IV/ NHÂN TỐ TIẾN HểA CHỌN LỌC TỰ NHIấN
9. Chọn lọc: Loại bỏ alenlặn aa
Bài tập: Nếu QTGP ở trạng thỏi cõn bằng ,xột một gen với tần số A=(p0); a=(q0) với p0 + q0 = 1, hệ số chọn lọc s =1.Sự thay đổi tần số cỏc alen qua cỏc thế hệ sẽ như thế nào?
Chứng minh Số thế hệ CL AA Aa aa p(A) q(a) 0 p02 2p0q0 q02 p0 q0 1 p12 2p1q1 q12 p02 + p0q0 / p02+ 2p0q0 = p0 + q0 / p0 + 2q0 p0q0 / p02+ 2p0q0 = q0 / p0 + 2q0 2 p22 2p2q2 q22 p12 + p1q1 / p12+ 2p1q1 = p0 + 2q0 / p0 + 3q0 p1q1 / p12+ 2p1q1 = q0 / p0 + 3q0 3 p32 2p3q3 q32 p22 + p2q2 / p22+ 2p2q2 = p0 + 3q0 / p0 + 4q0 p2q2 / p22+ 2p2q2 = q0 / p0 + 4q0 . . . . . . . . . . . . . . . . . . n pn2 2pnqn qn2 p0 + nq0 / p0 + (n+1)q0 = 1+ (n-1)q0 / 1+ nq0 q0 / p0 + (n+1)q0 = q0 / 1+ nq0
1. CễNG THỨC TỔNG QUÁT VỀ SỰ BIẾN ĐỔI CỦA TẦN SỐ ALEN TRONG TRƯỜNG HỢP CHỌN LỌC CÁC ALEN LẶN TRONG QTNP QUA NHIỀU THẾ HỆ
Nếu QTGP ở trạng thỏi cõn bằng và tần số A=(p0); a=(q0) với p0 + q0 = 1, hệ số chọn lọc( s =1) thỡ :
Tần số alen trội và lặn sau n thế hệ chịu sự chọn lọc là:
p(A) = p0 + nq0 / p0 + (n+1)q0= 1+ (n-1)q0 / 1+ nq0
q(a) = q0 / p0 + (n+1)q0 = q0 / 1+ nq0
* Vớ dụ:
Tần số alen a ban đầu là 0,96. Quỏ trỡnh chọn lọc pha lưỡng bội diễn ra qua 16 thế hệ sẽ làm tần số alen a giảm xuống cũn bao nhiờu?
Cho biết hệ số chọn lọc S = 1. GIẢI
Tần số alen lặn sau 16 thế hệ chọn lọc là:
q(a) = q0 / 1+ nq0 = 0,96 / 1 +16 x 0,96
e. Sự cõn bằng giữa đột biến và chọn lọc:
Sự cõn bằng ỏp lực chọn lọc và ỏp lực đột biến sẽ đạt được khi số lượng đột biến xuất hiện thờm bự trừ cho số lượng đột biến bị chọn lọc loại trừ đi.
* Trường hợp 1: Alen đột biến trội tăng lờn với tần số u và chịu tỏc động của ỏp lực chọn lọc S.
Thế cõn bằng cỏc alen trong quần thể đạt được khi số lượng alen đột biến xuất hiện bằng số alen A bị đào thải đi, hoặc tần số cỏc alen đột biến A xuất hiện phải bằng tần số alen A bị đào thải đi, tức là:
u = p.S → p = u
S . Nếu S = 1 → p = u nghĩa là A gõy chết. Lỳc này tần số kiểu hỡnh
xuất hiện ra cũng biểu thị đột biến.
* Trường hợp 2: Cỏc alen đột biến lặn tăng. Nếu cỏc alen lặn khụng ảnh hưởng đến kiểu hỡnh dị
hợp một cỏch rừ rệt, thỡ chỳng được tớch luỹ trong quần thể cho đến lỳc cú thể biểu hiện ra thể đồng hợp.
Thế cõn bằng đạt được khi tần số alen xuất hiện do đột biến bằng tần số alen bị đào thải đi mà cỏ thể bị đào thải cú kiểu gen aa chiếm tỉ lệ là q2 → tần số alen a bị đào thải là: q2 . S
Vậy quần thể cõn bằng khi: u = q2 . S → q2 = u q u S → = S
2. Cỏc dạng bài tập BÀI TẬP Cể LỜI GIẢI
Bài 1: Một quần thể ở trạng thỏi cõn bằng về 1 gen cú 2 alen A, a. Trong đú tần số p = 0,4. Nếu quỏ
trỡnh chọn lọc đào thải những cơ thể cú kiểu gen aa xảy ra với ỏp lực S = 0,02. Hóy xỏc định cẩu trỳc di truyền của quần thể sau khi xảy ra chọn lọc.
