Genetyka populacji. Efektywna wielkość populacji

Podobne dokumenty
Zarządzanie populacjami zwierząt. Efektywna wielkość populacji Wykład 3

Zarządzanie populacjami zwierząt. Relacje między osobnikami w populacji spokrewnienie i inbred Depresja inbredowa Ocena efektów krzyżowania

ZARZĄDZANIE POPULACJAMI ZWIERZĄT DRYF GENETYCZNY EFEKTYWNA WIELKOŚĆ POPULACJI PRZYROST INBREDU

GENETYKA POPULACJI. Ćwiczenia 3 Biologia I MGR

PORÓWNYWANIE POPULACJI POD WZGLĘDEM STRUKTURY

GENETYKA POPULACJI. Ćwiczenia 4 Biologia I MGR

ZARZĄDZANIE POPULACJAMI ZWIERZĄT

Zarządzanie populacjami zwierząt. Relacje między osobnikami w populacji spokrewnienie i inbred Depresja inbredowa Ocena efektów krzyżowania

Zarządzanie populacjami zwierząt. Relacje między osobnikami w populacji spokrewnienie i inbred Wykład 5

Genetyka populacji. Analiza Trwałości Populacji

GENETYKA POPULACJI. Ćwiczenia 1 Biologia I MGR /

Bliskie Spotkanie z Biologią. Genetyka populacji

Podstawy genetyki populacji. Genetyka mendlowska i ewolucja. Dobór i dryf.

Ekologia molekularna. wykład 4

ZARZĄDZANIE POPULACJAMI ZWIERZĄT 1. RÓWNOWAGA GENETYCZNA POPULACJI. Prowadzący: dr Wioleta Drobik Katedra Genetyki i Ogólnej Hodowli Zwierząt

Genetyka Populacji

Podstawy genetyki populacji. Populacje o skończonej liczebności. Dryf. Modele wielogenowe.

Pokrewieństwo, rodowód, chów wsobny

2. CZYNNIKI ZABURZAJĄCE RÓWNOWAGĘ GENETYCZNĄ

Podstawy genetyki populacji. Genetyka mendlowska i ewolucja. Dobór i dryf.

Ekologia molekularna. wykład 3

Selekcja, dobór hodowlany. ESPZiWP

GENETYKA POPULACJI. Fot. W. Wołkow

Szacowanie wartości hodowlanej. Zarządzanie populacjami

Dobór naturalny. Ewolucjonizm i eugenika

Dryf genetyczny i jego wpływ na rozkłady próbek z populacji - modele matematyczne. Adam Bobrowski, IM PAN Katowice

1 Genetykapopulacyjna

Zmienność. środa, 23 listopada 11

Genetyka populacji. Ćwiczenia 7

2. CZYNNIKI ZABURZAJĄCE RÓWNOWAGĘ GENETYCZNĄ

CECHY ILOŚCIOWE PARAMETRY GENETYCZNE

Genetyka populacyjna. Populacja

Genetyka populacyjna

1 Podstawowe pojęcia z zakresu genetyki. 2 Podstawowy model dziedziczenia

Modelowanie ewolucji. Dobór i dryf genetyczny

ZARZĄDZANIE POPULACJAMI ZWIERZĄT SPOKREWNIENIE INBRED

Zarządzanie populacjami zwierząt. Parametry genetyczne cech

METODY BADAŃ NA ZWIERZĘTACH ze STATYSTYKĄ wykład 3-4. Parametry i wybrane rozkłady zmiennych losowych

Zarządzanie populacjami zwierząt. Ocena wartości hodowlanej Wykład 7

Genetyka ekologiczna i populacyjna W8

Wybrane rozkłady zmiennych losowych. Statystyka

Ekologia ogólna. wykład 4. Metody molekularne Genetyka populacji

WSTĘP. Copyright 2011, Joanna Szyda

Teoria ewolucji. Podstawowe pojęcia. Wspólne pochodzenie.

