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

Tần số alen A trong quần thể là :

A= (AA + Aa: 2) / (AA + Aa + aa)  = (60 + 40 : 2) / (AA + Aa + aa) = 80 : 200 = 0.4

Tần số alen a trong quần thể là : 1 – 0,4 = 0,6

Do quần thể tự thụ phấn nên tần số alen không thay đổi qua các thế hệ:

Tần số alen A là P_A = 0,1 + 0,2 : 2 + 0,3 : 2 = 0,35.

Tần số alen B là P_B = 0,1 + 0,2 : 2 + 0,3 = 0,5.

Tỷ lệ số cá thể có kiểu gen đó trên tổng số lượng cá thể trong quần thể tại một thời điểm xác định

P: 0,25AA : 0,50Aa: 0,25aa

Tự thụ phấn

F1 : Aa = 0,5 : 2 = 0,25

AA = aa = 0,25 + (0,5 – 0,25) : 2 = 0,375

Vậy F1 : 0,375AA : 0,250Aa : 0,375aa.

P : 31AA : 11aa

Sau 5 thế hệ tự phối

F5 : AA cho đời con 100% AA

aa cho đời con 100% aa

F5 : 31AA : 11aa

Quần thể có thành phấn kiểu gen ở thế hệ ban đầu là

200 AA +  400 Aa + 400 aa→Thành phần kiểu gen trong quần thể là : 0,2 AA + 0,4 Aa + 0,4 aa = 1  

Sau khi quần thể tự thụ phấn qua 3 thế hệ thì ta có

Tỉ lệ Aa trong quần thể là : 0,4 : 2³   = 0,4 : 8 = 0,05

Tỉ lệ AA trong quần thể sau 3 thế hệ ngẫu phối là : 0,2 + (0,4 – 0,05 ) : 2 = 0,375

Tỉ lệ aa trong quần thể là : 0,4 + (0,4 – 0,05 ) : 2 = 0,575

Cấu trúc di truyền của quần thể sau 3 thế hệ tự thụ là:

\(\left( {0.5 + 0.4 \times \frac{{1 - \frac{1}{{{2^3}}}}}{2}} \right){\text{AA}}:\left( {0.4 \times \frac{1}{{{2^3}}}} \right)Aa:\left( {0.1 + 0.4 \times \frac{{1 - \frac{1}{{{2^3}}}}}{2}} \right){\text{aa}}\)

↔ 0,675 AA : 0,05Aa : 0,275 aa

Vậy trong tổng số cây thân cao ở F3 , cây mang kiểu gen dị hợp tử chiếm tỷ lệ: : 0.05/(0.05+0.675) x 100% = 6,9%

P : AA + Aa

Đặt tỉ lệ kiểu gen Aa ở P là 2x (0 < x < 0,5)

→ tần số alen a là x

Quần thể ngẫu phối

→ ở thế hệ F2 có : aa = x² ; Aa = 2.x.(1 – x)

F₂ : Aa + aa = 36% = x² + 2.x.(1 – x)

→ x = 0,2

Vậy F₂ : aa = 0,04 ;  Aa = 0,32;   AA = 0,64

Lấy ngẫu nhiên 2 cây hoa đỏ, xác suất thu được 2 cây thuần chủng là: (0,64/ 0,96)² = 4/9

(1) đúng, sau 5 thế hệ, tỷ lệ cây hoa trắng tăng: \(\frac{{y(1 - 1/{2^n})}}{2}aa = \frac{{0,8(1 - 1/{2^5})}}{2} = 0,3875\)

(2) đúng, giao phối không làm thay đổi tần số alen

(3) 80% cây dị hợp ở P tự thụ phấn 5 thế hệ, tạo ra tỷ lệ hoa đỏ là \(0,8 \times \left( {1 - \frac{{1 - 1/{2^5}}}{2}} \right) = 41.25\% \)

Mà ở thế hệ P còn có thể có cây hoa đỏ chiếm x% (x_max = 20%) như vậy tỷ lệ hoa đỏ tối đa ở P: là 61,25% <80% → (3) đúng

(4) đúng, vì tỷ lệ tăng đồng hợp trội và đồng hợp lặn qua các thế hệ là như nhau

Các cá thể giao phối với con có cùng màu lông sẽ chia thành 2 nhóm:

Nhóm 1: 0,25AA + 0,5Aa  ↔ 1AA:2Aa

Nhóm 2: aa

I đúng, kiểu gen Aa được tạo từ sự giao phối ngẫu nhiên của nhóm 1: (1AA:2Aa) × (1AA:2Aa), trong đó phép lai AA × AA  không tạo ra Aa, các phép lai còn lại tạo 1/2A.

