基因頻率和基因型頻率的計算

申世林

摘 要：種群的基因頻率和基因型的頻率等概念的判定和計算是《現(xiàn)代生物進化理論》的熱點知識，同學(xué)們都會在這里花費大量的時間和精力。本文將簡要介紹計算的重點和例題的解析，希望能夠拋磚引玉，對同學(xué)們有所幫助。

關(guān)鍵詞：基因頻率 基因型頻率

中圖分類號：G633.91 文獻標識碼：A 文章編號：1003-9082（2018）07-0-01

一、明確概念

基因題目的計算中需要明確許多概念。如果不能深刻理解這些概念，那么在對題意的理解上就會出現(xiàn)偏差。

1.基因頻率和基因型頻率的定義

基因頻率：是指一個種群基因庫中某個基因占全部等位基因數(shù)的比例.

基因頻率=

基因型頻率：指特定基因型個體在一個群體中出現(xiàn)的頻率。

基因型頻率= [1]

2.基因頻率和基因型頻率互相轉(zhuǎn)化的方法

如果有基因頻率，那么基因頻率=。

如果有基因型頻率，那么，

基因型頻率=。

3.遺傳平衡定律

遺傳平衡定律也叫哈代——溫伯格定律。當(dāng)種群符合以下條件的時候：

1.種群非常強大；2.所有的雌雄個體都能自由交配并產(chǎn)生后代；3.沒有遷入和遷出；4.無自然選擇；5.無基因突變，則該種群遵循遺傳平衡定律。該定律內(nèi)容如下：顯性基因（A）的頻率為p，隱性基因（a）的頻率為q，則p+q=1；

AA的基因型頻率為p2；

aa的基因型頻率為q2；

p2+2pq+q2=1。

4.X染色體上基因頻率的計算

X染色體與常染色體不同，是性染色體，男性只有一條X染色體，因此X染色體上的基因頻率的計算為 。不涉及Y染色體。XB+Xb=1。

二、例題解析

例1.若在果蠅的種群中，XB基因頻率為80%，Xb的基因頻率為20%，雌雄果蠅數(shù)目相等，理論上該果蠅種群中XbXb、XbY基因型頻率依次為（）。

A.4% 20% B.8% 8% C.2% 10% D.2% 8%

解析：雌性果蠅中，XbXb的頻率為Xb頻率的平方，因此在雌性果蠅中XbXb的頻率為4%，但是雌性果蠅總數(shù)是總數(shù)的，因此整個果蠅種群中XbXb的頻率是.

雄性的果蠅只有一條X染色體，雄果蠅中的基因型XbY的頻率就等于Xb基因頻率，所以雄果蠅的XbY的頻率為20%，但是雄性果蠅的總數(shù)是總數(shù)的，所以整個種群中的頻率為.正確的答案是C。

這道題目非常簡單，可以說是這部分知識的基礎(chǔ)題目。在計算雌果蠅中的基因型頻率時就用到了遺傳平衡定律，基礎(chǔ)題目中計算都比較簡單，因此題目一般會在其他方向上有所變化，提高一些難度，這道題目就結(jié)合了雌雄性染色體的不同來迷惑考生。

例2. 用基因型為Aa的小麥分別進行連續(xù)自交、隨機交配、連續(xù)自交并逐代淘汰隱性個體，隨機交配并逐代淘汰隱性個體，根據(jù)各代Aa基因型頻率繪制曲線如圖。下列分析錯誤的是（）[2]

A. 曲線Ⅱ的F3中Aa基因型頻率為0.4

B. 曲線Ⅲ的F2中Aa基因型頻率為0.4

C. 曲線Ⅳ的Fn中純合子的比例比上一代增加（1/2）n+1

D. 曲線Ⅰ和Ⅳ的各子代間A和a的基因頻率始終相等

解析：雜合子連續(xù)自交時每自交一次。Aa的概率變?yōu)樯弦淮囊话?，這之中曲線Ⅳ符合，代表連續(xù)自交。自交n代后得到的Fn中Aa的概率是（1/2）n，則純合子的概率是1-（1/2）n，F(xiàn)n-1中的純合子比例是1-（1/2）n-1.兩者作差，結(jié)果為（1/2）n所以C錯誤。連續(xù)自交并逐代淘汰隱性個體后，F(xiàn)1中Aa的概率為2/3。F2中的Aa比例為2/5.曲線Ⅲ符合。所以B正確。隨機交配并淘汰隱性個體之后，F(xiàn)1中Aa的概率為2/3，F(xiàn)2中Aa的概率為1/2.曲線2符合。因此A正確。雜合子連續(xù)自交的過程中，沒有外界因素的影響，根據(jù)遺傳平衡定律，基因頻率始終相等，曲線Ⅰ是雜合子隨機交配過程中各代Aa基因型頻率的變化曲線，整個過程中Aa的基因型頻率沒有變化，所以D正確。

四種雜交情況下后代中Aa占比是不同的，以第n代后代Fn為例。連續(xù)自交的后代占比為（1/2）n，隨機交配的后代占比為1/2，連續(xù)自交并逐代淘汰隱性個體的后代占比為2/（2n+1），隨機交配并逐代淘汰隱性個體的后代占比為2/（n+2）。

例3 果蠅的長翅和（V）和（v）由一對常染色體上的等位基因控制。假定某果蠅種群有20000只果蠅，其中殘翅果蠅個體數(shù)量長期維持在4%，若再向該種群中引入20000只純合長翅果蠅，在不考慮其他因素影響的前提下，關(guān)于純合長翅果蠅引入后種群的敘述，錯誤的是（）[3]。

A. v基因頻率降低了50%

B. V基因頻率增加了50%

C. 雜合果蠅比例降低了50%

D. 殘翅果蠅比例降低了50%

解析：由于種群中殘翅果蠅的個體數(shù)量長期維持在4%，說明此種情況是符合遺傳平衡定律的。通過vv型占比為4%可以得出V、v的基因頻率是0.8和0.2，VV、Vv、vv基因型頻率分別是0.64、0.32、0.04。引入新的VV個體后，通過計算，V的頻率變?yōu)?.9，v為0.1，計算后的結(jié)果ACD正確，V占比由原來的0.8變?yōu)?.9，增加沒有50%，B錯誤。

本道題目種群數(shù)量發(fā)生了遺傳平衡定律的第三條描述的那種變化，遷入，因此打破了原有的平衡，建立了新的平衡，需要重新計算。

通過本文可以發(fā)現(xiàn)，遺傳問題在生物中是非常重要的一類題目，要想能夠熟練的解題，需要通過不斷地練習(xí)和細致的觀察分析。

參考文獻

[1]袁美蘭. 基因頻率和基因型頻率的求解及考題分析[J]. 理科考試研究，2012，（07）：60-63.

[2]陳倩. 辨析基因頻率與基因型頻率[J]. 高中生學(xué)習(xí)（學(xué)法指導(dǎo)），2015，（05）：56-58.

[3]呂愛民. 基因頻率和基因型頻率的計算及影響因素[J]. 生物學(xué)教學(xué)，2015，（08）：37-39.