Zarządzanie populacjami zwierząt. Czynniki zaburzające równowagę Wykład 2

Wybrane rozkłady zmiennych losowych. Statystyka

Biologia molekularna z genetyką

Rozkłady statystyk z próby. Statystyka

Podstawy teorii ewolucji. Informacja i ewolucja

Podstawy genetyki populacji. Genetyka mendlowska i ewolucja

DOBÓR. Kojarzenie, depresja inbredowa, krzyżowanie, heterozja

Depresja inbredowa i heterozja

Zadania do cz. II (z frekwencji i prawa Hardy ego-weinberga)

Genetyka populacyjna. Populacja

Adam Łomnicki. Tom Numer 3 4 ( ) Strony Zakład Badania Ssaków PAN Białowieża adam.lomnicki@uj.edu.

Ocena wartości hodowlanej. Dr Agnieszka Suchecka

Podstawy genetyki populacji. Genetyka mendlowska i ewolucja

Anna Szewczyk. Wydział Geodezji Górniczej i InŜynierii środowiska AGH

MODELE ROZWOJU POPULACJI Z UWZGLĘDNIENIEM WIEKU

Wnioskowanie statystyczne. Statystyka w 5

Ekologia molekularna. wykład 9

Spokrewnienie prawdopodobieństwo, że dwa losowe geny od dwóch osobników są genami IBD. IBD = identical by descent, geny identycznego pochodzenia

Podstawy genetyki populacji. Genetyka mendlowska i ewolucja. Dobór i dryf.

Adam Łomnicki. Tom Numer 3 4 ( ) Strony Zakład Badania Ssaków PAN Białowieża adam.lomnicki@uj.edu.

Zadania maturalne z biologii - 7

STATYSTYKA wykład 5-6

Księgarnia PWN: Joanna R. Freeland - Ekologia molekularna

Podstawy genetyki populacji. Genetyka mendlowska i ewolucja.

dr hab. Dariusz Piwczyński, prof. nadzw. UTP

Zarządzanie populacjami zwierząt. Relacje między osobnikami w populacji spokrewnienie i inbred Depresja inbredowa Ocena efektów krzyżowania

PODSTAWOWE ROZKŁADY PRAWDOPODOBIEŃSTWA. Piotr Wiącek

Teoria ewolucji. Dobór płciowy i krewniaczy. Altruizm. Adaptacjonizm i jego granice.

Wykład Centralne twierdzenie graniczne. Statystyka matematyczna: Estymacja parametrów rozkładu

Składniki jądrowego genomu człowieka

Podstawy genetyki populacji. Genetyka mendlowska i ewolucja

Polimorfizm genu mitochondrialnej polimerazy gamma (pol γ) w populacjach ludzkich Europy

1. Symulacje komputerowe Idea symulacji Przykład. 2. Metody próbkowania Jackknife Bootstrap. 3. Łańcuchy Markova. 4. Próbkowanie Gibbsa

wykład dla studentów II roku biotechnologii Andrzej Wierzbicki

Wpływ spokrewnienia na strukturę przestrzenną i socjalną populacji dzika Sus scrofa w Puszczy Białowieskiej

Statystyka i opracowanie danych Podstawy wnioskowania statystycznego. Prawo wielkich liczb. Centralne twierdzenie graniczne. Estymacja i estymatory

EGZAMIN MAGISTERSKI, 18 września 2013 Biomatematyka

Teoria ewolucji. Dobór płciowy i krewniaczy. Adaptacje. Dryf genetyczny.

Dyskretne modele populacji

Centralne twierdzenie graniczne

[ IMIĘ I NAZWISKO:. KLASA NR.. ] Zadania genetyczne

MODELOWANIE STOCHASTYCZNE CZĘŚĆ I - PODSTAWY. Biomatematyka Dr Wioleta Drobik-Czwarno

Teoria ewolucji. Podstawowe pojęcia. Wspólne pochodzenie.

Elementy teorii informacji w ewolucji

Podstawy teorii ewolucji. Informacja i ewolucja

Sowy. Przygotowała Zuzia Górska

Ekologia molekularna. wykład 6

Teoria ewolucji. Podstawy wspólne pochodzenie.

Temat 12. Mechanizmy ewolucji

Recenzenci: prof. dr hab. Henryk Domański dr hab. Jarosław Górniak

Biomatematyka. Wykład 2

Mech c aniz i my m y e w e o w lu l cj c i. i Powstawanie gatunku.