Giải:
- Quần thể cõn bằng di truyền, nờn ta cú: pA + qa = 1 → qa = 1 – 0,4 = 0,6 - Cấu trỳc di truyền của quần thể cõn bằng là:
(0,4)2AA + 2(0,4 x 0,6)Aa + (0,6)2aa = 1 → 0,16AA : 0,48Aa : 0,36aa
-Sau khi chọn lọc thỡ tỉ lệ kiểu gen aa cũn lại là: 0,36 (1 – S) = 0,36(1 – 0,02) = 0,3528. Mặt khỏc, tổng tỉ lệ cỏc kiểu gen sau chọn lọc là: 0,16 + 0,48 + 0,36(1 – S) = 0,9928
- Vậy cấu trỳc di truyền của quần thể khi xảy ra chọn lọc là: 0,16
0,9928AA : 0,483Aa :
0,3528
0,9928aa ↔ 0,161AA : 0,483Aa : 0,356aa
Bài 2: Trờn một quần đảo biệt lập cú 5800 người sống, trong dú cú 2800 nam giới. trong số này cú
196 nam bị mự màu xanh đỏ. Kiểu mự màu này là do 1 gen lặn r nằm trờn NST X. kiểu mự màu này khụng ảnh hưởng tới sự thớch nghi của cỏ thể. Khả năng cú ớt nhất 1 phụ nữ của hũn đảo này bị mự màu xanh đỏ là bao nhiờu?
Giải
Gọi p là tần số alen A (p +q = 1; p, q > 0); q là tần số alen a. Cấu trỳc di truyền ở nam: pXAY + qXaY = 1
Theo bài: qXaY = 0,07 2800 196 = => p = 1 – 0,07 = 0,93. Cấu trỳc di truyền ở nữ: p2XAXA + 2pqXAXa + q2XaXa = 1 0,8649.XAXA + 0,1302.XAXa + 0,0049XaXa = 1 Tần số cỏ thể nữ bỡnh thường là: 0,8649 + 0,1302 = 0,9951 => Tần số để 3000 cỏ thể nữ đều bỡnh thường là: 0,99513000. =>Tần số để cú ớt nhất 1 phụ nữ bị bệnh mự màu là: 1 - 0,99513000. 94
BÀI TẬP TỰ LUYỆN
Bài 3: Giả sử một quần thể động vật ngẫu phối cú tỉ lệ cỏc kiểu gen:
- Ở giới cỏi: 0,36 AA : 0,48 Aa : 0,16 aa - Ở giới đực: 0,64 AA : 0,32 Aa : 0,04 aa
a) Xỏc định cấu trỳc di truyền của quần thể ở trạng thỏi cõn bằng.
b) Sau khi quần thể đạt trạng thỏi cõn bằng di truyền, do điều kiện sống thay
đổi, những cỏ thể cú kiểu gen aa trở nờn khụng cú khả năng sinh sản. Hóy xỏc định tần số cỏc alen của quần thể sau 5 thế hệ ngẫu phối.
Bài 4: Trong 1 quần thể thực vật lưỡng bội sống 1 năm ở trờn đảo, tần số alen năm 1999 là p(A) =
0,90 và q(a) = 0,10. Giả sử rằng quần thể đú cú 50 cõy vào thời điểm năm 2000. vậy khả năng alen a bị mất đi (nghĩa là p(A) = 1) do ngẫu phối giữa năm 1999 và 2000 là bao nhiờu?
Bài 5: Để làm giảm tần số của alen a từ 0.98 xuống 0.04 chỉ do tỏc động của chọn lọc pha lưỡng bội
thỡ cần bao nhiờu thế hệ. biết khụng cú ảnh hưởng của đột biến và cỏc yếu tố khỏc ngoài chọn lọc và hệ số chọn lọc đối với KH lặn là S = 1.
