Cấu trúc di truyền của quần thể tự thụ phấn và quần thể giao phối gần

I. CÁC ĐẶC TRƯNG DI TRUYỀN CỦA QUẦN THỂ

1. Khái niệm quần thể:

Quần thể là tập hợp các cá thể cùng loài, cùng chung sống trong một khoảng không gian xác định, tồn tại qua thời gian nhất định, giao phối với nhau sinh ra thế hệ sau. (quần thể giao phối)

2. Vốn gen: tập hợp tất cả các alen có trong quần thể ở một thời điểm xác định.

- Đặc điểm của vốn gen được thể hiện ở tần số alen và thành phần kiểu gen của quần thể:

+ Tần số alen: Tỷ lệ số lượng alen đó trên tổng số lượng các loại alen khác nhau của gen đó tại thời điểm xác định.

Tần số tương đối của 1 alen có thể được tính bằng tỉ lệ phần trăm số giao tử của alen đó trong quần thể.

Ví dụ: P: x AA + y Aa + z aa = 1

Tần số alen A = x + y/2; Tần số alen a = z + y/2

+ Tần số kiểu gen: tỉ lệ số cá thể có kiểu gen đó trên tổng số cá thể có trong quần thể.

Ví dụ: Một quần thể cây đậu Hà Lan có 1000 cây, trong đó 500 cây có kiểu gen AA, 200 cây có kiểu gen Aa, 300 cây có kiểu gen aa.

                                           Tần số kiểu gen AA = 500/1000 = 0,5

                                           Tần số kiểu gen Aa = 200/1000 = 0,2

                                           Tần số kiểu gen aa = 300/1000 = 0,3

II. CẤU TRÚC DI TRUYỀN CỦA QUẦN THỂ TỰ THỤ PHẤN VÀ GIAO PHỐI GẦN

1. Khái niệm

Quần thể tự phối là quần thể mà trong đó các cá thể không có sự giao phối ngẫu nhiên với nhau, con được sinh ra do quá trình tự thụ phấn (hay giao phối cận huyết). Đây là dạng đặc trưng hầu như chỉ có ở quần thể thực vật.

Quần thể tự phối làm cho quần thể dần phân thành các dòng thuần chủng có kiểu gen (KG) khác nhau.

- Cấu trúc DT của quần thể tự phối biến đổi qua các thế hệ theo hướng giảm dần tỉ lệ dị hợp và tăng dần tỉ lệ đồng hợp, nhưng không làm thay đổi tần số alen

2. Đặc trưng di truyền của quần thể tự phối:

Sự thay đổi thành phần kiểu gen của quần thể tự phối qua các thế hệ:

Thế hệ

Tỷ lệ kiểu gen đồng hợp tử trội (AA)

Tỷ lệ kiểu gen dị hợp tử (Aa)

Tỷ lệ kiểu gen đồng hợp tử lặn (aa)

I0

0

1

0

I1

$\frac{{1 - {{(\frac{1}{2})}^1}}}{2}$

${(\frac{1}{2})^1}$

$\frac{{1 - {{(\frac{1}{2})}^1}}}{2}$

I2

$\frac{{1 - {{(\frac{1}{2})}^2}}}{2}$

${(\frac{1}{2})^2}$

$\frac{{1 - {{(\frac{1}{2})}^2}}}{2}$

I3

$\frac{{1 - {{(\frac{1}{2})}^3}}}{2}$

${(\frac{1}{2})^3}$

$\frac{{1 - {{(\frac{1}{2})}^3}}}{2}$

In

$\frac{{1 - {{(\frac{1}{2})}^n}}}{2}$

${(\frac{1}{2})^n}$

$\frac{{1 - {{(\frac{1}{2})}^n}}}{2}$

+ Sự tự phối làm cho quần thể có số cá thể dị hợp ngày càng giảm dần, số cá thể đồng hợp ngày càng tăng dần, quần thể dần dần bị phân thành các dòng thuần có kiểu gen khác nhau, làm giảm tính đa dạng của sinh vật.

+ Trong quá trình tự phối liên tiếp qua nhiều thế hệ:tần số các alen không thay đổi, chỉ có tần số các kiểu gen thay đổi.

III. DẠNG BÀI TẬP

1. Dạng 1: Tính tần số alen của quần thể

1 quần thể có tần số các kiểu gen lần lượt là: xAA + yAa + zaa = 1 

Tần số tương đối của 1 alen có thể tính bằng tỉ lệ phần trăm số giao tử của alen đó trong quần thể.

Gọi fA;fa lần lượt là tần số alen A và a thì ta có công thức tính tần số alen như sau:

${f_A} = \frac{{2x + y}}{{2(x + y + z)}} = \frac{{x + \frac{y}{2}}}{{x + y + z}}$ 

${f_a} = \frac{{2z + y}}{{2(x + y + z)}} = \frac{{z + \frac{y}{2}}}{{x + y + z}} = 1 - {f_A}$

Các quần thể chỉ có một kiểu gen hay thiếu thành phần nào thì ta có thể loại bỏ x, y hoặc z tương ứng trong công thức.

2. Dạng 2 Tính thành phần kiểu gen trong quần thể nội phối (tự thụ phấn, tự phối)

Xét 1 gen gồm 2 alen A và a. Giả sử quần thể ban đầu có 100% Aa với n là số thế hệ tự phối.

$\text{Tỉ lệ KG dị hợp qua n lần tự phối}$ $=$ $\frac{1}{{{2^n}}}$

$\text{Tỉ lệ KG đồng hợp mỗi loại (AA = aa) qua n lần tự phối}$ $=$ $\frac{{1 - \frac{1}{{{2^n}}}}}{2}$

Chú ý: Nếu quần thể ban đầu không phải là 100% Aa mà có dạng: xAA + yAa + zaa = 1

Qua n thế hệ tự phối thì ta phải nhân thêm với tỷ lệ tương ứng của  nó phức tạp hơn. Lúc này, tỉ lệ kiểu gen Aa, AA, aa lần lượt là:

${\text{Aa}} = \frac{y}{{{2^n}}}$;      ${\text{AA}} = x + (\frac{{1 - \frac{1}{{{2^n}}}}}{2}).y$ ;    ${\text{aa}} = z + (\frac{{1 - \frac{1}{{{2^n}}}}}{2}).y$

Các quần thể chỉ có một kiểu gen hay thiếu thành phần nào thì ta có thể loại bỏ x, y hoặc z tương ứng trong công thức.

Luyện bài tập vận dụng tại đây!