Population genetic
Download
1 / 96

Population genetic - PowerPoint PPT Presentation


  • 144 Views
  • Uploaded on

Population genetic. พันธุศาสตร์ประชากร. เป็นการศึกษายีนในระดับประชากร … ว่ามีการกระจายของยีนในภาพรวมของประชากรอย่างไร โดยทำการประเมินจากความถี่ของยีน ; f(gene) และความถี่ยีโนไทป์ ; f(genotype) ซึ่งเป็นการศึกษาวิวัฒนาการของสัตว์ (Evolution) ที่จะเป็นพื้นฐานของการคัดเลือก และการผสมพันธุ์.

loader
I am the owner, or an agent authorized to act on behalf of the owner, of the copyrighted work described.
capcha
Download Presentation

PowerPoint Slideshow about ' Population genetic' - zeal


An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Presentation Transcript
Population genetic

Population genetic

พันธุศาสตร์ประชากร


  • เป็นการศึกษายีนในระดับประชากร … ว่ามีการกระจายของยีนในภาพรวมของประชากรอย่างไร

  • โดยทำการประเมินจากความถี่ของยีน;f(gene) และความถี่ยีโนไทป์;f(genotype) ซึ่งเป็นการศึกษาวิวัฒนาการของสัตว์ (Evolution) ที่จะเป็นพื้นฐานของการคัดเลือก และการผสมพันธุ์


  • Evolution เป็นปัจจัยที่ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลง f(gene) และ f(genotype)

  • Evolution การเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นกับกลุ่มประชากร ไม่ใช่สัตว์ตัวใดตัวหนึ่ง

ดังนั้น การเปลี่ยนแปลงใหม่ที่เกิดในประชากร จะเป็นวิวัฒนาการได้ ต้องมีการเปลี่ยนแปลงความถี่ของ gene และ genotype


ปัจจัยที่มีผลต่อความถี่ยีนและยีโนไทป์

ตัวอย่าง

  • อิทธิพลของ co-dominant และ incomplete dominant

    กำหนดให้ยีน R = ควบคุมสีแดง, r = สีขาว โดย R>r ไม่สมบูรณ์

    ดังนั้นลูกที่เกิดจากการผสมพ่อแม่ Rr x Rr

    จะมี genotype 3 แบบ

Phenotype Genotype จำนวนสัตว์

สีแดง RR 800

สีโรนRr 150

สีขาว rr 50


F genotype

Phenotype Genotype จำนวนสัตว์

สีแดง RR 800

สีโรนRr 150

สีขาว rr 50

1000

ความถี่ยีโนไทป์f(genotype) = จำนวนสัตว์ที่มียีโนไทป์นั้นๆ จำนวนสัตว์ทั้งหมด

D = f(RR) = 800/1000 = 0.8

H = f(Rr) = 150/1000 = 0.15

R = f(rr) = 50/1000 = 0.05

ความถี่ยีโนไทป์ที่คำนวณได้


D h r 1 0 8 0 15 0 05
ดังนั้น D+H+R = 1 (0.8+0.15+0.05)

D = f(RR) = 800/1000 = 0.8

H = f(Rr) = 150/1000 = 0.15

R = f(rr) = 50/1000 = 0.05

D = Homozygous dominance

H = Heterozygous

R = Homozygous recessive


การหาความถี่ยีน

  • f(R) = D+ ½H = p

  • f(r) = R + ½H = q

  • Gene frequency = จำนวนยีนที่กำหนด

  • จำนวนยีนทั้งหมดในประชากร


Hardy weinberg law
Hardy-Weinberg law (กฎภาวะสมดุลของยีน)

  • Gene equilibrium (ภาวะสมดุลของยีน) คือ ภาวะที่ไม่มีการเปลี่ยนแปลงภาวะของยีน และยีโนไทป์ ไม่ว่าจะมีการผสมพันธุ์อย่างสุ่มต่อไปกี่รุ่น


  • ในประชากรที่มีการผสมพันธุ์แบบสุ่ม (random mating)

  • โดยที่ไม่มีการคัดเลือก (selection),

  • ไม่มีการกลายพันธุ์ (mutation),

  • ไม่มีการอพยพ (migration)

  • ไม่อยู่ในสภาพประชากรกลุ่มเล็ก(genetic drift) เข้ามาเกี่ยวข้อง ความถี่ของยีนในรุ่นลูกสามารถวัดได้จากความถี่ในรุ่นพ่อแม่

  • ความถี่ของยีน และ genotype มีค่าคงที่ จากรุ่นหนึ่งไปสู่อีกรุ่นหนึ่ง หรือเรียกว่าประชากรเข้าสู่สภาพสมดุล (equilibrium) เป็นตามกฎของ Hardy-Weinberg


ความถี่ (genotype หลังการผสมพันธุ์จะมีค่า ดังนี้

D = p2

H = 2pq

R = q2

เมื่อ p และ q เป็นความถี่เริ่มต้น


ตัวอย่าง (

  • กำหนดให้ความถี่รุ่นพ่อแม่ของยีน R(p) = 0.875 และ ยีน r (q) =0.125

  • การหาความถี่ genotype ของลูกรุ่น F1 จะเป็นดังนี้

  • ถ้าเข้ากฎของ HW

  • D= f(RR) = p2 = (0.875)2 = 0.766

  • H =f(Rr) = 2pq = (0.875)(0.125) = 0.218

  • R = f(rr) = q2 = (0.125)2 = 0.016


ความถี่ยีน ในรุ่น (F1

  • f(R) = 0.766 + ½(0.218) = 0.875

  • f(r) = 0.016 + ½ (0.218) = 0.125

ข้อสังเกต

f(gene) ในลูกรุ่น F1 จะเท่ากับ f(gene) ของพ่อแม่


Complete dominant
ตัวอย่าง การข่มแบบสมบูรณ์ (complete dominant)

