DI TRUYỀN SỐ LƯỢNG VÀ CHỌN
GIỐNG VẬT NUÔI
Di truyền số lợng và chọn giống vật nuôi Cấu trúc di truyền quần thể và định luật

4

Phần lý thuyết
A
2
. Số lợng mỗi
kiểu gen thờng đợc biểu thị bằng tỷ lệ hoặc phần trăm số cá thể thuộc kiểu gen đó. Tỷ lệ
hoặc phần trăm của mỗi một kiểu gen trong quần thể đợc gọi là tần số kiểu gen. Tổng tần số
của tất cả các kiểu gen trong quần thể luôn luôn bằng 1 hoặc 100%.

Ví dụ: Màu lông của bò BBB (Blanc-Bleu-Belge) do các gen N và n quy định.
- Bò NN có lông màu trắng
- Bò Nn có lông màu xanh
- Bò nn có lông màu đen.
Trong khi đó màu lông của bò Shorthorn do các gen R và r quy định.
- Bò RR có lông màu đỏ
- Bò Rr có lông lang trắng đỏ
- Bò rr có lông màu trắng.

Bảng 1.1. Tần số kiểu gen của quần thể bò BBB và Shorthorn (Hanset, 1983)
Loại Kiểu gen
bò NN hoặc rr Nn hoặc Rr nn hoặc RR
Tần số BBB 0,49 0,42 0,09
kiểu gen Shorthorn 0,09 0,42 0,49

Cần lu ý rằng, khi truyền đạt cho thế hệ sau, tần số kiểu gen của thế hệ bố mẹ sẽ bị
thay đổi, các kiểu gen ở thế hệ con cái đợc thành lập trên cơ sở các gen mà thế hệ bố mẹ
truyền cho hợp tử. Vì vậy nghiên cứu cấu trúc di truyền của một quần thể cần phải xem xét
tới sự truyền đạt các gen từ thế hệ trớc sang thế hệ sau và do đó ngoài khái niệm tần số kiểu
gen, ta cần đề cập tới khái niệm tần số gen.

Giáo trình sau đại học Trờng Đại học Nông nghiệp I Hà Nội
Di truyền số lợng và chọn giống vật nuôi Cấu trúc di truyền quần thể và định luật

Số gen A
2
0 50 20 70

Nh vậy, có 130 gen A
1
và 70 gen A
2
, tần số A
1
và A
2
là 0,65 và 0,35.
Mối quan hệ giữa tần số kiểu gen và tần số gen nh sau:

Gen Kiểu gen

A
1
A
2
A
1
A
1
A
1
A
2
A


Giáo trình sau đại học Trờng Đại học Nông nghiệp I Hà Nội
Di truyền số lợng và chọn giống vật nuôi Cấu trúc di truyền quần thể và định luật

6
Các đặc tính di truyền của một quần thể sẽ bị thay đổi trong quá trình truyền đạt
gen từ thế hệ trớc sang thế hệ sau. Các yếu tố tác động vào quá trình truyền đạt gen sẽ
gây nên những biến đổi đặc tính di truyền quần thể. Các yếu tố này bao gồm:
- Kích thớc quần thể: Các gen đợc truyền cho thế hệ sau chỉ là một số trong vô số
các gen của thế hệ bố mẹ. Có thể xem đây là trờng hợp lấy mẫu ngẫu nhiên. Vì vậy, có thể
bỏ qua sai số do việc lấy mẫu này bằng cách giả thiết rằng ta chỉ nghiên cứu trên các quần
thể có kích thớc lớn. Trong thực tế, quần thể lớn là quần thể có hàng trăm cá thể trởng
thành.
- Tỷ lệ thụ thai và tỷ lệ sống: Các kiểu gen của thế hệ bố mẹ có thể có các tỷ lệ thụ
thai khác nhau do đó sẽ không tạo đợc các loại hợp tử có số lợng nh nhau. Các hợp tử
cũng có tỷ lệ sống khác nhau, do đó tần số gen của thế hệ mới sẽ thay đổi trong quá trình
chúng phát triển thành những cá thể trởng thành để sinh ra thế hệ sau. Quá trình này đợc
gọi là chọn lọc.
- Di trú và đột biến: Tần số gen của quần thể có thể thay đổi do sự di nhập những
cá thể từ một quần thể khác hoặc do đột biến gen.
- Hệ thống giao phối: Kiểu gen đời con đợc xác định do sự kết hợp giữa 2 giao tử bố
và mẹ, sự kết hợp này lại chịu sự ảnh hởng của cặp kiểu gen giao phối ở đời bố mẹ. Nếu
giao phối là ngẫu nhiên, nghĩa là các cá thể bất kỳ đều có cùng một cơ hội phối giống với
bất cứ một cá thể khác, thì tần số kiểu gen và tần số gen của quần thể không thay đổi. Tuy
nhiên, giao phối ngẫu nhiên sẽ dẫn tới khuynh hớng giao phối giữa những cá thể cùng họ
hàng.

