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1  借助配子基因頻率求解遺傳概率的可行性分析

 

群體遺傳學(xué)主要研究群體中各種基因的頻率以及由不同的交配體制所帶來(lái)的各種基因型在數(shù)量上的分布。在群體遺傳中，基因頻率和基因型頻率必須依靠同一性狀的各種表現(xiàn)型所占的頻率進(jìn)行推算，而基因頻率和基因型頻率的計(jì)算遵循遺傳平衡定律（又稱哈代―溫伯格定律）。一個(gè)達(dá)到了遺傳平衡的群體，其一對(duì)等位基因如A的基因頻率為p，a的基因頻率為q（p+q=1），這樣上代的基因頻率和交配方式可決定下代群體中的基因頻率和基因型頻率。在一個(gè)隨機(jī)交配的大群體中，任何一個(gè)雄性個(gè)體都以同等的機(jī)會(huì)與所有的雌性個(gè)體進(jìn)行交配，在一對(duì)等位基因中后代基因型頻率等于配子的基因頻率的乘積（見表1）。

 

表1 1對(duì)基因的交配結(jié)果

 

 

從表中可見，若上代基因頻率為p和q時(shí)，經(jīng)隨機(jī)交配后子代的基因型頻率為:AA=p2；Aa=2pq；aa=q2。據(jù)此推算，子代A的基因頻率為p，a的基因頻率為q，子代仍保持上代的基因頻率不變，據(jù)此可知：p=p2+1/2×2pq；q=q2+1/2×2 pq。可見基因頻率在世代間具有恒定性。

 

兩性個(gè)體之間的隨機(jī)交配可以歸結(jié)為兩性配子的隨機(jī)結(jié)合，而且各種配子的頻率就是基因頻率。若上代基因頻率p=1/2，q=1/2，則下代AA=1/4；Aa=1/2；aa=1/4。這樣表1就變成基因分離定律中一對(duì)雜合子自交的遺傳圖解。而實(shí)際上，在雜合子自交的遺傳中，一對(duì)等位基因(A和a)發(fā)生分離后分別進(jìn)入不同的配子中，所產(chǎn)生配子的基因頻率是A=1/2，a=1/2。受精時(shí)，雌雄配子的結(jié)合是隨機(jī)的，這樣子代仍保持上代的基因頻率不變。同樣，基因的自由組合也是隨機(jī)的、互不干擾的；受精時(shí)，雌雄配子的結(jié)合亦是隨機(jī)的。這樣在基因的遺傳過(guò)程中，親子代間基因頻率是不變的，因此，在解基因分離和自由組合定律相關(guān)遺傳概率的習(xí)題時(shí)，可借助群體遺傳中的配子基因頻率，依據(jù)遺傳平衡定律簡(jiǎn)捷求解相關(guān)遺傳概率。

 

2. 借助配子基因頻率求解遺傳概率

 

2．1  借助配子基因頻率求解遺傳概率的方法淺析

 

根據(jù)雙親產(chǎn)生不同類型配子的基因頻率求子代個(gè)體不同的基因型頻率，其求解的過(guò)程為：依雙親的基因型，遵循基因分離定律，據(jù)產(chǎn)生的配子類型推算出配子中不同基因的基因頻率。若雙親的基因型是確定的，如基因型為AA或aa，則所產(chǎn)生配子的基因頻率為A或a等于1；雙親的基因型為Aa，則所產(chǎn)生配子的基因頻率為A=1/2，a=1/2。若雙親基因型不確定，如某親本的基因型為A_(1/3AA、2/3Aa)，則其配子基因頻率為：A基因的頻率為（2×1/3AA+2/3Aa）/（2×1/3AA+2×2/3Aa）=2/3，a的基因頻率為2/3Aa/（2×1/3AA+2×2/3Aa）=1/3。若雙親基因型有其他不同情況及比例，則其配子基因頻率的計(jì)算方法同上。最后，依據(jù)遺傳平衡定律簡(jiǎn)捷求解相關(guān)遺傳概率。

 

2．2  借助配子基因頻率求解遺傳概率的習(xí)題詳析

 

例1．（雙親基因型確定）假如丈夫和妻子都是白化隱性基因雜合體，他們生下雙卵雙生兒，這兩個(gè)孿生子基因型相同的概率是（   ）

 

