宁,810003)

杨公社,YANG Gong-She(西北农林科技大学,动物脂肪沉积与肌肉发育实验室,杨凌,712100)

群体遗传结构 第3篇

莆田黑猪是中国优良的地方家畜品种,具有抗病能力强、适应性广、耐粗饲、早熟、泌乳量高、产仔数多、肉质风味好、细嫩等特点,是福建省具有代表性的地方优良猪种[11,12]。为了进一步研究莆田黑猪的肉质遗传特 性,试验以莆 田黑猪为 研究对象,利用PCR - RFLP分析技术检测莆田黑猪A - FABP基因的多态性并进行分析,为莆田黑猪保种、杂种优势利用和肉质性状遗传机理的研究工作奠定基础。

1材料

1.1试验动物

从莆田市乡里香黑猪开发有限公司随机抽取莆田黑猪112头,前腔静脉采血,血样利用ACD抗凝, 置于 - 20 ℃冰箱中保存,备用。

1.2主要试剂

PCR - MIX、DL - 2 000 Marker、动物血液基因组DNA提取试剂盒,均购于上海生工生物工程技术服务有限公司; Bsm Ⅰ限制性内切酶,购于赛默飞世尔科技( 中国) 有限公司。

2方法

2.1DNA的提取

利用动物血液基因组DNA提取试剂盒提取猪血液基因组DNA,并用紫外分光光度计和1. 0% 琼脂糖凝胶电泳对DNA进行检测,于 - 20 ℃ 条件下保存所提取的DNA。

2.2引物的设计与合成

参照参考文献[8]设计试验所用引物,引物序列见表1,引物由上海生工生物工程技术服务有限公司合成。

2.3目的片段的PCR扩增

PCR反应体系 ( 25 μL ) : 2 × PCR - MIX 6. 25 μL,10 μmol / L上、下游引物各1 μL,DNA模板2 μL,加dd H2O补足至25 μL。PCR扩增条件: 95 ℃ 预变性5 min; 95 ℃变性45 s,55 ℃退火30 s,72 ℃延伸45 s,共33个循环; 72 ℃再延伸10 min。扩增产物用1% 琼脂糖凝胶电泳进行检测。

2.4酶切反应

利用Bsm Ⅰ对A - FABP基因的PCR扩增产物进行酶切。A - FABP基因酶切反应体系( 20 μL) : PCR扩增产物10 μL,Bsm Ⅰ 限制性内切酶10 U,酶切缓冲液10 × Buffer 2 μL,加dd H2O补足至20 μL。 37 ℃ 水浴酶切过夜,用3% 琼脂糖凝胶电泳检测并确定基因型。

2.5数据的统计分析

对所检测的个体基因型进行统计,计算等位基因频率和基因型频率,对多态位点的多态性信息含量 ( PIC) 进行分析,利用SPSS 13. 0对多态位点的基因型进行卡方检验。

3结果与分析

3.1基因组DNA提取及PCR扩增结果

所提取的莆田黑猪血液基因组DNA经1% 琼脂糖凝胶检测,结果表明,基因组DNA的完整性较好 ( 见图1) ,符合进一步的试验要求。利用1% 琼脂糖凝胶电泳对PCR产物进行检测( 见图2) ,结果表明, A - FABP基因所扩增的片段长度约为783 bp,与预期试验结果一致,且扩增条带特异性好,可用于进一步的酶切分析。

1 ~ 7. 基因组 DNA。

M. 600 bp DNA Ladder; 1 ~ 7. 扩增产物。

3.2扩增片段的酶切结果

A - FABP基因经Bsm Ⅰ酶切,出现3种不同的条带类型,即783 bp、783 bp /587 bp /196 bp和587 bp /196 bp,对应3种不同的基因型,分别为显性纯合型、杂合型及隐性纯合型,命名为BB基因型、Bb基因型和bb基因型,见图3。

3.3等位基因频率与基因型频率

根据莆田黑猪A - FABP基因酶切鉴定图谱,将各位点的基因型分布和等位基因频率进行统计分析 ( 见表2) ,结果表明,A - FABP基因在酶切位点上出现了3种基因型,即BB基因型、Bb基因型和bb基因型,其中BB基因型出现的频率较高,等位基因B的频率达0. 803 6,为优势等位基因。

M. 600 bp DNA Ladder; 1 ~ 4. Bb 基因型; 5. BB 基因型; 6 ~ 10. bb 基因型。

注: 括号中的数据表示具体数量。

3.4A-FABP基因多态位点的遗传参数

A - FABP基因酶切位点的遗传变异分析( 见表3) ,结果表明,莆田黑猪A - FABP基因在该位点属于中度多态( 0. 25 < PIC < 0. 5) ,经 χ2适合性检验结果表明,A - FABP - BsmⅠ位点处于Hardy - Weinberg平衡状态( P > 0. 05) 。

4讨论

A - FABP基因可参与细胞内脂肪的运输并促进酯化反应,有利于IMF含量的增加,是猪品种肉质改良工作中研究的重要基因[13]。朱弘焱等[14]对东北地方品种荷包猪以及国外引进品种大白猪、长白猪和杜洛克猪A - FABP基因的检测结果表明,在BsmⅠ 酶切位点上,地方品种猪显性基因为优势等位基因, 而引进品种总表现出隐性基因为优势等位基因。刘志成等[15]对藏猪A - FABP基因的研究也发现,显性纯合基因型频率最高,并推测这可能与藏猪优良的肉质有关。李祥辉等[9]对三江白猪、东北民猪、长白猪和大白猪4个不同品种猪的研究结果再次证明地方品种A - FABP - BsmⅠ位点以基因B为优势等位基因,国外品种以基因b为优势等位基因,且显性纯合基因型组合的IMF含量最高。朱淑斌等[16]对姜曲海猪和苏姜猪的研究也发现,A - FABP - BsmⅠ位点多态性对猪肉大理石纹和IMF含量均有显著影响,BB基因型的IMF含量显著高于Bb基因型。研究在A FABP - BsmⅠ位点上检测出BB、Bb和bb 3种基因型,等位基因B为优势等位基因,这一结果与前人对地方猪种该位点优势基因的研究结果一致。χ2适合性检验结果表明,该位点处于Hardy - Weinberg平衡状态( P > 0. 05) ,表明该品种在适应性方面具有一定的遗传优势,并经过长期进化和选择而达到了平衡状态。从群体遗传多态性角度分析,莆田黑猪在该位点属于中度多态( 0. 25 < PIC < 0. 5) ,这可能与所选的地方品种群体规模较小有关,表明该位点遗传变异较高,有一定的选择余地,可以对该位点进行相关的选育,通过提高BB基因型的频率来增加IMF含量,达到改善肉质的目的,在一定程度上群体遗传资源评价可将该位点作为有效的遗传标记,有关A - FABP基因对该品种IMF调控的影响还有待于进一步探究。