  • กำหนดให้ยีน D = ควบคุมลักษณะรูปร่างปกติ

    d = ควบคุมลักษณะแคระ ในโคเนื้อ

    โดย D>d อย่างสมบูรณ์ ผลปรากฏว่า มีโคแคระอยู่ 9 ตัว จาก 625 ตัว จงคำนวณความถี่ genotype และ ความถี่ gene


Population genetics 2

Population genetics 2 การข่มแบบสมบูรณ์


ตัวอย่าง การข่มแบบสมบูรณ์ : กำหนดให้ยีน R ควบคุมการมีสีแดง ข่มยีน r ซึ่งควบคุมการมีสีขาวอย่างไม่สมบูรณ์ (co-dominant alleles) โดยโค Rrจะมีสีโรน หากฝูงโคหนึ่งพบว่ามีสีแดงอยู่ 250 ตัว,สีโรน450 ตัว และสีขาว 200 ตัว จงคำนวณความถี่ genotypeและความถี่ยีน


ความถี่ การข่มแบบสมบูรณ์ genotype:

f(RR) = 250/900 = 0.278

f(Rr) = 450/900 = 0.500

f(rr) = 200/900 = 0.222

ความถี่ gene:

f(R) = (500+450)/1,800 = 0.528

f(r) = (400+450)/1,800 = 0.472


ข้อสังเกต การข่มแบบสมบูรณ์ :

f(RR) + f(Rr) + f(rr) = 1.0

f(R) + f(r) = 1.0

  • ผลรวมความถี่ genotype และความถี่ gene จะเท่ากับ 1 เสมอ

    ดังนั้นหากทราบความถี่ genotype f(RR) และ f(Rr) จะสามารถคำนวณหา f(rr)

    ได้จาก f(rr) = 1 – f(RR) – f(Rr)

  • จากผลรวมของความถี่ยีนทั้งหมดมีค่าเท่ากับ 1 ดังนั้นหากทราบ f(R)

    เราสามารถคำนวณหา f(r) ได้จาก f(r) = 1 – f(R)


เราจะทราบได้อย่างไร ...

การทดสอบไค-สแควร์(2-test)

การทดสอบถึงการถ่ายทอดลักษณะทางพันธุกรรมเกี่ยวกับยีนว่ามีการควบคุมแบบใดนั้น

วิธีหนึ่งที่นิยมคือการทดสอบจากอัตราส่วนของลักษณะต่างๆที่เกิดขึ้นจากการผสมพันธุ์กับค่าที่ควรเป็นตามทฤษฎี เรียกว่าการทดสอบ goodness of fits โดยใช้ค่าสถิติไค-สแควร์


ลักษณะประชากรอยู่ในสภาพสมดุล (equilibrium population)

หากกำหนดให้ p =ความถี่ของยีน Aและ q =ความถี่ของยีน aเมื่อนำ p + q = 1และพบว่าความถี่ genotypeของลูกในรุ่นถัดไป จะเป็นไปตามกฎ binomial expansionคือ มีรูปแบบสมการดังนี้

(p+q)2 = (p+q)*(p+q)

= p2+2pq+q2= 1


Ex. จากตัวอย่างที่ผ่านมาหากกำหนดให้ลักษณะการมีสีของโค ซึ่งพบว่า f(R) = 0.528และf(r) = 0.472หากปล่อยให้โคมีการผสมพันธุ์กันอย่างสุ่ม จะพบว่าความถี่ยีนในรุ่นลูกจะเข้าสู่สมดุล ดังนี้

ความถี่ genotypeในรุ่นลูก

f(RR) = p2= (0.528)2 = 0.279

f(Rr) = 2pq = 2(0.528)(0.472) = 0.498

f(rr) = r2 = (0.472)2= 0.223


  • ความถี่ gene ในรุ่นลูก

  • f(R) = f(RR) + ½f(Rr)

  • = 0.279 + ½(0.498) = 0.528

  • f(r) = f(rr) + ½f(Rr)

  • = 0.223 + ½(0.498) = 0.472

  • จะเห็นว่าความถี่ยีนในรุ่นลูก และรุ่นพ่อแม่นั้นมีค่าเท่ากัน


ข้อสังเกต

ความถี่ยีนที่ได้ในรุ่นลูกนี้มีค่าเท่ากับในรุ่นพ่อแม่ตามกฎของ Hardy-Weinberg ในขณะที่ความถี่ genotype ของทั้งสองรุ่นนั้นไม่เท่ากัน

ความถี่ยีนของประชากรสามารถเข้าสู่ภาวะสมดุลภายในลูกรุ่นแรกหลังจากที่มีการผสมพันธุ์กันอย่างสุ่ม


Complete dominant1
ตัวอย่าง การข่มแบบสมบูรณ์ (complete dominant)

  • กำหนดให้ยีน d = ควบคุมลักษณะแคระ ในโคเนื้อ

    D = ควบคุมลักษณะรูปร่างปกติ

  • โดย D>d อย่างสมบูรณ์ ผลปรากฏว่ามีโคแคระอยู่ 9 ตัว จากโคทั้งหมด 625 ตัว จงคำนวณความถี่ genotype และ ความถี่ gene