EGZAMIN DYPLOMOWY, część II, Biomatematyka

Badania asocjacyjne w skali genomu (GWAS)

Pytania na egzamin z Ekologii ewolucyjnej naczelnych

Dobór naturalny i dryf

Transkrypt:

Genetyka populacji Efektywna wielkość populacji

DRYF GENETYCZNY Przypadkowe zmiany częstości alleli szczególnie ważne w małych populacjach 2015-10-22 2

DRYF GENETYCZNY Wybieramy z dużej populacji o p=q=0,5 dwa osobniki na rodziców o genotypie Aa, uzyskuje dwoje potomków, prawdopodobieństwo wybrania danej liczby alleli jednego rodzaju jest zgodny z rozkładem Bernoulliego n k n k Pn p( X k), p (1 p) gdy 0 p 1 oraz k k Genotypy potomstwa Frekwencja alleli AA Aa aa p q 2 0 0 1 0 0,0625 1 1 0 0,750 0,250 0,2500 1 0 1 0,500 0,500 0 2 0 0,500 0,500 0,3750 0 1 1 0,250 0,750 0,2500 0 0 2 0 1 0,0625 0,1... n prawdopodo bieństwo 2015-10-22 3

Efekt założyciela Populacja utworzona przez niewielką liczbę osobników może znacznie różnić się od wyjściowej 2015-10-22 4

EFEKTYWNA WIELKOŚĆ POPULACJI N e odnosi się do takiej liczebności wyidealizowanej populacji, w której tempo dryfu genetycznego byłoby takie same jak w rzeczywistej populacji

Ht/H0 100 80 60 40 20 0 Ne=5 Ne=10 Ne=25 Ne=50 Ne=100 0 5 10 15 20 25 30 generation 2015-10-22 6

Poziom homozygotyczności w pokoleniach zależnie od Ne 2015-10-22 7

Efektywna wielkość populacji Dla populacji wyidealizowanej N e =2N W populacjach rzeczywistych zależy od: - Stosunku poligamii - Zmienności liczby potomstwa - Fluktuacji liczebności w czasie 2015-10-22 8

Stosunek poligamii N e N 4 N M M N N F F N M, N F liczba samców i samic 2015-10-22 9

Przykład Stosunek poligamii N M =24, N F =56 N e 4 24 56 24 56 67,2 2015-10-22 10

Ne Wielkość populacji stała N = 50 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 0 10 20 30 40 50 liczba samców 2015-10-22 11

liczba samic N e = 50 350 300 250 200 150 100 50 0 0 10 20 30 40 50 60 70 liczba samców 2015-10-22 12

Ne Liczba samców stała N M =10 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 0 100 200 300 400 500 600 liczba samic 2015-10-22 13

Liczba potomstwa W populacji wyidealizowanej rozkład wielkości rodziny (liczba potomków w ciągu całego monogamicznej życia pary zwierząt) ma rozkład Poissona o wartości oczekiwanej równej 2. Zgodnie z tym rozkładem rodziny z liczbą potomków 0, 1, 2, 3, 4 i 5 stanowią odpowiednio 0,135; 0,271; 0,271; 0,180; 0,090 i 0,036. 2015-10-22 14

Liczba potomstwa N e 4 N 2 V k 2 V k wariancja liczby potomków 2015-10-22 15

Liczba potomstwa - przykład Gatunek : darwinka grubodzioba Geospiza conirostris gatunek monogamiczny wariancja liczby potomstwa V k =6,74 N e /N ~ 4/(V k +2) = 4/(6,74+2) = 0,46 2015-10-22 16

Liczba potomstwa Jeżeli wielkość populacji jest zmienna w czasie N e k N k 1 A 1 V / k k N A liczba dorosłych osobników w pokoleniu poprzednim k średnia wielkość rodziny (liczby potomków) 2015-10-22 17

Liczba potomstwa - przykład Gatunek Lew azjatycki Dotyczy populacji w niewoli Wariancja liczby potomstwa V k =32,65 Średnia liczka potomstwa k=1,65 N e /N A ~ (N A k-1)/n A [k-1+(v k /k)] = ~ k/ [k-1+(v k /k)] = 1,65/(1,65-1+(32,65/1,65) = = 0,081 2015-10-22 18

