在遗传平衡定律应用中注意的几个问题

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1 什么是遗传平衡定律

遗传平衡定律即哈迪-魏伯格定律,是应用数学方法探讨群体中基因频率变化所得出的结论,表达式:(p+q)2=1=p 2+2pq+q 2,即在一定条件下,群体的基因频率和基因型频率在一代一代繁殖传代中保持不变。条件:(1)在一个很大的群体;(2)随机婚配而非选择性婚配;(3)没有自然选择;(4) 没有突变发生;(5)没有大规模迁移。

2 遗传平衡定律应用技巧

(1)在解释遗传平衡定律时要全面详细,不然学生会一知半解,不能得心应手。遗传平衡定律即:假设在一个理想的群体中,某个基因位上的两个等位基因A和a,基因频率A=p,基因频率a=q,p+q=1按数学原理(p+q)2

=1。二项式展开p 2

+2pq+q 2

=1

亲代配子随机结合(自由结合)产生后代情况如下表1:表1中子代基因型频率组成:p 2+2pq+q 2=1。这里基因型AA的频率为p 2

,基因型aa的频率为q 2

,基因型Aa的频率为2pq。AA:Aa:aa=p 2

:2pq:q 2

。子一代向下一代提供的配子中两种基因频率分别是:

A=p 2

+1/2(2pq)=p 2

+pq=p(p+q)=p a=q 2

+1/2(2pq)=q2+pq=q(p+q)=q

由此可见,子代基因A的频率仍然是p,基因a的频率仍然是q,而且将以这种频率在所有世代传递下去,这就是遗传平衡。结过这样的讲解学生就会全面、深刻了解了在解决问题时就得心应手。另外还要特别注意的是使用条件,学生在做题时往往只注意公式,忽略了条件:很大的群体、随机交配、没有选择、没有突变、没有大迁移。

(2)应用时注意数字的含义及应用,在计算某一种群中杂合子的基因型频率时,一定要注意Aa=2pq,2(没有区分雌雄配子)是代表后代基因型出现的几率,是不能少的。例如:已知白化病的发病率为1/20000,求携带者频率。白化病为常隐遗传病,患者为致病基因的纯合子,因此:发病率(aa)=q 2=1/20000 a=q=0.007A=p=1－q=0.993,携带者频率(Aa)=2pq=2×0.993×0.007=0.0139,但有些学生则误算成0.993× 0.007=0.007。

(3)学会解决复等位基因频率的计算问题。在教学中复等位基因如何应用遗传平衡定律是个难点。例某一地区A血型有450人,B血型有130人AB型有60人,O血型有360人,求各基因频率及基因型频率。

我们常见的是一对等位基因的遗传问题,对三个等位基因的计算学生往往无从下手,这时提醒学生遗传平衡定律的关键:配子频率之和等于一,基因型频率之和等于一。设I A =p,I B =q,i=r,卵细胞中三种类型配子的比例也为p、q和r;精子中IA型、I B 型和i型配子的比例也为p、q和r,精子与卵细胞结合又是随机的,由公式推知(p+q+r)2=1则得=p 2+q 2+r 2+2pq+2pr+2qr=1即I A I A +I B I B +i i +I A I B + I A i+I B i=1,A型血的基因型频率IAIA+ IAi =p2+2pr=0.45,B型血的基因频率I B I B +I B i =q 2+2qr=0.13;AB型血的基因型频率I A I B =2pq=0.06,r 2=0.36即可得出IA的基因频率为0.3,IB的基因频率为0.1,i的基因频率为0.6,这样其他问题也就等于解决了。

(4)在有淘汰遗传中如何应用遗传平衡定律。如在一个植物种群中,A A 个体占1/4,Aa个体占1/2,aa个体占1/4,aa个体在幼苗阶段死亡,种群个体自由交配产生子代,求后代成熟植株中A A 和Aa个体所占比例是多少。题中亲代个体有淘汰个体存在,不符合遗传平衡定律,所以学生又出现了问题。但可以告诉学生在淘汰后个体产生下一代这一段中没有淘汰:p+q=1和p 2+2pq+q 2=1= A A + 2Aa+aa,即基因和基因型频率能达到平衡,可以使用平衡定律,在计算基因频率时由于亲代aa个体淘汰,则基因型频率是AA型占1/3,Aa占2/3,由此得出雌雄配子中A和a基因频率分别为2/3和1/3,则下一代中随机结合的结果是AA频率=2/3×2/3=4/9,aa频率=1/3×1/3=1/9,Aa频率=2×1/3×2/3=4/9,因aa型在幼苗期死亡,所以成熟植株中AA和Aa个体各占1/2。

3 在伴性遗传中的应用

一果蝇种群,每2500只果蝇中有一只白眼果蝇,求该种群中白眼基因的频率。果蝇白眼和红眼是一对相对性状,位于性染色体X 上,后代中雌果蝇与雄果蝇的基因型频率不一致,无法像前面那样直接应用遗传平衡定律,学生一时又无法解决这个问题。这时要引导学生:虽然是伴性遗传,但雌雄个体之间的交配仍然是自由的,仍可以应用遗传平衡定律,但最主要的是还要应用果蝇雌雄性别比为1∶1这一条件,由此知雌性各种基因型频率都是非伴性遗传自由结合的一半,即由XBXB ∶XBXb ∶XbXb=p2∶2pq ∶q2,变成XBXB=p2/2,XBXb2=pq,XbXb 2=q 2/2;在雄性中基因型频率也同样为XBY=p/2 XbY=q/2,但在雄性个体中由于X染色体只有一个,则知配子中基因频率为XBY= p,XbY=q。到此问题基本解决。由题可知q/2+ q2/2=1/2500,解得q=0.0007993。

遗传平衡定律在解遗传学试题时给计算带来了很大的方便,但要想让学生熟练使用就要详细解释平衡定律细节、在解决不同类型的问题时要注意使用的关键点及方法技巧,这样学生就可以准确、快速做出答案,不会出现无谓的错误。

在遗传平衡定律应用中注意的几个问题

杜守斌

(石家庄第二实验中学 河北石家庄 051130)

摘要:什么是遗传平衡定律？本文详述了遗传平衡定律的详细解释,遗传平衡定律中的数字含义及应用,学会复等位基因的频率计算,在伴性遗传中的应用技巧。

关键词:遗传平衡定律 应用 技巧中图分类号:G63 文献标识码:A 文章编号:1674-2060(2015)11-0214-01

表1 亲代配子随机结合(自由结合)产生后代情况

精子A（p）

精子a（q） 卵子 A（p） AA（p 2

） Aa（pq） 卵子a（q）

Aa（pq）

aa（q 2）