5结论

研究在莆田黑猪A - FABP基因的BsmⅠ酶切位点中发现了多态性,A - FABP基因存在3种基因型, 且以显性纯合基因型为优势基因型。

摘要：为了研究莆田黑猪脂肪型脂肪酸结合蛋白(A-FABP)基因的群体遗传结构,试验采用PCRRFLP技术对112头莆田黑猪A-FABP基因的多态性进行检测。结果表明:在A-FABP基因BsmⅠ酶切位点检测到多态性,由2个等位基因控制,定义为B和b,存在3种基因型,即BB、Bb和bb,BB基因型出现的频率较高,基因型频率为0.696 4,B为优势等位基因,基因频率为0.803 6。群体遗传分析结果表明,A-FABP-BsmⅠ位点属于中度多态。卡方检验结果表明,A-FABP-BsmⅠ位点处于Hardy-Weinberg平衡状态(P>0.05)。

群体遗传结构 第4篇

建立了D2S92、D2S44、Dl0S28、D17S794个位点的荧光检测RFLP技术,准确、快速、安全.同时,对尼龙膜DNA固定、剥脱尼龙膜再杂交进行了实验,结果表明,碱性磷酸酶标记寡核苷酸探针和荧光检测技术具有很高灵敏度和稳定性,检测样本DNA的最小量约3～25ng.它将在法医鉴定、基因诊断和遗传研究等领域中发挥越来越大的作用.采用严格地随机抽样,对西安汉族群体进行遗传学调查,用ALl874、YNH24、TB07、vI4种标记探针杂交,测定了D2S92、D2S44、D10S28、D17S794个位点等位基因频率,建立西安汉族人数据库.种族差异的.比较,选择了白种人、黑种人和黄种人的D2S44、D10S28和D17S79等位基因分布比较,VNTR位点存在着种族差异,为人类起源的基因研究提供了理论依据;表明在法医鉴定中,本民族本地区遗传学资料的基础研究是十分重要的和必要的.

作 者：李生斌 胡海涛 任惠民 李政道 作者单位：李生斌,胡海涛,任惠民(西安医科大学法医学院,西安,710062)

李政道(美国Tzu Chi免疫遗传中心,洛杉机,91776)

群体遗传结构 第5篇

1 材料

试验动物为固原鸡、罗曼鸡和AA肉鸡, 共采集242只;其中固原鸡143只 (红羽45只、白羽50只、麻羽48只) 、AA鸡50只、罗曼鸡49只。

2 方法

2.1 样品采集

每只鸡静脉采血2 mL, 血样用ACD抗凝, -20 ℃冷冻保存, 备用。

2.2 试验设计

2.2.1 引物的设计

试验选择与鸡肉肌苷酸 (IMP) 含量密切相关的位于鸡1号染色体上的腺苷琥珀酸裂解酶 (ADSL) 基因作为候选基因。引物由上海生工生物工程技术服务有限公司合成, 引物序列见表1。

2.2.2 最佳PCR反应体系的建立

结果见表2, 3。

2.3 统计分析

2.3.1 基因频率和基因型频率的计算

等位基因频率是指一个群体中某一基因对其等位基因的相对比率。Pi=[2 (ii) + (ij1) + (ij2) +, , + (ijn) ]/2N, 其中Pi为第i个等位基因的频率, ii为纯合复等位基因, j1, j2, , jn为与i共显的第1到第n个等位基因。基因型频率指一个群体中某一性状的各种基因型之间的相对比率。由于研究中的检测结果为共显性等位基因, 因此表型频率即为基因型频率。基因型频率=基因型个体数/测定群体总数。

μL

2.3.2 品种及品系之间基因型分布的差异显著性检验

利用SAS 8.01软件包PROC FREQ过程分析不同品种鸡的基因型分布的差异显著性。

2.3.3 遗传多态性分析

纯合度 (H0) :某一群体中一特定基因位点上等位基因纯合的程度, undefined。杂合度 (He) :与纯合度相对, undefined。有效等位基因数 (Ne) :纯合度的倒数, 反映等位基因间的相互影响, 是衡量基因纯合率的另一指标, undefined。多态信息含量 (PIC) :用于标记基因多态性的估计;PIC>0.5为高度多态, 0.25

3 结果

3.1 鸡血基因组DNA的提取

将从1 mL鸡血中提取的基因组DNA溶于150 μL TE中, 4 ℃溶解24 h后用2%琼脂糖凝胶电泳检测。试验结果表明, 提取的基因组DNA无降解而且纯度很高, 符合生物学试验要求, 见图1。

1, 2.固原鸡;3, 4.AA鸡;5, 6.罗曼鸡;M.DL-2 000 Marker。

3.2 PCR扩增产物的琼脂糖凝胶电泳检测

利用ADSL基因特异性引物序列对固原鸡、罗曼鸡、AA鸡的基因组DNA进行扩增, PCR产物用2%琼脂糖凝胶电泳检测, 试验结果表明, 扩增产物的特异性良好, 片段长度与预期片段长度相符, 可直接进行单链构象多态性 (SSCP) 分析, 见图2、图3。

M. DL-2 000 Marker;1.固原鸡 (白羽) ;2.固原鸡 (麻羽) ;3.固原鸡 (红羽) ;4.罗曼鸡;5.AA鸡。

M.DL-2 000 Marker;1.固原鸡 (白羽) ;2.固原鸡 (麻羽) ;3.固原鸡 (红羽) ;4.罗曼鸡;5.AA鸡。

3.3 各引物扩增产物片段的SSCP分析

3.3.1 ADSL基因第2外显子的聚丙烯酰胺凝脉电泳 (PAGE) 结果 见图4。

1, 4, 6, 8.CC;2, 3, 7.CT;5.TT。

由图4可知:ADSL基因第2外显子在3个供试品种中存在2个等位基因 (C、T) , 3种基因型 (CC、CT、TT) 。

3.3.2 ADSL基因第9外显子的PAGE电泳 结果见图5。

1, 5, 6, 7.AC;2, 3.CC;4.AA。

由图5可知:ADSL基因第9外显子在3个供试品种中存在2个等位基因 (A、C) , 3种基因型 (CC、AC、AA) 。

3.4 基因型与基因频率

3.4.1 ADSL基因第2外显子基因型与基因频率 结果见表4。

注:同列数据肩标**表示差异极显著 (P<0.01) , *表示差异显著 (P<0.05) , 无肩标表示差异不显著 (P>0.05) ;括号内的数据为每个基因型的个体数。

