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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

2对连锁杂合基因在分离重组中的熵变规律

用离散线性系统建立同一连锁群2对杂合基因自交群体分离重组中的熵变模型。结果表明,各代的熵与交换率有关;单基因杂合型的比例在F1到F2有一个增长过程,以后逐代递减,最终趋于0;群体最终留下的4种纯合基因型的比例与交换率有关;自交群体的逐代熵变规律与随机交配群体的不一致,自交群体最大变异发生在F3而不是F2。     

普通群体的遗传机制Ⅰ.1对等位基因的遗传

研究建立了普通群体遗传的系列数学模型,系统讨论了1对等位基因所构成的3种基因型频率在群体中的动态规律、遗传趋势、频率变化与世代的关系,以及群体平衡时的特殊性质,并对普通群体、近亲交配群体及其参数与性质进行了对比分析和讨论。结果表明,随机交配群体和自交群体是普通群体的两种极端;随机交配率越大群体趋于平衡越快;随机交配率与杂合子频率呈正相关,与纯合子频率呈负相关;随机交配率大于零时,等位基因频率相等,杂合子频率最高;随机交配率等于1／2且等位基因频率相等时,3种基因型频率相等。     

基于自交率的基因型信息熵变规律与自花传粉机制的进化意义

用离散线性系统研究多对独立杂合基因在兼有自花与异花传粉群体中的基因型信息熵逐代演变规律,推导出极限平衡状态基因型信息熵是自交率的凸函数,当a=0.5时其值最大。在趋向极限平衡进程中,基因型信息熵曲线当a〉0.5时先升后降,当n≤0.5时单调上升,当a→0^＋时以Hardy-Weinberg平衡熵为极限。在某一世代,群体基因型信息熵与独立杂合基因对数成正比。发现群体中存在一定比例的自交,能提高变异程度,甚至超过随机交配群体的变异,认为这是自花传粉机制的进化意义。     

普通群体的遗传机制Ⅲ.两对等位基因的遗传

在普通群体中建立了两对等位基因遗传的数学模型,讨论了基因型频率在世代间的动态变化、遗传趋势、群体平衡及其性质,以及随机交配率、基因频率与基因型频率的关系。结果表明,在普通群体两对等位基因的遗传中,非平衡群体的数学模型(4)可以转换为随机交配群体的数学模型和非平衡自交群体的数学模型;平衡群体的数学模型(7)可以转换为随机交配群体的数学模型和平衡自交群体的数学模型。在群体平衡时,当两对等位基因频率均相等时,杂合子频率达到极大值。杂合子频率随r增大而增加,当r=1时达到最大值;当r=0时达到最小值。     

水稻两用系育性彻底转换与育种途径研究

研究揭示光温敏核不育系育性漂移的本质:多基因条件下,变异压和自然选择压使两系不育系育性逐代提升.纯合体没有漂移.提出控制光温敏核不育系育性的新方法,实现了育性双向彻底转换--在中国大陆制种基地"终年不育",在繁殖基地像常规稻一样自交结实.创造了获得光温敏核不育系的多种途径,使两系杂交稻育种效率大大提高.