遺傳平衡及應(yīng)用 第二學(xué)期高中生物學(xué)必修二

遺傳平衡及應(yīng)用

先看一道試題：

玉米的高稈(H)對(duì)矮稈(h)為顯性?，F(xiàn)有若干H基因頻率不同

的玉米群體，在群體足夠大且沒(méi)有其他因素干擾時(shí)，每個(gè)群體內(nèi)隨機(jī)

交配一代后獲得迪。各B中基因型頻率與H基因頻率(p)的關(guān)系如

圖。下列分析錯(cuò)誤的是()

?*?

a空

*

A.O〈p〈l時(shí)，親代群體都可能只含有純合體

B.只有p=b時(shí);親代群體才可能只含有雜合體

C.p=a時(shí)，顯性純合體在F,中所占的比例為1/9

D.p=c時(shí)，B自交一代，子代中純合體比例為5/9

解析：根據(jù)題意，在群體足夠大且沒(méi)有其他因素干擾時(shí)，每個(gè)群

體內(nèi)隨機(jī)交配，說(shuō)明符合遺傳平衡定律(哈迪一溫伯格定律)，即

p+q=l時(shí)，p'+2pq+q2=lo

當(dāng)親本群體中只含純合體時(shí)，可知親本中H基因頻率=出1基因型頻率,

h基因頻率=隔基因型頻率，由遺傳平衡規(guī)律知R基因型頻率分別為

22

HH=p,Hh=2p(1-p),hh=(1-p)0所以O(shè)VpVl時(shí)，取任意值，

p2+2p(1-p)+(1-p)2=lo因此，0〈p〈l時(shí)，親代群體都可能只含有

純合體，A正確。

由題圖可知，當(dāng)親本群體中只含雜合體Hh時(shí)，則p=l/2,則Fl

基因型頻率分別為HH=p2=l/4,Hh=2p(1-p)=1/2,hh=(1-p)2=l/4,

因此為b點(diǎn)，故B正確。

由題圖可知，當(dāng)H的基因頻率為a時(shí)，Hh與hh的基因型頻率相

等，根據(jù)遺傳平衡定律,即HH=p2,Hh=2p(1-p),hh=(1-p)2。當(dāng)

p=a時(shí)，Hh和hh基因型頻率相等，可得2a(『a)=(1-a)2,解得

a=l/3,則在Fi中,顯性純合子HH基因型頻率為HH=p2=l/9,故C正

確。

由題圖可知，當(dāng)H的基因頻率為c時(shí)，Hh與HH的基因型頻率相

等，根據(jù)遺傳平衡定律可得2c(1-c)=c2,解得c=2/3,R的基因型

及比例是：

HH=2/3X2/3=4/9,

hh=l/3Xl/3=l/9,

Hh=2X2/3Xl/3=4/9,子一代自交，子代中純合體比例為1T/2

X4/9=7/9,D錯(cuò)誤,故答案為D。

此題涉及到遺傳平衡。高中生物學(xué)必修二只介紹了自然選擇對(duì)基

因頻率的影響，沒(méi)有提到遺傳平衡。

那么，什么是遺傳平衡？

群體遺傳學(xué)是研究群體的遺傳結(jié)構(gòu)及其變化規(guī)律的學(xué)科，研究群

體中基因的分布，基因頻率和基因型頻率的維持和變化。群體遺傳學(xué)

最早起源于英國(guó)數(shù)學(xué)家哈迪和德國(guó)醫(yī)學(xué)家溫伯格于1908年提出的遺

傳平衡定律。

從某種意義上來(lái)說(shuō)，生物進(jìn)化就是群體遺傳結(jié)構(gòu)持續(xù)變化和演變

的過(guò)程，因此群體遺傳學(xué)理論在生物進(jìn)化機(jī)制特別是種內(nèi)進(jìn)化機(jī)制

的研究中有著重要作用。

在一個(gè)自然群體里，知道了基因型頻率就可求得基因頻率，但是

反過(guò)來(lái)，知道基因頻率卻不一定能確定它的基因頻率，只有在一定的

條件下，才可以用基因頻率確定基因型頻率。這個(gè)條件就是符合遺傳

平衡的狀態(tài)。

哈迪―溫伯格定律是由英國(guó)數(shù)學(xué)家哈迪(D.H.Hardy)和德國(guó)醫(yī)

