遗传平衡及应用 第二学期高中生物学必修二

遗传平衡及应用

先看一道试题：

玉米的高秆(H)对矮秆(h)为显性。现有若干H基因频率不同

的玉米群体，在群体足够大且没有其他因素干扰时，每个群体内随机

交配一代后获得迪。各B中基因型频率与H基因频率(p)的关系如

图。下列分析错误的是()

»*•

a空

*

A.O〈p〈l时，亲代群体都可能只含有纯合体

B.只有p=b时;亲代群体才可能只含有杂合体

C.p=a时，显性纯合体在F,中所占的比例为1/9

D.p=c时，B自交一代，子代中纯合体比例为5/9

解析：根据题意，在群体足够大且没有其他因素干扰时，每个群

体内随机交配，说明符合遗传平衡定律(哈迪一温伯格定律)，即

p+q=l时，p'+2pq+q2=lo

当亲本群体中只含纯合体时，可知亲本中H基因频率=出1基因型频率,

h基因频率=隔基因型频率，由遗传平衡规律知R基因型频率分别为

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HH=p,Hh=2p(1-p),hh=(1-p)0所以OVpVl时，取任意值，

p2+2p(1-p)+(1-p)2=lo因此，0〈p〈l时，亲代群体都可能只含有

纯合体，A正确。

由题图可知，当亲本群体中只含杂合体Hh时，则p=l/2,则Fl

基因型频率分别为HH=p2=l/4,Hh=2p(1-p)=1/2,hh=(1-p)2=l/4,

因此为b点，故B正确。

由题图可知，当H的基因频率为a时，Hh与hh的基因型频率相

等，根据遗传平衡定律,即HH=p2,Hh=2p(1-p),hh=(1-p)2。当

p=a时，Hh和hh基因型频率相等，可得2a(『a)=(1-a)2,解得

a=l/3,则在Fi中,显性纯合子HH基因型频率为HH=p2=l/9,故C正

确。

由题图可知，当H的基因频率为c时，Hh与HH的基因型频率相

等，根据遗传平衡定律可得2c(1-c)=c2,解得c=2/3,R的基因型

及比例是：

HH=2/3X2/3=4/9,

hh=l/3Xl/3=l/9,

Hh=2X2/3Xl/3=4/9,子一代自交，子代中纯合体比例为1T/2

X4/9=7/9,D错误,故答案为D。

此题涉及到遗传平衡。高中生物学必修二只介绍了自然选择对基

因频率的影响，没有提到遗传平衡。

那么，什么是遗传平衡？

群体遗传学是研究群体的遗传结构及其变化规律的学科，研究群

体中基因的分布，基因频率和基因型频率的维持和变化。群体遗传学

最早起源于英国数学家哈迪和德国医学家温伯格于1908年提出的遗

传平衡定律。

从某种意义上来说，生物进化就是群体遗传结构持续变化和演变

的过程，因此群体遗传学理论在生物进化机制特别是种内进化机制

的研究中有着重要作用。

在一个自然群体里，知道了基因型频率就可求得基因频率，但是

反过来，知道基因频率却不一定能确定它的基因频率，只有在一定的

条件下，才可以用基因频率确定基因型频率。这个条件就是符合遗传

平衡的状态。

哈迪―温伯格定律是由英国数学家哈迪(D.H.Hardy)和德国医

生温伯格(W.Weinberg)于1908年分别独立发现的，称为哈迪-温伯

格定律，也称遗传平衡定律。在随机交配群体中，设一基因座有两种

等位基因A和a的频率分别为p和q,基因型AA、Aa和aa的频率分

别为p\2pq和q2,则该群体为遗传平衡群体，不随世代变化。即p+q=l

时，p"+2pq+q'=lo

维持遗传平衡的条件：

群体无限大，没有突变、选择、迁移和遗传漂变。

符合遗传平衡群体特点：

在世代间，遗传平衡群体的等位基因频率（群体中，一基因座某

种等位基因数与该基因座全部等位基因数之比）与基因型频率（群体

中，某基因型个体数与该群体全部个体数之比）的这种恒定关系。

哈迪-温伯格定律的意义：

在理论上，是群体遗传和数量遗传理论的基石，遗传学这两个分

支学科的遗传模型和参数估算，就是根据该定律推导出来的。因此，

根据哈迪-温伯格定律计算时，需要在大的群体前提条件下进行计算。

在实践上，它提示我们在引种、留种、分群和建立近交系时，不

要使群体过小，否则，就会导致群体的等位基因频率和基因型频率的

改变，从而导致原品种（品系）“种性”或一些优良经济性状的丧失。

目前我们对野生动植物的乱捕乱杀，乱砍滥伐，其结果同样影响哈迪

-温伯格定律，导致生态环境的破坏，对人类的未来生存是极为不利

的。

例、人类遗传病调查中发现两个家系都有甲遗传病（基因为H、

h）和乙遗传病（基因为T、t）患者，系谱图如下。以往研究表明在

正常人群中Hh基因型频率为1/10000。请回答下列问题（所有概率

用分数表示）：

图例：

m患甲就女竹

DD里乙蝌力性

B患两片膈力杵

123456789

而□Q正常少女

!2

（1）甲病的遗传方式为,乙病最可能的遗传方式

为O

（2）若1-3无乙病致病基因，请继续以下分析:

①I-2的基因型为；11-5的基因型

为O

②如果II-5与II-6结婚，则所生男孩同时患两种遗传病的概率

为O

③如果II-7与II-8再生育一个女儿,则女儿患甲病的概率

为0

④如果II-5与h基因携带者结婚并生育一个表现型正常的儿子，则

儿子携带h基因的概率为O

【答案】(1)常染色体隐性遗传伴X隐性遗传

(2)①HhXTXlHHX'Y或HhXTY

②1/36

③1/60000

④3/5

【解析】(1)IT和1-2都不患甲病，但他们有一个患甲病

的女儿(II-2),说明甲病是常染色体隐性遗传病。由系谱图可知患

乙病的都是男性，所以乙病最可能的遗传方式是伴X染色体隐性遗

传。

(2)①若1-3无乙病致病基因，则乙病是伴X染色体隐性遗传。

所以1-2的基因型为HhXTX'。

②H-5的基因型及概率为1/3HHXTY或2/3HhXTYoII-6的基因型

中为Hh的几率是2/3,为XN的几率是1/2,所以H-5与II-6结婚,

则所生男孩患甲病的概率2/3X2/3Xl/4=l/9,患乙病的概率1/2义

1/2=1/4；因此同时患两种遗传病的概率为1/9X1/4=1/36。

③11-7为Hh的几率是2/3,11-8为Hh的几率是10率,则