Quần thể là một tập hợp các cá thể cùng loài, chung sống trong một khoảng không gian xác định và tồn tại qua thời gian nhất định. Các cá thể trong quần thể giao phối với nhau để sinh ra thế hệ sau (quần thể giao phối).

Các đặc trưng di truyền của quần thể

Mỗi quần thể được đặc trưng bằng một vốn gen nhất định. Vốn gen là toàn bộ các alen của tất cả các gen trong quần thể tại một thời điểm nhất định. Vốn gen thể hiện qua tần số alen và tần số kiểu gen của quần thể.

Tần số alen của một gen

Tần số alen của một gen được tính bằng tỉ lệ giữa số alen đó trên tổng số alen của các loại alen khác nhau của gen đó trong quần thể tại một thời điểm xác định.

Tần số tương đối của một kiểu gen

Tần số tương đối của một kiểu gen được xác định bằng tỉ số cá thể có kiểu gen đó trên tổng số cá thể trong quần thể.

Ví dụ, một quần thể có tỉ lệ các kiểu gen như sau: 0,6AA : 0,2Aa : 0,2aa (1). Cấu trúc di truyền của quần thể đó được gọi là (1). Gọi p là tần số tương đối của alen A và gọi q là tần số tương đối của alen a. Khi đó: p(A) = (0,6 + 0,2/2) = 0,7 và q(a) = (0,2 + 0,2/2) = 0,3.

Cấu trúc di truyền của quần thể tự thụ phấn và quần thể giao phối gần

Quần thể tự thụ phấn là quần thể mà thành phần kiểu gen thay đổi theo hướng giảm dần tần số kiểu gen dị hợp tử và tăng dần tần số kiểu gen đồng hợp.

Công thức tổng quát: QT: xAA + yAa + zaa = 1, trong đó x, y, z lần lượt là tần số của các kiểu gen: AA, Aa, aa.

Biến đổi cấu trúc di truyền trong quần thể tự thụ phấn

Trong quần thể tự thụ phấn, nếu quần thể truyền gen qua n thế hệ, chúng ta có thể tính toán tần số của các kiểu gen khác nhau như sau:

Tần số kiểu gen AA

Tần số kiểu gen AA sau n thế hệ là x + (y – y.(1/2)^n)/2.

Tần số kiểu gen Aa

Tần số kiểu gen Aa sau n thế hệ là y.(1/2)^n.

Tần số kiểu gen aa

Tần số kiểu gen aa sau n thế hệ là z + (y – y.(1/2)^n)/2.

Chúng ta có thể thấy rằng qua các thế hệ, tần số của các kiểu gen AA, Aa, và aa thay đổi theo các công thức tương ứng.

Hiện tượng giao phối gần trong động vật

Trong các loài động vật, khi cá thể có quan hệ huyết thống giao phối với nhau, chúng ta gọi đó là giao phối gần (hay giao phối cận huyết). Qua các thế hệ giao phối gần, tần số của kiểu gen dị hợp giảm dần và tần số của kiểu gen đồng hợp tăng dần.

Cấu trúc di truyền của quần thể ngẫu phối

Quần thể ngẫu phối là quần thể sinh vật trong đó các cá thể lựa chọn bạn tình để giao phối một cách hoàn toàn ngẫu nhiên.

Đặc điểm di truyền của quần thể ngẫu phối bao gồm:

Trong quần thể ngẫu phối, các cá thể có kiểu gen khác nhau kết đôi với nhau một cách ngẫu nhiên, tạo nên một lượng biến dị tổ hợp rất lớn. Điều này làm nguyên liệu cho tiến hóa và chọn giống.
Quần thể ngẫu phối có khả năng duy trì tần số của các kiểu gen khác nhau trong những điều kiện nhất định, từ đó duy trì được sự đa dạng di truy ền của quần thể.
Thông qua quần thể ngẫu phối, chúng ta có thể giữ cho các kiểu gen khác nhau tồn tại và đóng góp vào sự đa dạng sinh học của một quần thể.

Trạng thái cân bằng di truyền của quần thể (định luật Hacđi-Vanbec)

a) Khái niệm

Một quần thể được coi là ở trạng thái cân bằng di truyền khi tỉ lệ các kiểu gen (thành phần kiểu gen) của quần thể tuân theo công thức: p2+ 2pq + q2= 1. Trong đó:

p là tần số alen trội
q là tần số alen lặn
p2 là tần số kiểu gen đồng hợp trội
2pq là tần số kiểu gen dị hợp
q2 là tần số kiểu gen đồng hợp lặn

Ví dụ: 0,16AA + 0,48Aa + 0,36aa = 1

b) Định luật Hacđi-Vanbec

Nội dung định luật: Trong một quần thể ngẫu phối, nếu không có các yếu tố làm thay đổi tần số alen thì thành phần kiểu gen và tần số tương đối của các alen của quần thể sẽ duy trì không đổi từ thế hệ này sang thế hệ khác theo đẳng thức: p2+ 2pq + q2= 1.

Bài toán:Nếu trong một quần thể, lôcut gen A chỉ có 2 alen A và a nằm trên NST thường. Gọi tần số alen A là p, a là q. Tổng p và q = 1. Các kiểu gen có thể có: AA, Aa, aa. Giả sử thành phần gen của quần thể ban đầu là: 0,64AA : 0,32Aa : 0,04aa. Tính được p = 0,8 và q = 0. Công thức tổng quát về thành phần kiểu gen: p2AA + 2pqAa + q2aa. Nhận xét: tần số alen và thành phần kiểu gen không đổi qua các thế hệ.

Điều kiện nghiệm đúng: