遺傳圖解在高中生物群體遺傳題型中解題應(yīng)用

檀廣兵

【摘要】 ?本文通過對遺傳圖解的分析思路歸納，總結(jié)出遺傳圖解的核心思路就是通過分析雌雄親本產(chǎn)生的配子的種類極其比例，來推導(dǎo)子代表現(xiàn)型和基因型的種類和比例。通過遺傳圖解來分析遺傳平衡定律的含義，以及利用遺傳圖解來解析一些高中生物群體遺傳題型。

【關(guān)鍵詞】 ?遺傳圖解 群體遺傳 遺傳平衡定律

【中圖分類號】 ?G633.91? ? ? ? ? ? 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】 ?A?【文章編號】 ?1992-7711（2019）05-075-02

在人教版高中生物必修二《遺傳與進(jìn)化》教材（以下提及教材都是人教版）中，遺傳圖解是常見的分析遺傳規(guī)律方法。例如，在孟德爾的豌豆雜交實(shí)驗(yàn)中，就是通過遺傳圖解來分析F1和F2代的表現(xiàn)型和基因型的種類和比例，摩爾根的果蠅雜交實(shí)驗(yàn)以及紅綠色盲病的遺傳規(guī)律分析也都是通過遺傳圖解。在教學(xué)過程中要充分利用遺傳圖解來幫助學(xué)生理解相關(guān)知識點(diǎn)的原理。

一、遺傳圖解的分析思路

遺傳圖解的表達(dá)方式有兩種一是連線法如圖1，二是棋盤法如圖2.圖中P代高莖的基因型為Dd，雙親都產(chǎn)生了D、d配子。雌雄性親本產(chǎn)生的D、d配子的概率分別都是1/2、1/2.分析雌雄配子的結(jié)合情況，可推出F2代的基因型有三種分別為DD、Dd、dd，其比例分別為1/4、2/4、1/4;表現(xiàn)型為高莖和矮莖，比例為3/4、1/4.由此可以歸納出遺傳圖解的核心思路：就是通過分析一對親本產(chǎn)生的配子的種類極其比例，來推導(dǎo)子代表現(xiàn)型和基因型的種類和比例。教材中的遺傳圖解中并沒有給出配子的比例，這使學(xué)生不能理解遺傳圖解的真正含義，同樣使學(xué)生在理解F2代三種基因型、兩種表現(xiàn)型的比例有一定的困難。同樣也是此原因，為后面遺傳平衡定律的理解和相關(guān)題型的解答都造成了一定的困難。下面就通過遺傳圖解的這一核心思路來分析遺傳平衡定律的含義。

二、遺傳圖解分析遺傳平衡定律公式的含義

遺傳平衡定律又叫哈迪-魏伯格定律，是群體遺傳學(xué)中最重要的原理，它解釋了繁殖如何影響群體的基因和基因型頻率。這個(gè)定律是用Hardy，G.H（英國數(shù)學(xué)家）和Weinberg，W.（德國醫(yī)生）兩位學(xué)者的姓來命名的，他們于同一年（1908年）各自發(fā)現(xiàn)了這一法則。他們提出在一個(gè)不發(fā)生突變、遷移和選擇的無限大的相互交配的群體中，基因頻率和基因型頻率將逐代保持不變，公式為[p（A）+q（a）]2=p2（AA）+2pq（Aa）+q2（aa）。教材中并沒有遺傳平衡定律的相關(guān)知識點(diǎn)的介紹。但是，教材P115頁的思考與討論——用數(shù)學(xué)方法討論基因頻率的變化，實(shí)際就是利用了遺傳平衡定律的原理來分析問題。在涉及到群體遺傳的相關(guān)題型也都基本上要利用到遺傳平衡定律的原理來分析解題。所以很多老師在教學(xué)過程中都會把遺傳平衡定律補(bǔ)充講解給學(xué)生。但是，能夠讓學(xué)生理解和熟練運(yùn)用此定律，是教學(xué)中的難點(diǎn)。下面就用遺傳圖解分析遺傳平衡定律的含義。