从表4可知:在ADSL基因第2外显子中共有2个等位基因 (T、C) 、3种基因型 (TT、CT、CC) 。其中TT基因型频率在固原鸡 (麻羽) 和固原鸡 (红羽) 中相对较高, 分别为0.604 2, 0.555 6;CT基因型频率在固原鸡 (白羽) 中相对较高, 为0.460 0;且固原鸡各品系的TT基因型频率均高于AA鸡和罗曼鸡。CC基因型频率在AA鸡与罗曼鸡中最高, 分别为0.640 0, 0.591 8。经χ2适合性检验结果表明, 只有固原鸡 (白羽) 符合Hardy-Weinberg平衡 (P>0.05) , 固原鸡 (麻羽) 显著偏离Hardy-Weinberg平衡 (P<0.05) , 固原鸡 (红羽) 、AA鸡以及罗曼鸡则极显著偏离Hardy-Weinberg平衡 (P<0.01) 。

ADSL基因第2外显子 3种基因型在不同鸡群中分布的χ2检验 (见表5) 。

注:同列数据肩标**表示差异极显著 (P<0.01) , 无肩标表示差异不显著 (P>0.05) 。

由表5可知:固原鸡各品系与罗曼鸡和AA鸡均存在极显著差异 (P<0.01) , 罗曼鸡与AA鸡之间也存在极显著差异 (P<0.01) ;而固原鸡各品系之间的差异均不显著 (P>0.05) 。

3.4.2 ADSL基因第9外显子基因型与基因频率 结果见表6。

注:同列数据肩标**表示差异极显著 (P<0.01) , 无肩标表示差异不显著 (P>0.05) ;括号内的数据为每个基因型的个体数。

从表6可知:在ADSL基因第9外显子中共有2个等位基因 (A、C) 、3种基因型 (AA、AC、CC) 。CC基因型频率在固原鸡 (白羽) 中最高为0.740 0, 且未检测到AA基因型个体;CC基因型在固原鸡 (麻羽) 、固原鸡 (红羽) 以及AA鸡中所占比例也较大, 分别为0.583 3, 0.644 4, 0.580 0;而AC基因型频率在罗曼鸡中相对较高, 为0.408 2。经χ2适合性检验结果表明, 固原鸡 (白羽) 和AA鸡符合Hardy-Weinberg平衡 (P>0.05) , 固原鸡 (麻羽) 、固原鸡 (红羽) 以及罗曼鸡则极显著偏离Hardy-Weinberg平衡 (P<0.01) 。

ADSL基因第9外显子3种基因型在不同鸡群中分布的χ2检验, 见表7。

注:同列数据肩标*表示差异显著 (P<0.05) , **表示差异极显著 (P<0.01) , 无肩标表示差异不显著 (P>0.05) 。

由表7可知:固原鸡 (白羽) 与固原鸡 (麻羽) 、固原鸡 (红羽) 之间差异显著 (P<0.05) ;固原鸡 (白羽) 与AA鸡、罗曼鸡之间差异极显著 (P<0.01) ;AA鸡和罗曼鸡之间差异显著 (P<0.05) ;其他鸡种之间差异均不显著 (P>0.05) 。

3.5 遗传特性分析

衡量群体在一个位点上遗传变异的指标除Ho、He外, 还有Ne、PIC等。一般而言, 品种的基础越广泛, 纯度越低, 其DNA多态性就会越丰富, 有效信息含量就越高。PIC>0.5为高度多态, 0.25

3.5.1 ADSL基因第2外显子遗传特性分析 结果见表8。

由表8可知:ADSL基因第2外显子中AA鸡和固原鸡 (麻羽) 的Ho (0.625 0, 0.605 1) 均比其他品种高;罗曼鸡、固原鸡 (红羽) 和固原鸡 (白羽) 的Ho分别为0.567 4, 0.571 4, 0.516 2。几个品种鸡的He从高到低分别是固原鸡 (白羽) 、罗曼鸡、固原鸡 (红羽) 、固原鸡 (麻羽) 、AA鸡 (0.483 8, 0.432 6, 0.428 6, 0.394 9, 0.375 0) 。在所研究的几个供试品种中, PIC全部处于中度多态, 从高到低分别为固原鸡 (白羽) 、罗曼鸡、固原鸡 (红羽) 、固原鸡 (麻羽) 、AA鸡 (0.366 7, 0.339 1, 0.336 7, 0.316 9, 0.304 7) 。由这些数据可知, He越大的品种, 所对应的Ne和PIC就越大。而固原鸡 (白羽) 与其他品种相比He、PIC相对较大, 说明固原鸡 (白羽) 的遗传变异相对较大。

3.5.2 ADSL基因第9外显子遗传特性分析 结果见表9。

由表9可知:ADSL基因第9外显子中固原鸡 (白羽) 和AA鸡的Ho (0.773 8, 0.605 8) 均比其他品种高, 其他品种Ho都在0.5～0.6之间。在几个品种中罗曼鸡的He最高, 为0.489 8;固原鸡 (白羽) 的He最低, 为0.226 2;其他品种的He从高到低依次是固原鸡 (红羽) 、固原鸡 (麻羽) 、AA鸡 (0.428 6, 0.413 2, 0.394 2) 。

在所检测的几个品种中, 固原鸡 (白羽) 的PIC最低 (0.200 6) , 属于低度多态。这与其样本检测中没有检测出纯合体 (AA型) 导致A等位基因频率偏低而C等位基因频率偏高有关。研究表明:自固原鸡 (白羽) 形成以来, 由于选育目标、环境因素、地域封闭、人们生活习惯等的影响, 使等位基因A在群体中丢失, 从而使Ne和PIC降低。其他各品种的PIC均处在0.25～0.50之间, 属于中度多态。

4 讨论

4.1 不同品种鸡ADSL基因第2外显子的多态性与鸡肉质品质的关系

研究检测的几个鸡品种中, 在ADSL第2外显子中有2个等位基因 (C、T) , 3种基因型 (TT、CT、CC) 。其中固原鸡各品系中TT基因型频率均高于AA鸡和罗曼鸡, 而罗曼鸡的TT基因型也高于AA鸡。

