Практическая работа. Определение генетического сходства и степени гомозиготности популяции

Задание. 1. Познакомиться с законом Харди — Вейнберга. 2. Вычислить частоты генотипов в популяции озимой ржи сорта Вятка, растения которой различаются по антоциановой окраске всходов.

Задание характеризует частоты фенотипов, различающихся по окраске всходов в популяции озимой ржи сорта Вятка 2.

Пояснения к заданию. Английский математик Г. Харди и немецкий врач В. Вейнберг в 1908 г. неза­висимо друг от друга установили закон, которому подчиняется частота распределения гомозигот и гетерозигот в свободно скрещивающейся популяции, и выразили его в виде алгебраической формулы. Со­гласно этой формуле частота членов пары аллельных генов в популяции распределяется в соответствии с формулой бинома Ньютона (р + q)²=1 или р² + 2pq+q² =1

Закон Харди—Вейнберга гласит: в неограниченно большой популяции при отсутствии факторов, изме­няющих концентрацию генов, при свободном скрещи­вании особей, отсутствии отбора и мутирования данных генов и отсутствии миграции численные соотно­шения аллелей АА, аа и Аа остаются из поколения в поколение постоянными.

Этот закон дает возможность определить вероят­ность содержания генотипов АА, Аа и аа в свободно скрещивающейся популяции.

Условия, при соблюдении которых действует этот закон, практически невозможны ни в одной реально существующей популяции, поэтому закон Харди — Вейнберга следует рассматривать как закон, приме­нимый для идеальной (модельной) популяции, хотя он и лежит в основе динамики всех типов популяций.

Пример. У озимой ржи антоциановая (фиолето­вая) окраска всходов — доминантный (А) признак по отношению к зеленой (а) окраске, N — число особей в популяции, D — число гомозиготных особей с гено­типом АА, R — число гомозиготных особей с геноти­пом аа, Н — число гетерозиготных особей с геноти­пом Аа.

Выполнение задания. 1. Определить состав попу­ляции. Он будет представлен следующей формулой: N=D+R+H

2. Вычислить число генов А и число генов а в дан­ной популяции сорта Вятка 2 по формуле A (число генов) =2D + Н, так как каждое растение D имеет два гена A, а каждое растение Н — один ген A.

Число генов а — 2R + Н, так как каждое расте­ние R имеет два гена а, а каждое растение Н — один ген.

3. Вычислить частоту (долю) генов A в популя­ции. Она обозначается буквой р и вычисляется по формуле:

p=2D+H / 2N=D+ ¹/₂H / N.

4. Вычислить частоту генов а в популяции (q) по формуле:

p=2R+H / 2N=R+ ¹/₂H / N.

5. Пользуясь формулой Харди — Вейнберга, вы­числить состояние равновесия в популяции при p= 0,6 и q= 0,4 и частоте генотипов AA=0,10, Aа = 0,20 и аа = 0,70.

Следует обратить внимание, что популяция при таком соотношении генотипов неустойчива, и уже в следующем поколении в ней устанавливается рав­новесие, которое сохраняется и в дальнейших поко­лениях.

Таким образом, в рассматриваемом примере в по­пуляции ржи сорта Вятка 2 во всех поколениях со­храняется соотношение генотипов с антоциановой окраской всходов (гомозигот) AA=0,36, гетерозигот Aа = 0,48 и с зеленой окраской всходов аа = 0,16. При этом сохраняется частота гена А — р = 0,6 и частота гена а — q = 0,4.