完全表型同型交配群体母子间基因型的联合分布及信息熵

【目的】研究完全表型同型交配群体母子间基因型的联合分布及其信息学性质,以丰富群体遗传学的研究方法。【方法】从随机交配下的Hardy-Weinberg平衡开始,施以完全表型同型交配的群体,利用概率统计方法推导母子间基因型联合分布的规律,利用Shannon信息熵方法研究母子间基因型联合信息熵的变化规律,并进行数学模拟。【结果】在世代交替中,母子间基因型联合信息熵逐代减少,但逐代减少的趋势越来越慢,经过一个非常漫长的过程后,母子间基因型联合信息熵趋向于固定值,最终极限情况是群体完全纯合。这是一个远离Hardy-Weinberg平衡状态、趋向于非平衡定态的过程,数学模拟验证了所得结论的正确性。【结论】在完全表型同型交配下,母子间基因型联合信息熵逐代减少,使纯合体逐渐增加、杂合体逐渐减少,群体从多型共存走向纯合。     

近亲交配下母子间基因型联合分布的信息墒性质

推导出在近亲交配下一对等位基因群体母子间的基因型联合概率分布列 ;定义了在近亲交配下母子间的基因型联合信息熵 ;讨论了在世代交替中母子间的基因型联合信息熵的性质及其信息学解释 ;并用计算机模拟验证     

复等位基因群体完全自交下母子间基因型联合分布的熵性质

定义了复等位基因群体的基因库信息熵和基因型信息熵,给出了在完全自交下复等位基因群体随世代交替母子间基因型联合分布规律及母子间基因型联合信息熵,讨论了母子间基因型联合信息熵的性质,并从信息学角度加以解释.     

不同交配方式下遗传平衡的信息学分析

阐述了二倍体生物群体多基因座整体达到最大信息熵时的配子频率分布和基因型频率分布与Hardy-Weinberg平衡分布的一致性.从信息学角度证明了不论是否存在连锁,随机交配下多基因座的配子平衡分布与基因型平衡分布总一致.与随机交配下的Hardy-Weinberg平衡相比,如果从交配方式上对群体施以其他的外部强制,群体发展的结果是最终会达到一个不随时间变化的状态,这个状态不是平衡态而是非平衡定态,此时配子信息熵和基因型信息熵具有极小值,这种非平衡定态是一种远离无外部强制作用下Hardy-Weinberg平衡状态的状态,与群体遗传学传统观点有所不同.     

遗传同型交配下一对等位基因群体的Shannon信息熵

研究了在遗传同型交配下的世代交替中,一对等位基因群体的基因型信息熵和配子间的互信息。结果表明:随世代交替,随机交配下的平衡群体的基因型信息熵逐代减少、配子间的互信息逐代增加。从信息学角度看,在遗传同型交配下群体的遗传多样性逐代减少,配子间的信息交流逐代增加。最后应用Matlab进行了模拟,验证了所推导结果的正确性。     

两对等位基因群体连锁平衡的遗传分析

对不同程度的连锁对于两对等位基因群体的最大熵原理与Hardy—Weinberg平衡定律的一致性是否有影响,影响程度如何进行了分析。结论是：不论是否存在连锁,最大熵原理与Hardy—Weinberg平衡定律的一致性都成立。连锁只会影响一个不平衡群体在世代交替中趋向于Hardy—Weinberg平衡的速度,而不会影响平衡的结果;或者等价地说,连锁只会影响一个不平衡群体在世代交替中基因型信息熵趋向于最大值的速度,而不会影响基因型信息熵的最大值。     

复等位基因平衡群体中亲属关系的信息学研究

用推广的ITO方法推出复等位基因平衡群体中母子间及全同胞对子间基因型联合概率分布列的矩阵表达;给出了母子间及全同胞对子间的联合信息熵、互信息,并定义了各自的信息关联系数;与统计学研究相比表明,信息学的方法可使复等位基因平衡群体中亲属关系的研究成为可能。     

遗传同型交配与表型同型交配的信息学性质比较

研究了从相同的随机交配下的平衡群体开始,遗传同型交配群体和表型同型交配群体的基因型频率的变化规律;给出了两种交配群体的基因型信息熵变化的异同,并进行了数学模拟;给出了两种交配群体的配子间互信息变化的异同,并进行了数学模拟。     

近亲繁殖下复等位基因群体的熵性质

研究了在近亲繁殖下复等位基因群体的基因库信息熵和基因型信息熵,并讨论了在世代交替中基因型信息熵的性质。结果表明,应用信息论模型研究群体遗传学与统计学方法具有一致性,而且还具有信息学含义。     

表型同型交配群体的Shannon信息熵和互信息

应用信息论方法研究了在表型同型交配下一对等位基因群体的基因型信息熵和互信息。在表型同型交配下,从随机交配下的平衡状态开始,群体的基因型信息熵逐代减少,但这种减少的趋势越来越慢,最终趋向于零。随着基因型信息熵的减少,群体的遗传多样性程度也越来越小。在表型同型交配下,群体的配子间互信息逐代增加,但这种减少的趋势越来越慢,最终趋向于零。配子间互信息的增加说明,配子间的信息交流程度逐代增加,两性配子间的信息关联程度越来越密切,而这用表型信息关联系数反映会更好。最后应用Matlab软件进行了数学模拟,直观验证了所得的结论。     