A．1/16          B．1/4         C．3/8          D．1

 

解析：據(jù)題意知，該夫婦基因型均為Aa，則其配子基因頻率均是A=1/2，a=1/2。那么他們生下的雙卵雙生兒（異卵雙胞胎，基因型不一定相同）基因型相同的概率為：AA（1/2 A×1/2A×1/2 A×1/2A =1/16AA）+Aa(2×1/2 A×1/2a×2×1/2 A×1/2a =1/4Aa）+aa(1/2 a×1/2a×1/2 a×1/2a =1/16aa)=3/8。故本題正確答案為C。

 

例2．(雙親中一方基因型確定另一方不確定）牛的黑毛（D）對(duì)棕毛（d）為顯性，經(jīng)調(diào)查統(tǒng)計(jì)，在黑毛牛中約有3/4為雜合體。一頭黑毛雜合公牛與一頭黑毛母牛交配，生下了黑毛雄小牛A。一頭黑毛雜合公牛與一頭黑毛母牛交配，生下了棕毛雌小牛B。若讓上述中的A個(gè)體與B個(gè)體交配，請(qǐng)你預(yù)測(cè)生出棕毛母牛的概率。

 

解析：本題首先確定黑毛雄小牛A所產(chǎn)生配子的基因頻率，由于A的雙親黑毛雜合公牛的基因型是確定的（Dd），產(chǎn)生配子的基因頻率為：D=1/2，d=1/2；而其母黑毛母牛的基因型不確定，其基因型可能為1/4DD或 3/4Dd（黑毛牛中約有3/4為雜合體），則其產(chǎn)生配子的基因頻率為：D=5/8，d=3/8。那么其子代可能的基因型為5/16DD（5/8D×1/2D）或 8/16Dd（5/8D×1/2d+1/2D×3/8d）或3/16dd（3/8d×1/2d），而黑身雄小牛A的基因型可能為DD或Dd，據(jù)此推知在選擇范圍內(nèi)其基因型頻率為5/13DD或 8/13Dd,則其產(chǎn)生配子的可能基因頻率為：D=9/13，d=4/13。而棕毛雌小牛B的基因型確定為dd，則其配子基因頻率為：d=1。遵循遺傳平衡定律，A個(gè)體與B個(gè)體交配生出棕毛母牛概率的計(jì)算為：4/13d×1/2d=2/13dd,即生出棕毛母牛的概率為2/13。

 

例3．（雙親基因型均不確定）一對(duì)表現(xiàn)型正常的夫婦，他們的父母表現(xiàn)型也正常，但丈夫的哥哥和妻子的妹妹都是黑尿癥患者。若該夫婦生育一個(gè)正常的兒子，他是黑尿癥基因攜帶者的概率是（   ）

 

A．1/9        B．14/27        C．1/2       D．8/27

 

解析：據(jù)題意可知，這對(duì)夫婦的基因型都有可能是1/3AA或2/3Aa，因此在遺傳中，該夫婦具體是哪種基因型是隨機(jī)的，其不同基因型的婚配方式也是隨機(jī)的，所以可運(yùn)用群體遺傳中的遺傳平衡定律求解。據(jù)該夫婦的可能基因型及概率可知，他們產(chǎn)生配子的基因頻率都是：A=2/3，a=1/3。運(yùn)用遺傳平衡定律公式，則其子代可能的基因型及概率為：AA=2/3×2/3=4/9；Aa=2×2/3×1/3=4/9；aa=1/3×1/3=1/9。由于該夫婦生育了一個(gè)正常的兒子，所以他是黑尿癥基因攜帶者的概率只求出正常個(gè)體中Aa所占的比例即可，屬于選擇范圍內(nèi)概率求解問(wèn)題。所以，該子是黑尿癥基因攜帶者的概率為：4/9Aa/（4/9Aa+4/9AA）=1/2。本題正確答案為C。

 

例4．（自由交配類型題）已知果蠅的灰身(B)和黑身(b)是一對(duì)相對(duì)性狀，基因位于常染色體上�，F(xiàn)將純種的灰身果蠅和黑身果蠅雜交，F(xiàn)1全為灰身；讓F1自由交配產(chǎn)生F2，將F2中的灰身果蠅取出，讓其自由交配，后代中灰身果蠅和黑身果蠅的比例為（    ）