GIẢI
Ta hiểu là quỏ trỡnh CL ở đõy xảy ra trong QT ngẫu phối đó cú sự cõn bằng. Gọi tần số alen lặn ở thế hệ ban đầu là q0 , ở thế hệ n là qn
Ta cú:
n = 1/qn – 1/q0 = 1/0,04 – 1 / 0,98 ≈ 24
Vậy số thế hệ chọn lọc: n = 24
Bài 6:: Một gen cú 2 alen,ở thế hệ xuất phỏt,tần số alen A = 0,2 ; a = 0,8. Sau 5 thế hệ chọn lọc loại
bỏ hoàn toàn kiểu hỡnh lặn ra khỏi quần thể thỡ tần số alen a trong quần thể là:
A. 0,186 B. 0,146 C. 0,160 D. 0,284
cụng thức qn = q0/1+ nq0 = 0,16
Bài 7: Trong một quần thể đặc biệt tần số cỏc alen trước và sau đột biến xảy ra như sau:
AA Aa aa
Tần số trước khi cú chọn lọc (Fo) 0,25 0,5 0,25
Tần số sau khi cú chọn lọc (F1) 0,35 0,48 0,17
a) Xỏc định giỏ trị thớch nghi (tỉ lệ sống sút tới khi sinh sản) của cỏc kiểu gen.
b) Xỏc định sự biến đổi (lượng biến thiờn) tần số cỏc alen A và a sau 1 thế hệ chọn lọc. Từ đú cú nhận xột gỡ về tỏc động của chọn lọc đối với cỏc alen?
Giải
a) Giỏ trị thớch nghi của cỏc kiểu gen: Kiểu gen AA: 0,35
0, 25= 1,4 1, 4 1, 4= 1; Kiểu gen Aa = 0, 48 0,5 = 0,96 0,96 1, 4 = 0,685; Kiểu gen aa = 0,17 0, 25= 0,68 0, 68 1, 4 = 0,485. b) Lượng biến thiờn tần số của cỏc alen A và a:
- Trước khi chọn lọc: p(A) = 0,5; q(a) = 0,5. Sau chọn lọc: p(A) = 0,59; q(a) = 0,41.
- Lượng biến thiờn: Tần số alen A: 0,59- 0,50 = 0,09; Tần số alen a: 0,41- 0,50 = - 0,09. Chọn lọc tự nhiờn đào thải alen a, bảo tồn tớch luỹ alen A.
Bài 8: Giỏ trị thớch nghi của cỏc kiểu gen trong một quần thể bướm sõu đo bạch dương như sau:
Kiểu gen AA Aa aa
Giỏ trị thớch nghi 1,00 1,00 0,20
Quần thể này đang chịu tỏc động của hỡnh thức chọn lọc nào? Nờu đặc điểm của hỡnh thức chọn lọc đú.
Bài 9: Giả sử 1 lụcut cú 2 alen A và a, thế hệ ban đầu cú tần số tương đối của alen A là p0. Quỏ trỡnh đột biến làm cho A → a với tần số u = 10-5.
a) Để p0 giảm đi 2 1
phải cần bao nhiờu thế hệ?
b) Từ đú em cú nhận xột gỡ về vai trũ của quỏ trỡnh đột biến trong tiến hoỏ?
Giải bài 8
* Quần thể đang chịu tỏc động của hỡnh thức chọn lọc vận động. * Đặc điểm của hỡnh thức chọn lọc vận động:
- Diễn ra khi điều kiện sống thay đổi theo một hướng xỏc định hướng chọn lọc thay đổi.
- Kết quả: đặc điểm thớch nghi cũ dần dần được thay thế bằng đặc điểm thớch nghi mới thớch nghi hơn trong hoàn cảnh mới.
Giải bài 9
a)Vỡ đột biến diễn ra theo chiều thuận, nờn ta cú: pn = po (1- u)n
trong đú: pn: tần số alen trội (A) ở thế hệ pn; po: tần số alen trội (A) ở thế hệ po ; u: tốc độ đột biến theo chiều thuận; n: số thế hệ. => 2 1 po = po (1- 10-5)n <=> 0,5 = (1-10-5)n <=> ln0,5 = ln (1-10-5).n => n = ln 0,5 5 ln(1 10 )− − ≈ 69.000 thế hệ.
b) Nhận xột về vai trũ của quỏ trỡnh đột biến trong tiến húa: gõy ỏp lực khụng đỏng kể cho quỏ trỡnh tiến húa.
Bài 10: a. Phỏt biểu định luật Hacđi - Vanbec.
b. Một quần thể động vật giao phối cú số lượng cỏ thể và giỏ trị thớch nghi của cỏc kiểu gen như sau:
Kiểu gen AA Aa aa
Số lượng cỏ thể 500 400 100
Giỏ trị thớch nghi 1,00 1,00 0,00
- Tớnh tần số của alen A, a và cho biết quần thể cú cõn bằng di truyền khụng?