2. Định luật Hardy - Weinberg
2.1. Định luật Hardy - Weinberg
Hardy - Weinberg (1908) phát hiện ra định luật sau:

[1.2]

Mối quan hệ giữa tần số gen và kiểu gen này chỉ áp dụng cho các gen nằm trên
nhiễm sắc thể thờng. Ngoài ra định luật cũng đòi hỏi hai điều kiện nữa là:
- Các gen phân chia một cách bình thờng vào trong các hợp tử;
- Tần số gen của con đực và con cái là nh nhau.
Mối quan hệ giữa tần số gen và tần số kiểu gen trong một quần thể theo định luật
Hardy-Weinberg đợc minh hoạ trong hình 1.1. Giáo trình sau đại học Trờng Đại học Nông nghiệp I Hà Nội
Di truyền số lợng và chọn giống vật nuôi Cấu trúc di truyền quần thể và định luật

7

Tần số gen A
2

Hình 1.1. Mối quan hệ giữa tần số kiểu gen và tần số gen của hai allen
trong quần thể tuân theo định luật Hardy-Weinberg
Đồ thị tần số kiểu gen cho thấy:
- Tần số dạng dị hợp không bao giờ vợt quá 50%, tần số lớn nhất xảy ra khi tần số
các gen là: p = q = 0,5.
- Khi một allen có tần số thấp, allen đó chủ yếu có trong dạng dị hợp và có rất ít
trong dạng đồng hợp. Điều nhận biết này rất quan trọng trong chọn lọc.
2.2. Chứng minh định luật Hardy - Weinberg
Bốn bớc và những điều kiện cần của định luật Hardy - Weinberg đợc tóm tắt nh
sau:

Bớc Từ đến Điều kiện

2
A
2 Tần số p q P H Q

Giáo trình sau đại học Trờng Đại học Nông nghiệp I Hà Nội
Di truyền số lợng và chọn giống vật nuôi Cấu trúc di truyền quần thể và định luật

8
Có 2 loại giao tử, một loại chứa gen A
1
, loại kia chứa gen A
2
. Các bố mẹ A
1
A
1
chỉ
sản sinh giao tử chứa gen A
1
, A
2
A
2
chỉ sản sinh giao tử chứa gen A
2
, còn A
1

Các A
1
A
1
A
1
A
1
A
2

giao tử đực p p
2
pq
và tần số A
2
A
1
A
2
A
2
A
2

của chúng q pq p
2

Sự kết hợp giữa trứng A
1

Bớc 3: Từ tần số kiểu gen của hợp tử đến tần số kiểu gen của cá thể trởng thành
Tần số kiểu gen của các cá thể trởng thành ở thế hệ con sẽ bằng tần số kiểu gen của
hợp tử nếu nh tất cả các hợp tử đều có khả năng sống nh nhau.