Tỷ lệ kiểu gen Aa = \(0,75 \times \left( {1 - \frac{1}{3}AA \times \frac{1}{3}AA} \right) \times \frac{1}{2} = \frac{1}{3}\)

II đúng, tỷ lệ kiểu hình lông trắng: \(0,25aa + 0,75 \times \frac{2}{3}Aa \times \frac{2}{3}Aa \times \frac{1}{4} = \frac{1}{3}\)

III đúng, nhóm 1 giao phối ngẫu nhiên: (1AA:2Aa) × (1AA:2Aa) ↔(2A:1a)(2A:1a) →4AA:4Aa:1aa → các con lông đen ở F₁ giao phối ngẫu nhiên: (1AA:1Aa)(1AA:1Aa) → (3A:1a)(3A:1a)→9AA:6Aa:1aa

Tỷ lệ kiểu gen AA ở F₂ là: \(\left( {0,75 \times \frac{8}{9}} \right) \times \frac{9}{{16}} = \frac{3}{8}\)

IV đúng, tỷ lệ kiểu hình lông đen là: \(\left( 0,75\times \frac{8}{9} \right)\times \frac{15}{16}=\frac{5}{8}\)

Sau n thế hệ tự thụ phấn tỷ lệ kiểu gen Aa: $\frac{y}{{{2^n}}} = \frac{{0.5}}{{{2^n}}} = 0.0625 \to n = 3$

Quần thể ban đầu: 90 % A-: 10% aa.

Gọi x là tỷ lệ dị hợp trong quần thể: sau 6 thế hệ tự thụ phấn: $\frac{x}{{{2^6}}} = 0,009375 \to x = 0,6$

Vậy cấu trúc di truyền của quần thể là: 0,3AA:0,6Aa: 0,1aa 

F1 : 0,3AABB : 0,2 Aabb : 0,4 AaBB: 0,1aaBb – quần thể tự thụ phấn

Kiểu gen aaBB chỉ có thể xuất hiện từ 2 kiểu gen ở F1 là : AaBB và aaBb

AaBB, ở F₄ cho aaBB = aa =$0,4 \times \left( {\frac{{1 - {{(1/2)}^3}}}{2}} \right) = 0,175$

aaBb, ở F₄ cho aaBB = BB =$0,1 \times \left( {\frac{{1 - {{(1/2)}^3}}}{2}} \right) = \frac{7}{{160}}$

Vậy F₄ , tỉ lệ kiểu gen aaBB = 0,175 + 7/160 = 7/32= 21,875%

Quần thể ban đầu sau khi loại bỏ ab/ab có cấu trúc di truyền: 0.5AB/ab: 0.5Ab/aB

Kiểu gen AB/ab tự thụ phấn cho tỷ lệ ab/ab = 0.5 × 0.25 =0.125 = 12.5%

Xét cặp NST số mang cặp gen Aa và Bb: sau 1 thế hệ tự thụ: \(1\frac{{AB}}{{AB}}:2\frac{{AB}}{{aB}}:1\frac{{aB}}{{aB}}\)

Như vậy sau n thế hệ tự thụ phấn thành phần kiểu gen trong quần thể là: \(\frac{{(1 - 1/{2^n})}}{2}\frac{{AB}}{{AB}}:\frac{1}{{{2^n}}}\frac{{AB}}{{aB}}: + \frac{{(1 - 1/{2^n})}}{2}\frac{{aB}}{{aB}}\)

Xét cặp NST số mang cặp gen Dd và Ee: sau 1 thế hệ tự thụ \(\left( {1\frac{{De}}{{De}}:2\frac{{De}}{{de}}:1\frac{{de}}{{de}}} \right)\)

Như vậy sau n thế hệ tự thụ phấn thành phần kiểu gen trong quần thể là: \(\frac{{(1 - 1/{2^n})}}{2}\frac{{De}}{{De}}:\frac{1}{{{2^n}}}\frac{{De}}{{de}}: + \frac{{(1 - 1/{2^n})}}{2}\frac{{de}}{{de}}\)

Kiểu gen \(\frac{{AB}}{{aB}}\frac{{De}}{{De}}\) khi tự thụ phấn cho các kiểu gen \(\left( {\frac{{AB}}{{AB}};\frac{{AB}}{{aB}};\frac{{aB}}{{aB}}} \right)\frac{{De}}{{De}}\)

Kiểu gen \(\frac{{AB}}{{aB}}\frac{{De}}{{de}}\)  khi tự thụ phấn cho các kiểu gen \(\left( {\frac{{AB}}{{AB}};\frac{{AB}}{{aB}};\frac{{aB}}{{aB}}} \right)\left( {\frac{{De}}{{De}};\frac{{De}}{{de}};\frac{{de}}{{de}}} \right)\)

(1) đúng, số kiểu gen tối đa là 9

(2)  sai, cá thể dị hợp 2 cặp gen có kiểu gen là \(\frac{{AB}}{{aB}}\frac{{De}}{{de}}\)= \(0,8 \times \frac{1}{{{2^2}}} \times \frac{1}{{{2^2}}} = 0,05\)

(3) sai, Ở F₃, cây đồng hợp tử lặn về 2 cặp gen là: \(\frac{{aB}}{{aB}}\frac{{De}}{{De}} + \frac{{AB}}{{AB}}\frac{{de}}{{de}} + \frac{{aB}}{{aB}}\frac{{De}}{{De}} = 0,2 \times \frac{{1 - 1/{2^3}}}{2} \times 1 + 0,8 \times \left( {\frac{{1 - 1/{2^3}}}{2} \times \frac{{1 - 1/{2^3}}}{2} + \frac{{1 - 1/{2^3}}}{2} \times \frac{{1 - 1/{2^3}}}{2}} \right) = \frac{{63}}{{160}}\)

