Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное агентство по образованию

Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«РОСТОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
для проведения практических занятий по курсу
«Генетика с основами селекции»
по теме: «Генетика популяций»
для студентов дневного и очно-заочного отделений
биолого-почвенного факультета
Ростов-на-Дону
2006
Методические указания разработаны доктором биологических наук,
профессором кафедры генетики Т.П. Шкурат, доцентом кафедры генетики Н.И.
Беличенко, старшим преподавателем кафедры генетики Н.Г. Палеевым,
магистром кафедры генетики Н.П. Зайченко.
Ответственный редактор
д.б.н. Е.П. Гуськов
Компьютерный набор и верстка
Н.П. Зайченко
Печатается в соответствии с решением кафедры генетики биологопочвенного факультета РГУ, протокол № 9 от 25.04.06.
2
1.
Исходное растение - гетерозигота Аа. Определите частоты
генотипов в F7 при самоопылении этого растения.
2.
Высеяны в равных количествах семена краснозерной пшеницы (АА
и Аа) и белозерной (аа). Пшеница - самоопылитель. Какое соотношение
краснозерных и белозерных растений будет через 5 лет?
3.
Какое соотношение зеленых растений и хлорофильных мутантов
гороха можно ожидать в пятом поколении от самоопыления гетерозиготного
растения? Хлорофильная недостаточность — рецессивный признак, мутанты
жизнеспособны, горох — строгий самоопылитель.
4.
Альбинизм у подсолнечника наследуется как рецессивный признак.
На участке у одного из сортов подсолнечника из обследованных 17 385
растений 39 оказались альбиносами. Определите частоту гена альбинизма и
генотипическую структуру этого сорта.
5.
На остров ветром занесло семечко однолетнего самоопыляющегося
растения, гетерозиготного но одному гену. Как будет выглядеть растительный
покров на острове через три года, если предположить, что все особи выживают,
производя одно поколение в год? Какова вероятность нахождения через пять
лет растения, идентичного по генотипу с прародительским?
6.
Группа состоит из 10% особей с генотипом АА и 90% с генотипом
аа. Установите частоты генотипов АА, Аа и аа в этой популяции в F3 при
условии панмиксии, если она подчиняется закону Харди - Вайнберга.
7.
Исходное соотношение генотипов в панмиктической популяции 2
АА : 1 Аа : 3 аа. Какова будет генотипическая структура этой популяции в F3?
8.
Две популяции имели следующие структуры: первая -0,24 АА : 0,32
Аа : 0,44 аа; вторая - 0,33 АА : 0,14 Аа : 0,53 аа. Каково будет соотношение
генотипов в следующем поколении в обеих популяциях при условии
панмиксии?
3
9.
Соотношение генотипов в выборке следующее: 10 АА , 1 аа и 1 Аа.
Определите генотипическую структуру популяции в F3 в случае панмиксии и
самоопыления.
10.
Соотношение генотипов в выборке следующее: 10аа, 1АА и 10Аа.
Определите генотипическую структуру F3 при самоопылении и панмиксии.
11.
При изучении панмиктической популяции было установлено, что
гомозиготы по рецессивным генам (a,b,c,d,e) встречаются в популяции со
следующей частотой: аа- 10%, bb - 1%, cc - 0,1%, dd- 0,01%, ее - 0,001%.
Предлагается вычислить для каждого из пяти генов частоты аллелей и
генотипическую структуру популяций.
12.
Из 14 345 лисиц, изученных Ромашовым и Ильиной, 12 лисиц
черные, 678 - промежуточной окраски, а 13 655 лисиц - рыжие. Найдите
частоты
генов черной и рыжей окраски
меха в популяции лисиц.
Соответствуют ли наблюдаемые численности ожидаемым, исходя из закона
Харди-Вайнбсрга?
13.
Укажите, какие из перечисленных ниже популяций равновесны, а
какие - нет. Для последних найдите состояние равновесия (даны частоты
генотипов, соответственно, АА, Аа, аа ). (0,5; 0; 0,5) (25;10;1); (0,36; 0,15; 0,49);
(1,1,1/4); (0,09; 0,10; 0,81); (0,45,0,45; 0,10); (0,22;0,36; 0,42); (0,5625;
0,3750;0,0625).
14.