束婧婷等[3]以鸡ADSL基因为候选基因采用PCR-SSCP方法对ADSL第2外显子序列进行SNPs检测。研究表明:ADSL基因TT型个体的胸肌IMP含量极显著高于CC型个体 (P<0.01) , 显著高于CT型个体 (P<0.05) ;CT型个体胸肌IMP含量也高于CC型个体, 但差异不显著 (P>0.05) 。季从亮[4]以鸡ADSL基因为候选基因, 通过PCR-SSCP以及测序反应检测出单核苷酸多态 (SNP) 位点, 分别为第2外显子中的3 484位的C/T突变, 进一步分析发现在第2外显子中, TT型个体胸肌IMP含量分别较CT型个体与CC型个体高出0.633 mg/g和0.822 mg/g, 均达到极显著水平 (P<0.01) , CT型个体胸肌IMP含量稍高于CC型个体, 但二者之间差异不显著 (P>0.05) 。

综上所述, 固原鸡肌肉的IMP含量高于罗曼鸡和AA鸡, 罗曼鸡肌肉IMP含量高于AA鸡。可以推断固原鸡肉质风味优于罗曼鸡和AA鸡。

4.2 不同品种鸡ADSL基因第9外显子的多态性与鸡肉质品质的关系

研究检测的几个鸡品种中, 在ADSL第9外显子中有2个等位基因 (A、C) , 3种基因型 (AA、AC、CC) 。其中固原鸡 (白羽) 中CC基因型的频率最高, 为0.740 0, 且未检测到AA基因型个体;并且CC基因型在固原鸡 (麻羽) 、固原鸡 (红羽) 以及AA鸡中所占比例也较大 (分别为0.583 3, 0.644 4, 0.580 0) ;而在罗曼鸡中AC型基因型频率相对较高, 为 0.408 2。固原鸡 (白羽) 与AA鸡、罗曼鸡之间差异极显著 (P<0.01) , AA鸡和罗曼鸡之间差异显著 (P<0.05) 。

季从亮[4]以鸡ADSL基因为候选基因采用PCR-SSCP方法对ADSL第9外显子序列进行SNPs检测。研究表明, 所检测到的突变位点的CA突变引起了ADSL氨基酸序列的第273位的脯氨酸 (Pro) 突变为苏氨酸 (Thr) , 尽管该位点的各种基因型在不同群体中的分布存在差异, 但是方差分析结果并没有显示出该位点与胸肌IMP含量之间不存在关联性。

4.3 遗传特性与选种的关系

PIC和He都反映了群体的遗传变异大小。He大说明群体内基因型一致性差, 遗传变异大, 选择潜力大;反之, He小说明群体内遗传变异小, 选择潜力小。在所检测的几个品种鸡中, He均小于0.5。固原鸡 (白羽) 在ADSL第9外显子基因多态位点上PIC属于低度多态, 其他各鸡种在各多态位点上PIC均处于中度多态。这说明各鸡种在各多态位点上, 群体内基因型较为一致, 遗传变异小, 相应的选择潜力也小。

参考文献

[1]杨文清, 钱爱萍, 李自强, 等.固原鸡的形成、发展与产业化开发[J].中国家禽, 2006, 28 (6) :46-47.

[2]李颖康, 陈吕华, 徐怀忠, 等.固原鸡放入发展现状及开发建议[J].宁夏农林科技, 2004 (4) :49-51.

[3]束婧婷, 陈国宏, 张学余, 等.鸡ADSL基因外显子2单核苷酸多态性及其与肌苷酸含量的相关研究[J].中国家禽研究, 2005 (5) :158-162.

遗传算法中群体多样性的研究与应用 第6篇

遗传算法的早熟原因是交叉算子在搜索过程中存在着严重的成熟化效应[1],在进化搜索的同时,不可避免的使群体多样化逐渐趋于零,从而减少了搜索范围,引起过早收敛。运用相似度和个体适应度值对群体进行处理,使群体中的每个个体之间保持一定的距离,避免统一模式统治群体[2],当接近最优解时,可以尽快收敛到最优解。

2 算法的模型及操作

2.1 遗传算法的基本模型

(1)将问题的解表示为编码串(生物学术语称为染色体),每一码串代表问题的一个可行解[3]。

(2)随机产生一组串长为m的初始群体,该群体就是问题的一个可行解的集合。

(3)分别将编码串译码成寻优参数,计算对应的目标函数并变换为适应值。

(4)根据适应值和相似度对群体进行相似性判断,剔除相似个体。

(5)执行应用选择、交叉、变异算子产生下一代群体。

(6)返回步骤(3),直到满足停止准则为止。

这样,反复执行步骤(3)到步骤(6),使码串群体一代代不断进化,最后搜索到最适应问题的个体,求得问题的最优解,其流程图如图1所示[4]。

2.2 遗传算法的四种基本操作

2.2.1 编码及解码

首先,根据希望的精度确定编码串的长度(如要求到小数点后第n位),则在自变量的区域P[a,b]内,二进制码串的最小长度为m位,满足如下关系[5]:

相应的,其编码公式为:

对应的解码公式为:

2.2.2 选择操作

采用轮盘赌选择方法,首先计算当前群体中各码串Ai的适应值E(Ai),计算出群体总的适应值F,每一码串被选中的概率为[6]:

执行选择n次,每次选中一个码串组成一个新的群体。

2.2.3 交叉操作

按一定概率Pc从群体中随机选择出一定数量的码串,并随机组对,然后,从某一随机选定的位置开始交换两个码串的某些位。典型的交换方法有单点交换、两点交换和均匀交换[7],如下图所示,其中Pc称为交换概率。

2.2.4 变异操作

按一定概率Pm对群体中某些码位进行变异(即1变为0,或0变为1),其中Pm称为变异概率[8]。

2.3 群体多样性的操作

如果两个个体中在相对应的位置上存在着相同的字符(基因),则将相同字符的数量定义为相似度R.当相似度值R超过个体长度L/2时,即认为这两个个体相似。例如1010101和1011001的相似度值R=5,则认为这两个个体具有相似性。具体操作步骤如下:

(1)首先将个体按适应度值大小进行排序。

(2)以最高适应度值的染色体串为模板,与群体中其他个体逐一进行比较,相似度值R大于个体长度L/2时,认为其具有相似性,去除适应度值较小的个体。

(3)重复(2),逐次以适应度高的个体为模板,剔除相似的个体。

(4)判断是否达到群体规模,如果是,则进行下一步选择、交叉、变异等遗传操作,否则,选择群体中适应度值高的个体进行变异,补充到种群中,然后重复(1)。直至达到所要求的群体数目。

3 算例

应用遗传算法计算下列多峰函数的最大值:

用matlab7.0编写遗传算法程序[9],其中,个体数目NIND=40,最大迭代次数MAXGEN=25,变量的二进制位数PRECI=20。

经过25次遗传迭代后,寻优结果如图5所示,此时x=±1.8505。f(x)=1.8503。

经过2 5次遗传迭代后,最优解的变化和种群均值的变化如图6所示。

由上述过程可以看出,在运行时间上,群体经相似性判断后的迭代时间与普通遗传算法所用时间相差不大。但是经相似性判断后,有效的增加了群体的多样性,使种群均匀的分布在解空间中,减少了搜索到最优解的迭代次数,使遗传算法能尽收敛到最优解。有效地提高了问题的求解精度。

4 结束语

本文通过对遗传算法初始群体的改进,有效鼓励高适应度值个体的竞争力。增加了群体的多样性和高适应度值的个体的主导地位,避免统一模式统治群体,从而误导搜索方向。当接近最优解时,由上述的运算步骤可以尽快收敛到最优解。大大的提高了遗传算法的收敛性和寻优性能。

参考文献

[1]雷英杰,张善文,李续武等.MATLAB遗传算法工具箱及应用[M].西安:西安电子科技大学出版社,2005.