(4) đúng, trội về 3 tính trạng có: \(\begin{array}{l}\left( {\frac{{AB}}{{AB}};\frac{{AB}}{{aB}}} \right)\frac{{De}}{{De}} + \left( {\frac{{AB}}{{AB}};\frac{{AB}}{{aB}}} \right)\left( {\frac{{De}}{{De}};\frac{{De}}{{de}}} \right) = 0,2 \times \left( {1 - \frac{{(1 - 1/{2^4})}}{2}\frac{{aB}}{{aB}}} \right) \times 1\frac{{De}}{{De}} + 0,8 \times \left( {1 - \frac{{(1 - 1/{2^4})}}{2}\frac{{aB}}{{aB}}} \right)\left( {1 - \frac{{(1 - 1/{2^4})}}{2}\frac{{de}}{{de}}} \right)\\ = \frac{{85}}{{256}}\end{array}\)

Tỷ lệ cây trội 3 tính trạng và đồng hợp tử là:

\(\frac{{AB}}{{AB}}\frac{{De}}{{De}} + \frac{{AB}}{{AB}}\frac{{De}}{{De}} = 0,2 \times \frac{{(1 - 1/{2^4})}}{2}\frac{{AB}}{{AB}} \times 1\frac{{De}}{{De}} + 0,8 \times \frac{{(1 - 1/{2^4})}}{2}\frac{{AB}}{{AB}} \times \frac{{(1 - 1/{2^4})}}{2}\frac{{De}}{{De}} = \frac{{69}}{{256}}\)

Vậy tỷ lệ cần tính là: 69/85

Quần thể tự thụ phấn; liên kết gen hoàn toàn.

P : $0,3\frac{{Ab}}{{ab}}:0,3\frac{{Ab}}{{aB}}:0,4\frac{{aB}}{{ab}}$

0,3 Ab/ab tự thụ → F₁ : 0,3 x (1 Ab/Ab :  2Ab/ab :  1 ab/ab)

0,3 Ab/aB  tự thụ → F₁ : 0,3 x (1Ab/Ab :  2Ab/aB :  1 aB/aB)

0,4 aB/ab tự thụ → F₁ : 0,4 x (1aB/aB :  2aB/ab :  1 ab/ab)

Vậy F₁ :

aaB- = aB/aB + aB/ab = 0,3 x 1/4 + 0,4 x 1/4 + 0,4 x 2/4 = 0,375

aabb  = 0,3 x 1/4 + 0,4 x 1/4 = 0,175

Do kiểu hình hoa trắng, thân thấp không có khả năng sinh sản nhưng vẫn sống sót

→ không bị CLTN loại bỏ

→ tỉ lệ hoa trắng, thân cao sau 1 thế hệ là: 0,375 = 37,5%

P: xAA : yAa : 0,4aa.

Do AA không sinh sản → tính lại tỷ lệ kiểu gen P:$\frac{y}{{y + 0,4}}Aa:\frac{{0,4}}{{y + 0,4}}aa$

Sau 1 thế hệ tự thụ, tỷ lệ cây hoa đỏ là 37,5%, ta có:$\begin{gathered}{\text{AA}} + Aa = \frac{1}{4} \times \frac{y}{{y + 0,4}} + \frac{1}{2} \times \frac{y}{{y + 0,4}} = 0,375 \hfill \\ \to y = 0,4 \hfill \\ \end{gathered} $

→ Trong các cây có khả năng sinh sản: Aa = aa = 0,5.

Có 6 TH xảy ra:

- TH1: 5AA

Đời con: 100%AA - hoa đỏ

- TH2: 4AA : 1Aa

Đời con: aa = 1/5×1/4=1/20 ⇔ đời con: 19 đỏ : 1 vàng

- TH3: 3AA : 2Aa

Đời con: aa =  2/5×1/4=1/10 ⇔ đời con : 9 đỏ : 1 vàng

- TH4: 2AA : 3Aa

Đời con: aa = 3/5×1/4=3/20 ⇔ đời con: 17 đỏ : 3 vàng

- TH5: 1AA : 4Aa

Đời con: aa = 4/5×1/4=1/5 ⇔ đời con: 4 đỏ : 1 vàng

- TH6: 100% Aa

Đời con: 3 đỏ : 1 vàng

Các đáp án đúng là a, c, d, e, g, f

Quần thể có thành phần kiểu gen : 0,2AA: 0,5Aa: 0,3aa

Tần số alen \({p_A} = 0,2 + \dfrac{{0,5}}{2} = 0,45\)

Thứ tự trội lặn của các alen: A₁ = A₂ = A₃ >A₄>A₅.

Số kiểu gen dị hợp = \(C_5^2 = 10\)

Số kiểu hình = 5 + 3 kiểu hình tạo bởi 3 alen đồng trội = 8.