По данным Сирла, частота разной масти у исследованных им в
Сингапуре кошек была следующей: самки - 63 нерыжих, 55 -черепаховых, 12
рыжих; самцы - 74 перыжих и 38 рыжих. Определите частоту аллелей В и b.
Были ли случайными скрещивания сингапурских кошек в отношении этих
аллелей?
15.
Сирл нашел, что 69 % кошек Сингапура имеют изогнутый хвост -
аномалию, отсутствующую у лондонских кошек. Что могло быть причиной
этой аномалии?
4
16.
Согласно суммарным данным по большому числу крупных стад
голштипо-фризов, доля телят красной масти среди тех, кто родились в течение
года, составила 1%. Какова вероятная частота аллелей В и b, а также какова
доля гетерозигот среди телят черной масти?
17.
В одной популяции имеется три генотипа по аутосомному локусу в
соотношении 9 АА : 6 Аа: 1аа. Находится ли данная популяция в состоянии
генетического равновесия? Рассчитайте генотипический состав популяции
следующего поколения при панмиксии.
18.
Отсутствие чешуи (голость) у зеркального карпа обусловлено
доминантным геном S, который в гомозиготном состоянии (SS) вызывает
летальный эффект. Чешуйчатость (норма) контролируется его рецессивным
аллелем s. При ловле рыбы в прудах вблизи станицы Гниловской в сеть попало
573 чешуйчатых и 42 голых карпа. Определите частоты генов чешуйчатости и
голости (зеркальности), всех возможных генотипов. Какова вероятность
появления карпов с генотипом SS в следующем поколении?
19.
Серебристо-соболиная (бос) окраска меха у норок детерминируется
доминантным геном L, но в гомозиготном состоянии имеет летальное действие.
Стандартная (коричневая) окраска контролируется рецессивным аллелем l. В
зверохозяйстве «Персиановское» имеется 1158 голов коричневых и 101
серебристо-соболиных норок. Определите частоту генов L и l. Найдите частоту
возможных генотипов при условии случайного спаривания лисиц с окраской
«бос» и коричневых.
20.
По данным Шенемана (1969) у 2,7% скота черно-пестрой породы
нижняя челюсть выдается вперед на 10-12 см. Данная аномалия по Метеру и
Беккеру (1967) наследуется как аутосомный признак по доминантному типу
при неполной пенетрантности. Определите генетическую структуру данной
популяции.
5
21.
Отсутствие конечностей (акротериоз) у крупного рогатого скота
обусловлено
аутосомным
рецессивным
геном
а,
нормальное
развитие
конечностей — доминантным аллелем А. В стаде из 2700 голов скота чернопестрой породы на каждые 57 нормальных животных встречается 1 животноеноситель акротериоза. Какова частота носителей гена акротериоза? Какова
вероятность проявления гена акротериоза в следующем поколении?
22.
Рецессивный аутосомный летальный ген вызывает паралич задних
ног у крупного рогатого скота. У животных красной датской породы при
обследовании выявлено 235 телят с параличом задних ног и 1636 нормальных.
Обнаружено, что из 263 быков 69 были гетерозиготными — носителями этого
гена. Какова частота нормальных, больных и носителей болезни ожидается при
спаривании
гетерозиготных
животных?
Какое
соотношение
генотипов
ожидается и будет ли оно соответствовать теоретически ожидаемому по
формуле Харди-Вайнберга?
23.
Мозговая грыжа у крупного рогатого скота обусловлена ауто-
сомным рецессивным геном g. Доминантный аллель G контролирует
нормальное развитие черепного свода. В стаде скота швицкой породы среди
775 телят оказалось 3 теленка с мозговой грыжей. Особи с такой аномалией
нежизнеспособны. Определите частоту мозговой грыжи в стаде. Какова частота
доминантных, рецессивных аллелей и гетерозигот Gg-носителей гена мозговой
грыжи? Какова вероятность появления телят с мозговой грыжей в следующем
поколении при случайном спаривании фенотипически здоровых животных?
24.
У крупного рогатого скота и свиней врожденная водянка головного
мозга (гидроцефалия) — аутосомный признак, обусловленный геном q. Его
аллель Q обусловливает нормальное развитие. В стаде айрширской породы
среди 3000 новорожденных телят было 4 мертворожденных от водянки
головного мозга. Какова частота этого заболевания? Каковы частоты
рецессивного и доминантного генов, гетерозигот? Какова вероятность
6
появления телят с гидроцефалией в следующем поколении при условии случайного спаривания фенотипически здоровых животных?