 

A．1∶1             B．2∶1            C．3∶1             D．8∶1

 

解析：由上述題意可知，F(xiàn)2代灰身果蠅中BB占1/3，Bb占2/3，所以在灰身果蠅群體中產(chǎn)生的雌雄配子各有兩種：B和b ，其中配子B的基因頻率為 (1/3BB×2+2/3Bb) /(1/3BB×2+2/3Bb×2)=2/3；配子b的基因頻率為2/3 Bb/(1/3BB×2+2/3Bb×2)=1/3。由于F2灰身果蠅是自由交配，雌雄配子結(jié)合是隨機(jī)的，所以據(jù)遺傳平衡定律可知：灰身果蠅所占的比率為2/3B×2/3B+2×2/3B×1/3b=4/9BB+4/9Bb=8/9B_；黑身果蠅所占的比率為1/3b×1/3b=1/9bb。所以子二代中灰身果蠅自由交配的后代中灰身果蠅與黑身果蠅的比例為8/9 B_∶1/9bb=8∶1。故本題答案為D。

 

例5．（自交與自由交配的辨析）基因型為Aa的水稻自交一代的種子全部種下，待其長(zhǎng)成幼苗，人工去掉隱性個(gè)體，并分成兩組，(1)一組全部讓其自交（2）二組讓其自由傳粉。一、二組的植株上aa基因型的種子所占比例為（    ） 

 

A．1/9   1/6      B．3/8  1/9       C．1/6  5/12     D．1/6  1/9 

 

解析：自由交配是指隨機(jī)交配情況，群體中任何一個(gè)雄性個(gè)體都以同等的機(jī)會(huì)與所有的雌性個(gè)體進(jìn)行交配，所以自由交配能保持群體的遺傳平衡。而自交屬于選擇交配，只有相同基因型的個(gè)體才可交配成功，故此自交不能保持群體的遺傳平衡。本題中，“（2）二組讓其自由傳粉”屬于自由交配，可用遺傳平衡定律求解：據(jù)題干分析，剩下的顯性個(gè)體中，A的基因頻率為2/3，a的基因頻率為1/3，所以子代aa的基因型頻率為1/3a×1/3a=1/9aa。而“(1)一組全部讓其自交”是指讓1/3AA和2/3Aa分別自交，雖然自交后上下代的基因頻率不變，但由于親代雌雄個(gè)體間不能隨機(jī)交配，故不適于用遺傳平衡定律進(jìn)行計(jì)算，其計(jì)算方法如下：

 

1/3AA             2/3Aa
　　　　　　　　　　　 
　　　1/3AA        2/3（1/4AA+1/2Aa+1/4aa）
　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　1/6AA+1/3Aa+1/6aa

 

據(jù)此知，(1)一組全部自交后植株上aa基因型的種子所占比例為1/6。所以本題正確答案為D。

 

例6．（伴性遺傳中遺傳概率求解）一對(duì)夫妻色覺(jué)正常，他們的父母均正常，但妻子的弟弟患色盲癥。則這對(duì)夫妻生一個(gè)色盲的兒子的概率是（  ）

 

A．0         B．1/2         C．1/4         D．1/8

 

解析:由題中該夫妻色覺(jué)正常且其雙親亦正�？芍�，男方的基因型為XBY,則其產(chǎn)生的配子基因頻率為1/2XB，1/2Y（由于Y染色體上沒(méi)有B的等位基因，可虛擬為Y上有其等位基因，只是對(duì)色覺(jué)遺傳無(wú)效而已）。女方的弟弟為色盲，則其雙親的基因型為XBY、XBXb, 可知該女子的基因型為可能1/2XBXB或1/2XBXb，其配子的基因頻率為3/4XB、1/4Xb。據(jù)分析可知該夫妻生一個(gè)色盲兒子的概率為：1/2Y×1/4Xb =1/8XbY。故本題答案為D。

 

