Лекция № 6 Генетика популяции

1. Понятие о популяциях и чистых линиях.

2. Закон Харди-Вайнберга.

3. Факторы, влияющие на генетическую структуру популяции.

4. Количественные и качественные признаки.

5. Наследуемость признаков.

Литература:

- Ветеринарная генетика / В.Л. Петухов, А.И. Жигачев, Г.А. Назарова // 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Колос, 1996. – С. 196-208;

1. Понятие о популяциях и чистых линиях.

Живые существа в большинстве своем склонны к образованию скоплений (т.е. толп). Причина их образования вполне объяснима: организмы приспосабливаются к определенному комплексу условий среды и естественно, что одинаково приспособленные особи стремятся скопиться на одной территории. (например, вы приспособились к жизни в общежитии, привыкли к ее условиям и правилам, общаетесь между собой – вы популяция общежития № 9).

И известно, что эволюционный процесс в органическом мире осуществляется не на уровне отдельной особи, а на множестве особей данного вида животных или растений.

В 1907 году датский ученый Иоганнсен изучая влияние генотипа на проявление фенотипа по группам животных, ввел понятие «чистая линия» и «популяция».

Чистая линия – это потомство одного самоопыляемого растения.

Искусственно можно создать чистые линии у перекрестоопыляемых растений, когда их обособляют от других растений, и селекционеры проводят искусственно самоопыление. И только потомки 8 поколения окажутся чистой линией. Этот метод лежит в основе получения линий кукурузы, которая в дальнейшем используют для производства гибридных семян.

Чистая линия отличается высокой степенью гомозиготности, однородностью и в ней практически отсутствует изменчивость, она возникает в результате спонтанных мутаций.

У животных нет чистых линий, так как невозможно добиться высокой степени гомозиготности даже при близкородственном спаривании (например, брат и сестра, мать и сын, дочь и отец) – хотя и повышает гомозиготность, но ведет одновременно к резкому снижению жизнеспособности. Поэтому в животноводстве говорят о популяции – это группа животных, населяющих определенную территорию (т.е. ареал), размножающихся изолированно от других групп и популяций одного и того же вида. ( Например, олени острова Колгуев изолированы от оленей, разводимых на материковой части Крайнего Севера, широкой полосой моря. В результате сформировалась особая популяция колгуевских оленей, отличающихся от другой части этого вида генетическими и фенотипическими признаками – они более крупные и обладают лучшей жизнеспособностью.) В отличии от чистой линии популяция отличается высоким разнообразием, высокой изменчивостью, следовательно, разнообразностью особей.

В животноводстве под популяцией понимают группу животных одного вида, характеризующихся определенной численностью и ареалом распространения. Такая группа отличается от других популяций генетической структурой, экстерьерными, интерьерными и продуктивными качествами. Популяцией в животноводстве может быть отдельное стадо животных или порода. Обычно популяция – замкнутая группа. Ввоз в нее или вывоз из нее животных из других популяций ограничен, поэтому размножение в популяции осуществляется за счет подбора самцов и самок, принадлежащих к данной популяции.

Например, в Ярославской области разводится популяция крупного рогатого скота, получившая название – ярославская порода. В Краснодарском крае много лет разводят коров красной степной породы, которую усовершенствовали быками англерской и красной датской пород, в результате образовался «Кубанский» тип молочного скота, животные этой породы стрессустойчивы, отличаются повышенной жизнеспособностью, средняя продуктивность коров более 8, 0 тыс. кг молока за лактацию, по сравнению с красной степной породой дающую за лактацию – 4,5 – 6,0 тыс. кг молока.

Популяция состоит из животных разных генотипов. Эффективность отбора в ней зависит от степени генетической изменчивости – соотношения доминантных и рецессивных генов. Следовательно, каждая генетическая популяция имеет определенную генетическую структуру и генофонд.

Генофондом называют совокупность всех генов, которые имеют члены популяции.

Генетическая структура определяется концентрацией каждого гена (или его аллелей) в популяции, характером генотипов и частотой их распространения.

В генетическом аспекте популяция - это пространственно-временная группа скрещивающихся между собой особей одного вида. Такую группу особей называют панмиктической (pan – все, mix – скрещивание), то есть это явление свободного скрещивания.

