ZARZĄDZANIE POPULACJAMI ZWIERZĄT 1. RÓWNOWAGA GENETYCZNA POPULACJI

Prowadzący: dr Wioleta Drobik

Katedra Genetyki i Ogólnej Hodowli Zwierząt

Fot. W. Wołkow

POPULACJA

Zbiór organizmów żywych, które łączy jakaś własność, np.: przynależność do jednostki systematycznej

bytują w danym środowisku

Subpopulacja: grupa osobników danego gatunku zajmujących dane siedlisko

Cechy charakterystyczne: Wielkość, liczebność, gęstość

Określona struktura wieku i płci

Organizacja przestrzenna, socjalna, zdolność do ruchu i migracji

Różnorodność genotypowa i fenotypowa

Procesy wewnątrzpopulacyjne (rozrodczość, śmiertelność)

GENETYKA POPULACJI

Nauka która respektując zasady dziedziczenia z zakresu genetyki klasycznej bada mechanizmy dziedziczenia w odniesieniu do populacji

Struktura genetyczna:

opis alleli i genotypów w poszczególnych loci wraz z częstością (prawdopodobieństwem) ich występowania w populacji

STRUKTURA GENETYCZNA POPULACJI

- A2

- A1

W populacji organizmów haploidalnych frekwencja alleli jest równa frekwencji genotypów

N – ogólna liczba osobników

m – liczba alleli w danym locus

A – umownie oznaczamy allel dominujący

a – umownie oznaczamy allel recesywny

Loci dwualleliczne:

p = częstość alellu A, p=P+1/2Q, p ≤1

q = częstość allelu a, q=R+1/2Q, q≤1

Trzy formy genotypów:

P = częstość występowania homozygot dominujących AA

Q = częstość występowania heterozygot Aa

R = częstość występowania homozygot recesywnych aa

Loci wieloalleliczne – liczba możliwych genotypów:

m(m+1)/2

STRUKTURA GENETYCZNA POPULACJI

p + q = 1

STRUKTURA GENETYCZNA POPULACJI

A a

Locus D u kotów odpowiedzialne jest za rozjaśnienie podstawowej barwy sierści. W locus tym występują dwa allele, z których jeden ma charakter dominujący (A), natomiast drugi recesywny (a). Podaj frekwencje alleli i genotypów dla poniższej populacji.

PRAWO HARDY’EGO-WEINBERGA

W populacji znajdującej się w stanie równowagi genetycznej częstość występowania genotypów zależy wyłącznie od częstości alleli i jest stała z pokolenia na pokolenie

p2 = frakcja homozygot AA

2pq = frakcja heterozygotyczna

q2 = frakcja homozygot aa

(p + q)2 = p2 + 2pq + q2 = 1

ZAŁOŻENIA DO PRAWA HARDY’EGO I WEINBERGA

1. Organizmy są diploidalne

2. Rozmnażanie płciowe

3. Pokolenia nie zachodzą na siebie

4. Rozpatrywane są pojedyncze loci

5. Kojarzenia wyłącznie losowe

6. Populacja jest nieskończenie liczna

7. Brak wpływu czynników zewnętrznych, które mogą zmieniać frekwencję genów i genotypów Migracja

Dryf genetyczny

Selekcja

Mutacje

CZĘSTOŚĆ GENOTYPÓW WYNIKAJĄCA Z PRAWA HARDY’EGO I WEINBERGA

Częstość allelu a

Czę

sto

ść g

eno

typ

u

Heterozygotyczność oczekiwana (He) –

frekwencja heterozygot oszacowana dla frekwencji alleli danego locus w populacji w warunkach równowagi Hardy’ego-Weinberga.

Heterozygotyczność obserwowana (Ho) –

rzeczywista frekwencja heterozygot występujących w populacji.

RÓWNOWAGA HARDY’EGO-WEINBERGA A ANALIZA STRUKTURY GENETYCZNEJ POPULACJI

Odstępstwa od równowagi HW świadczą o obecności procesów demograficznych, które zmieniają (zaburzają)

frekwencje i rozkład alleli

ZADANIA:

1) U muszek owocówek szara barwa tułowia warunkowana jest dominującym allelem A, podczas gdy czarna allelem recesywnym a. Do słoika wpuszczono 210 szarych homozygotycznych drozofili oraz 90 czarnych.

1) Oblicz częstość alleli wyznaczających barwę tułowia.

2) Czy populacja jest w równowadze genetycznej?

3) Oblicz oczekiwany rozkład alleli, genotypów i fenotypów w pokoleniu F1

2) Oblicz heterozygotyczność oczekiwaną dla każdej z populacji w tabeli. Która z nich znajduje się w równowadze genetycznej?

3) Oblicz częstość występowania alleli i genotypów w populacji liczącej 1000 muszek, z których 840 ma szarą barwę tułowia, a 520 jest homozygotami.

populacja\genotypy AA Aa aa

1 - 15 125

2 98 84 18

3 49 60 49

GENY SPRZĘŻONE Z PŁCIĄ

Geny zlokalizowane na chromosomach płci np. hemofilia, daltonizm

Hemofilia

Gen odpowiedzialny za krzepliwość krwi jest zlokalizowany na chromosomie X i oznacza się go H, recesywny allel tego genu h, jest odpowiedzialny za hemofilię

PRAWO HARDY’EGO-WEINBERGA DLA GENÓW SPRZĘŻONYCH Z PŁCIĄ

U samców częstość genotypów równa jest częstości alleli

p+q=1

U samic częstość genotypów wyrażana jest klasycznym wzorem na prawo H-W

p2+2pq+q2=1

ZADANIA:

Kolor rudy u kotów związany jest z locus położonym na chromosomie X. W locus tym mogą występować dwa allele. Allel O blokuje produkcje eumelaniny (zależnie od typu: kolor czarny, czekoladowy, cynamonowy) oraz allel o, który nie blokuje produkcji eumelaniny. Możliwe genotypy:

Oo – szylkretowe, OO – rude, oo – czarne (lub inne…)

p - frekwencja allelu O

q - frekwencja allelu o

1. Szylkretowa kotka urodziła kocięta, wśród których były rude kotki oraz dwa koty – jeden rudy, drugi czarny. Jaki był samiec.

2. Ile będzie kotów czarnych, rudych i szylkretowych w populacji liczącej 1000 osobników w której p=q. *Przyjmujemy równą liczbę samców i samic

Źródło: http://zszywka.pl/p/kochana-szylkretowa-kotka-3-5237470.html

ZADANIA:

1. Gen recesywny d powoduje daltonizm i występuje z częstością q = 0,08. Jaka jest frekwencja genotypów u kobiet i mężczyzn pod względem tej sprzężonej z płcią cechy?