生溫伯格(W.Weinberg)于1908年分別獨(dú)立發(fā)現(xiàn)的，稱為哈迪-溫伯

格定律，也稱遺傳平衡定律。在隨機(jī)交配群體中，設(shè)一基因座有兩種

等位基因A和a的頻率分別為p和q,基因型AA、Aa和aa的頻率分

別為p\2pq和q2,則該群體為遺傳平衡群體，不隨世代變化。即p+q=l

時(shí)，p"+2pq+q'=lo

維持遺傳平衡的條件：

群體無(wú)限大，沒(méi)有突變、選擇、遷移和遺傳漂變。

符合遺傳平衡群體特點(diǎn)：

在世代間，遺傳平衡群體的等位基因頻率（群體中，一基因座某

種等位基因數(shù)與該基因座全部等位基因數(shù)之比）與基因型頻率（群體

中，某基因型個(gè)體數(shù)與該群體全部個(gè)體數(shù)之比）的這種恒定關(guān)系。

哈迪-溫伯格定律的意義：

在理論上，是群體遺傳和數(shù)量遺傳理論的基石，遺傳學(xué)這兩個(gè)分

支學(xué)科的遺傳模型和參數(shù)估算，就是根據(jù)該定律推導(dǎo)出來(lái)的。因此，

根據(jù)哈迪-溫伯格定律計(jì)算時(shí)，需要在大的群體前提條件下進(jìn)行計(jì)算。

在實(shí)踐上，它提示我們?cè)谝N、留種、分群和建立近交系時(shí)，不

要使群體過(guò)小，否則，就會(huì)導(dǎo)致群體的等位基因頻率和基因型頻率的

改變，從而導(dǎo)致原品種（品系）“種性”或一些優(yōu)良經(jīng)濟(jì)性狀的喪失。

目前我們對(duì)野生動(dòng)植物的亂捕亂殺，亂砍濫伐，其結(jié)果同樣影響哈迪

-溫伯格定律，導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境的破壞，對(duì)人類的未來(lái)生存是極為不利

的。

例、人類遺傳病調(diào)查中發(fā)現(xiàn)兩個(gè)家系都有甲遺傳?。ɑ?yàn)镠、

h）和乙遺傳?。ɑ?yàn)門(mén)、t）患者，系譜圖如下。以往研究表明在

正常人群中Hh基因型頻率為1/10000。請(qǐng)回答下列問(wèn)題（所有概率

用分?jǐn)?shù)表示）：

圖例：

m患甲就女竹

DD里乙蝌力性

B患兩片膈力杵

123456789

而□Q正常少女

!2

（1）甲病的遺傳方式為,乙病最可能的遺傳方式

為O

（2）若1-3無(wú)乙病致病基因，請(qǐng)繼續(xù)以下分析:

①I(mǎi)-2的基因型為；11-5的基因型

為O

②如果II-5與II-6結(jié)婚，則所生男孩同時(shí)患兩種遺傳病的概率

為O

③如果II-7與II-8再生育一個(gè)女兒,則女兒患甲病的概率

為0

④如果II-5與h基因攜帶者結(jié)婚并生育一個(gè)表現(xiàn)型正常的兒子，則

兒子攜帶h基因的概率為O

【答案】(1)常染色體隱性遺傳伴X隱性遺傳

(2)①HhXTXlHHX'Y或HhXTY

②1/36

③1/60000

④3/5

【解析】(1)IT和1-2都不患甲病，但他們有一個(gè)患甲病

的女兒(II-2),說(shuō)明甲病是常染色體隱性遺傳病。由系譜圖可知患

乙病的都是男性，所以乙病最可能的遺傳方式是伴X染色體隱性遺

傳。

(2)①若1-3無(wú)乙病致病基因，則乙病是伴X染色體隱性遺傳。

所以1-2的基因型為HhXTX'。

②H-5的基因型及概率為1/3HHXTY或2/3HhXTYoII-6的基因型

中為Hh的幾率是2/3,為XN的幾率是1/2,所以H-5與II-6結(jié)婚,

則所生男孩患甲病的概率2/3X2/3Xl/4=l/9,患乙病的概率1/2義

1/2=1/4；因此同時(shí)患兩種遺傳病的概率為1/9X1/4=1/36。

③11-7為Hh的幾率是2/3,11-8為Hh的幾率是10率,則