Cấu trúc di truyền của quần thể tự phối có đặc điểm gì?

Trả lời nhanh

Quần thể tự phối qua nhiều thế hệ có cấu trúc di truyền thay đổi theo hướng: tỉ lệ kiểu gen dị hợp giảm dần, tỉ lệ kiểu gen đồng hợp tăng dần, quần thể phân hóa thành những dòng thuần có kiểu gen khác nhau và đa dạng di truyền giảm. Tuy nhiên, tần số alen không thay đổi. Nguyên nhân: mỗi thế hệ, cá thể dị hợp chỉ cho một nửa số con dị hợp.

Quần thể tự phối là gì?

Quần thể tự phối là quần thể mà các cá thể giao phối với chính nó (thực vật tự thụ phấn, như đậu Hà Lan, lúa) hoặc giao phối giữa các cá thể có quan hệ rất gần gũi (giao phối cận huyết ở động vật). Vì các cặp giao phối đều mang kiểu gen giống nhau hoặc gần giống nhau, nên kiểu gen đồng hợp có xu hướng tích luỹ dần.

Đặc điểm cấu trúc di truyền của quần thể tự phối

Tỉ lệ dị hợp giảm dần: sau mỗi thế hệ, tỉ lệ Aa giảm đi một nửa.
Tỉ lệ đồng hợp tăng dần: AA và aa đều tăng, tăng bằng nhau nếu xuất phát chỉ từ cá thể dị hợp.
Phân hóa thành các dòng thuần: quần thể tách thành những dòng đồng hợp AA hoặc aa khác nhau.
Đa dạng di truyền giảm: ngày càng ít kiểu gen, nên khả năng thích nghi với môi trường thay đổi kém đi.
Tần số alen không đổi: tự phối chỉ làm thay đổi tần số kiểu gen, không làm thay đổi tần số alen (khi không có nhân tố tiến hoá khác).

Vì sao dị hợp giảm một nửa mỗi thế hệ?

Cá thể Aa tự thụ cho đời con theo tỉ lệ 1/4 AA : 2/4 Aa : 1/4 aa. Như vậy chỉ có 1/2 số con còn dị hợp. Cá thể AA tự thụ chỉ cho AA, cá thể aa tự thụ chỉ cho aa, nên hai loại này không sinh thêm dị hợp. Do đó Aa chỉ “hao” đi, còn AA và aa nhận thêm phần từ Aa.

Công thức tính qua n thế hệ tự phối

Giả sử thế hệ xuất phát (P) có cấu trúc x AA : y Aa : z aa (x + y + z = 1). Sau n thế hệ tự phối:

Aa = y / 2ⁿ
AA = x + y × (1 − 1/2ⁿ) / 2
aa = z + y × (1 − 1/2ⁿ) / 2

Nếu P toàn dị hợp (y = 1, x = z = 0) thì Aa = (1/2)ⁿ, còn AA = aa = [1 − (1/2)ⁿ] / 2.

Biểu đồ cột tỉ lệ kiểu gen Aa giảm dần 1, 1/2, 1/4, 1/8, 1/16 qua các thế hệ tự thụ từ P đến F4 — Tỉ lệ dị hợp Aa giảm một nửa sau mỗi thế hệ tự phối khi P toàn dị hợp.

Ví dụ có lời giải

Đề (ví dụ tự đặt): Quần thể P có cấu trúc 0,2 AA : 0,4 Aa : 0,4 aa, tự thụ phấn bắt buộc qua 3 thế hệ. Tìm cấu trúc ở F₃.

Aa = 0,4 / 2³ = 0,4 / 8 = 0,05.
Phần dị hợp chuyển thành đồng hợp: 0,4 × (1 − 1/8) / 2 = 0,175, chia cho mỗi loại.
AA = 0,2 + 0,175 = 0,375; aa = 0,4 + 0,175 = 0,575.

