Quần thể tự phối

1. Khái niệm

- Các quần thể thực vật tự thụ phấn, các quần thể động vật lưỡng tính tự thụ tinh và các quần thể động vật giao phối cận huyết (hay giao phối gần) thuộc về quần thể tự phối.

2. Đặc trưng di truyền của quần thể tự phối

- Quần thể tự phối bao gồm những dòng thuần có kiểu gen khác nhau.

- Sự chọn lọc trong các dòng thuần của quần thể thường không có hiệu quả.

- Sự tự phối làm cho số 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 alen trong các quần thể tự phối không thay đổi qua các thế hệ.
•  Tần số kiểu gen trong quần thể tự phối thay đổi theo hướng giảm dần tỷ lệ kiểu gen dị hợp tử, tăng dần tỷ lệ kiểu gen đồng hợp tử và cuối cùng tỷ lệ các đồng hợp tử bàng tần số của các alen tương ứng.
•  Mức độ đa dạng di truyền trong các quần thể tự phối đều bị giảm.
•  Sự thay đổi thành phần kiểu gen của quần thể tự phối qua các thế hệ:

Thế hệ	Tỷ lệ kiểu gen đồng hợp trội AA	Tỷ lệ kiểu gen dị hợp Aa	Tỷ lệ kiểu gen đồng hợp lặn aa
I0	\(0\)	\(1\)	\(0\)
I1	\(\frac{1}{4}\)	\(\left(\frac{1}{2}\right)^1\)	\(\frac{1}{4}\)
I2	\(\frac{3}{8}\)	\(\left(\frac{1}{2}\right)^2\)	\(\frac{3}{8}\)
I3	\(\frac{7}{16}\)	\(\left(\frac{1}{2}\right)^3\)	\(\frac{7}{16}\)
…	...	…	…
In	\(\frac{1-\left(\frac{1}{2}\right)^n}{2}\)	\(\left(\frac{1}{2}\right)^n\)	\(\frac{1-\left(\frac{1}{2}\right)^n}{2}\)

Xét ví dụ: Trong quần thể có:

- Thế hệ ban đầu P: gồm 100% cá thể có kiểu gen Aa.

• Sau 1 thế hệ tự phối: F1: \(\frac{1}{4}AA:\frac{1}{2}Aa:\frac{1}{4}aa\)
• Sau 2 thế hệ tự phối: F2: \(\left(\frac{1}{4}+\frac{1}{4}\cdot\frac{1}{2}\right)AA:\left(\frac{1}{2}\cdot\frac{1}{2}\right)Aa:\left(\frac{1}{4}+\frac{1}{4}\cdot\frac{1}{2}\right)aa\)
• Sau n thế hệ tự phối: Fn: \(\left(\frac{1-\left(\frac{1}{2}\right)^n}{2}\right)AA:\left(\frac{1}{2}\right)^nAa:\left(\frac{1-\left(\frac{1}{2}\right)^n}{2}\right)aa\)

- Thế hệ ban đầu P: có tần số các kiểu gen: \(x (AA) + y (Aa) + x (aa) = 1\)

• Sau n thế hệ tự phối: Fn: \(\left[x+y\left(\frac{1-\left(\frac{1}{2}\right)^n}{2}\right)\right]AA:\left[y\left(\frac{1}{2}\right)^n\right]Aa:\left[z+y\left(\frac{1-\left(\frac{1}{2}\right)^n}{2}\right)\right]aa\)

​

II. CÔNG THỨC VÀ BÀI TẬP QUẦN THỂ TỰ PHỐI

Dạng 1: Cho thành phần kiểu gen của thế hệ P (thế hệ xuất phát) 100% dị hợp Aa qua n thế hệ tự phối tìm thành phần kiểu gen của thế hệ Fn

Cách giải:

Quần thể P Sau n thế hệ tự phối thành phần kiểu gen thay đổi như sau:

- Tỷ lệ thể dị hợp Aa trong quần thể Fn là: \(Aa=\left(\frac{1}{2}\right)^n\)

 - Tỷ lệ thể đồng hợp trội AA , aa trong quần thể Fn là: \(AA=aa=\frac{1-\left(\frac{1}{2}\right)^n}{2}\)

Ví dụ 1: Quần thể ban đầu 100% cá thể có kiểu gen dị hợp. Sau 3 thế hệ tự thụ phấn thành phần kiểu gen của quần thể như thế nào?

