Bài tập di truyền quần thể ngẫu phối khi có tác động của chọn lọc tự nhiên

Giả sử thế hệ xuất phát của một quần thể ngẫu phối có tần số alen A là p; tần số alen a là q và chọn lọc tự nhiên loại bỏ hoàn toàn kiểu hình động hợp lặn (kiểu gen aa bị chết ở giai đoạn phôi) thì tần số alen và thành phần kiểu gen qua các thế hệ ngẫu phối như sau:

• Bài tập trắc nghiệm về quần thể ngẫu phối

Quá trình ngẫu phối thì $F_1$ sẽ có thành phần kiểu gen là $p^2$AA : 2pqAa : $q^2$aa.
Do aa bị chết ở giai đoạn phôi nên tỉ lệ kiểu gen ở $F_1$ là: $p^2$AA : 2pqAa, suy ra tần số alen ở $F_1$ là:

• Tần số alen a = $\frac{pq}{p^2+2pq}=\frac{q}{1+q}$
• n số alen A = $1-\frac{q}{1+q}=\frac{1}{1+q}$

Thành phần kiểu gen ở thế hệ F2 là: ${{\left( \frac{1}{1+q} \right)}^{2}}$AA : $2\frac{1}{1+q}\frac{q}{1+q}$Aa : ${{\left( \frac{q}{1+q} \right)}^{2}}$aa
Vì aa bị chết ở giai đoạn phối nên thành phân kiểu gen của $F_2$ là:
$\frac{1}{1+2q}$AA : $\frac{2q}{1+2q}$Aa, suy ra tần số alen ở $F_2$ là:

• Tần số alen a = $\frac{q}{1+2q}$
• Tần số alen A = $\frac{1+q}{1+2q}$

Quá trình ngẫu phối sẽ sinh ra $F_3$ có thành phần kiểu gen là:
${{\left( \frac{1+q}{1+2q} \right)}^{2}}$AA : $2\frac{1+q}{1+2q}\frac{q}{1+2q}$Aa : ${{\left( \frac{q}{1+2q} \right)}^{2}}$aa
Vì aa bị chết ở giai đoạn phôi nên tỉ lệ kiểu gen ở $F_3$ là:
${{\left( \frac{1+q}{1+3q} \right)}^{2}}$AA : $\frac{2q}{1+3q}$Aa, suy ra tần số alen ở $F_3$ là:

• Tần số alen a = Tần số alen a = $\frac{q}{1+3q}$
• Tần số alen A = $\frac{1+2q}{1+3q}$

Tổng quát: Quá trình ngẫu phối thì tần số alen ở $F_n$ sẽ là:

• Tần số alen a = Tần số alen a = $\frac{q}{1+nq}$
• Tần số alen A = $\frac{p+(n-1)q}{1+nq}$

Ví dụ 1: Ở thế hệ xuất phát của một quần thể giao phối ngẫu nhiên có cấu trúc di truyền: 0,2AA + 0,8Aa = 1. Nếu tất cả các hợp tử aa đều bị chết ở giai đoạn phôi do tác động của chọn lọc tự nhiên thì thế hệ $F_5$, lấy ngẫu nhiên 1 cá thể, xác xuất thu được cá thể Aa là bao nhiêu?

Bài giải:

• Thế hệ xuất phát có tần số alen: a = 0,4 
• Tần số alen ở thế hệ $F_4$ là: a = $\frac{0,4}{1+4\times 0,4}$ = 0,15 và A = 0,85
• Quá trình ngẫu phối sẽ cho F5 có tỉ lệ kiểu gen 0,7225AA + 0,255Aa + 0,0225aa = 1
• Do aa bị chết ở giai đoạn phôi nên ở $F_5$ có 0,7225AA + 0,255Aa, suy ra tỉ lệ kiểu gen Aa = 0,255/0,9775 = 0,26

Vậy xác suất lấy ngẫu nhiên một cá thể có kiểu gen Aa là 26%

Ví dụ 2: Thế hệ xuất phát của một quần thể ngẫu phối có 0,5AA : 0,4Aa : 0,1aa. Giả sử kiểu hình lặn (aa) không có khả năng sinh sản. Ở thế hệ $F_3$, lấy ngẫu nhiên 2 cá thể, xác suất thu được một cá thể có kiểu gen dị hợp là bao nhiêu?

Bài giải:

• Tần số alen ở thế hệ xuất phát là: a = 0,22
• Tần số alen ở thế hệ $F_2$ là: a = $\frac{q}{1+2q}$ = 0,15; A = 1 - 0,15 = 0,85
• Tỉ lệ kiểu gen ở $F_3 = 0,85^2 AA + 2.0,85.0,15Aa + 0,15^2aa = 1$
• Tỉ lệ kiểu gen dị hợp là 2.0,85.0,15 = 0,26; tỉ lệ kiểu gen đồng hợp = 1 - 0,26 = 0,74

Vậy lấy ngẫu nhiên 2 cá thể ở $F_3$, xác xuất thu được một cá thể có kiểu gen dị hợp là: $C^1_2\times 0,26\times 0,74$ = 0,39