จง การข่มแบบสมบูรณ์ คำนวณความถี่ของยีนแคระของโคฝูงนี้ที่ภาวะสมดุล


  • กำหนดให้ยีน การข่มแบบสมบูรณ์ d = ควบคุมลักษณะแคระ ในโคเนื้อ

  • D = ควบคุมลักษณะรูปร่างปกติ

  • โดย D>d อย่างสมบูรณ์ ผลปรากฏว่ามีโคแคระอยู่ 9 ตัว จากโคทั้งหมด 625 ตัว จงคำนวณความถี่ genotype และ ความถี่ gene


หาก การข่มแบบสมบูรณ์ กำหนดให้ ความถี่ยีนปกติหรือ f(D) = pและความถี่ของยีนแคระหรือ f(d) = qและกำหนดให้โคฝูงนี้มีการผสมพันธุ์กันอย่างสุ่ม

f(dd) = 9/625 = 0.0144

จากกฎของ Hardy-Weinbergทำให้ทราบความถี่ของยีนแคระ

f(dd) = q2

f(d) = == 0.12

จาก p+q = 1

f(D) = 1-0.12 = 0.88


ดังนั้นความถี่ยีนแคระจะมีค่าเท่ากับ 0.12 และความถี่ยีนปกติจะมีค่าเท่ากับ 0.88 และสามารถคำนวณความถี่จีโนไทป์ ของ DDและ Ddได้ดังนี้

f(DD) = p2

= (0.88)2 = 0.7744

f(Dd) = 2pq

= 2(0.88)(0.12) = 0.2112


กำหนดให้ ยีน 0.12 และความถี่ยีนปกติจะมีค่าเท่ากับ 0.88 และสามารถคำนวณR ควบคุมการมีสีแดง ข่มยีน r ซึ่งควบคุมการมีสีขาวอย่างไม่สมบูรณ์ (co-dominant alleles) โดยโค Rrจะมีสีโรน หากฝูงโคหนึ่ง พบว่ามีสีแดงอยู่ 250 ตัว, สีโรน450 ตัว และสีขาว 200 ตัว

การผสมพันธุ์ Rrจะต้องได้ลูกสีแดง :สีโรน:สีขาว ในอัตราเท่ากับ 1:2:1 ในประชากรนี้ยีน R ข่ม r แบบใด

ตั้งสมมุติฐาน

Ho : อัตราส่วนของ ลูกสีแดง :สีโรน:สีขาว =1:2:1

HA :อัตราส่วนของ ลูกสีแดง :สีโรน:สีขาว 1:2:1


การทดสอบไค 0.12 และความถี่ยีนปกติจะมีค่าเท่ากับ 0.88 และสามารถคำนวณ-สแควร์(2-test)

2value =

เมื่อO =จำนวนที่ได้จากการสังเกต (observed number)

E =จำนวนที่คาดว่าควรจะเป็นตามทฤษฎี (expected number)

ถ้า 2value ที่คำนวณได้ < 2 (df) จากตาราง จึงยอมรับสมมุติฐานว่าอัตราส่วนเป็นไปตามทฤษฎี


ค่าคาดหมายตามทฤษฎีคำนวณได้จากค่าคาดหมายตามทฤษฎีคำนวณได้จาก:

1. นับจำนวนอัตราส่วนที่ทดสอบรวมแล้วนำไปหารจำนวนสัตว์ที่ทดสอบรวม เพื่อคำนวณจำนวนสัตว์ต่อหนึ่งอัตราส่วน

จำนวนอัตราส่วนทดสอบรวม = 3+1 = 4

จำนวนสัตว์ต่อหนึ่งอัตราส่วน = 900/4 = 225

2. คูณกลับเข้ากับจำนวนอัตราส่วนที่ทดสอบเพื่อเป็นค่าคาดหมายตามทฤษฎี

ค่าคาดหมายของการเกิดลูกสีแดงและขาว = 1x225 = 225

ค่าคาดหมายของการเกิดลูกสีโรน = 2x225 = 450


ค่าคาดหมายตามทฤษฎีคำนวณได้จาก2value=

=

เมื่อเปิด 2(2)จากตารางที่นัยสำคัญ 0.05ที่ df 2พบว่ามีค่า 5.99

เนื่องจาก 2value< 2 (2)ดังนั้นจึง ยอมรับ Ho (null hypothesis)

สรุปว่า การควบคุมลักษณะการมีสีของโคเป็นแบบข่มไม่สมบูรณ์อย่างมีนัยสำคัญทางสถิติ


การตรวจสอบสมดุลของความถี่ยีนในประชากรโคเนื้อการตรวจสอบสมดุลของความถี่ยีนในประชากรโคเนื้อ

ค่า Expected คำนวณได้จาก p2(N), 2pq(N), และ q2(N) สำหรับยีโนไทป์ RR, Rrและ rr

ดังนั้น ค่าคาดหวังว่าจะพบตามกฎ H-W คำนวณได้ดังนี้

สีแดง = p2(N) = (0.278)(900) = 250.2

สีโรน= 2pq(N)=(0.5)(900) = 450

สีขาว = q2(N) = (0.222)(900) = 199.8

N = จำนวนสัตว์ทั้งหมดในประชากร


เมื่อเปิด การตรวจสอบสมดุลของความถี่ยีนในประชากรโคเนื้อ2(1)จากตารางที่นัยสำคัญ 0.05 ที่ df1 พบว่ามีค่า 3.84

เนื่องจาก 2value< 2(1)ดังนั้นจึง ยอมรับ Ho (null hypothesis)

