正確辨析基因頻率與基因型頻率

高建設

[摘? ?要]通過對基因頻率和基因型頻率概念的闡釋，以及相關(guān)的計算歸類，使學生理解生物進化的本質(zhì)。

[關(guān)鍵詞]基因頻率;基因型頻率;辨析

[中圖分類號]? ? G633.91? ? ? ? [文獻標識碼]? ? A? ? ? ? [文章編號]? ? 1674-6058（2019）23-0092-02

生物進化的基本單位是種群。一般認為，物種的進化以種群為單位，因為生物個體的壽命是有限的，而種群可存在較長的時間，甚至于許多萬年，也就是說，種群有相對的穩(wěn)定性。在遺傳學領(lǐng)域內(nèi)，種群是物種的基本結(jié)構(gòu)單位，它是指生活在一定空間范圍內(nèi)、能夠互相交配并能產(chǎn)生具有生殖能力后代的許多同種個體。通過個體間相互交配，基因以各種方式從一代傳遞到下一代，以實現(xiàn)上、下代之間的基因交流，但是所有個體在繁殖中并不能把基因型傳給子代，而傳給子代的只是不同頻率的基因。因此，非常有必要搞清基因頻率與基因型頻率這兩個概念。

一、基因型頻率

基因型頻率指種群內(nèi)某特定基因型的個體數(shù)目占個體總數(shù)的比率，也就是一個種群中具有等位基因的不同基因型分別占該種群全部基因型的比例。例如，人類MN血型是由一對共顯性基因控制，人群中存在MM、MN、NN三種基因型，相應表現(xiàn)型為M型、MN型和N型。在一個200名新生兒的調(diào)查中，M血型為100名，N血型為18名，MN血型為82名，則該種群的基因型頻率如表1所示。

其中0.50+0.09+0.41=1，即某一基因座位上全部基因型頻率的總和等于1。例如，某一基因座位上有一對等位基因A和a，人群中存在AA、Aa、aa三種基因型，其頻率分別為D、H、R，則D+R+H=1?；蛐褪敲看谑芫^程中由父母所具有的基因組成的，它的頻率可從雜交后F2所占的表現(xiàn)型比例推測而來，也可以通過直接檢測基因序列來獲得。

二、基因頻率

基因頻率指種群中某一基因座位上某種特定基因出現(xiàn)的數(shù)目與該位點上可能出現(xiàn)的全部等位基因總數(shù)的比率，也就是指某一等位基因在種群中所有等位基因總數(shù)（基因庫）中出現(xiàn)的百分率，又稱等位基因頻率。任何一基因座位上全部基因頻率之和必定等于1。例如，一對等位基因A和a，A基因的頻率為p，a基因的頻率為q，則p+q=1。由于基因頻率是一個相對比率，通常是以百分率表示的，因此其變動范圍在0和1之間，沒有負值?；蝾l率的改變必然導致不同類型的配子頻率的改變，從而使基因型頻率發(fā)生改變，群體中某一特定基因的頻率可以從基因型頻率來推算。

三、基因頻率與基因型頻率的關(guān)系

設N個個體組成的種群中，有一對等位基因A和a在遺傳，三種基因型AA、Aa、aa的個體數(shù)分別為n1、 n2 、n3，于是三種基因型頻率分別為：

基因型AA的頻率：[D=n1n1+n2+n3=n1N];

基因型Aa的頻率：[H=n2n1+n2+n3=n2N];

基因型aa的頻率：[R=n3n1+n2+n3=n3N]。

由于每個AA帶有兩個A基因，每個Aa帶有一個A基因和一個a基因，于是A基因的頻率P為：

[P=A基因數(shù)目基因總數(shù)=2n1+n22N=n1N+12×n2N=D+12H]，

同理，a基因的頻率Q為：

[Q=a基因數(shù)目基因總數(shù)=2n3+n22N=n3N+12×n2N=R+12H]，

公式[P=D+12H]和[Q=R+12H]顯示種群中的基因頻率等于相應純合體的頻率加上[12]雜合體的頻率。

[例題]某次抽樣調(diào)查了1000名中國漢族人，其中TT、Tt、tt三種基因型的人數(shù)分別為490人、420人、90人，于是，TT、Tt、tt基因型頻率分別為：

[D=4901000=0.49];

[H=4201000=0.42];

[R=901000=0.09]。

根據(jù)基因頻率與基因型頻率的關(guān)系式，求得T基因的頻率P和t基因的頻率Q為：

[P=D+12H=0.49+12? ? ? ×? ? 0.42=0.7]，[Q=R+12H=0.09+12×0.42=0.3]。

四、哈代-溫伯格定律

哈代-溫伯格定律又稱“遺傳平衡定律”，英國數(shù)學家戈弗雷·哈羅德·哈代和德國醫(yī)生威廉·溫伯格分別研究此定律，故得名。此定律用于揭示群體中基因頻率和基因型頻率之間的關(guān)系。遺傳平衡定律使用的條件是：①種群非常大;②所有雌雄個體之間隨機交配;③沒有遷出和遷入;④自然選擇不發(fā)揮作用;⑤基因突變沒有發(fā)生。在運用哈代-溫伯格定律指導引種、留種、分群時，不要使群體過小，否則會發(fā)生種群的基因頻率和基因型頻率的改變，從而導致優(yōu)良性狀的喪失。

五、基因頻率和基因型頻率的相關(guān)計算歸類

基因頻率和基因型頻率的相關(guān)計算有根據(jù)各種基因型或基因型頻率來計算基因頻率;利用遺傳平衡定律計算;伴性遺傳中基因頻率的計算;自交和自由交配時基因（型）的計算，等等。要充分利用對概念的理解，同時運用數(shù)學方法去深刻領(lǐng)會進化的本質(zhì)就是基因頻率的改變。

六、確定基因頻率和基因型頻率是否改變的方法

（1）存在下列情況之一，基因頻率一定改變：①遺傳漂變;②生物發(fā)生了進化;③遷入和遷出;④自然選擇;⑤基因突變;⑥自然選擇。

（2）下列情況不會發(fā)生基因頻率改變：①自交;②自由交配。

（3）自交一定引起基因型頻率發(fā)生改變。自由交配不一定引起基因型頻率發(fā)生改變，對于一個處于遺傳平衡的種群來說，自由交配不會引起基因型頻率的改變。如果原來沒有達到遺傳平衡，自由交配會引起基因型頻率的改變。

[? ?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（7）：60-63.

[2]? 呂愛民. 基因頻率和基因型頻率的計算及影響因素[J]. 生物學教學，2015（8）：37-39.

（責任編輯 黃春香）