例7．（復(fù)等位基因遺傳中遺傳概率求解）一個(gè)父母的基因型為IAIA和IAi的男人與一個(gè)父母的基因型均為IBi的女人結(jié)婚，生了4個(gè)孩子。4個(gè)孩子中第一、第三兩個(gè)孩子為B型血，第二、第四兩個(gè)孩子為A型血的概率為（  ）

 

A．9/4096      B．81/4096      C．225/4096     D．1350/4096

 

解析：據(jù)題意知，該男人父母的基因型為IAIA和IAi，則其基因型可能為1/2IAIA或1/2IAi，其配子基因頻率為3/4IA、1/4i。該女子父母的基因型均為IBi，則其基因型可能為1/4IBIB或1/2IBi或1/4ii，其配子基因頻率為1/2IB、1/2i。據(jù)此計(jì)算4個(gè)孩子中第一、第三兩個(gè)孩子為B型血，第二、第四兩個(gè)孩子為A型血的概率為：（1/2IB×1/4i）×（1/2IB×1/4i）×（3/4IA×1/2i）×（3/4IA×1/2i）=1/8IBi×1/8IBi×3/8IAi×3/8IAi=9/4096。故本題答案為A。

 

例8．（依據(jù)遺傳系譜圖求解遺傳概率）右圖是某家族單基因遺傳病系譜圖,基因用A、a表示,已知5是純合體。請(qǐng)據(jù)圖回答，若個(gè)體12和13婚配，則子女中患病的概率是多少？ 

 

解析：先確定個(gè)體6、9、10可能的基因型：根據(jù)正常雙親1和2生出患者7可知，該遺傳病為常染色體隱性遺傳病；據(jù)此知7的基因型為aa，則1和2的基因型均為Aa,那么6和9的基因型分別都是1/3AA或2/3Aa；又知4是患者，其基因型為aa，則推知10為Aa。再確定個(gè)體12的基因型；已知5是純合子，基因型為AA，則其配子的基因頻率為:A=1；6的基因型為1/3AA、2/3Aa，則其配子的基因頻率為：A=2/3，a=1/3；依據(jù)遺傳平衡定律知5和6婚配的后代基因型頻率為：AA=1A×2/3A=2/3AA；Aa=1A×1/3a=1/3Aa；即個(gè)體12的基因型可能為2/3AA或1/3Aa，則其產(chǎn)生配子的基因頻率為：A=5/6，a=1/6。同理，再確定個(gè)體13的基因型；已推知9的基因型為1/3AA或2/3Aa，則其配子的基因頻率為：A=2/3，a=1/3；10的基因型是Aa,則其配子基因頻率為A=1/2，a=1/2；那么，9和10婚配，子代的基因型概率為：AA=2/3A×1/2A=1/3AA；Aa=2/3A×1/2a+1/2A×1/3a=1/2Aa；aa=1/3a×1/2a=1/6aa，因?yàn)?3不患病，所以13的基因型只有兩種可能：1/3AA，1/2Aa，其比例為2?3，即AA占2/5，Aa占3/5；據(jù)此推算，個(gè)體13產(chǎn)生的配子基因頻率為：A=7/10，a=3/10。依據(jù)遺傳平衡定律，個(gè)體12與13婚配后代可能的基因型及概率為：AA=5/6A×7/10A=7/12AA；Aa=5/6A×3/10a+7/10A×1/6a=11/30Aa；aa=1/6a×3/10a=1/20aa。所以，本題答案為：個(gè)體12和13婚配，則子女中患病的概率是1/20。

 

若是求解基因自由組合的相關(guān)遺傳概率，亦可借助配子基因頻率進(jìn)行簡(jiǎn)捷求解。在獨(dú)立遺傳的情況下，可將基因自由組合的問(wèn)題拆分為若干個(gè)分離定律的問(wèn)題，有幾對(duì)基因就拆分為幾個(gè)分離定律，然后在每對(duì)等位基因分離的基礎(chǔ)上求出配子各等位基因中不同基因的基因頻率，再遵循遺傳平衡定律求出各等位基因中子代不同基因型的概率，最后在拆分的基礎(chǔ)上進(jìn)行合并，運(yùn)用乘法原理將不同等位基因的基因型概率相乘，進(jìn)而求出相應(yīng)的遺傳概率。

本文來(lái)自：逍遙右腦記憶 http://www.douzifanli.com/gaoer/81065.html

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