[2]孙艳丰,王众托.遗传算法在优化问题中的应用研究进展[J].控制与决策,1996,(11):425-435.

[3]AENE C MEKINNEY,DAVIDRMAIDMENT,MUSTAFA TANRIVEDI.Expert Geographic InformationSystem for Texas water Planning[J].Journal of Water Re-sources Planning and Management.1993,119(2):52-83.

[4]唐穗欣.标准遗传算法的原理及算例[J].软件导刊,2007,(1):100-101.

[5]蓝发超,王洪.基于matlab的遗传算法程序设计[J].广西物理,2008,29(1):32-34.

[6]杨海清.遗传算法的改进及其应用研究[D].浙江.浙江工业大学,2004.

[7]蒲保兴,陶世群.遗传算法求解图的染色体[J].电脑开发与应用,2001,14(2):26-27.

[8]朱良华.基于整数编码遗传算法的给水管网优化设计[D].合肥:合肥工业大学,2007.

群体遗传结构 第7篇

1材料与方法

本文采用群体遗传学公认的方法和标准[3], 对河南汉族人群的发色、发式、蒙古褶、中指毛、眼睑、拇指关节外展、惯用手、食指与无名指长、交叉臂和小指弯曲等10对遗传性状进行调查。调查对象是新乡医学院在校大学生, 男性224例, 女性362例, 年龄在18~23之间。采用SPSS13.0统计软件包进行χ2检验、U检验以及各特征间相关关系分析等统计学处理。

2结果与讨论

1.性状的出现率及其性别间差异

10对性状的出现率及性别间比较见表1。结果显示, 发色、眼睑、拇指关节外展和食指与无名指长4对性状的出现率在男女间有统计学意义 (P<0.05) , 拇指关节外展出现率在男女间有极显著性差异 (P<0.01) , 其他性状的出现率在男女间没有统计学意义 (P>0.05) 。发色、眼睑与湖北汉族、湖南汉族和宁夏汉族一致, 存在性别间差异, 而拇指关节外展检验结果和宁夏汉族一致, 而不同于湖南苗族、贵州彝族中性别间无差异[4,5,6]。

注:*P<0.05**P<0.01

注:右上角数据为χ2值, *P<0.05, **P<0.01

2.各性状间相关性分析

各性状间的相关性表明了其遗传基因的互相关系, 对河南汉族10对性状进行χ2检验, 结果如表2所示, 10对遗传学特征共45对组合中, 发色-蒙古褶、蒙古褶-惯用手、蒙古褶-食指与无名指长、发色-中指毛、拇指关节外展-眼睑、拇指关节外展-交叉臂、交叉臂-惯用手、眼睑-惯用手共8对组合存在相关性, 即它们在发生上彼此关联, 相互作用, 从河南汉族发色、发式、蒙古褶、中指毛、眼睑、拇指关节外展、惯用手、食指与无名指长、交叉臂和小指弯曲10对群体遗传学性状之间总共45对组合来看, 有相关关系的组合 (8对组合) 所占比例为1/5, 这与张庆忠等[4]的研究结果基本一致, 而与皮建辉等[6]的研究结果 (彼此基本独立) 不一致。这8对存在相关性的遗传性状, 是否是在人类遗传进化过程中彼此影响、相互关联, 以及表达该性状的基因和各基因间是否连锁, 需进一步研究。

参考文献

[1]葛如陵, 王育秀.人体一些单基因性状的遗传分析[J].生物学通报, 1994, 29 (11) :3-5.

[2]付四清, 田虹, 胡克清.湖北汉族10对遗传性状的调查[J].中国卫生统计, 2004, 21 (4) :250-252.

[3]吴汝康, 吴新智, 张振标.人体测量方法[M].北京:科学技术出版社, 1984.

[4]张庆忠, 宋国琴, 余跃生, 等.贵州彝族白族6对遗传性状的调查分析[J].基础医学与临床, 2009, 29 (6) :607-610.

[5]陆宏, 霍正浩, 党洁, 等.宁夏回、汉族12对遗传性状基因频率的研究[J].宁夏医学杂志, 2008, 30 (9) :772-773.

群体遗传结构 第8篇

关键词：黄河鲤鱼,微卫星标记,遗传多样性,等位基因,遗传分化系数

黄河鲤鱼以其体型梭长、金鳞赤尾和肉品细嫩鲜美而驰名中外,是我国宝贵的淡水经济鱼类资源之一[1]。近年来受竞争性鱼类放流、酷渔滥捕、水质污染等因素的影响,黄河鲤鱼的自然资源量日益减少,特别是野生黄河鲤鱼的数量在持续减少。随着人工养殖的增多,养殖产量已经占水产产量的相当大的比例。由于过度捕捞、垂钓以及黄河水环境的污染,使得野生黄河鲤鱼的数量急剧下降,已经达到资源枯竭的地步,严重影响野生资源的生物遗传多样性[2]。随着国家对野生生物资源的重视,采取了增殖、放养等措施来保证野生生物的数量。但由于缺乏保护意识、管理措施和有效的鉴定手段,通过人工放养和人工养殖的逃逸,人工养殖的黄河鲤鱼进入黄河水域,使得野生黄河鲤鱼和人工养殖鲤鱼杂交,两者的基因发生交流,从而引起黄河鲤鱼基因的混杂进而使其品种变得较杂[3]。本研究采用微卫星分子标记技术对黄河鲤鱼进行了遗传多样性分析,以期通过对黄河鲤鱼的种质鉴定了解黄河鲤鱼的遗传结构特征、种群历史,为其遗传资源的保护提供较为准确的相关信息和依据。