- Quần thể trờn đang bị chọn lọc theo hướng đào thải alen nào khỏi quần thể? Tốc độ đào thải alen này nhanh hay chậm? Vỡ sao? Alen này cú mất hẳn khỏi quần thể khụng? Vỡ sao? (Biết rằng 100% số cỏ thể cú kiểu gen aa bị chết ở độ tuổi trước sinh sản).
Giải: a.Phỏt biểu định luật Hacdi- Vanbec b.- Tần số alen:
Tỷ lệ kiểu gen trong quần thể ban đầu là: 0,50AA + 0,40 Aa + 0,10 aa
Tần số alen A (pA ) = 0,50 + 0,40/2 = 0,70 Tần số alen a (qa ) = 1- 0,70 = 0,30
Quần thể trờn khụng cõn bằng di truyền. Giải thớch. Quần thể cõn bằng sẽ cú tỷ lệ kiểu gen là:
(pA +qA)2 = ( 0,70 + 0,30)2 = 0,49 AA + 0,42 Aa + 0,09 aa =1
Quần thể này đang bị chọn lọc theo hướng đào thải alen lặn ra khỏi quần thể. Tốc độ đào thải alen này rất nhanh vỡ giỏ trị thớch nghi của A =1 , giỏ trị thớch nghi của a = 0. Alen a khụng mất hẳn khỏi quần thể vỡ gen lặn tồn tại trong cơ thể ở trạng thỏi dị hợp tử, nờn alen a vẫn tồn tại trong quần thể.
Bài 11:: Một gen cú 2 alen,ở thế hệ XP,TS alen A = 0,2 ; a = 0,8. Sau 5 thế hệ chọn lọc loại bỏ hoàn
toàn KH lặn ra khỏi QT thỡ TS alen a trong QT là:
A. 0,186 B. 0,146 C. 0,160 D. 0,284
Áp dụng cụng thức qn = q0/1+ nq0 = 0,8/1+5x0,8 = 0,16
Bài 12: Cú một đột biến lặn trờn NST thường làm cho mỏ dưới của gà dài hơn mỏ trờn. Những con
gà như vậy mổ được rất ớt thức ăn nờn rất yếu ớt. Những chủ chăn nuụi thường xuyờn phải loại bỏ chỳng ra khỏi đàn. Khi cho giao phối ngẫu nhiờn 100 cặp gà bố mẹ cú mỏ bỡnh thường, một người chủ thu được1500 gà con, trong đú cú 15 con gà biểu hiện đột biến trờn. Giả xử ko co đột biến mới xảy ra, hóy cho biết cú bao nhiờu gà bố mẹ là dị hợp tử về ĐB
trờn? A. 20 B. 28 C. 32 D. 40
Gọi số cỏ thể bố mẹ dị hợp (Aa) = n →
số cỏ thể ĐH (AA) = 200-n (100 cặp =200 cỏ thể)
theo gt ta cú cấu trỳc của QT NP là
nAa + (200-n)AA X nAa + (200-n)AA → TS q = n/2x200 = n/400 (1)
theo gt thỡ q2 = 15/1500=1/100→q = 1/10 (2) Từ (1) và (2) → n= 40
Bài 13: Một QT ở TTCB về 1 gen gồm 2 alen A và a, trong đú P(A) = 0,4. Nếu quỏ trỡnh chọn lọc
đào thải những cỏ thể cú KG aa xảy ra với ỏp lực S = 0,02. CTDT của QT sau khi xảy ra ỏp lực chọn lọc:
A. 0,1612 AA: 0,4835 Aa: 0,3553 aa B. 0,16 AA: 0,48 Aa: 0,36 aa
C. 0,1613 AA: 0,4830 Aa: 0,3455 aa D. 0,1610 AA: 0,4875 Aa: 0,3513 aa
Ban đầu: P0 : 0,16AA +0,48Aa +0,36aa
Sau khi CL→P1= p2+2pq+q2(1-S) => 0,16AA +0,48Aa +0,36(1-0,02)aa = 0,1612AA +0,4835Aa +0,3553aa (A)
Bài 14: Một QT cú TS alen pA = 0,3 và qa = 0,7. Khi kớch thước QT bị giảm chỉ cũn 50 cỏ thể thỡ
xỏc suất để alen trội A bị biến mất hoàn toàn khỏi QT sẽ bằng bao nhiờu?
