Bài học cùng chủ đề
Di truyền quần thể SVIP
I. Khái niệm
- Quần thể là một tập hợp các cá thể cùng loài, trải qua một quá trình lịch sử, cùng chung sống trong một khoảng không gian xác định, có thể sinh sản ra thế hệ sau hữu thụ.
- Quần thể được phân thành quần thể sinh sản hữu tính và quần thể sinh sản vô tính. Đối với quần thể sinh sản hữu tính, các cá thể trong quần thể có thể ngẫu phối, giao phối gần hoặc tự thụ phấn.
Ví dụ quần thể: Những cây bạch đàn chanh (Eucalyptus citriodora) trồng tập trung thành rừng ở tỉnh Phú Thọ, đàn cò trắng tại Vườn quốc gia Tràm Chim thuộc tỉnh Đồng Tháp là quần thể.
- Di truyền học quần thể là một lĩnh vực của di truyền học, nghiên cứu về tần số các loại allele, tần số các kiểu gene cũng như những yếu tố tác động làm thay đổi tần số allele và thành phần kiểu gene trong quần thể qua các thế hệ.
@202901159581@
II. Các đặc trưng di truyền của quần thể
- Mỗi quần thể có một vốn gene đặc trưng.
- Vốn gene là toàn bộ các allele của tất cả các gene trong quần thể ở một thời điểm xác định.
- Các đặc điểm của vốn gene thể hiện thông qua tần số allele và tần số kiểu gene của quần thể. Những đặc điểm về tần số allele và tần số kiểu gene của quần thể được gọi là cấu trúc di truyền của quần thể.
- Tần số kiểu gene của quần thể là tỉ lệ cá thể có kiểu gene đó trên tổng số cá thể trong quần thể.
- Tần số allele của một gene nào đó là tỉ lệ giữa số lượng allele đó trên tổng số các loại allele khác nhau của cùng một gene.
- Các quần thể khác nhau trong cùng một loài có cấu trúc di truyền khác nhau.
Ví dụ: Sự phân bố nhóm máu MN ở các đảo tại Philippines được thống kê năm 2011.
| Tỉ lệ nhóm máu | Tỉ lệ allele | ||||
| MM | MN | NN | M | N | |
| Đảo Pangasinan | 0,2778 | 0,5370 | 0,1852 | 0,5463 | 0,4537 |
| Đảo Cebu | 0,3390 | 0,5932 | 0,0678 | 0,6356 | 0,3644 |
| Đảo Camarines Sur | 0,2037 | 0,6667 | 0,1296 | 0,5370 | 0,4630 |
@203637946203@
III. Quần thể tự thụ phấn và giao phối gần
- Ở thực vật, hiện tượng hạt phấn từ nhị tiếp xúc với đầu nhụy và thực hiện quá trình thụ phấn, tiếp theo là quá trình thụ tinh diễn ra trên cùng một hoa hoặc trên hoa khác của cùng một cây gọi là tự thụ phấn.
- Ở động vật, hiện tượng các cá thể có quan hệ huyết thống giao phối với nhau (giữa thế hệ bố mẹ với thế hệ con cái hoặc giữa các cá thể do cùng bố mẹ sinh ra) gọi là giao phối gần (giao phối cận huyết).
- Trong tự thụ phấn và giao phối gần, xét về góc độ di truyền thì kiểu gene của bố và kiểu gene của mẹ gần như là tương đồng và giống nhau.
1. Cấu trúc di truyền
- Trong tự nhiên, những cá thể trong quần thể tự thụ phấn nghiêm ngặt sẽ có kiểu gene đồng hợp quy định kiểu hình thích nghi với môi trường.
Ví dụ: Trong quần thể đậu hà lan, khi xét một gene có hai allele A, a. Các cá thể có kiểu gene đồng hợp tự thụ phấn hoặc giao phối gần (AA x AA hoặc aa x aa) luôn cho thế hệ con, cháu có kiểu gene đồng hợp AA hoặc aa. Cấu trúc di truyền quần thể giao phối gần tương tự cấu trúc di truyền của quần thể tự thụ phấn.