Liczba potomstwa jeżeli liczba potomstwa będzie jednakowa czyli V k =0 4 N 2 N 2N 1 ~ 2N e V 2 k 2015-10-22 19

Przykłady zmienności liczby potomstwa Gatunek płeć V k k V k /k Lew azjatycki M 31.10 1.64 19.0 F 34.00 1.67 20.4 Tamaryna złotogrzywa M 7,27 1,07 6.8 F 5,74 1,05 5.5 Zebra Grevy ego M 34.00 1.90 17.9 F 1.20 1.14 1.1 Koń Przewalskiego M 23.44 1.18 19.9 F 9.92 1.27 7.8 Tygrys sumatrzański M 22.50 2.46 9.1 F 16.61 2.09 2015-10-22 20 7.9

Ne Liczba potomstwa wielkość N e dla populacji o różnych N 100 75 N=10 N=30 N=50 50 25 0 0 5 10 15 20 25 Vk 2015-10-22 21

Ne/N Liczba potomstwa proporcja N e /N 2 1,5 1 0,5 0 0 10 20 30 40 50 Vk 2015-10-22 22

Fluktuacja wielkości populacji w czasie N e T t T 1 N ( t) 1 e T liczba pokoleń, t numer pokolenia 2015-10-22 23

Ne Fluktuacja wielkości populacji 45 30 15 0 0 2 4 6 8 10 2015-10-22 24

Fluktuacja wielkości populacji 2015-10-22 25

Efektywna wielkość populacji a inbred N e 1 N F F poziom inbredu w populacji 2015-10-22 26

Ne/N Efektywna wielkość populacji a inbred 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 2015-10-22 27 F

Połączenie różnych czynników przykład dla lwiatki złotogrzywej samice samce N 275 269 k 1.6 1.7 V k 13.5 12.1 N ef = (N f k-1)/[k-1+(v k /k)] = (275. 1,6-1)/(1,6-1+13,5/1,6) = 48,6 N em = (N m k-1)/[k-1+(v k /k)] = (269. 1,7-1)/(1,7-1+12,1/1,7) = 58,4 N e = 4N ef N em /(N ef +N em ) = (4. 48,6. 58,4)/(48,6+58,4) = 106,1 2015-10-22 28

Metody oceny efektywnej wielkości populacji Demograficzne (omówione) Genetyczne - Straty heterozygotyczności w czasie - Zmiany frekwencji alleli z powodu dryfu - Stopień wzrostu współczynnika inbredu szacowanego na podstawie rodowodu - Straty zmienności allelicznej 2015-10-22 29

Ocena N e na podstawie straty heterozygotyczności przykład dla nothern hairy-nosed wombat Przez 120 lat, co odpowiada 12 pokoleniom stwierdzono zachowanie 41% heterozygotyczności, zatem Ne = -12/[2ln(0,41)] = 6,7 H t /H 0 ~ e -t/2ne ln(h t /H 0 ) = -t/2n e Ne = -t/2 ln(h t /H 0 ) 2015-10-22 30

Jeśli zakładane dopuszczalne tempo utraty zmienności w populacji w niewoli powinno wynosić maksimum 5% w ciągu 100 lat Odstęp między pokoleniami efektywna wielkość populacji Oryks arabski 10 Koń Przewalskiego 9 Nosorożec indyjski 18 Tygrys 7 Zuraw 26 Oryks arabski 100 Koń Przewalskiego 110 Nosorożec indyjski 60 Tygrys 130 Zuraw 40 2015-10-22 31

Proporcja N e /N w niewoli Oryks arabski (Oryx leucoryx) 0,14 Gepard (Acinonyx jubatus) 0,21 Tchórz czarnołapy (Mustela nigripes ) 0,35 Panda mała (Rhinoceros unicornis ) 0,42 Tygrys (Panthera tigris ) 0,05 Kondor kalifornijski (Gymnogyps californianus ) 0,21 Pingwin królewski (Aptenodytes patagonica) 0,36 2015-10-22 32

Wymagane Ne Od 50 do 1000000 2015-10-22 33

Dziękuję, na dzisiaj wystarczy 2015-10-22 34