สรุปว่า ยีนควบคุมลักษณะการมีสีของโค มีความถี่ยีนอยู่ในสมดุลของ H-W อย่างมีนัยสำคัญทางสถิติ

ข้อสังเกต: เนื่องจากความถี่ยีโนไทป์ สามารถคำนวณได้หากทราบความถี่ยีนใดยีน R หรือ r ตัวใดตัวหนึ่ง ดังนั้น จึงมี df = 1


ปัจจัยที่มีผลกระทบต่อความถี่ยีนปัจจัยที่มีผลกระทบต่อความถี่ยีน


ในภาวะที่ประชากรขนาดใหญ่ มีการผสมพันธุ์กันอย่างสุ่ม

ความถี่ของยีน

จะเข้าสู่ภาวะสมดุลตามทฤษฏีของ Hardy-Weinberg

แต่ธรรมชาติทั่วไปจะมีปัจจัยที่มากระทบให้ความถี่ยีนมีการเปลี่ยนแปลงได้ตลอดเวลา เรียกว่า gene force


ปัจจัยที่มีผลกระทบต่อความถี่ยีนปัจจัยที่มีผลกระทบต่อความถี่ยีน

สามารถแบ่งได้เป็น 2 แบบใหญ่ๆคือ

Systematic process

Dispersive process

Positive assortive mating

Non-random mating

Negative assortive mating

Migration

Genetic drift

Non-recurrent mutation

Mutation

Recurrent mutation

Selection

Culling

Favouring


การผสมพันธุ์อย่างไม่สุ่มการผสมพันธุ์อย่างไม่สุ่ม(non-random mating)

  • การผสมพันธุ์ที่ไม่เป็นไปอย่างสุ่ม หมายถึงการผสมพันธุ์ที่สัตว์แต่ละตัว

  • มีโอกาสที่จะได้รับการผสมพันธุ์อย่างไม่เท่าเทียมกัน

  • ซึ่งอาจเกิดเนื่องจาก การมีคนเข้าไปจัดการหรือจากพฤติกรรมของสัตว์เอง หากเป็นการผสม

  • ในลักษณะที่เหมือนกันเข้าด้วยกัน..... positive assortive mating

  • การผสมพันธุ์ในลักษณะที่ตรงข้ามกันเข้าด้วยกัน …negative assortivematingการผสมพันธุ์ลักษณะนี้จะมีผลต่อการเปลี่ยนแปลง ความถี่ genotypeในขณะที่ไม่มีผลต่อความถี่ยีน


การผสมพันธุ์อย่างไม่สุ่มการผสมพันธุ์อย่างไม่สุ่ม(non-random mating) ชนิด

positive assortive mating


การผสมพันธุ์อย่างไม่สุ่มการผสมพันธุ์อย่างไม่สุ่ม(non-random mating) ชนิด

negative assortive mating


ประชากรต่างแหล่งการผสมพันธุ์อย่างไม่สุ่ม

f(a) = q1

N= n1

ประชากรเดิม

f(a) = q1

N = nm

f(a)= q0

N= n0

ฝูงอพยพ

การอพยพ(migration)

การอพยพเป็นปัจจัยหลักและพบได้เสมอในการเปลี่ยนแปลงความถี่ของยีน

 ประชากรสัตว์ เมื่อมีการอพยพของฝูงสัตว์รวมถึงมีการขนย้ายนำเข้าสัตว์

จากต่างสถานที่หรือต่างประชากร


การอพยพการผสมพันธุ์อย่างไม่สุ่ม(migration)

การอพยพ หมายถึง การเคลื่อนย้ายสัตว์จากที่หนึ่งไปยังอีกที่หนึ่ง นิยมใช้ในกรณีสัตว์ ให้ผลผลิตตกต่ำ ดังนั้นจึงต้องมีการนำเอาพันธุกรรมที่ดีเข้ามาในพื้นที่ หรือฟาร์มเพื่อ ยกระดับของพันธุกรรมในประชากรเดิมให้สูงขึ้น


สาเหตุของการอพยพสัตว์เข้ามาในฟาร์มสาเหตุของการอพยพสัตว์เข้ามาในฟาร์ม

  • นำพันธุกรรมที่ดีเข้ามา เพิ่ม/ยกระดับ พันธุกรรมเดิมให้ดีขึ้น

  • จำนวนสัตว์ เพศผู้/เพศเมีย ไม่สมดุล

  • ความถี่ยีนของสัตว์แตกต่างกันมากจนไม่สามารถเข้าสู่ภาวะสมดุลได้

  • เหตุผลทางเศรษฐกิจ เช่น ผลผลิตตกต่ำ

  • เหตุผลด้านการปรับปรุงพันธุ์ เช่น สร้างสัตว์สายพันธุ์ใหม่ที่ต้องการ

    (น้ำเชื้อพ่อพันธุ์โคนม, สัตว์ป่าจากต่างพื้นที่)


เมื่อสิ้นสุดการอพยพแล้วความถี่ยีนของประชากรเดิมซึ่งมีสัตว์อพยพเข้ามาใหม่เมื่อสิ้นสุดการอพยพแล้วความถี่ยีนของประชากรเดิมซึ่งมีสัตว์อพยพเข้ามาใหม่

จะมีความถี่เปลี่ยนไป ดังสมการ

q’0 = q0 + m(q1- q0)

