, IB IO (i) Các alen này có tần số tƣơng ứng là p q r phân bố các kiểu gen nhƣ sau:
8.1.2.Cấu trúc di truyền của quần thể tự phố
Tự phối là trƣờng hợp các giao tử đực và giao tử cái của cùng một cá thể sinh vật lƣỡng tính phối hợp với nhau tạo nên các hợp tử (trao đổi giao tử theo hệ kín). Trong tự nhiên, hiện tƣợng này phổ biến ở các loài thực vật tự thụ phấn.
Ngƣời đầu tiên nghiên cứu cấu trúc di truyền của quần thể bằng phƣơng pháp di truyền là Wilhelm Johannsen vào năm 1903. Ông chọn đối tƣợng nghiên cứu là cây đậu tự thụ phấn phaseoles vulgaris. Johannsen theo dõi sự di truyền về trọng lƣợng hạt và đã phân lập đƣợc thành 2 dòng: Dòng hạt to (trọng lƣợng trung bình là 518,7 mg ) và dòng hạt nhỏ (trung bình là 443,4 mg). Theo các phép tính thống kê, chúng khác biệt nhau một cách đáng tin cậy. Điều đó chứng tỏ quần thể gồm những cây khác nhau về mặt di truyền, mỗi cây đó có thể tạo nên một dòng thuần của các cây tự thụ phấn.
Tiếp theo (trong vòng 6 – 7 thế hệ) ông theo dõi sự di truyền riêng rẽ trong mỗi dòng hạt nặng và hạt nhẹ thì không thấy dòng nào cho sự khác biệt nhau về trọng lƣợng hạt nhƣ trƣờng hợp trên. Điều đó chứng tỏ sự khác nhau về trọng lƣợng hạt bên trong dòng thuần là không di truyền đƣợc.
Nhƣ vậy, các quần thể của các cây tự thụ phấn gồm những dòng có kiểu gen khác nhau vì các cây của quần thể đó không lai với nhau. Khi cho tự phối, mỗi cơ thể riêng biệt có thể cho một chủng mới, thậm chí một giống mới.
Tự phối hay giao phối gần (gọi chung là nội phối) làm cho quần thể dần dần bị phân thành những dòng thuần có kiểu gen khác nhau. Trải qua nhiều thế hệ tự phối, các gen ở trạng thái dị hợp chuyển sang trạng thái đồng hợp. Số thể dị hợp giảm dần, số đồng hợp tăng dần.
Giả sử có quần thể ban đầu gồm toàn bộ các dị hợp tử (1Aa), ngay ở thế hệ tự phối đầu tiên thu đƣợc tỷ lệ các kiểu gen theo 1
4𝐴𝐴 ∶ 1
2𝐴𝑎 ∶ 1
4𝑎𝑎, ở đó lƣợng dị hợp tử đã giảm đi một nửa.
Ở các thế hệ tiếp theo, cứ sau mỗi đời tự phối tỷ lệ kiểu dị hợp tử giảm đi một nửa, giá trị giảm này tƣơng ứng với giá trị tăng lên của các kiểu đồng hợp tử, tới một số đời nào đó kiểu dị hợp tử chiếm tỷ lệ không đáng kể (Hình 8.3).
Hình 8.3. Sự biến đổi cấu trúc di truyền của quần thể qua các thế hệ tự phối
Biến thiên tần số các kiểu gen qua các thế hệ tự phối đƣợc trình bảy ở bảng 8.5.
Bảng 8.5. Tần số các kiểu gen ở các thế hệ tự phối
Thế hệ Biến thiên tần số các kiểu gen
0 Aa 1 ¼ AA ½ Aa ¼ aa 2 ¼ AA ½ (¼ AA : ½ Aa: ¼ aa) ¼ aa 3 ¼ AA 1/8 AA : ¼ Aa: 1/8 aa ¼ aa (¼ + 1/8) = 3/8 AA ¼ Aa (¼ + 1/8) = 3/8 aa (1/22 + 1/23) AA 1/22 Aa (1/22 + 1/23) aa . . . . . . .
n (2n–1)AA 2Aa (2n–1)aa
Nhƣ vậy quá trình tự phối nhanh chóng đƣa ra các kiểu gen đồng hợp tử. Nếu kiểu gen không thích ứng (giả sử aa) chúng sẽ bị loại bỏ khỏi quần thể với tốc độ rất nhanh. Đặc trƣng cơ bản của quần thể tự thụ phấn là tính chất đồng hợp tử. Một tập hợp bao gồm những cá thể đồng nhất về kiểu gen đồng hợp tử, tái sản theo phƣơng thức tự thụ phấn, gọi là một dòng thuần. Tính đa dạng ở quần thể tự thụ phấn đƣợc xem xét nhƣ sự đứng cạnh nhau của các dòng thuần.
Ở bảng 8.5 trình bày quá trình tự phối của quần thể xuất phát gồm toàn bộ các cá thể là dị hợp tử (Aa). Khi cấu trúc của quần thể xuất phát bao gồm các kiểu gen dị hợp tử và đồng hợp tử mà tƣơng quan của chúng đƣợc quy theo tỷ lệ hoặc hệ số (ví dụ k1AA: k2Aa: k3aa), sự biến thiên về tần số các kiểu gen đồng hợp tử, dị hợp tử qua các đời tự phối (n) diễn ra theo mô hình tổng quát sau:
Quần thể xuất phát (O) k1 AA : k2 Aa : k3 aa Ở thế hệ tự phối n: AA Aa aa • Từ kiểu gen Aa (2n – 1)k2 2k2 (2n – 1)k2 • Từ kiểu gen đồng hợp tử (AA; aa) 2 n+1 k1 2n+1k3 Cộng 2n(2k1 + k2) – k2 2k2 2n(2k3 + k2) – k2
Ví dụ: Quần thể ban đầu có cấu trúc 2AA: 3aa. Sau 3 đời tự phối, cấu trúc di truyền của quần thể sẽ là:
[23(2×2 + 3) – 3]AA : 2×3 aa : [23(2×0 + 3) – 3]aa → 53AA : 6Aa : 21aa