Bớc 4: Từ tần số kiểu gen của cá thể trởng thành tới tần số gen của chúng
Tần số gen của các cá thể trởng thành đợc tính theo phơng trình [1.1].
Tần số gen A
1
sẽ là: p
2
+ 1/2(2pq) = p(p + q) = p
Còn tần số gen A
2
sẽ là : 1 - p = q
Nh vậy tần số gen ở đời con đúng bằng tần số gen ở đời bố mẹ, cứ nh vậy tần số
gen sẽ không thay đổi qua các thế hệ, nếu các điều kiện đã nêu đợc tôn trọng.
2.3. Tần số giao phối và một bằng chứng khác của định luật Hardy - Weinberg
Giả sử có hai allen tại một locus, tần số gen và kiểu gen ở bố mẹ nh sau: Giáo trình sau đại học Trờng Đại học Nông nghiệp I Hà Nội
Di truyền số lợng và chọn giống vật nuôi Cấu trúc di truyền quần thể và định luật

9
Gen Kiểu gen
A
1
A
2
A


P H Q

Kiểu gen A
1
A
1
P P
2
PH PQ
và tần số A
1
A
2
H PH H
2
HQ
của bố A
2
A
2
Q PQ HQ Q
2Trên thực tế chỉ có 6 kiểu giao phối, nếu tất cả các kiểu giao phối đều có khả năng thụ
tinh và tỷ lệ sống ở đời con nh nhau thì kiểu gen ở đời con nh sau:

Phối giống Kiểu gen và tần số ở đời con


A
1
x A
1
A
2
2PH PH PH -
A
1
A
1
x A
2
A
2
2PQ - 2PQ -
A
1
A
2
x A
1
A
2
H
2
1/4H
2
1/2H
2


= p
2
2pq q
2Trong bảng trên, kiểu giao phối A
1
A
1
x A
1
A
1
chỉ cho đời con có kiểu gen A
1
A
1
, đóng
góp một tỷ lệ là P
2
trong tổng số kiểu gen A
1
A
1
ở đời con. Kiểu giao phối A
1
A
2

Giáo trình sau đại học Trờng Đại học Nông nghiệp I Hà Nội
Di truyền số lợng và chọn giống vật nuôi Cấu trúc di truyền quần thể và định luật

10
Ví dụ: Bệnh BLAD ở bò sữa Holstein Friesian do gen lặn gây ra, tỷ lệ mắc là
1/640.000. Nh vậy, tần số dạng đồng hợp gen lặn là:
q
2
= 1/640.000
Tần số gen lặn gây bệnh này sẽ bằng:
q = 1/640.000
= 1/800
2.4.2. Tìm tần số "vật mang"
Ngời ta thờng quan tâm tới tần số dạng dị hợp của các gen lặn bất bình thờng
(gọi là "vật mang"), có thể tính đợc tần số này nếu biết tần số gen. Theo định luật
Hardy - Weinberg, tần số dạng dị hợp trong toàn quần thể là 2q(1-q). Tuy nhiên, việc tính
tần số dạng dị hợp trong tổng số các cá thể bình thờng sẽ thích hợp hơn. Tần số này đợc
ký hiệu là H':
H' = Aa/(AA + Aa) , trong đó a là allen lặn.
Do đó nếu q là tần số của a thì:
2q(1-q) 2q
H' = = [1.3]
(1-q)
2
+ 2q(1-q) 1 + q
Cũng ví dụ trên, tuy tần số vật mắc bệnh BLAD rất nhỏ (1/640.000) và tần số gen lặn
này cũng nhỏ (1/800), nhng tần số cá thể mang gen lặn này trong tổng số các cá thể bình
thờng sẽ là:
H = 2(1/800)/(1+1/800) = 2/801 1/400
Điều này có nghĩa là, cứ 400 bò bình thờng thì đã có 1 bò mang gen lặn của bệnh

So sánh giữa số quan sát đợc và số dự định, ta thấy cả 2 dạng đồng hợp ở số lợng
quan sát đều thấp hơn số lợng dự định, nhng dạng dị hợp lại nhiều hơn.
Kiểu gen Tần số gen