1 材料与方法

1.1 主要仪器与试剂

PCR Thermal Cycler Dice,购自Ta KaRa公司;低温高速离心机(型号为Heraeus Multifuge X1R),购自Thermo Scientific公司;凝胶成像仪(型号为Tanon-1600),购自上海天能公司;琼脂糖水平电泳槽(型号为DL-31CN)、双垂直电泳槽(型号为DL-24DN)、DNA提取试剂盒,购自北京鼎国昌盛生物技术有限责任公司;dd H2O、10×LAPCR Buffer、2×Power Taq PCR Master Mix、500 bp DNA Ladder Marker、琼脂糖,Lysis Buffer A,Lysis Buffer B,Proteinase K,Wash Buffer B,Elution Buffer等,均购自新乡智宝生物科技有限责任公司。

1.2 试验动物及DNA样品的采集与处理

采取河南洛阳吉利区黄河段野生黄河鲤鱼和池塘人工养殖黄河鲤鱼各25尾,每尾鱼作为一个样本提取其组织基因组DNA。剪取鱼样背鳍以下侧线鳞以上背部肌肉,用液氮研磨或匀浆后,加入600μL Lysis Buffer A,震荡混匀后加入10μL Proteinase K,60℃水浴20~40 min(期间颠倒混匀数次);再加入400μL Lysis Buffer B漩涡震荡30 s;12 000 r/min离心5 min;将上清液转入离心柱中,12 000 r/min离心1 min;弃废液并加入500μL Wash Buffer B,12 000 r/min离心2 min,重复洗涤2次;弃废液,室温下干燥6 min后,在硅基质膜中央加入50~200μL Elution Buffer,12 000 r/min离心2 min,即可获得鱼样DNA,于-20℃保存,备用。

1.3 微卫星引物及来源

参照参考文献[4,5,6,7,8,9,10,11,12]报道的引物序列,结合生物信息学方法从Gen Bank数据库中查找鲤鱼的微卫星位点,用Primer Premier 5.0软件设计和筛选引物,并委托北京鼎国昌盛生物技术有限责任公司合成。

1.4 PCR扩增及琼脂糖凝胶电泳检测

PCR反应体系(20μL):DNA模板1μL,2×Power Taq PCR Master Mix 10μL,上、下游引物各1μL,双蒸去离子水7μL。PCR扩增程序为:94℃预变性5 min;94℃变性30 s,退火30 s(每对微卫星引物的最佳退火温度经过梯度PCR摸索优化后见表1),72℃延伸30 s,共39个循环;72℃延伸10 min;4℃保存。

取PCR扩增产物5μL,用2%琼脂糖凝胶电泳检测,Goldview染色,5 V/cm电泳约40 min,以500 bp DNA Ladder Marker作参照,在凝胶成像仪下观察,选择目的条带较亮并且杂带少者,运用与之对应的反应程序和体系进行非变性聚丙烯酰胺凝胶电泳。

1.5 非变性聚丙烯酰胺凝胶电泳

选取PCR扩增稳定且条带清晰的微卫星引物用于群体遗传多样性分析。将50%丙烯酰胺、5×TBE、10%过硫酸铵、四甲基乙二胺(TEMED)和纯化水按照一定比例配制成10%非变性聚丙烯酰胺凝胶。取扩增产物4~6μL进行垂直电泳,120 V电压下电泳140 min左右,直至溴酚蓝从凝胶中跑出。小心从玻璃板中取出凝胶,通过10%乙醇固定、1%硝酸氧化、0.1%硝酸银染色和最终3%碳酸钠显色、10%乙酸终止显色操作步骤获取目的条带,在凝胶成像系统下观察并拍照保存。

1.6 数据的统计与分析

从凝胶成像系统上获取的照片判别每个个体的基因型,输入Excel表格做好记录。用Pop Gene 3.2软件统计各微卫星位点的等位基因数(A)、有效等位基因数(Ne)、观测杂合度(Ho)、期望杂合度(He)、遗传分化系数(Fst)、固定系数(Fis)、基因流(Nm),并对各个位点进行Hardy-Weinberg平衡(PHW)检测。群体间的基因流通过公式“Nm=0.25(1-Fst)/Fst”计算。多态信息含量(PIC)利用PIC CALC 0.6软件进行计算。

2 结果与分析

2.1 肌肉组织基因组DNA的提取、检测结果

鱼样肌肉组织基因组DNA经2%的琼脂糖凝胶电泳检测,结果见图1。

1~5.分别为不同的鱼样DNA。

从图1可以看出,用试剂盒提取法提取的黄河鲤鱼的DNA条带清晰明亮、整齐、无降解现象,符合PCR扩增要求,放于-20℃冰箱贮存,备用。

2.2 非变性聚丙烯酰胺凝胶电泳结果

微卫星位点的扩增产物首先经过琼脂糖凝胶电泳检测,取具有特异性扩增条带的产物在10%的非变性聚丙烯酰胺凝胶上检测各个位点的多态性,检测效果均比较好。见图2~5。

2.3 河南黄河鲤鱼群体的遗传多样性分析

黄河鲤鱼人工养殖群体和野生群体在本研究的6个微卫星位点上共检测出32个等位基因(见表2),每个群体均为16个等位基因。NFW1和HLJ30位点等位基因数为2.000,其他位点为3.000,人工养殖群体和野生群体平均有效等位基因数分别为2.350和2.085,即本研究6个微卫星位点在这两个群体中均显示有一定多态性。对人工养殖群体、野生群体和将两个群体混合进行计算分析后,平均Ho分别为0.614,0.576,0.601,平均He分别为0.569,0.535,0.559;PIC平均值分别为0.474,0.428,0.468(见表2),6个位点的PIC在0.304~0.864之间。

1~8.分别为具有代表性的野生和养殖黄河鲤鱼不同个体样本;M.500 bp DNA Ladder Marker。

1~8.分别为具有代表性的野生和养殖黄河鲤鱼不同个体样本;M.500 bp DNA Ladder Marker。

M.500 bp DNA Ladder Marker;1~4.分别为具有代表性的野生和养殖黄河鲤鱼不同个体样本。

M.500 bp DNA Ladder Marker;1~4.分别为具有代表性的野生和养殖黄河鲤鱼不同个体样本。

注:*表示差异显著(P<0.05);**表示差异极显著(P<0.01);n.s.表示差异不显著(P>0.05)。

2.4 河南黄河鲤鱼群体的Hardy-Weinberg平衡检验

用卡方检验方法进行的Hardy-Weinberg精确P值的无偏估测对各群体的6个微卫星位点进行检测,发现养殖鲤鱼群体和混合群体在位点NFW4上极显著地偏离了遗传平衡(P<0.01),而野生群体和混合群体在位点NFW13上显著地偏离了遗传平衡(P<0.05),混合群体在位点NFW1上也显著地偏离了遗传平衡(P<0.05),见表2。

