基于矩阵表示法的群体遗传学中选择与漂变的统一框架：多等位基因座上基因型选择效应的推断方法

《BMC Genomics》：Beyond two alleles: multiallelic genotypic selection and its estimation from time-series data

　　

摘要

遗传多样性是进化变化的核心，自然选择与随机遗传漂变都依赖于群体内部的变异。在二倍体群体中，一个个体在每个基因座携带两个等位基因，但整个群体可以携带许多等位基因，从而产生丰富的纯合子和杂合子基因型组合。这种多等位基因变异在生物学和医学重要的基因座上很常见，例如主要组织相容性复合体、ABO血型系统以及单基因疾病的致病基因。然而，许多群体遗传学理论和数据分析一直专注于双等位基因座。在本文中，我们引入了一种矩阵表示法来描述多等位基因座上作用的基因型选择。该方法利用了选择与漂变背后共同的数学结构，并将遗传多样性与适合度的效应分离开来。该表示法适用于多种选择机制，包括加性、乘性、频率依赖选择、时间变异选择以及杂合子优势。我们展示了在特定假设下，如何从微进化时间尺度上的等位基因频率变化轨迹来估计基因型特定的适合度效应。将该估计方法应用于实验酵母进化中的时间序列数据，说明了如何从单倍型频率数据中表征多等位基因的适合度相互作用，包括杂合子优势。更广泛地说，本工作为分析实验和自然群体中多等位基因座上的进化动态提供了一个实用的基础。