MM MN NN Tổng số M N

Số lợng quan sát đợc 233 385 129 747 0,5696 0,4304
Số lợng dự định 242,36 366,26 138,38 747
2
= 1,96 P > 0,2
Phép kiểm định
2
(độ tự do là 1) cho thấy sự khác biệt là không có ý nghĩa thống
kê, chứng tỏ tần số kiểu gen nhóm máu M-N của quần thể ngời ở Iceland tuân theo định luật
Hardy-Weinberg.
2.4.4. Tính tần số gen trong trờng hợp đa allen
Hệ thống nhóm máu ABO ở ngời có 3 allen: A, B và O, trong đó O là lặn so với A
và B. Thừa nhận định luật Hardy - Weinberg có thể ớc tính tần số gen trên sở tần số nhóm
máu.
Gọi tần số các gen A, B và O lần lợt là p, q và r.
Ta có: p + q + r = 1
(p + q + r)
2
= 1
p
2
+ 2pq + q

2
+ 2qr + r
2
= (q + r)
2
= 0,106 + 0,462 = 0,568
q + r = 0,568 = 0,7536577
q = 0,7536577 - r = 0,7536577 - 0,6797058 = 0,0739519
Tổng tần số nhóm máu A và O bằng:
p
2
+ 2pr + r
2
= (p + r)
2
= 0,398 + 0,462 = 0,860
p + r = 0,860 = 0,9273618
p = 0,9273618 - r = 0,9273618 - 0,6797058 = 0,247656
Kết quả cuối cùng ta có:
Gen A : p = 0,2476560
Gen B : q = 0,0739519
Gen O : r = 0,6797058
Cộng: 1,0013137

Nguyên nhân của tổng 3 tần số gen này không đúng bằng 1 là do mẫu quan sát đợc
không hoàn toàn tuân theo định luật Hardy - Weinberg, mặt khác tần số nhóm máu AB
không đợc sử dụng trong tính toán này.
2.4.5. Tính tần số gen liên kết với nhiễm sắc thể giới tính
Ngời ta biết rằng ở mèo có gen O xác định màu lông liên kết với nhiễm sắc thể X, do
đó mèo đực và mèo cái có kiểu gen khác nhau sẽ có màu lông khác nhau. Mèo cái do có 2

Không có
mầu vàng
Vàng Tổng
số
Kiểu gen oo Oo OO o O
Số lợng 117 53 3 173 149 28 177
Tần số 0,68 0,30 0,02 0,84 0,16
Tần số gen o của con cái = 0,68+1/2(0,30) = 0,83
Tần số gen O của con cái = 1/2(0,30)+0,02 = 0,17
Tần số gen o của con đực = 0,84
Tần số gen O của con đực = 0,16

Các kết quả cho thấy tần số gen o và O ở mèo đực và mèo cái tơng đơng nhau, nh
vậy tần số gen chung cho cả 2 giới tính là 0,835 đối với gen o và 0,165 đối với gen O.
Kiểm định
2
= 0,52, P>0,05 chứng tỏ tần số kiểu gen về mầu sắc lông của quần thể
mèo cái này phù hợp với định luật Hardy-Weinberg.
Nh vậy, đối với các tính trạng liên kết với nhiễm sắc thể X, con đực và con cái sẽ có
các tần số các kiểu hình tơng ứng khác hẳn nhau. Tần số kiểu hình ở con đực sẽ cao hơn
nhiều so với tần số kiểu hình tơng ứng ở con cái. Lý do đơn giản là: do p và q đều nhỏ hơn 1
nên q luôn luôn lớn hơn q
2
và p cũng luôn luôn lớn hơn p
2
.
3. Các nhân tố làm thay đổi tần số gen trong quần thể
Tần số gen của một quần thể chịu ảnh hởng của 4 nhân tố là chọn lọc, đột biến, di trú
và sự trôi dạt di truyền. Sau đây chúng ta xem xét ảnh hởng của các tác động này đến tần số
gen của một quần thể.

