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

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 , доцентом кафедры генетики , старшим преподавателем кафедры генетики , магистром кафедры генетики .

Ответственный редактор д. б.н.

Компьютерный набор и верстка

Печатается в соответствии с решением кафедры генетики биолого-почвенного факультета РГУ, протокол от 25.04.06.

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 обсле­дованныхрастений 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?

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.  Излисиц, изученных Ромашовым и Ильиной, 12 лисиц черные, 678 - промежуточной окраски, алисиц - 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?

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.

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 черно-пестрой породы на каждые 57 нормальных животных встречается 1 животное-носитель 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 ауто­сомным 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 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 — 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.  , 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, про­являющихся 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.

33.  На одном из островов было отстрелянолисиц, 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.  В США 70% населения ощущает горький вкус фенилтиокарбамида (ФТК). 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) 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 Мать	М	MN	N
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 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.

52.  Галактоземия наследуется по аутосомно-рецессивному ти­пу. Частота больных галактоземией 1:70000. Определите 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 срединоворожденных. 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 срединоворожденных 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% ( , 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:

Этнические группы	Частоты аллелей
IA	IB	I0
Русские Буряты Англичане	0,249 0,165 0,251	0,189 0,277 0,05	0,562 0,558 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 срединоворожденных Мёрх насчитал 10 ахондропластических карли­ков; у 8 из них были здоровые родители. Учитывая, что ахондроплазия наследуется по 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 = 0,2].