25.
В одном из регионов Российской Федерации в течение года было
получено 132000 телят красной степной породы, 330 телят оказались
нежизнеспособными из-за наличия патологических изменений в строении
органов пищеварения, обусловленных наличием рецессивного гена m в
гомозиготном состоянии. Определите частоту этого аллеля в данной популяции
животных.
26.
Заболевание порфирией у крупного рогатого скота обусловлено
аутосомным рецессивным геном р, вызывающим накопление в тканях пигмента
порфирина. Скот имеет повышенную светочувствительность и розовую окраску
зубов. В стаде скота шортгорнской породы численностью 2460 голов выявлено
88 животных с порфирией. Какова частота заболевания порфирией? Каковы
частоты рецессивного и доминантного генов? Какова частота гетерозигот?
Какова вероятность появления больных животных в следующем поколении при
свободном спаривании фенотипически здоровых животных?
27.
Описаны три синдрома стресса у свиней: синдром стресса (PSS),
синдром злокачественной гипертермии (MHS) и синдром бледного, мягкого,
экссудативного мяса (PSE). Чувствительность к PSS и MHS может быть
выявлена с помощью галотанового теста. Чувствительность к галотану
контролируется аутосомным рецессивным геном (n), пенетрантность которого
равна 50—100%. По данным Runavot I. (1983) и Slider P. (1983) наличие гена
чувствительности к галотану обнаруживается в хромосомах 35—40% свиней
породы французский ландрас и у 75—80% бельгийский ландрас и пьетрен.
Определите, какой будет генетическая структура в данных популяциях свиней
через 3 поколения, при условии элиминации особей с генотипом nn?
28.
Частота встречаемости стрессчувствительных животных (nn) среди
свиней породы ландрас в Великобритании составляет 11%, в Ирландии и Дании
7
— 5%.Определить частоту аллелей (n и N) и генотипов Nn и nn в разных
популяциях породы ландрас. Как изменится генетическая структура в
указанных популяциях свиней породы ландрас через 2 поколения, при условии
постоянной элиминации животных генотипа nn?
29.
В.В. Васин, изучая распространение безухости в популяции
каракульских овец, по гену безухости установил следующие соотношения
генотипов: 729 АА + 111 Аа + 4 аа. Соответствует ли это соотношение
теоретически ожидаемому?
30.
В овцеводстве «кривошея» (ряд патологических состояний, про-
являющихся в искривлении шеи и косом положении головы) известна как
наследственное заболевание. Зонненбродт (1946) в одном племзаводе среди 37
тыс. голов овец обнаружил 14% подобных уродств, которые наследовались по
рецессивному типу. Какой процент в этой популяции будут составлять овцы с
пороком кривошеи через три поколения при условии направленного отбора?
31.
Среди чистокровных верховых лошадей встречается носовое
кровотечение, обусловленно аутосомным рецессивным геном n. Его аллель N
не вызывает носового кровотечения. Среди поголовья лошадей в 287 голов
было 27 животных с носовым кровотечением, которые погибли во время скачек.
Определите частоту носового кровотечения, частоты доминантного (N) и
рецессивного (n) аллелей. Какова частота гетерозиготных лошадей —
носителей гена носового кровотечения? Какова вероятность появления лошадей
с носовым кровотечением в следующем поколении при случайном спаривании
фенотипически здоровых лошадей? Сохранится ли в популяции генное
равновесие после элиминации животных с генотипом nn?
32.
В популяции мышей в течение одного года родилось 2 %
альбиносов (рецессивный признак). Определите частоты аллелей и долю
гетерозигот в этой популяции при условии панмиксии.
8
33.
На одном из островов было отстреляно 10 000 лисиц, из них
оказалось 9991 рыжая и 9 белых особей. Рыжий цвет доминирует над белым.
Определите
процентное
соотношение
рыжих
гомозиготных,
рыжих
гетерозиготных и белых лисиц.
34.
Искусственно созданная популяция состоит из 60 % гомозигот по
аллелю А и 40 % гетерозигот. В каком поколении и с какой вероятностью в
этой популяции проявится рецессивный ген при условии панмиксии?