- Trong thực tiễn, để tạo ra các cá thể thuần chủng trong quần thể ngẫu phối, có thể cho các cá thể tự thụ phấn hoặc giao phối gần bắt buộc liên tục qua nhiều thế hệ → Kiểu gene dị hợp giảm dần và kiểu gene đồng hợp tăng lên, quần thể có xu hướng phân thành các dòng thuần chủng về các kiểu gene khác nhau.
| Thế hệ | Tần số kiểu gene | ||
| AA | Aa | aa | |
| 1 | \(\dfrac{1}{4}\) | \(\dfrac{1}{2}\) | \(\dfrac{1}{4}\) |
| 2 | \(\dfrac{3}{8}\) | \(\dfrac{1}{4}\) | \(\dfrac{3}{8}\) |
| 3 | \(\dfrac{7}{16}\) | \(\dfrac{1}{8}\) | \(\dfrac{7}{16}\) |
| 4 | \(\dfrac{15}{32}\) | \(\dfrac{1}{16}\) | \(\dfrac{15}{32}\) |
| n | \(\dfrac{1-\left(\dfrac{1}{2}\right)^n}{2}\) | \(\left(\dfrac{1}{2}\right)^n\) | \(\dfrac{1-\left(\dfrac{1}{2}\right)^n}{2}\) |
- Trong chọn giống, người ta sử dụng biện pháp tự thụ phấn bắt buộc và giao phối gần để tạo dòng thuần làm nguyên liệu cho ưu thế lai.
2. Một số vấn đề thực tiễn
- Luật hôn nhân cấm kết hôn giữa những người có họ hàng trong phạm vi ba đời. Việc kết hôn giữa những người có quan hệ huyết thống trong vòng ba đời làm gia tăng số kiểu gene đồng hợp ở đời con, các gene đột biến lặn có hại tổ hợp với nhau ở trạng thái đồng hợp và biểu hiện ra kiểu hình.
- Trong quần thể ngẫu phối, do một số yếu tố bất lợi khiến các cá thể trong quần thể giao phối gần hoặc tự thụ phấn bắt buộc làm xuất hiện kiểu gene đồng hợp, trong đó các gene lặn gây hại có cơ hội biểu hiện tính trạng xấu. Đây là nguyên nhân dẫn đến thoái hóa giống:
- Ở thực vật: Giảm năng suất, chất lượng kém, sức chống chịu kém.
- Ở động vật: Giảm năng suất, sức sinh sản giảm, con sinh ra dễ xuất hiện quái thai hoặc chết non.
IV. Quần thể ngẫu phối
Xét về mặt di truyền, quần thể sinh vật được gọi là ngẫu phối khi các cá thể trong quần thể gặp và giao phối với nhau một cách ngẫu nhiên.
1. Cấu trúc di truyền của quần thể ngẫu phối và trạng thái cân bằng di truyền
- Trong quần thể ngẫu phối thường có số lượng lớn biến dị tổ hợp → Đa dạng kiểu gene và đa dạng kiểu hình.
- Quần thể ngẫu phối có khả năng thích nghi cao trước sự thay đổi của môi trường vì:
- Do ngẫu phối, những đột biến lặn có hại tồn tại ở trạng thái dị hợp không biểu hiện tính trạng gây hại ngay mà được tích lũy trong quần thể làm phong phú vốn gene của quần thể.
- Khi môi trường sống thay đổi, những đột biến lặn có thể trở nên trung tính hoặc có lợi, đảm bảo cho quần thể thích nghi.
- Trong quần thể ngẫu phối, tần số allele và tần số kiểu gene được duy trì không đổi. Quần thể có tần số allele và tần số kiểu gene được duy trì ổn định gọi là quần thể đạt trạng thái cân bằng.
2. Định luật Hardy - Weinberg
- Định luật Hardy – Weinberg phát biểu như sau: Tần số allele và tần số các kiểu gene của quần thể sẽ không thay đổi từ thế hệ này sang thế hệ khác nếu quần thể là ngẫu phối, có kích thước lớn, đột biến không xảy ra, các cá thể có khả năng sinh sản như nhau và quần thể được cách li với các quần thể khác.
- Khi tần số allele và tần số các kiểu gene của một quần thể không thay đổi từ thế hệ này sang thế hệ khác thì quần thể đó được gọi là cân bằng Hardy – Weinberg hay cân bằng di truyền. Định luật Hardy – Weinberg được khái quát hoá bằng phương trình:
(p + q)² = p² + 2pq + q² = 1
Với p là tần số allele A, q là tần số allele a và quần thể chỉ có hai loại allele (p + q = 1); p² là tần số kiểu gene AA; 2pq là tần số kiểu gene Aa; q² là tần số kiểu gene aa.
- Khi gene nằm trên NST thường và tần số allele ở giao tử đực và giao tử cái là như nhau thì chỉ sau một lần ngẫu phối, quần thể đạt trạng thái cân bằng (trong trường hợp quần thể đáp ứng được các điều kiện của định luật Hardy – Weinberg).
Ví dụ: Một quần thể với gene A nằm trên NST thường, có tần số allele A = 0,4 và tần số allele a = 0,6, chỉ cần một lần ngẫu phối quần thể đã đạt được trạng thái cân bằng di truyền.
| ♂ p(A) = 0,4 | ♂ q(a) = 0,6 | |
| ♀ p(A) = 0,4 |
AA p2 = 0,16 |
Aa pq = 0,24 |
| ♀ q(a) = 0,6 |
Aa pq = 0,24 |
aa q2 = 0,36 |
- Khi quần thể đạt trạng thái cân bằng di truyền về một gene, từ tần số kiểu gene, có thể tính được tần số các allele của gene đó trong quần thể.
Ví dụ: Nếu biết được tần số người có kiểu gene lặn bị bệnh di truyền trong quần thể, người ta có thể tính được tần số các allele của gene đó, từ đó biết được tần số các kiểu gene và có thể xác định được xác suất mắc bệnh ở đời con của một số cặp vợ chồng.
1. Quần thể là một tập hợp các cá thể cùng loài, trải qua một quá trình lịch sử, cùng chung sống trong một khoảng không gian xác định, có thể sinh sản ra thế hệ sau hữu thụ. Xét về góc độ di truyền, quần thể được phân thành quần thể sinh sản hữu tính và quần thể sinh sản vô tính. Đối với quần thể sinh sản hữu tính, các cá thể trong quần thể có thể ngẫu phối, giao phối gần hoặc tự thụ phấn.
2. Di truyền học quần thể là một lĩnh vực của di truyền học, nghiên cứu những thay đổi về tần số allele và tần số kiểu gene đối với một tình trạng cụ thể trong quần thể theo thời gian, đồng thời nghiên cứu các yếu tố tác động làm thay đổi tần số allele và thành phần kiểu gene đó.
3. Đặc trưng di truyền của quần thể chính là đặc trưng bởi tần số allele và tần số kiểu gene.
4. Quần thể tự thụ phấn nghiêm ngặt hoặc quần thể giao phối gần có cấu trúc di truyền ổn định gồm toàn kiểu gene đồng hợp.
5. Trong quần thể ngẫu phối, nếu có hiện tượng tự thụ phấn, giao phối gần diễn ra sẽ dẫn đến hiện tượng giảm tần số kiểu gene dị hợp, tăng tần số kiểu gene đồng hợp.
6. Ngẫu phối làm cho thành phần kiểu gene của quần thể được duy trì không đổi qua các thế hệ và tuân theo công thức p² AA + 2pq Aa + q² aa = 1. Quần thể có cấu trúc như dạng thức trên gọi là quần thể ở trạng thái cân bằng.
7. Quần thể ngẫu phối tạo ra nhiều biến dị tổ hợp, do đó quần thể đa hình về kiểu gene và kiểu hình.
8. Định luật Hardy - Weinberg: Trong quần thể ngẫu phối có kích thước lớn, tần số allele và tần số kiểu gene được duy trì ổn định từ thế hệ này sang thế hệ khác trong điều kiện nghiệm đúng.
9. Định luật Hardy - Weinberg chỉ nghiệm đúng trong điều kiện nhất định, không có sự thay đổi tần số allele, tần số kiểu gene hoặc cả hai.
10. Định luật Hardy - Weinberg giải thích về sự ổn định cấu trúc di truyền của các quần thể ngẫu phối trong tự nhiên; giúp xác định tần số allele và tần số kiểu gene trong quần thể, có ý nghĩa đối với y học và chọn giống.
Bạn có thể đánh giá bài học này ở đây