对遗传不平衡群体计算问题的探讨

对遗传不平衡群体计算问题的探讨

在基因频率计算的教学中，有几个特殊问题一直是教学的难点，经常在课堂上令年轻教师束手无策，难以解释清楚，本文对这几道例题进行简单解析，以期与同行交流。

一、人工随机选择种群的基因型频率与随机交配子一代的基因型频率相同吗？

例1、（2010海南高考题节选）某动物种群中AA、Aa和aa的基因型频率分别为0.3、0.4和0.3，请回答：

（1）该种群中a基因的频率为＿＿＿。

（2）如果该种群满足四个基本条件，即种群＿＿＿＿＿、不发生＿＿＿＿＿、不发生＿＿＿＿＿＿、没有迁入迁出，且种群中个体间随机交配，则理论上该种群的子一代中aa的基因型频率为＿＿＿＿；如果该种群的子一代再随机交配，其后代中aa的基因型频率＿＿＿（会、不会）发生改变。

【答案】（10分）

（1）0.5（1分）

（2）足够大基因突变（或突变）选择0.25 不会（每空1分，共5分）【解析】此题考查了基因频率与基因型频率的转换，也是对哈代-温伯格定律（遗传平衡定律）的考查。根据公式计算：

(1)a基因的频率（q）=aa基因型频率+1／2Aa的基因型频率=0.5，则A基因频率（p）=1- a基因的频率=0.5。

(2) 哈代-温伯格定律（遗传平衡定律）主要内容是指：在理想状态下，各等位基因的频率和等位基因的基因型频率在遗传中是稳定不变的，即保持着基因平衡。该理想状态要满足5个条件：①种群足够大；②种群中个体间可以随机交配；③没有突变发生；④没有新基因加入；⑤没有自然选择。此时各基因频率和各基因型频率存在如下等式关系并且保持不变：当等位基因只有一对（A、a）时，设A基因频率=p，a基因频率=q，则A基因频率+a基因频率=p+q=1，基因型频率AA+Aa+aa=p2+2pq+q2=1 。依据题意计算出a基因的频率q=0.5，该种群的子一代中aa的基因型频率为q2=0.25。如果该种群的子一代再随机交配，其后代中aa的基因型频率不会发生改变。

【提出问题】依据哈代-温伯格定律（遗传平衡定律），在理想状态下，各等位基因的频率和等位基因的基因型频率在遗传中是稳定不变的，那么为啥第（2）问中该种群的子一代中aa 的基因型频率需要先计算出a基因的频率，然后再依据基因型频率的概念计算，得出0.25，而不是直接依据哈代-温伯格定律，直接填题干中的0.3呢？

【解决问题】这个问题确实很突兀，在一些参考书里也没有注明，很容易导致教师和学生出现困惑。实际上在该题中亲本种群是人工随机选择的，并没有选取到他们的双亲产生出来的全部个体，所以群体数量不够大，是一个不平衡群体，所以子一代中aa的基因型频率不能是题干所提供的0.3，而是需要从这个随机选取种群所产生的雌雄配子的基因频率来计算，即♀（A:a）×♂(A:a)=♀(p:q)×♂(p:q)=AA(p2)+A(2pq)+aa(q2),从子一代开始，由于是随机交配，并且统计了所有后代的情况，所以子一代群体是一个平衡群体，可以依据哈代-温伯格定律去计算出子一代中aa的基因型频率为q2=0.25，而不是直接引用题干中不平衡群体中的0.3。而且从子一代开始，只要是随机交配，后代中aa的基因型频率一直会是0.25，不会发生改变。

二、伴性遗传中，雌性群体中基因型频率与雄性群体中基因型频率相同吗？

例2、人类的红绿色盲是一种伴X染色体隐性遗传病，据统计，我国男性中红绿色盲的发病率为7%，从理论上推断，女性中红绿色盲的发病率为

A．3.5% B．1.75% C．0.49% D．0.25%

【解析】伴X遗传中，如果X B的基因频率为p，X b的基因频率为q，在整个群体中基因型有5种，分别为X B Y、X b Y、X B X B、X B X b、X b X b，其中雄性占1/2, 雌性占1/2，所以在整个群体中(X B Y+X b Y) （X B X B+X B X b+X b X b）占1/2。在雄性个体中，(X B Y+X b Y)=（p+q）=1。在雌性个体中（X B X B+X B X b+X b X b）占1/2，

2

=(p2

根据上述规律，男性红绿色盲X b Y的发病率=X b的基因频率=7%，女性中红绿色盲X b X b的发病率=(7%×7%)=0.49%。答案C

【解决问题】在伴性遗传中，由于男女基因型的差异，所以男性、女性基因型频率计算方法不同，导致雌性群体中基因型频率与雄性群体中基因型频率不相同。

三、位于X、Y同源区段上的基因，其基因频率计算与常染色体计算相同吗？

对于X、Y同源区段的遗传要达到遗传平衡，除了必须具备遗传平衡定律的条件外，还需要A和a基因分别在雌性个体中和雄性个体中的基因频率相等才可以。假设A、a基因在X雌配子上的基因频率分别为p、q，即X A的基因频率为p, X a基因频率为q且p+q=1，A、a基因在X、Y雄配子上的基因频率分别为X A=p/2, Y A=p/2， X a=q/2， Y a=q/2且p+q=1。经过自由交配后产生的子代基因型及在整个人群中的基因型频率为：

X、Y同源区段伴性遗传交配频率计算表

由表格可知，在整个群体中X A X A= p2/2，X A X a=pq，X a X a=q2/2, X A Y A= p2/2，X a Y A=pq/2，X A Y a=pq/2，X a Y a=q2/2。（X A X A+ X A X a+X a X a+X A Y A+X a Y A+X A Y a+X a Y a）= （ p2/2+pq+q2/2+ p2/2+pq/2+pq/2+q2/2）=（p2+2pq+q2）=1。如果把女性作为一个整体1的话，在女性中，X A X A= p2，X A X a=2pq，X a X a=q2；X A的基因频率为：p2+pq=p, X a基因频率为q2+pq=q。如果把男女性作为一个整体1的话，在男性中，X A Y A= p2，X a Y A=pq，X A Y a=pq，X a Y a=q2；X A的基因频率为p2/2+pq/2=p/2, X a基因型频率为q2/2+pq/2=q/2，Y A的基因频率为p2/2+pq/2=p/2，Y a的基因频率q2/2+pq/2=q/2。通过计算可以看出，在群体中子代基因频率和亲代的基因频率相同，保持不变。

在显性遗传中，女性患者基因型频率为X A X A、X A X a，男性患者基因型频率为X A Y A、X a Y A、X A Y a。女性患病频率为p2/2+pq，男性患病频率为p2/2+pq/2+pq/2=p2/2+pq，频率相等。在隐性