在推導(dǎo)前要明確一個(gè)規(guī)律，在一個(gè)不發(fā)生突變、遷移和選擇，并且足夠大，雌雄個(gè)體能夠自由交配的理想種群中，一對等位基因A、a的基因頻率等于這個(gè)種群產(chǎn)生A、a兩種配子的比例。因?yàn)榉N群不發(fā)生突變、遷移和選擇，所以A、a基因不會丟失或突變掉，親本含有A、a的基因頻率，也就是親本產(chǎn)生A、a兩種配子的概率。也可以如下分析得出此結(jié)論：假設(shè)這樣理想的種群中AA、Aa、aa三種基因型頻率分別為30%、60%、10%，可算出A、a基因在這個(gè)群體中的基因頻率分別為60%、40%，如圖3，每種基因型不發(fā)生突變、遷移和選擇，也就是每種基因型都在產(chǎn)生配子時(shí)不會損失基因，整個(gè)群體產(chǎn)生配子A、a的比例分別為60%、40%，等于A、a基因在這個(gè)群體中的基因頻率。

假設(shè)一個(gè)種群中A、a的基因頻率分別為p、q，也就是這個(gè)種群產(chǎn)生A、a兩種配子的比例為p、q.利用遺傳圖解分析如圖。由遺傳圖解可知，子代中AA基因型頻率為p2，Aa基因頻率為2pq，aa基因頻率為q2，即可分析出遺傳平衡定律的公式[p（A）+q（a）]2=p2（AA）+2pq（Aa）+q2（aa）的含義：利用上一代的基因頻率，可求出下一代基因型頻率。學(xué)生只有理解這一含義后，才能更好利用遺傳平衡定律的公式去解題和分析問題。

三、遺傳圖解在群體遺傳題型中解題應(yīng)用

高中生物部分群體遺傳題可直接利用遺傳平衡定律來幫助求解，簡單快捷。但并不是所有群體遺傳題都能用遺傳平衡定律來求解，如下兩個(gè)例題，還是要利用遺傳圖解。

例題一：一個(gè)種群中有兩種基因型AA，Aa，分占1/2、1/2，這個(gè)種群不發(fā)生突變、遷移和選擇，并且足夠大，個(gè)體間能夠自由交配。該種群自由交配后F1代中Aa的基因型頻率為多少？

一般的解題思路是，先分析自由交配方式有AA×AA，AA×AaAA×AaAa×Aa四種，計(jì)算后三種交配方式產(chǎn)生Aa子代的概率再相加，就可以得出答案。這種解題方法復(fù)雜，而且第二和第三種交配方式容易忽略一個(gè)，因此這種解題方法不推薦。下面就利用遺傳圖解來求解該題。先分析種群A、a的基因頻率，即雌雄親本產(chǎn)生的A、a兩種配子的比例都為3/4、1/4。再利用遺傳圖解如圖5，可直接求出F1代中Aa的基因型頻率為6/16.

例題二：一個(gè)種群中有兩種基因型AA，Aa，分占1/2、1/2，基因的這個(gè)種群不發(fā)生突變、遷移和選擇，并且足夠大，個(gè)體間能夠自由交配，但是雌性個(gè)體產(chǎn)生的配子中，含有A基因的配子不能受精。該種群自由交配后F1代中Aa的基因型頻率為多少？

本題解有一個(gè)特殊條件，雌性個(gè)體產(chǎn)生的配子中，含有A基因的配子不能受精，也就是說雌性親本只產(chǎn)生一種配子a，比例為1。而雄性親本產(chǎn)生的A、a兩種配子的比例為3/4、1/4。再利用遺傳圖解如圖6，可求出F1代中Aa的基因型頻率為3/4。

學(xué)好用好遺傳圖解，能讓學(xué)生充分理解遺傳規(guī)律，并在相關(guān)題型解答中有事半功倍的效果。教師在教學(xué)過程中要重視遺傳圖解來幫助教學(xué)。

[ 參 ?考 ?文 ?獻(xiàn) ]

[1]朱軍.遺傳學(xué)[M].北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2002：340-345.