第六章种群遗传与进化.ppt

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1、第六章种群遗传与进化生态学种群的遗传和进化概述影响自然选择的生态因素思考题第一节种群的遗传和进化概述基因库和基因频率变异和遗传漂变自然选择模型两种进化动力的比较自然选择类型物种形成一、基因库和基因频率基因和等位基因基因是带有可产生特定蛋白质遗传密码的DNA片段。在二倍体生物中，由两个等位基因构成，每一等位基因来自一条同源染色体。遗传型和表现型个体的遗传结构叫遗传型，遗传型在个体中的表达叫表现型。基因组和基因库一个物种的全部遗传信息的总和则称为基因组(genome)。种群中全部个体的所有基因的总和称为基因库(genepool)。基因频率

2、：种群中某一基因出现的频率。设有N个二倍体个体，某一座位上的一对等位基因为A1、A2，三种基因型的个体A1A1、A1A2、A2A2分别为n1、n2和n3个。则：基因型A1A1的频率：x=n1/N；基因型A1A2的频率：y=n2/N；基因型A2A2的频率：z=n3/N;x+y+z=100%基因型频率的计算基因频率计算等位基因数目：2NA1的频率：p=(2n1+n2)/2NA2的频率：q=(n2+2n3)/2Np+q=1x=p2，y=2pq，z=q2哈文定律（Hardy-Weinberglaw）：指在一个巨大的、随机交配和没有干扰基因平衡

3、因素的种群中，基因型频率将世代保持稳定不变，而且x=p2，y=2pq，z=q2。二、变异和遗传漂变变异（variation）：个体或群体之间的形态、生理、行为和生态特征上的差异或区别，通常指遗传变异。遗传漂变（geneticdrift）：基因频率在小的种群里随机增减的现象。三、自然选择模型模型假设：世代离散随机交配的种群；世代始于受精卵，结束于下一次交配受精。基因型频率按哈文比率分布：x=p2，y=2pq，z=q2。各基因型存活率和生育率都为定值：A1A1、A1A2和A2A2三种基因型的存活率分别为：l11、l12、l22，生育力：m

4、11、m12、m22。模型预测：t世代各基因型的个体数量；各基因型个体存活到交配时的数量；t+1世代各基因型个体总数的估算；t+1世代A1和A2基因的总数的估算；t+1世代基因库中A1和A2基因频率的估算。适合度（fitness）W：某一基因型的生育力与存活率的乘积。种群大小与基因库随时间变化的模型：Nt+1=(pt2W11+2ptqtW12+qt2W22)NtPt+1=(ptW11+qtW12)ptpt2W11+2ptqtW12+qt2W22四、两种进化动力的比较进化动力：自然选择和遗传漂变。选择系数（s）：相对适合度(w)间的最大

5、差值。s=1-w遗传漂变强度：种群大小的倒数。如果选择系数s大于遗传漂变强度10倍或更多，通常遗传漂变的作用可以忽略不计，反之亦然。关于遗传变异进化动力的假说：中性说：认为遗传变异完全是突变和遗传漂变的结果，不包括自然选择。筛选说：认为遗传变异是突变、遗传漂变和自然选择的联合结果。平衡选择说：认为遗传变异完全是自然选择的结果。五、自然选择类型作用于表现型特征的自然选择，按其选择结果可分为三类：稳定选择定向选择分裂选择均数频率选择前选择后定向选择稳定选择分裂选择选择压力六、物种形成物种形成的步骤物种形成的方式物种形成的步骤地理物种形成学

6、说认为：物种形成(allopatricspeciation)过程大致分三个步骤：地理隔离；独立进化；生殖隔离机制的建立。物种形成的方式物种形成的方式一般分为三类：异域性物种形成（allopatricspeciation）；邻域性物种形成（parapatricspeciation）；同域性物种形成（symptricspeciation）。物种形成的三类方式地理隔离独立进化生殖隔离异域的A异域的B邻域的同域的第二节影响自然选择的生态因素引起选择压力变化的空间因素引起选择压力变化的时间因素密度制约性与自然选择r-选择与k-选择具年龄结构种群

7、的进化协同进化一、引起选择压力变化的空间因素广布种的形态、生理、行为和生态特征往往在不同地区有显著的差异，称地理变异。地理变异反映了物种种群对于环境选择压力空间变化的反应。环境压力的变化有时是连续的，有时是不连续的，生物的适应性反应也可分两类，形成渐变群和地理亚种。渐变群（cline）：选择压力地理空间上的连续变化导致基因频率或表现型的渐变，形成一变异梯度，称为渐变群。渐变群研究的一个中心问题是基因频率梯度变化的陡度是否与生态选择压力的梯度变化的陡度正确地平行。地理亚种：是指一个种内的亚群异域分布，不存在生殖隔离，但有可辨的形态特征差

8、别，在分布区的交界处存在过渡类型，这样的亚群称为地理亚种。二、引起选择压力变化的时间因素选择压力无疑将随时间而变化，所以各世代的相对适合度值就将随世代而改变。基因在基因库中的扩展情况决定于相对适合度的几何平均值。对于一个