2.5 河南黄河鲤鱼群体遗传分化分析

见表3。

注:群体间的基因流通过公式Nm=0.25(1-Fst)/Fst计算而得。

通过对两个鲤鱼群体的遗传分化分析,计算了河南黄河鲤鱼群体的Fis、Fst和Nm。本研究的6个位点中,除微卫星位点HLJ483上的Fst大于0.05外,其余位点的Fst均小于0.05,符合种群间无遗传分化的标准(Fst=0~0.05),6个位点Fst的平均值为0.02,各个位点基因流均大于1,其平均值为12.202。本研究中的两个群体在位点NFW1、NFW4、HLH30和HLJ483的Fis均为负值,说明这两个鲤鱼群体在这四个位点上存在观测杂合度过剩现象。

3 讨论

3.1 关于微卫星位点的保守性

微卫星DNA标记是目前用于研究动物遗传资源多样性最常用的方法之一。微卫星并不容易准确定位,因为这种多态性的标记本身无位点的特异性。但是这种标记位点的侧翼序列非常保守,可以通过此侧翼序列合成引物对全基因组进行扩增,对特异位点的标记产物进行多态性检查,通过侧翼序列的保守性也可以特异地将此位点定位于核内染色体上准确的位置。由于侧翼序列在相近的物种中也具有保守性,在进行新的遗传资源多样性研究时可以利用相近物种的侧翼序列来筛选微卫星引物,从而减少检查微卫星位点的工作量来提高检测效率。本研究也采用这种检测策略。有人成功用微卫星标记技术对加拿大东海岸的30个鲤鱼种群进行了种群遗传多样性和种群结构的系统分析,并且由此对野生的鲤鱼和人工养殖的鲤鱼均扩增出了多态性;2011年,闫春梅等[13]利用17对微卫星分子标记的方法,对来自鸭绿江的两批鲤鱼进行了种间遗传多样性的系统分析,并对其杂合度等数据进行统计分析;岳兴建等[14]选择12对微卫星标记检测了元江的192尾鲤鱼的群体遗传多样性;张义凤等[15]利用47个微卫星标记对鲤鱼的体重、体长和体高性状进行了分析,筛选出6个相关标记。本研究从众多的鲤鱼微卫星位点中筛选了6个位点对河南黄河鲤鱼的两个群体进行了检查,6个位点均获得了一定的多态性。故本研究利用微卫星位点的多态性的检测结果对于河南黄河鲤鱼种群遗传多样性和种质资源的鉴定具有一定的参考价值。但是鉴于水产动物的许多重要经济性状多是复杂的数量性状,而本研究选择的微卫星位点和采集样品群体规模的局限性,对于河南黄河鲤鱼种质资源分子水平的研究还需要进行进一步的研究。

3.2 关于河南黄河鲤鱼的遗传多样性分析

本研究利用6个微卫星位点检测了反映河南黄河鲤鱼两个群体的遗传多样性和遗传潜力的度量参数,如Ne、He、Ho和PIC。这些参数数值越大说明基因的多态性越好,其遗传潜力越大。在本研究中,6个微卫星位点在人工养殖群体鲤鱼和野生群体鲤鱼上共检测出32个等位基因,每个群体均为16个等位基因。人工养殖和野生群体的平均Ne分别为2.350和2.085,即虽然这6个微卫星位点在这两个群体中均显示出一定的多态性,但检测的有效等位基因数还不够丰富。人工养殖和野生群体的PIC的平均值分别为0.474和0.428,6个位点的PIC在0.304~0.864之间。PIC的高低可以反映群体内等位基因的杂合度和微卫星位点的遗传变异程度。本研究中的两个鲤鱼群体均属于中度多态性群体,其中人工养殖群体多态信息含量稍高于野生群体,原因也许与人工养殖群体采样于多个养殖场有关。在本研究中,对养殖群体、野生群体和将两个群体混合进行计算分析后,平均He分别为0.569,0.535和0.559,这些值均超过了随机交配群体的Hardy-Weinberg定理中群体的杂合度不超过0.5的标准,其中人工养殖群体超出数值较高,而野生群体较低,出现这种现象的原因可能是:人工养殖群体中有其他的鲤鱼品种基因混入而使杂合度过剩,种质混杂;而野生群体生活在被保护的黄河流域里,没有遗传瓶颈发生而且其亲本数量较充足和遗传多态性较高。

3.3 关于河南黄河鲤鱼的遗传分化分析

本研究通过对两个鲤鱼群体的遗传分化分析,计算了河南黄河鲤鱼群体的Fis、Fst和Nm。在检测的6个位点中,除了微卫星位点HLJ483上的Fst大于0.05外,其余位点的Fst均小于0.05,6个位点的Fst平均值为0.02,符合种群间无遗传分化的标准(Fst=0~0.05)。Nm的数值是反映群体间遗传分化的主要因素,当Nm大于1时可以阻止遗传漂变引起的种群间的分化,而本研究中各个位点Nm均大于1,其平均值为12.202,说明本研究选用的两个黄河鲤鱼群体不会由于遗传漂变而引起种群间的分化。在本研究中的两个群体在位点MFWl、NFW4、HLH30和HLJ483上的Fis均为负值,说明这两个鲤鱼群体在这四个位点上存在观测杂合度过剩现象,也表明这两个群体没有近亲繁殖,或者换句话说,群体的所有个体都是远交个体。

4 结论

群体遗传结构 第9篇

从畜禽随机保种理论提出至今,已经形成了一套较为完善的保种理论,并相应地衍生出适合不同物种、不同自然生态和经济条件的畜禽遗传资源保护方法和保种途径。但在实际的保种工作中,通过维持一个活体畜禽群体的原位保种( in - situ preservation) 仍然是畜禽遗传资源保护中最有效、最主要的保种形式[2]。

原位保种理论要求尽可能完整地保存一个群体的基因库,尽量减少群体内基因丢失或被固定的机会,维持群体遗传特性和适应性的相对稳定。但由于世代间配子的随机抽样所造成的遗传漂变( genetic drift) 是不可避免的[3],且在小群体中尤为明显,而群体内初始基因频率的大小是影响群体遗传漂变的重要因素之一。因此,通过一定的手段和方法弄清初始基因频率对群体遗传结构的影响规律对提高保种效果具有极其重要的意义。笔者通过计算机模拟方法对上述问题进行了相应的研究,旨在对畜禽实际保种中科学制订保种方案提供一定的参考和借鉴。