2
-p
2
s=p
2
(1-s), 2pq-2pqs=2pq(1-s)
còn kiểu gen ee vẫn có tần số làq
2
.
Khi đó, tổng tần số cuả 3 kiểu gen này sẽ là:
p
2
- p
2
s + 2pq - 2pqs + q
2
= 1 - sp(p + 2q) = 1 - ps(2-p)
Do đó, tần số cuả 3 kiểu gen tơng ứng sẽ là:

p)-sp(2 - 1
q
2
p)-sp(2 - 1
s) - 2ps(1
p)-sp(2 - 1
s) - (1p
2

Tần số gen E sau chọn lọc là:
)]2(1[2

2
=p
[1.4]
Dấu âm trong biểu thức có nghĩa là sự giảm đi của tần số gen E.
Nếu chọn lọc nhằm loại bỏ hoàn toàn trội E, khi đó s = 1, và p = -(p
2
+ pq), nh vậy
gen E sẽ bị loại bỏ khỏi quần thể chỉ sau một thế hệ chọn lọc.
5.1.2. Chọn lọc với mục đích làm giảm tần số gen lặn trong quần thể
Cũng với ví dụ trên, nếu ngời ta lại quyết định ngợc lại: chỉ sử dụng các con chó đực
và cái có mầu lông đen làm giống, loại bỏ toàn bộ chó có màu lông vàng. Đây là cách chọn
lọc làm giảm tần số gen lặn e, do loại bỏ tất cả kiểu gen ee, chỉ giữ lại hai kiểu gen EE và Ee.
Nh vậy, tần số kiểu gen ee của quần thể lúc đầu là 0,49, sau chọn lọc sẽ là 0. Tần số các kiểu
gen EE và Ee trong quần thể lúc đầu là 0,09 và 0,42, sau chọn lọc do chỉ còn hai kiểu gen này,
nên tần số của chúng sẽ trở thành:
0,09/(0,09 + 0,42) = 0,18 và 0,42/(0,09 + 0,42) = 0,82
Tần số gen E sẽ là: 0,18 = 0,42 và nh vậy sau chọn lọc tần số gen e từ 0,70 giảm
xuống còn 0,58.

Giáo trình sau đại học Trờng Đại học Nông nghiệp I Hà Nội
Di truyền số lợng và chọn giống vật nuôi Cấu trúc di truyền quần thể và định luật

15
Khi cho giao phối giữa các chó đực và chó cái có 2 kiểu gen trên, ở thế hệ sau tần số
kiểu gen EE sẽ là (0,42)
2
= 0,18, tần số kiểu gen Ee sẽ là: 2(0,42)(0,58) = 0,48, còn tần số
kiểu gen ee sẽ là: (0,58)
2
= 0,34. Nh vậy, tỷ lệ chó có màu lông đen trong quần thể đời con sẽ

Khi đó, tổng tần số cuả 3 kiểu gen này sẽ là:
p
2
+ 2pq + q
2
-q
2
s = 1 - q
2
s
Tần số gen e sau chọn lọc là:
q
2
(1-s)/(1-sq
2
) + 1/2[(2pq/(1-q
2
s)]
Sự thay đổi của tần số gen e do chọn lọc là:
q = q
2
(1-s)/(1-sq
2
) + 1/2[(2pq/(1-q
2
s)] - p
q = -sq
2
(1-q)/(1-sq
2

q
1
= q
o
/(1 + q
o
)
tần số gen lặn ở thế hệ thứ hai là :
q
2
= q
1
/(1 + q
1
)

Giáo trình sau đại học Trờng Đại học Nông nghiệp I Hà Nội
Di truyền số lợng và chọn giống vật nuôi Cấu trúc di truyền quần thể và định luật

16
= {q
o
/(1+ q
o
)}/{1 + q
o
/(1 + q
o
)}
= q

Tổng quát, ta sẽ có:
t
qq
t
+=
0
11
[1.6]
5.2. ảnh hởng của di trú tới tần số gen
Di trú là hiện tợng chuyển một số cá thể nhất định vào trong hoặc ra khỏi một quần
thể. Di trú sẽ làm thay đổi tần số gen đối với một quần thể nhỏ. Giả sử, trong một quần thể lớn
cứ mỗi thế hệ lại có một tỷ lệ m gen mới lạ đợc nhập vào, do vậy 1-m là tần số gen vốn có từ
trớc của quần thể. Gọi tần số của gen mới lạ đợc nhập vào quần thể là q
m
, còn tần số của
gen vốn có từ trớc của quần thể là q
0
. Nh vậy, tần số gen trong quần thể đã có sự di trú ký
hiệu q
1
sẽ là:
q
1
= mq
m
+ (1-m)q
0
= m(q
m
-q