เมื่อ

q’0= ความถี่ยีนของประชากรหลังจากมีสัตว์อพยพเข้ามาแล้ว

q0 = ความถี่ยีนของประชากรเดิม

q1 = ความถี่ยีนของประชากรจากต่างแหล่ง

m = อัตราการอพยพ = migration rate

n0 = จำนวนสัตว์ในประชากรเดิม

nm = จำนวนสัตว์ที่มีการอพยพเข้ามา


Ex.เมื่อสิ้นสุดการอพยพแล้วความถี่ยีนของประชากรเดิมซึ่งมีสัตว์อพยพเข้ามาใหม่กำหนดให้ฝูงสุกรแห่งหนึ่งเดิมมีจำนวน 8,000ตัวและมีความถี่ยีนของ

การแพ้ก๊าซฮาโลเธน(q0)เท่ากับ 0.2ในขณะที่สุกรจากต่างประเทศมีความ

ถี่ยีน (q1)เท่ากับ 0.6หากมีการนำสุกรจากต่างประเทศฝูงนี้เข้ามาจำนวน

2,000ตัว จงคำนวณความถี่ของยีนของฝูงสุกรหลังจากที่มีการนำสัตว์

เข้ามาแล้ว

q’0 = q0 + m(q1-q0)

=

= 0.2 + 0.08

= 0.28

q = q’0 - q0

= 0.28 - 0.2

= 0.08


ข้อสังเกตเมื่อสิ้นสุดการอพยพแล้วความถี่ยีนของประชากรเดิมซึ่งมีสัตว์อพยพเข้ามาใหม่

  • หาก มีค่าเป็นลบ แสดงว่าประชากรที่อพยพเข้ามาใหม่ไม่ดี/ไม่มีประสิทธิภาพ และ

  • หาก มีค่าเป็นบวก แสดงว่าประชากรที่อพยพเข้ามาใหม่ดีและมีประสิทธิภาพ

  • ช่วยในการตัดสินใจอพยพประชากรเข้ามาใหม่ในครั้งต่อไป


การกลายยีนเมื่อสิ้นสุดการอพยพแล้วความถี่ยีนของประชากรเดิมซึ่งมีสัตว์อพยพเข้ามาใหม่(mutation)

  • เป็นการเปลี่ยนแปลงระดับโมเลกุลของพันธุกรรมสัตว์

  • เป็นการเปลี่ยนแปลงที่ลำดับเบสของ DNA (A, T, C และ G)

  • โอกาสในการเกิดน้อยมาก 10-4 – 10-5

  • เมื่อเกิดขึ้นในส่วนใดของยีนจะมีผลให้ความถี่ยีนเปลี่ยนแปลง


Mutation
การกลายยีน เมื่อสิ้นสุดการอพยพแล้วความถี่ยีนของประชากรเดิมซึ่งมีสัตว์อพยพเข้ามาใหม่(mutation)


การกลายยีนเมื่อสิ้นสุดการอพยพแล้วความถี่ยีนของประชากรเดิมซึ่งมีสัตว์อพยพเข้ามาใหม่(mutation)

  • การกลายยีนมี 2 แบบ

    1. การกลายยีนแบบไม่ย้อนกลับ (non-recurrent mutation)

    โอกาสเกิดน้อย เกิดแล้วมักทำให้สัตว์ตาย จึงไม่มีโอกาส

    ขยายพันธุ์

    2. การกลายยีนแบบย้อนกลับ (recurrent mutation)

    พบมากกว่า


การกลายยีนเมื่อสิ้นสุดการอพยพแล้วความถี่ยีนของประชากรเดิมซึ่งมีสัตว์อพยพเข้ามาใหม่(mutation)

การกลายยีนแบบไม่ย้อนกลับ (non-recurrent mutation)

เป็นการกลายยีนในลักษณะที่ไปในทางใดทางหนึ่งแบบไม่ย้อนกลับ (one- way mutation)ดังนั้นเมื่อจุดสมดุลจะอยู่ที่ความถี่ยีนด้านใดด้านหนึ่งมีค่าเป็น 0และความถี่ยีนอีกด้านหนึ่งมีค่าเป็น 1

ยีน : R r

ความถี่ : p q

ถ้ากำหนดให้ก่อนการกลายยีนมี f(R) , f(r)มีค่า p0 , q0 และกำหนดให้อัตราการกลายยีนมีค่า uแล้ว ความถี่ของยีนภายหลังการกลายยีน 1รุ่น จะเปลี่ยนไป โดย

f(R) = p1 = p0 - up0

= p0(1-u)

f(r) = q1 = q0 + up0 หรือ 1 – p1

ข้อสังเกต

เมื่อมีการกลายยีนจาก p >> q จะสังเกตได้ว่าในแต่ละรุ่นนั้น f(R) จะลดลงด้วยอัตรา up0 และ f(r) จะเพิ่มขึ้นด้วยอัตรา up0


การกลายยีนเมื่อสิ้นสุดการอพยพแล้วความถี่ยีนของประชากรเดิมซึ่งมีสัตว์อพยพเข้ามาใหม่(mutation)

ระยะเวลาการกลายยีนแบบไม่ย้อนกลับ

หากกำหนดให้ qเป็นความแตกต่างของความถี่ยีนระหว่างก่อนและหลังการกลายยีนแบบไม่ย้อนกลับ ดังนั้น

q = q1 - q0

= (q0 + up0) - q0

= up0

หากทราบความถี่ยีนเริ่มต้น (q0)และความถี่ยีนสุดท้าย (qt)ก็สามารถคำนวณระยะเวลาของการกลายยีนเป็นจำนวนรุ่น (t) ได้จากสมการความแตกต่างของความถี่ในแต่ละรุ่น (q)ดังนี้

จากq = up ; t =

= u(1-q)