Kiểm tra: 0,375 + 0,05 + 0,575 = 1. Tần số alen A ban đầu = 0,2 + 0,4/2 = 0,4; ở F₃ = 0,375 + 0,05/2 = 0,4. Tần số alen không đổi, đúng như lí thuyết.

Lỗi sai thường gặp

Nhầm “tần số alen thay đổi” với “tần số kiểu gen thay đổi”. Tự phối chỉ làm đổi tần số kiểu gen.
Cho rằng quần thể tự phối đạt cân bằng Hardy–Weinberg. Thực tế không, vì tỉ lệ dị hợp luôn nhỏ hơn 2pq.
Quên cộng tỉ lệ AA, aa ban đầu khi P không phải toàn dị hợp.
Nghĩ rằng tự phối làm xuất hiện alen mới. Tự phối không tạo alen mới, chỉ làm alen lặn biểu hiện nhiều hơn khi ở dạng đồng hợp.

Mẹo nhớ nhanh

Hãy nhớ câu: “Dị hợp chia đôi, đồng hợp nhận phần, alen vẫn nguyên”. Khi gặp câu hỏi về đặc điểm của quần thể tự phối, hãy chọn nội dung có ý giảm dị hợp, tăng đồng hợp, phân hóa thành dòng thuần. Loại ngay các ý nói quần thể đa dạng kiểu gen hoặc chủ yếu ở trạng thái dị hợp.

Ý nghĩa thực tiễn

Trong chọn giống, người ta tự thụ phấn hoặc giao phối cận huyết để tạo dòng thuần, rồi lai các dòng thuần để tạo ưu thế lai. Mặt trái là tự phối kéo dài làm alen lặn có hại biểu hiện, gây thoái hoá giống (sức sống, năng suất giảm).

Bài luyện tập

P: 100% Aa, tự thụ phấn 4 thế hệ. Tính tỉ lệ các kiểu gen ở F₄.
Đáp án: Aa = 1/16 = 0,0625; AA = aa = (1 − 1/16)/2 = 15/32 ≈ 0,46875.
P: 0,3 AA : 0,4 Aa : 0,3 aa, tự thụ qua 2 thế hệ. Tính cấu trúc F₂.
Đáp án: Aa = 0,4/4 = 0,1; AA = aa = 0,3 + 0,4 × (3/4)/2 = 0,45. Tổng: 0,45 + 0,1 + 0,45 = 1.
P toàn Aa, cần ít nhất bao nhiêu thế hệ tự thụ để tỉ lệ Aa không vượt quá 1%?
Đáp án: cần (1/2)ⁿ ≤ 0,01, tức 2ⁿ ≥ 100. Vì 2⁶ = 64 < 100 và 2⁷ = 128 ≥ 100 nên n = 7.

Câu hỏi thường gặp

Quần thể tự phối có tần số alen thay đổi không?

Không. Tự phối chỉ làm thay đổi tần số kiểu gen (dị hợp giảm, đồng hợp tăng), còn tần số alen giữ nguyên nếu không có đột biến, chọn lọc hay các nhân tố tiến hoá khác.

Vì sao quần thể tự phối phân hoá thành các dòng thuần?

Vì cá thể đồng hợp (AA, aa) chỉ sinh ra con đồng hợp giống nó, còn cá thể dị hợp liên tục sinh ra thêm đồng hợp. Qua nhiều thế hệ, quần thể gồm các dòng AA và aa riêng biệt.

Công thức tính tỉ lệ dị hợp sau n thế hệ tự phối là gì?

Nếu thế hệ xuất phát có tỉ lệ dị hợp là y thì sau n thế hệ tự phối, tỉ lệ Aa = y / 2^n. Phần còn lại chia đều cho hai kiểu gen đồng hợp.

Quần thể tự phối có cân bằng di truyền không?

Không. Cấu trúc di truyền của quần thể tự phối thay đổi qua các thế hệ và tỉ lệ dị hợp thấp hơn 2pq nên không đạt trạng thái cân bằng Hardy–Weinberg.