1
và A
2
tần số của chúng trong thế hệ khởi đầu là p
0
và q
0
.
Giả sử, cứ mỗi một thế hệ gen A
1
đột biến thành gen A
2
với tần số là u, gen A
2
lại đột biến
thành gen A
1
với tần số là v. Nh vậy, trong thế hệ sau tần số gen A
2
đợc hình thành từ sự
đột biến của các gen A
1
là up
0
, còn tần số gen A
1
đợc hình thành từ sự đột biến các gen A
2
là
vq

vào, nhng ở các thế hệ sau vẫn có thể xuất hiện chó có màu lông đen. Lý do đơn giản là đã
xảy ra hiện tợng đột biến gen e thành gen E và các chó con mang gen E đột biến này sẽ có
lông màu đen. Nh vậy, có hai hớng đối lập nhau: đột biến làm xuất hiện gen trội trong quần
thể, trong khi đó chọn lọc lại nhằm loại thải gen trội ra khỏi quần thể. Trong trờng hợp gen
trội gây chết, hai hớng đối lập này sẽ ngay lập tức cân bằng nhau, số gen đột biến đa vào
quần thể đúng bằng số gen đợc loại khỏi quần thể do chọn lọc, nh vậy tần số gen trội này sẽ
ổn định qua các thế hệ. Hiện tợng này đợc gọi là cân bằng chọn lọc - đột biến.
5.4. ảnh hởng của trôi dạt di truyền tới tần số gen
Trôi dạt di truyền (Random drift) là hiện tợng hoàn toàn do tình cờ mà tần số gen của
một quần thể nhỏ bị thay đổi.
Giả sử, một quần thể mới đợc hình thành chỉ từ một con đực và một con cái. Xét một
locus với hai alen A và B, tần số gen A sẽ hoặc bằng 0 (nếu kiểu gen của cả bố và mẹ đều là
BB), hoặc bằng 0,25 (nếu kiểu gen bố mẹ là AB và BB), hoặc bằng 0,5 (nếu các kiểu gen bố
mẹ là AB và AB hoặc AA và BB), hoặc bằng 0,75 (nếu kiểu gen bố mẹ là AA và AB), hoặc
bằng 1 (nếu kiểu gen của cả bố và mẹ đều là AA).
Nếu ở quần thể ban đầu của bố và mẹ, tần số gen A là 0,1 và do tình cờ ngời ta đã
chọn bố và mẹ có kiểu gen là AA và AB để tạo ra quần thể mới. Nh vậy, tần số gen đã thay
đổi từ 0,1 trong quần thể ban đầu trở thành 0,75 trong quần thể mới do cặp bố mẹ này tạo ra.
Tần số gen A là 0,75 sẽ đợc duy trì ở các thế hệ tiếp theo đợc hình thành từ một cặp bố mẹ
ban đầu. Nh vậy, quần thể đợc hình thành chỉ từ một con đực và một con cái ban đầu sẽ có
thể có các tần số gen hoàn toàn khác với quần thể ban đầu mà từ đó chúng đã đợc chọn ra.
Hiện tợng thực tế sau đây minh hoạ cho lý luận nêu trên. Tại Australia, ngời ta phát
hiện thấy một đàn ngựa mới đợc tạo ra có tần số gen lặn quy định hội chứng suy giảm miễn
dịch CID (combined immunodeficiency) là 0,5. Tần số gen này cao hơn rất nhiều so với tần số
gen của đàn ngựa ở Australia cũng nh đàn ngựa ở Anh, đây là các đàn ngựa gốc mà từ đó
ngời ta đã tạo nên đàn ngựa mới này. Nguyên nhân là ngời ta đã nhập hai con ngựa đực

Giáo trình sau đại học Trờng Đại học Nông nghiệp I Hà Nội
Di truyền số lợng và chọn giống vật nuôi Cấu trúc di truyền quần thể và định luật