35.
В одной популяции имеется три генотипа по аутосомному локусу в
соотношении 9АА: 6Аа: 1аа. Находится ли данная популяция в состоянии
генетического равновесия? Рассчитайте генотипический состав популяции
следующего поколения при панмиксии.
36.
Искусственно созданная популяция состоит из 20 особей с
генотипом АА, 1 — с генотипом аа и 40 — с генотипом Аа. Определите
соотношение генотипов в F4 в случае панмиксии и при самооплодотворении.
37.
В трех популяциях человека частоты генотипов при отсутствии
доминирования аллелей М и N составила:
1) ММ - 25%, NN - 25%, MN - 50%;
2) ММ - 49%, NN - 4%, MN - 47%;
3) ММ - 4%, NN - 81%, MN - 15%.
Определите частоты аллелей в каждой из этих популяций.
38.
(ФТК).
В США 70% населения ощущает горький вкус фенилтиокарбамида
Эти
люди
названы
"ощущающими",
а
остальные
30%
-
"неощущающими". Все браки между "неощущающими'' дают в потомстве
“неощущающих". Все эксперименты подтверждают, что различия между "
ощущающими" и "неощущающими" обусловлены отдельной парой не
сцепленных с полом генов: имеется полная пенетрантность доминантного
аллеля. Какой из двух аллелей доминантен? Какая часть всех браков между
"ощущающими" и "неощущающими" не может дать (за исключением мутации)
9
детей "неощущающих"? Какая часть всех браков заключена между двумя
"неощущающими"? Двумя "ощущающими"?
39.
Доля
особей
АА
в
большой
перекрестно-скрещивающейся
популяции равна 0,09. Какая часть популяции должна быть гетерозиготной по
А, если принять, что все генотипы обладают одинаковыми репродуктивными
потенциалами относительно этого локуса?
40.
По данным Райда из обследованных им 1029 китайцев в Гонконге
342 имели группу крови М, 500 - MN и 187 - N. Определите частоты аллелей Lm
и Ln.
41.
Фабрициус-Хансен обследовал эскимосов из восточной и западной
Гренландии и установил, что в восточной Гренландии 475 эскимосов имели
группу крови М, 89 - MN, 5 - N; в западной - 485 - М, 227 - MN, 21 - N. Каковы
частоты аллелей Lm и Ln в этих популяциях чистокровных эскимосов?
42.
В работе Винера приводятся следующие частоты сочетаний мать -
ребенок, изученных в отношении системы групп крови MN:
Ребенок
М
MN
N
Мать
М
93
74
0
MN
69
151
60
N
О
59
50
Определите частоты аллелей Lm и Ln.
43.
Врожденный вывих бедра наследуется как аутосомно-доминантный
признак и встречается с частотой 6 : 10000. Его пенетрантность 25%. Как
распределяются частоты генотипов по этой аномалии у людей?
44.
Среди
белого
населения
Северной
Америки
доля
резус-
отрицательных индивидов составляет 15%. Исходя из того, что выбор супругов
не определяется антигенами их крови, вычислите, какова вероятность того, что
10
резус-отрицательная девушка станет женой мужчины: а) резус-отрицательного
rhrh; б) резус-положительного Rhrh; в) резус-положительного RhRh?
45.
Общий альбинизм наследуется как аутосомный рецессивный
признак и встречается у людей с частотой 1:20000. Определите частоту гена
альбинизма и генотипическую структуру популяции.
46.
В одном из американских городов в изоляте из итальянских
переселенцев среди 26000 новорожденных 11 оказалось с тяжелой формой
талассемии. Ген талассемии неполнодоминантный, a гетерозиготы страдают
легкой
формой
талассемии.
Определите
частоту
гена
талассемии
и
генотиническую структуру изолята.
47.
Аниридия наследуется как аутосомный доминантный признак и
встречается с частотой 1:10000. Определите частоту гена аниридии и
генотипическую структуру популяции человека.
48.
Одна из форм фруктозурии у человека наследуется по аутосомно-
рецессивпому типу и встречается с частотой 7:1000000. Определите частоту
этого гена и генотипическую структуру популяции.
49.
Система групп крови Кидд определяется двумя аллелями Ika и Ikb.