การกลายยีนเมื่อสิ้นสุดการอพยพแล้วความถี่ยีนของประชากรเดิมซึ่งมีสัตว์อพยพเข้ามาใหม่(mutation)

  • การกลายยีนแบบไม่ย้อนกลับ (non-recurrent mutation)

    (หรือ one – way mutation)

    ความถี่ยีนจะเข้าสู่สมดุลเมื่อ

    “ความถี่ของยีนด้านใดด้านหนึ่งมีค่าเท่ากับ 0

    และความถี่ของยีนอีกด้านหนึ่งมีค่าเท่ากับ 1”


การกลายยีนเมื่อสิ้นสุดการอพยพแล้วความถี่ยีนของประชากรเดิมซึ่งมีสัตว์อพยพเข้ามาใหม่(mutation)

Ex. กำหนดให้ยีน Bเริ่มต้นมีความถี่ยีน (p)เท่ากับ 0.8หากอัตราการกลายยีนแบบไม่ย้อนกลับ (u)จาก B bมีค่าเท่ากับ 10-4 จงคำนวณระยะเวลาในการที่จะทำให้ความถี่ยีน Bลดลง 0.1

t =

t =

ต้องใช้เวลา= 1,335.31รุ่น


การกลายยีนเมื่อสิ้นสุดการอพยพแล้วความถี่ยีนของประชากรเดิมซึ่งมีสัตว์อพยพเข้ามาใหม่(mutation)

การกลายยีนแบบย้อนกลับ (recurrent mutation)

เป็นการกลายยีนในลักษณะที่มีการย้อนกลับได้ (two-way mutation)ดังนั้นเมื่อจุดสมดุลจะขึ้นอยู่กับความสัมพันธ์ระหว่างอัตราการกลายยีนไปข้างหน้าและอัตราการกลายยีนย้อนกลับ

ยีน : B b

ความถี่ : p q

ถ้ากำหนดให้อัตราการกลายยีนไปข้างหน้ามีค่า uและอัตราการกลายยีนย้อนกลับมีค่า v แล้วความถี่ยีนภายหลังการกลายยีน 1รุ่นจะเปลี่ยนไปดังสมการ

f(B) = p1 = p0 - up0 + vq0

= p0(1-u) + vq0

f(b) = q1 = q0 + up0 - vq0

U

V


Mutation1
การกลายยีน เมื่อสิ้นสุดการอพยพแล้วความถี่ยีนของประชากรเดิมซึ่งมีสัตว์อพยพเข้ามาใหม่(mutation)

  • ข้อสังเกต

    ถ้า up0 > vq0 จะทำให้ f(B) มีค่าลดลง

    up0 < vq0 จะทำให้ f(B) มีค่าเพิ่มขึ้น

    up0 = vq0 จะทำให้ f(B) มีค่าคงที่หรืออยู่ในภาวะสมดุล


การกลายยีนเมื่อสิ้นสุดการอพยพแล้วความถี่ยีนของประชากรเดิมซึ่งมีสัตว์อพยพเข้ามาใหม่(mutation)

ความถี่ยีนที่ภาวะสมดุล

หากทราบอัตราการกลายยีนไปข้างหน้าและย้อนกลับสามารถคำนวณความถี่ยีนที่ภาวะสมดุลได้ดังนี้

vqE= upE

vqE= u(1-qE)

vqE= u - uqE

vqE+ uqE= u

(v+u)qE= u

qE=


การกลายยีนเมื่อสิ้นสุดการอพยพแล้วความถี่ยีนของประชากรเดิมซึ่งมีสัตว์อพยพเข้ามาใหม่(mutation)

การคำนวณระยะเวลาเป็นจำนวนรุ่น


Ex. เมื่อสิ้นสุดการอพยพแล้วความถี่ยีนของประชากรเดิมซึ่งมีสัตว์อพยพเข้ามาใหม่ถ้าเดิมประชากรมีความถี่ q0 = 0.2เมื่อเกิดกลายยีนโดยมีอัตราไปข้างหน้า (B->b)หรือ uเท่ากับ 4.2 x 10-5 และมีอัตราการกลายยีนย้อนกลับ (b->B)หรือ vเท่ากับ 2.1 x 10-5 จงคำนวณความถี่ของยีนในชั่วที่ 1และเมื่อถึงสมดุล

q1 = q0 + up0 – vq0

= 0.2+(4.2x10-5)(0.8) - (2.1x10-5)(0.2)

= 0.2+ (0.294x10-4)

qE =

== 0.6667


Ex.เมื่อสิ้นสุดการอพยพแล้วความถี่ยีนของประชากรเดิมซึ่งมีสัตว์อพยพเข้ามาใหม่จากตัวอย่างเดิมจงคำนวณระยะเวลาในการที่ทำให้ความถี่ยีน bเพิ่มขึ้น 10%


ปัจจัยที่มีผลกระทบต่อความถี่ปัจจัยที่มีผลกระทบต่อความถี่ยีน 2


Selection
การคัดเลือก ปัจจัยที่มีผลกระทบต่อความถี่(selection)


Natural selection

Resistance to antibacterial soapปัจจัยที่มีผลกระทบต่อความถี่

Generation 1: 1.00 not resistant

0.00 resistant

Natural selection


Natural selectionปัจจัยที่มีผลกระทบต่อความถี่

Resistance to antibacterial soap

Generation 1: 1.00 not resistant

0.00 resistant


Natural selectionปัจจัยที่มีผลกระทบต่อความถี่

Resistance to antibacterial soap

Generation 1: 1.00 not resistant

0.00 resistant

Generation 2: 0.96 not resistant

0.04 resistant

mutation!


Natural selectionปัจจัยที่มีผลกระทบต่อความถี่

Resistance to antibacterial soap

Generation 1: 1.00 not resistant

0.00 resistant

Generation 2: 0.96 not resistant

0.04 resistant

Generation 3: 0.76 not resistant

0.24 resistant


Natural selectionปัจจัยที่มีผลกระทบต่อความถี่

Resistance to antibacterial soap

Generation 1: 1.00 not resistant

0.00 resistant

Generation 2: 0.96 not resistant

0.04 resistant

Generation 3: 0.76 not resistant

0.24 resistant

Generation 4: 0.12 not resistant

0.88 resistant


Selection1
การคัดเลือก ปัจจัยที่มีผลกระทบต่อความถี่(selection)

แนวคิดของการคัดเลือก

ฝูงสัตว์ก่อนการคัดเลือก

การถ่ายทอดพันธุกรรม

มาสู่รุ่นลูก

การคัดเลือก

ยีนที่ไม่ดีคัดทิ้ง

ยีนที่ดีคัดเก็บไว้

ความถี่ยีน หรือ อัตราการขยายพันธุ์เปลี่ยนแปลงไป

เรียกว่าค่า fitnessหรือ adaptive value


Selection2
การคัดเลือก ปัจจัยที่มีผลกระทบต่อความถี่(selection)


Selection3
การคัดเลือก ปัจจัยที่มีผลกระทบต่อความถี่(selection)

ชนิดของการคัดเลือก

1. การคัดทิ้งลักษณะ recessiveเมื่อมีการข่มแบบสมบูรณ์

2. การคัดทิ้งลักษณะ dominantเมื่อมีการข่มแบบสมบูรณ์

3. การคัดทิ้งลักษณะ recessiveและ dominant เมื่อมีการข่ม

แบบไม่สมบูรณ์


Selection4
การคัดเลือก ปัจจัยที่มีผลกระทบต่อความถี่(selection)

1. การคัดทิ้งลักษณะ recessiveเมื่อมีการข่มแบบสมบูรณ์

เป็นการคัดเลือกเพื่อกำจัดลักษณะ recessive (aa)และเก็บ

ลักษณะdominant (AA, Aa)ไว้ในฝูง


Selection5
การคัดเลือก ปัจจัยที่มีผลกระทบต่อความถี่(selection)

1. การคัดทิ้งลักษณะ recessiveเมื่อมีการข่มแบบสมบูรณ์

ความถี่ genotypeก่อนคัดเลือก

ความถี่ genotypeหลังคัดเลือก


Selection6
การคัดเลือก ปัจจัยที่มีผลกระทบต่อความถี่(selection)

1. การคัดทิ้งลักษณะ recessiveเมื่อมีการข่มแบบสมบูรณ์

ความถี่แต่ละ genotypeรุ่นต่อไปที่เกิดจากฝูงคัดเลือก จะมีค่าดังนี้


Selection7
การคัดเลือก ปัจจัยที่มีผลกระทบต่อความถี่(selection)

1. การคัดทิ้งลักษณะ recessiveเมื่อมีการข่มแบบสมบูรณ์

ความถี่ยีนรุ่นต่อไปที่เกิดจากฝูงคัดเลือกจะมีค่าดังนี้


Selection8
การคัดเลือก ปัจจัยที่มีผลกระทบต่อความถี่(selection)

Ex.ถ้ากำหนดให้อัตราการคัดทิ้ง aa

มีค่า 0.5และ f(AA), f(Aa), f(aa)มีค่า

0.36, 0.48, 0.16ตามลำดับ

จงคำนวณความถี่ของยีนภายหลัง

การคัด 1รุ่น


Selection9
การคัดเลือก ปัจจัยที่มีผลกระทบต่อความถี่(selection)

ระยะเวลาของการคัดเลือก

ในกรณีคัดทิ้งลักษณะ recessiveออกทั้งหมด หากทราบความถี่ยีนเริ่มต้น (q0)และความถี่ยีนสุดท้าย (qt)ก็สามารถคำนวณระยะเวลาหรือจำนวนรุ่นของการคัดทิ้ง (t)ได้จากสมการดังนี้


Selection10
การคัดเลือก ปัจจัยที่มีผลกระทบต่อความถี่(selection)

Ex. กำหนดให้การมีนิ้วเท้าเกิน เป็นลักษณะhomozygous recessive

และถูกควบคุมด้วยยีนคู่เดียว ถ้าปัจจุบันฝูงสุกรแห่งหนึ่งมีความถี่ของลักษณะ

ดังกล่าว 20% จงคำนวณระยะเวลาที่จะทำให้ความถี่ยีนนี้ลดลงครึ่งหนึ่งหากทำ

การคัดทิ้งสุกรดังกล่าวทั้งหมดในแต่ละรุ่นอย่างต่อเนื่อง


2. ปัจจัยที่มีผลกระทบต่อความถี่การคัดทิ้งลักษณะ dominantเมื่อมีการข่มแบบสมบูรณ์

เป็นการคัดเลือกเพื่อกำจัดลักษณะ dominant (AA, Aa)