1材料与方法

1.1系统假设

试验选择一个位于常染色体上的基因座位,该基因座位上有A1、A22个等位基因,可形成A1A1、A1A2 和A2A23种基因型。设等位基因A1、A2的频率分别为p1和p2( p2= 1 - p1) ,基因型A1A1、A1A2和A2A2 的频率分别为D、H和R,则p1= D + 0. 5H。基础群( 初始群体) 个体间彼此无亲缘关系。保种群体实行闭锁繁育,每个世代随机产生5 ~ 15个后代,其公母比例按照1∶1的理论比例随机产生,下一世代种用个体按照设定的公母比例实行随机留种,世代不重叠, 群体间个体无迁移,整个保种过程中基因不发生突变。

1. 2参数设置

试验共选择了群体规模、公母比例和初始基因频率3个因素,主要研究初始基因频率对群体遗传漂变的影响规律; 因此,在已有研究的基础上,将群体规模固定为300,公母比例固定为1∶19,等位基因A1的初始基因频率设置了0. 1,0. 3,0. 5,0. 7,0. 9等5个水平,对整个群体进行模拟保种50代。

1. 3数据模拟

试验采用Fortran 95语言自行编写的程序利用计算机模拟完成。参照参考文献[4],根据设定的群体规模、公母比例和等位基因A1的初始基因频率产生保种基础群( 0世代) 。基础群中个体的性别按照设定的公母比例随机产生,基因型根据等位基因A1、 A2的初始基因频率随机产生,每个世代实行随机留种,再进行随机交配产生下一代个体,后代个体的基因型由随机来自父、母的2个等位基因组成。如此循环,直至完成所有保种世代的模拟。具体的模拟方案为: 1) 根据拟定的实验方案产生基础群; 2) 随机交配产生下一代群体,并计算出当代的基因频率、基因型频率; 3) 按照既定的公母比例采用随机留种的方式选留下一代种用个体组成保种群; 4) 重复步骤2) 、 3) ,直至所有保种世代结束,结束一组参数组合的模拟; 5) 改变群体规模,重复步骤1) ~ 4) ,直至所有参数组合的模拟结束。根据模拟所得的数据,分析不同群体规模下等位基因A1、A2的漂变情况,进而得出该闭锁群体的保种效果。

2结果与分析

2. 1不同初始基因频率下等位基因A1的频率变化( 见图1)

从图1中可以看出: 不同初始基因频率下等位基因A1的频率在各世代间波动明显,当初始基因频率较高( 0. 9) 时,则仍然维持在较高水平并逐渐趋向于1. 0波动,到第34代时变为1. 0; 初始基因频率较低( 0. 1) 时,则逐渐趋向于0波动,到第13代时变为0; 而当初始基因频率处于中等水平( 0. 3 ~ 0. 7) 时, 在世代间虽有不同程度的波动,但总体而言,至模拟结束( 50代) 时均未出现0或1. 0的情况。这表明在配子的抽样过程中,初始基因频率过高( 0. 9) 或过低( 0. 1) 时由于随机遗传漂变而被固定或丢失的风险则更高,均不利于基因的保存; 而初始基因频率为中等水平时,则由于随机遗传漂变而发生丢失或固定的风险也越低。

2. 2不同初始基因频率下基因型频率的变化

2. 2. 1不同初始基因频率下基因型A1A1的频率变化( 见图2)从图2中可以看出,基因型A1A1的频率变化情况和等位基因A1频率的变化情况大致相似。初始基因频率较高( 0. 9) 时,基因型A1A1的频率则仍然以相对较高的水平波动,并逐渐趋向于1. 0,到第34代时变为1. 0; 初始基因频率较低( 0. 1和0. 3) 时,其基因型频率则在较低水平波动,并很快趋于0。其中当初始基因频率为0. 1时,基因型A1A1 的频率在第7代变为0; 初始基因频率为0. 3时,基因型A1A1的频率在第15代时变为0,但在以后的世代中逐渐回升至一定水平; 而初始基因频率处于中等水平( 0. 5和0. 7) 时,则在世代间呈现出均匀的波动,其波动范围很小,并且至模拟世代结束时均未出现0或1. 0的情况。

2. 2. 2不同初始基因频率下基因型A1A2的频率变化( 见图3)从图3中可以看出: 基因型A1A2的频率则呈现出初始基因频率较高( 0. 9) 和较低( 0. 1) 水平相类似的情况,两种情况下基因型A1A2的频率均在较低水平波动,并逐渐趋向于0。其中初始基因频率为0. 1时,其基因型A1A2的频率在第13代变为0; 初始基因频率为0. 9时,其基因型A1A2的频率在第34代变为0; 初始基因频率为0. 3时,其基因型A1A2的频率在第10 ~ 30代间出现过较大幅度的波动,但在随后的世代中有所回升,并一直维持在中等水平波动; 其余两种初始基因频率( 0. 5和0. 7) 下基因型A1A2的频率波动较为平缓,并且至模拟结束时亦未出现0或1. 0的情况。这表明当初始基因频率处于中等水平( 0. 5和0. 7) 时能够在群体中维持较长时间。

2. 2. 3不同初始基因频率下基因型A2A2的频率变化( 见图4)从图4中可以看出: 基因型A2A2的频率波动情况则和基因型A1A1频率的波动情况相反, 呈现出初始基因频率较高时,其基因型A2A2的频率则快速趋向于0。初始基因频率较低时,基因型A2A2 的频率则快速趋向于1. 0; 其余3种初始基因频率下虽有一定程度的波动,但至第50代时均未出现0或1. 0的情况。当初始基因频率为0. 3时,基因型A2A2 的频率在第10 ~ 30代间出现过较大幅度的波动,在30代之后有所回落,并一直维持在中等水平波动直至模拟结束。

3讨论

任何一个畜禽群体只要不是纯系,就会存在不同的基因频率,根据基因频率的高低可将其分为低、较低、中等、较高和高5种水平。不同频率的基因随群体在世代进展中丢失的概率不同,因此,本研究设计的初始基因频率分别为0. 1,0. 3,0. 5,0. 7,0. 9等5个水平。

初始基因频率对群体的基因频率和基因型频率均有影响,是影响群体遗传漂变的重要因素之一。芒来[1，5 -6]的研究结果表明,初始基因频率越高,其丢失的概率愈小; 因此,要想长期保存某一个基因,其频率越高越有利。但对于原位保种群体而言,这种只保单个基因的方式是不可取的。这是由于对于某一个基因座位上的基因而言,某一个基因的频率高,其相对的另一基因的频率则低。