Giải nhanh:

Sau n thế hệ tự phối thành phần kiểu gen thay đổi như sau (Với n = 3)

- Tỷ lệ thể dị hợp Aa trong quần thể Fn là: \(Aa=\left(\frac{1}{2}\right)^n=\left(\frac{1}{2}\right)^3=0,125\)

 - Tỷ lệ thể đồng hợp trội AA trong quần thể Fn là: \(AA=aa=\frac{1-\left(\frac{1}{2}\right)^n}{2}=\frac{1-\left(\frac{1}{2}\right)^3}{2}=0,4375\)

Dạng 2: Cho thành phần kiểu gen của thế hệ P qua n thế hệ tự phối tìm thành phần kiểu gen của thế hệ Fn

Cách giải: 

Quần thể tự phối có thành phần kiểu gen của thể hệ P ban đầu như sau: xAA + yAa + zaa

Quần thể P Sau n thế hệ tự phối thành phần kiểu gen thay đổi như sau: 

- Tỷ lệ thể đồng hợp trội AA trong quần thể Fn là:  \(AA=x+y\frac{1-\left(\frac{1}{2}\right)^n}{2}\)

- Tỷ lệ thể dị hợp Aa trong quần thể Fn là: \(Aa=y\left(\frac{1}{2}\right)^n\)

Tỷ lệ thể đồng hợp lặn aa trong quần thể Fn là: \(aa=z+y\frac{1-\left(\frac{1}{2}\right)^n}{2}\)

Ví dụ 2: Quần thể P có 35AA : 14Aa : 91aa = 1. Các cá thể trong quần thể tự phối bắt buộc qua 3 thế hệ tìm cấu trúc của quần thể qua 3 thế hệ.

Giải:

Cấu trúc của quần thể P: 0,25AA + 0,1Aa + 0,65aa

Cấu trúc của quần thể qua 3 thế hệ:

- Tỷ lệ đồng hợp trội AA là:  \(AA=x+y\frac{1-\left(\frac{1}{2}\right)^n}{2}=0,25+0,1\cdot\frac{1-\left(\frac{1}{2}\right)^3}{2}=0,29375\)

- Tỷ lệ thể dị hợp Aa là: \(Aa=y\left(\frac{1}{2}\right)^n=0,1\cdot\left(\frac{1}{2}\right)^3=0,0125\)

- Tỷ lệ thể đồng hợp lặn aa là: \(aa=z+y\frac{1-\left(\frac{1}{2}\right)^n}{2}=0,65+0,1\cdot\frac{1-\left(\frac{1}{2}\right)^3}{2}=0,69375\)

Vậy cấu trúc của quần thể qua 3 thế hệ là: \(0,29375 AA + 0,125 Aa + 0,69375 aa = 1\)

Ví dụ 3: Quần thể tự thụ phấn có thành phần kiểu gen ở thế hệ P là 0,8Bb + 0,2bb = 1. Sau 3 thế hệ tự thụ phấn cấu trúc của quần thể như thế nào?

Giải:

- Tỷ lệ thể đồng hợp trội AA trong quần thể F3 là: \(BB=x+y\left(\frac{1}{2}\right)^n=0,8\cdot\left(\frac{1}{2}\right)^3=0,35\)

- Tỷ lệ thể dị hợp Aa trong quần thể F3 là: \(Bb=0,8\cdot\left(\frac{1}{2}\right)^n=0,8\cdot\left(\frac{1}{2}\right)^3=0,1\)

Vậy cấu trúc của quần thể qua 3 thế hệ tự thụ phấn là: \(0,35 BB + 0,1 Bb + 0,55 bb = 1\)