และเก็บลักษณะ recessive (aa)ไว้ในฝูง


2. ปัจจัยที่มีผลกระทบต่อความถี่การคัดทิ้งลักษณะ dominant เมื่อมีการข่มแบบสมบูรณ์

ความถี่แต่ละ genotype รุ่นต่อไปที่เกิดจากฝูงคัดเลือก จะมีค่าดังนี้


2. ปัจจัยที่มีผลกระทบต่อความถี่การคัดทิ้งลักษณะ dominantเมื่อมีการข่มแบบสมบูรณ์

ความถี่ยีนรุ่นต่อไปที่เกิดจากฝูงคัดเลือกจะมีค่าดังนี้


Ex.ปัจจัยที่มีผลกระทบต่อความถี่ถ้ากำหนดให้อัตราการคัดทิ้ง Aมีค่า 0.5โดยf(AA), f(Aa), f(aa)มีค่า 0.36, 0.48, 0.16ตามลำดับ จงคำนวณความถี่ของยีน ภายหลังการคัด 1รุ่น


ระยะเวลาของการปัจจัยที่มีผลกระทบต่อความถี่คัดเลือก

ในกรณีคัดทิ้งลักษณะ dominantออกทั้งหมด หากทราบความถี่ยีนเริ่มต้น(q0)และความถี่ยีนสุดท้าย (qt)ก็สามารถคำนวณระยะเวลาของการคัดทิ้ง เป็นจำนวนรุ่น (t)ได้จากสมการดังนี้


Ex. ปัจจัยที่มีผลกระทบต่อความถี่กำหนดให้การมีขนที่หน้าแข้ง(feather shank)ในไก่เป็นลักษณะ

dominant และถูกควบคุมด้วยยีนคู่เดียว ถ้าปัจจุบันฝูงไก่แห่งหนึ่งมีความถี่ ของลักษณะดังกล่าว 10% จงคำนวณระยะเวลาที่ทำให้ความถี่ยีนลดลงเหลือ 1% หากทำการคัดทิ้งไก่ดังกล่าวทั้งหมดในแต่ละรุ่นอย่างต่อเนื่อง


3. การคัดทิ้งลักษณะ ปัจจัยที่มีผลกระทบต่อความถี่dominant และ recessiveเมื่อมีการข่มแบบไม่สมบูรณ์

เป็นการคัดเลือกเพื่อกำจัด homozygous recessiveกับ dominant

(aa, AA)และเก็บ heterozygous genotype (Aa)ไว้ในฝูง


3. การคัดทิ้งลักษณะ ปัจจัยที่มีผลกระทบต่อความถี่dominant และ recessiveเมื่อมีการข่มแบบไม่สมบูรณ์

ความถี่แต่ละ genotypeรุ่นต่อไปที่เกิดจากฝูงคัดเลือก จะมีค่าดังนี้


3. การคัดทิ้งลักษณะ ปัจจัยที่มีผลกระทบต่อความถี่dominant และ recessiveเมื่อมีการข่มแบบ ไม่สมบูรณ์

ความถี่ยีนรุ่นต่อไปที่เกิดจากฝูงคัดเลือกจะมีค่าดังนี้


Ex.ปัจจัยที่มีผลกระทบต่อความถี่ถ้ากำหนดให้อัตราการคัดทิ้ง AAมีค่า 0.5และ aaมีค่า 0.2โดย f(AA), f(Aa), f(aa)มีค่า 0.36, 0.48, 0.16ตามลำดับ จงคำนวณความถี่ของยีนภายหลังการคัด 1รุ่น


ความถี่ยีนที่ภาวะสมดุลความถี่ยีนที่ภาวะสมดุล


Ex. ความถี่ยีนที่ภาวะสมดุลกำหนดให้การมีสีน้ำตาลแดงในม้า (chestnut)มี genotype AA,สีขาว (creamello)มี genotype aa,และการมีตัวสีแดงแผงคอสีขาว (palomino)มี genotype Aaถ้าฝูงม้าแห่ง หนึ่งต้องการสร้างฝูงม้า palominoจึงคัดม้าสีน้ำตาลแดงและสีขาวออกจากฝูง โดยม้าสีน้ำตาล แดงสามารถคัดได้ทั้งหมดแต่ม้าสีขาวคัดได้เพียงครึ่งหนึ่ง หากคัดเลือกในลักษณะนี้อย่างต่อเนื่อง ในแต่ละรุ่นแล้ว จงคำนวณความถี่ยีนที่จุดสมดุล


ความถี่ยีนที่ภาวะสมดุลบางครั้งเรียกว่า ความสูญหายของยีนโดยบังเอิญ (chance)

 มักเกิดขึ้นเมื่อประชากรมีขนาดเล็กเกินไป

 ส่งผลให้ความถี่ของยีนใดยีนหนึ่งเข้าใกล้ 0 และความถี่ของอีกยีนหนึ่งเข้าใกล้ 1


การสูญหายของยีน ความถี่ยีนที่ภาวะสมดุล


Genetic drift

0.50 Rความถี่ยีนที่ภาวะสมดุล

0.50 r

0.25 R

0.75 r

Genetic drift

Before:

8 RR

8 rr

After:

2 RR

6 rr


การเปลี่ยนแปลงความถี่ยีน จะมีผลต่อความแตกต่าง/ความแปรปรวนทางพันธุกรรม (genetic variation)

Why is genetic variation important?

potential for change in genetic structure

  • adaptation to environmental change

  • - conservation

  • divergence of populations

  • - biodiversity


global จะมีผลต่อความแตกต่าง

warming

survival

Why is genetic variation important?

variation

EXTINCTION!!

no variation


Why is genetic variation important? จะมีผลต่อความแตกต่าง

variation

no variation


Why is genetic variation important? จะมีผลต่อความแตกต่าง

divergence

variation

NO DIVERGENCE!!

no variation


ad