Наблюдается доминирование гена Ika, при этом люди, имеющие данный ген,
являются кидд-положительными. Частота кидд-положительных среди негров
составляет 80%. Определите частоту аллелей и генотипическую структуру
популяции негров.
50.
Фенилкетонурия
у
человека
наследуется
как
рецессивный
аутосомный признак и встречается с частотой 1:40000. Определите частоту
этого гена и генотипическую структуру популяции.
51.
Алькаптонурия наследуется по аутосомному рецессивному типу и
встречается у человека, примерно 1:1000000. Определите частоту гетерозигот
по этому заболеванию.
11
52.
Частота
Галактоземия
больных
наследуется
галактоземией
по
аутосомно-рецессивному
1:70000.
Определите
типу.
генотипическую
структуру популяции.
53.
Глухонемота связана с врожденной глухотой, препятствующей
нормальному усвоению речи. Наследование аутосомно-рецессивное. Средняя
частота заболевания колеблется по разным странам. Для европейских стран она
равна приблизительно 2: 10000. Определите возможное число гетерозиготных
по глухонемоте людей в регионе состоящем из 8000000 жителей.
54.
В одном из родильных домов Екатеринбурга в течение 10 лет было
выявлено 242 ребенка с патологическим рецессивным признаком среди 97 000
новорожденных. Установите генетическую структуру популяции данного
города, если она отвечает условиям панмиксии.
55.
В одном из регионов Юго-Восточной Азии с населением 320000
человек при полной регистрации случаев болезни Шпильмейеpa-Фогта
(юношеская форма амавротической идиотии) обнаружено 8 больных. Болезнь
определяется
рецессивным
аутосомным
геном.
Определите
число
гетерозиготных носителей на 1 млн. населения.
56.
В одном городе со стабильным составом населения в течение 5 лет
среди 25 000 новорожденных зарегистрировано 2 больных фенилкетонурией,
которая наследуется по аутосомно-рецессивному типу. Определите количество
гетерозигот по фенилкетонурии среди населения данного города.
57.
Подагра встречается у 2% людей и обусловлена аутосомным
доминантным геном. У женщин ген подагры не проявляется, у мужчин
пенетрантность его равна 20% ( Эфроимсон В.П., 1968). Определите
генетическую структуру популяции по анализируемому признаку, исходя из
этих данных.
58.
По некоторым данным частоты аллелей групп крови системы AB0
среди европейского населения представлены в таблице:
12
Этнические
Частоты аллелей
группы
IA
IB
I0
Русские
0,249
0,189
0,562
Буряты
0,165
0,277
0,558
Англичане
0,251
0,05
0,699
Определите процентное соотношение людей с группами крови А, В, АВ и
0 среди русских, бурятов и англичан.
59.
В популяции людей одного города в период между 1928 и 1942 гг.
родилось 26 тыс. детей, из которых 11 были больны талассемией (анемия Кули),
наследуемой по рецессивному типу (двухаллельная система). Определите
частоту рецессивного аллеля и генотипическую структуру популяции.
60.
В
популяции
встречаемость
заболевания,
связанного
с
гомозиготностью по рецессивному гену, составляет 1 ил 400 человек.
Определите долю носителей заболевания и частоты разных генотипов в этой
популяции в допущении двухаллельного механизма генного контроля
изучаемого признака.
61.
При определении групп крови в городе обнаружено, что среди 4200
человек 1218 имеет группу крови М, 882 человека — группу N и 2100 —
группу MN. Определите частоты аллелей в популяции.
62.
Изолированная популяция состоит из лиц, имеющих группу крови
М. В нее вливаются иммигранты, численность которых равна численности
коренной популяции. Среди иммигрантов 25 % имеют группу крови N. В
смешанном населении произошли браки со случайным подбором пар, и в
следующем поколении установилось равновесие. Определите доли каждой
группы крови системы MN.
63.
В одном из родильных домов Копенгагена среди 94 075
новорожденных Мёрх насчитал 10 ахондропластических карликов; у 8 из них
были здоровые родители. Учитывая, что ахондроплазия наследуется по
13
моногенному доминантному типу, определите частоту мутирования: а) прямым
методом; б) непрямым методом [в предположении равновесия между
мутационным процессом и отбором и с учетом того, что коэффициент
размножения (приспособленности) ахондропластических карликов ω = 0,2].
14