太湖鸡PRL、PRLR和FSHβ基因多态与前期产蛋性状关系研究

采用PCR-SSCP法对太湖鸡催乳素(PRL)、催乳素受体(PRLR)和促卵泡激素β亚基(FSHβ)基因进行多态性检测,并分析其与开产50%后20周产蛋性状的关系。结果表明:PRL和FSHβpro2的基因型频率都是AA型最高,BB型最低,等位基因频率也是A高于B,FSHβ基因exon3位点没有多态;PRLR只有两种基因型,外显子3是AA型频率高于BB型,外显子6是CC型频率高于DD型,且等位基因A和C的频率分别高于等位基因B和D的频率。太湖鸡PRL、PRLR和FSHβ基因开产50%后20周产蛋性状的不同基因型间差异均不显著(P>0.05),但是PRLR基因外显子3的开产50%后9~11周蛋重平均数基因型间差异接近显著(P=0.08)。基因间交互作用分析发现,催乳素受体基因外显子3和外显子6有极显著的交互作用(P<0.01),产蛋量较高的合并基因型AADD可以作为太湖鸡选育的参考。     

粳稻花粉植株后代的性状遗传及其育种应用研究

本文根据十余年来对粳稻花粉植株后代性状遗传的观察研究,证明花粉植株一代染色体的倍性表现出多种效型,因而产生了多种多样不同性状的植株.从第二代(H_2) 开始,花粉植株的主要农艺性状具有相对稳定性,差异不显著,没有随世代的演变而发生退化或分离现象,也未发现育性的逆转现象. 实践证明,应用粳稻花粉植株进行育种是可行的,它能迅速稳定杂种后代和有较高的选择效率.因此,这是一种多、快、好、省的育种方法.     

基于适合度的自交群体基因型熵逐代演变规律

研究一对杂合基因3种基因型不同适合度的自交群体,用差分方程组反映基因型比例的逐代变化规律。结果表明,通过熵观察到母代全为杂舍子群体的基因型比例趋向平衡大约需要15代;Rr的适合度与RR、rr相比都大于或等于2倍,是Rr在群体中得以长期保留的条件,     

基于适合度的自交群体基因型熵逐代演变规律

研究一对杂合基因3种基因型不同适合度的自交群体,用差分方程组反映基因型比例的逐代变化规律。结果表明,通过熵观察到母代全为杂合子群体的基因型比例趋向平衡大约需要15代;Rr的适合度与RR、rr相比都大于或等于2倍,这正是Rr在群体中得以长期保留的条件。同时,该研究模型表明,自然界绝对自交是不存在的。偶然的异交不是可有可无,而是关系重大。如果没有偶然的异交,群体中不但不会存在杂合子,甚至不会出现等位基因,每个基因座只能有一个基因。     

GH基因在不同香猪类群中的遗传变异分析

采用PCR-ApaI-RFLP技术对4个不同地理分布的香猪类群(各50头)GH基因-119 bp~ 486 bp区域间的多态性进行研究,共检测到A(449 101 55 bp)和B(316 133 101 55 bp)2个等位基因,AA、AB和BB 3种基因型。在各香猪类群中A均为优势等位基因,基因频率均大于0.6;AA为优势基因型,基因型频率均大于0.5。所有香猪类群的基因型分布经卡方检验符合哈代温伯格平衡,剑白香猪与久仰香猪经卡方独立性检验其基因型分布存在显著差异(P<0.05);聚类分析表明:从江香猪、久仰香猪和环江香猪聚为一类,剑白香猪另为一类,这一聚类结果与按香猪类群间的地理分布远近特征划分结果不太相一致。     

F3代波杂山羊XKR4基因多态性与生长性状的关联分析

【目的】明确F₃代波杂山羊XKR4基因多态性与生长性状的关联性,筛选出优异基因为后期培育新品系提供理论依据。【方法】以F₃代波杂山羊为研究对象,通过血液DNA混池测序鉴定XKR4基因SNP位点,统计SNP位点的等位基因频率、基因型频率、遗传纯合度（Ho）、期望杂合度（He）、有效等位基因数（Ne）及多态信息含量（PIC）等,以卡方（χ2）检验分析基因型是否处于Hardy-Weinberg平衡状态,并利用SPSS 25.0分析不同基因型与F₃代波杂山羊生长性状的关联性。【结果】 F₃代波杂山羊XKR4基因Intron-1区域存在2个SNPs位点,分别是C194069A和T194091A。C194069A位点的等位基因频率中C>A,优势基因型为CC型; T194091A位点的等位基因频率中T>A,优势基因型为TT型;C194069A和T194091A位点均处于Hardy-Weinberg平衡（P>0.05）。关联分析结果表明:在初生群体中,T194091A位点AA基因型与其他基因型的体斜长存在显著差异（P<0.05,下同）;在3月龄群体中,C194069A和T194091A位点各基因型的生长性状指标间均无显著差异（P>0.05,下同）;在6月龄群体中,C194069A和T194091A位点AA基因型的体重分别与相应位点的CC基因型和TT基因型存在显著差异;在12月龄群体中,C194069A位点AA基因型在体重和胸围方面均极显著优于CC基因型（P<0.01,下同）,在体高方面与CC基因型存在显著差异,T194091A位点AA基因型的体重、体斜长分别与TT基因型呈显著或极显著差异。此外,在0~6月龄和0~12月龄,C194069A和T194091A位点AA基因型的日增重与CC基因型和TT基因型分别存在呈显著或极显著差异。【结论】 F3代波杂山羊XKR4基因存在2个SNPs位点（C194069A和T194091A）,且均表现为AA基因型个体的生长性能优于其他基因型个体,即XKR4基因可作为F₃代波杂山羊生长性状的候选基因。     

多基因座复等位基因自交群体后代基因型频率的递推算法

研究多基因座复等位基因的自交群体后代基因型频率,给出其递推算法,结果发现多个基因座都是纯合基因的基因型频率逐代增加,相对增加量逐代减少,最终趋于一个定值;而多个基因座中有杂合基因的基因型频率最终趋于0,但有可能前几代递增,以后逐代减少;杂合基因个数越多,趋于0的速度越快。