Для панмиктической популяции характерно:

1. свободное скрещивание между собой;

2. отсутствие избирательности при отборе скрещиваемых пар,

т.е. на них не влияет отбор, подбор, мутация, миграция. Такие популяции обычно встречаются в природе, но могут появиться и в хозяйстве, если в нем разводить несколько пород в чистоте и не скрещивать их между собой.

В природе организмы одного вида заселяются неравномерно. Вид расчленяется на популяции, в соответствии с зонами заселения.

По определению Тимофеева-Ресовского, популяция — это группа особей определенного вида, которая: I) в течение достаточно длительного времени (большого числа поколений) населяет конкретный ареал; 2) в той или иной степени случайно скрещивается в его пределах; 3) не имеет внутри себя заметных изоляционных барьеров; отделена от соседних групп этого вида той или иной степенью давления тех или иных форм изоляции. Данное определение указывает на те характеристики группы индивидов, изучение которых необходимо для определения границ популяции.

Популяция (от лат. Populus – народ, население) – это совокупность особей одного вида, характеризующихся общностью местообитания и приспособления к определенным условиям существования.

В селекции животных популяцией называют всех животных одной породы в данном районе или даже отдельное крупное стадо или группу стад, связанных между собой узами родства, благодаря обмену производителями (кубанский и донской тип породы СМ-1).

Исследования природных популяций растений, животных и человека показали, что особи, составляющие популяцию, отличаются друг от друга по большому числу признаков. Большая доля этого разнообразия обусловлена генотипическим разнообразием. Самый простой способ описать генотипическое разнообразие в популяции — это определить частоты особей разных генотипов. Однако это практически невозможно, так как в подавляющем большинстве случаев мы не в состоянии однозначно по фенотипу сделать заключение о генотипе особи. Важной характеристикой генетической структуры популяции служат частоты аллелей. Этот показатель можно вычислить, зная частоты генотипов. В табл. 17.1 приведены частоты лице группами крови М, N и MN в нескольких популяциях русских. Различия по группам крови контролируются двумя аллелями одного гена, по которым имеет место кодоминирование, поэтому каждому фенотипу (группе крови) соответствует определенный и единственный генотип. Лица с группой крови М имеют генотип LMLM, с группой крови N имеют генотип LNLN и с группой крови MN — генотип LMLN. В каждой популяции встречаются лица, имеющие разные фенотипы и генотипы.

Популяция	Группа крови			Число обследованных
	м	MN	N
Ленинград	21,1	46.6	21,3	701
Москва	35,7	48,2	16,1	10399
Архангельская обл., д. Лобан	10,5	52,6	36,8	76
Казахстан, с. Малоубинка	46,7	31,4	21,9	137

Ареал – это часть земной поверхности (территория) в пределах которой распространяется вид.

Если особи одной популяции полностью или частично не скрещиваются с особями другой популяции, то такие популяции испытывают изоляцию.

Факторы изоляции разнообразны:

- географические;

- биологические (физиологические и генетические особенности). Генетические факторы изоляции это чаще всего нарушение нормального течения мейоза, препятствующие получению плодовитого потомства.

Особи, составляющие вид, в отношении наследственности неоднородны. Каждый организм обладает общими для вида «очертаниями», но имеет индивидуальные генетические особенности.

Вся генетическая информация вида, т.е. полный набор генов, сложившийся в процессе эволюции, называют генофондом.

Специальные исследования структуры популяций, совместившие в себе генетические и статистические методы провел В. Иоганнсен («О наследовании в популяции и чистых линиях»).

В исследованиях Иоганнсен разделил семена фасоли на две группы (по массе): 1. 250-350 мг и 2. 550-650 мг. Высаживал их отдельно (в течение 6-7 поколений) и средняя масса семян в 1 группе составляла 343 г, а во второй – 518 г.

Ни в одной из линий не произошло сдвига веса семян, изменчивость была ненаследственной.

В популяции представляющей собой смесь семян с разной наследственностью действие отбора изменило среднюю массу семян.

Иоганнсен доказал, что у самоопылителей из одного исходного растения, отобранного из популяции, можно создать чистую линию. Из нее новый сорт, в пределах которого изменчивость будет ненаследственной, а исходная наследственность сохранится в ряде поколений.

Чистая линия – это сообщество растений-самоопылителей, происходящих из одного самоопыляемого растения.