遺傳學中遺傳平衡定律的應用

張蔚

摘要：學生在高一第二學期學習《遺傳與進化》第一章《遺傳因子的發現》，做遺傳題會遇到自由交配、隨機交配的問題，但是課本在第七章《現代生物進化理論》第二節《現代生物進化理論的主要內容》中的“思考與討論”中用數學方法討論基因頻率的變化中才提到遺傳平衡定律，所以我認為該內容老師應提前給學生講解。重在方法的講解、能力的培養。

關鍵詞：遺傳;“哈迪-溫伯格定律”（遺傳平衡定律）

1.哈迪-溫伯格定律（遺傳平衡定律）

“哈迪-溫伯格定律”是指在理想狀態下，各等位基因的頻率和等位基因的基因型頻率在遺傳中是穩定不變的，即保持著基因平衡。

1.1概述

此時各基因頻率和各基因型頻率存在如下等式關系并且保持不變：當等位基因只有一對（A、a）時，設基因A的頻率為 p，基因a的頻率為q，則A+a=p+q=1，AA+Aa+aa=p2+2pq+q2=1。哈迪-溫伯格平衡定律（Hardy-Weinberg equilibrium）對于一個大且隨機交配的種群，基因頻率和基因型頻率在沒有遷移、突變和選擇的條件下會保持不變。

1.2滿足條件

①種群足夠大;②種群個體間隨機交配;③沒有突變;④沒有選擇;⑤沒有遷移;⑥沒有遺傳漂變。

1.3適用范圍

遺傳平衡在自然狀態下是無法達到的，但在一個足夠大的種群中，如果個體間是自由交配的且沒有明顯的自然選擇話，我們往往近似地看作符合遺傳平衡。如人類種群、果蠅種群等比較大的群體中，一些單基因性狀的遺傳是可以應用遺傳平衡定律的。

2.哈迪-溫伯格定律在遺傳規律解題中的應用

遺傳規律是高中生物學中的重點和難點內容，是高考的必考點，下面就遺傳規律題解題技巧談談粗淺認識。

2.1遺傳平衡定律在高考中的應用

果蠅容易飼養且繁殖速度快，被廣泛應用于遺傳學研究。已知果蠅的長翅與殘翅為一對相對性狀（基因用D、d表示），紅眼與白眼為一對相對性狀（基因用A、a表示）。現有一對長翅紅眼雌雄果蠅交配，得到F1代的表現型及比例如下表，請回答下列問題：（1）由表可知，果蠅的長翅與殘翅中，顯性性狀是___，控制這對相對性狀的基因位于___染色體上。（2）在F1代紅眼長翅雌果蠅中，純合子與雜合子的比例為_____。（3）若僅考慮果蠅的長翅和殘翅這一對相對性狀，讓F1的長翅果蠅自由交配，則F2的果蠅中純合子所占的比例是_____。（4）右圖為某果蠅體細胞的染色體圖解，讓它與另一只果蠅雜交，后代的表現型及比例為：長翅白眼雌蠅∶長翅白眼雄蠅∶殘翅白眼雌蠅∶殘翅白眼雄蠅=3：3：1：1，寫出圖示果蠅體細胞中有_____個染色體組，另一只果蠅的基因型______。

試題解析：

（1）列出兩種性狀在雌雄中的比例：

紅眼和白眼 ?雌性全是紅眼 ? ? ? 雄性：紅：白=1：1

長翅和殘翅 ?雌性：長：殘=3：1 ? 雄性：長：殘=3：1

根據親本都是長翅，子代出現殘翅，無中生有為隱性，所以顯性性狀為長翅;紅眼和白眼這對相對性狀在雌雄中有區別就是位于X染色體，長翅和殘翅這對性狀在雌雄中無區別就是位于常染色體上。

觸類旁通：可以總結出：一、判斷顯隱性，無中生有為隱性，有中生無為顯性;二、性狀在雌雄中有區別，控制該性狀的基因位于X染色體上，性狀在雌雄中無區別，則控制該性狀的基因的基因位于常染色體上。

（2）根據第一問兩種性狀的比例及控制該性狀基因的位置可推出親本DdXAXa×DdXAY，F1代紅眼長翅雌果蠅為D_XAX_，其中純合子為DDXAXA的基因型頻率為1/3×1/2=1/6，純合子和雜合子的比例為1：5。

（3）F1的長翅果蠅為1/3DD ?2/3Dd自由交配，用遺傳平衡定律解題，首先求出基因頻率D=純合子+1/2雜合子=1/3+1/2× 2/3=2/3 ? d=純合子+1/2雜合子=0+1/2×2/3=1/3，則 F2的果蠅中純合子所占的比例是=1-雜合子=1-2×2/3×1/3=5/9。

（4）染色體組數目的判斷方法

①根據染色體形態判斷：細胞內形態相同的染色體有幾條，則含有幾個染色體組。②根據基因型判斷（AAaaBBbb）;控制同一性狀的基因出現幾次，就含幾個染色體組。③根據染色體的數目和染色體的形態來推算：染色體組數=染色體數/染色體形態數，根據以上方法判斷果蠅體細胞有2個染色體組;列出兩種性狀在雌雄中的比例：雌雄都是白眼;長翅和殘翅的比例為：雌性的長、殘比為3：1，雄性的長、殘比為3：1，根據子代兩種性狀的比例可推出另一個親本為DdXaXa。

2.2學法指導

1、借助性狀在雌雄中的比例能推導出控制性狀的基因所在位置。性狀在性別有區別位于性染色體，在性別中無區別則位于常染色體上。2、顯隱性的判斷。無中生有為隱性，有中生無為顯性。3、染色體組數目的三種判斷方法。4、正逆推，正推根據親本推子代的基因型及概率，逆推根據子代的基因型及概率推親本的基因型，這是遺傳題中經常用到的方法。

參考文獻：

[1]朱正威，趙占良.2004.普通高中課程標準實驗教科書.遺傳與進化 ?人民教育出版社

[2]雷俊林.2018.普通高中新課程問題導學案.山西出版傳媒集團.山西教育出版社

[3]梁政.學習方法報.學習方法報社