A. 0,7100 B. 0,350 C. 0,750 D. 1- 0,750
Nghĩa là QT chỉ cú alen a (ở đõy khụng phải CLTN mà xỏc suất do sự tổ hợp hoàn toàn ngẫu nhiờn giữa cỏc alen a với nhau)
XS để cú một cỏ thể kg (aa) = 0,72 →Xỏc suất để 50 cỏ thể đều cú KG aa =(0,72)50 =(0,7)100
Bài 15:Một QT cú TS alen p(A) = 0,3 và q(a) = 0,7. Khi kớch thước QT bị giảm chỉ cũn 50 cỏ thể thỡ xỏc suất để alen trội A bị biến mất hoàn toàn khỏi QT sẽ bằng bao nhiờu?
A.
0,7 100 B. 0,350 C. 0,750 D. 1-0,750.
Nghĩa là QT chỉ cú alenlặn
Xỏc suất xuất hiện 1 alen lặn= 0,7 50 cỏ thể cú 50x2 =100 alen
Vậy XS cần tỡm = (0,7)100 (đỏp ỏn A)
Quần thể cõn bằng nờn cú cấu trỳc: 0,09AA:0,42Aa:0,49aa
Để allele A biến mất khỏi quần thể thỡ cỏc kiểu gen AA, Aa đều bị loại ra khỏi quần thể, tức là 50 cỏ thể thu được chỉ cú KG aa.
Từ (1) ta cú xỏc suất để một cơ thể cú KG dị hợp là 0,49 nờn 50 cú thể sẽ cú xỏc suất (0,49)^50
Cõu 16: . cú một đột biến lặn trờn NST thường làm cho mỏ dưới của gà dài hơn mỏ trờn. Những con
gà như vậy mổ được rất ớt thức ăn nờn rất yếu ớt.Những chủ chăn nuụi thường xuyờn phải loại bỏ chỳng ra khỏi đàn. Khi cho giao phối ngẫu nhiờn 100 cặp gà bố mẹ cú mỏ bỡnh thường, một người chủ thu được1500 gà con, trong đú cú 15 con gà biểu hiện đột biến trờn. Giả xử ko co đột biến mới xảy ra, hóy cho biết cú bao nhiờu gà bố mẹ là dị hợp tử về ĐB trờn? Đỏp ỏn 40
Gọi n là số cỏ thể bố mẹ dị hợp (trong số 100 cặp =200 con)→ TS q = n/2x200 = n/400 (1) theo gt thỡ q2 = 15/1500=1/100→q = 1/10 (2)
Từ (1) và (2) → n= 40
Bài 17: Một QT thực vật tự thụ, alen A quy định khả năng mọc được trờn đất nhiễm kim loại nặng, a: khụng mọc trờn đất nhiễm kim loại nặng. QT ở P cú 0,16AA: 0,48Aa: 0,36aa. Khi chuyển toàn bộ QT này trồng ở đất nhiễm kim loại nặng, sau 2 thế hệ TS của mỗi alen là:
A. A = 0,728 ; a = 0,272. B. A = 0,77 ; a = 0,23.
C. A = 0,87 ; a = 0,13 D. A = 0,79 ; a = 0,21.
Khi chuyển toàn bộ QT này trồng ở đất nhiễm kim loại nặng thỡ cõy cú KG aa sẽ
chết. Nờn tần sồ của q = q0/(1+n.q0)= 0,36/(1+2.0,36) = 0.21 p = 1-0.21 →
= 0.79 đỏp ỏn D
10. TÍNH GIÁ TRỊ THÍCH NGHI (tỷ lệ sống sút tới khi sinh sản của mỗi KG) CTDT trước khi chọn lọc: (F0) d AA + h Aa + r aa=1
CTDT sau khi chọn lọc: (F1) DAA + H Aa + R aa=1
Giỏ trị thớch nghi (tỷ lệ sống sút tới khi sinh sản) của mỗi KG
AA=D/d Aa=H/h aa=R/r
Giỏ trị nào nhỏ nhất thỡ chọn lọc chống lại KG đú mạnh nhất
Cõu 6: Ở 1 quần thể ruồi giấm trong PTN, giỏ trị thớch nghi ở một lụ cỳt đó được xỏc định 3 KG AA, Aa, aa cú giỏ thị thớch nghi lần lượt là 0,85, 1, 0,6. Ở điểm cõn bằng tần số của alen này là bao nhiờu.
Giải: Với cỏc giỏ trị thớch nghi đó cho ta thấy dạng chịn lọc giữ lại KG dị hợp, đào thải cỏc KG đồng hợp kộm thớch nghi.
Hệ số chọn lọc của KG AA=s1=1-0,85=0,15 Hệ số chọn lọc của KG aa=s2=1-0,6=0,4 Gọi q là tần số alen, ỏp dunhj cụng thức q=
2 1 1 s s s + =0,15 0,4 15 , 0 + =0,27