遺傳圖解在高中生物群體遺傳題型中解題應用

檀廣兵

【摘要】 ?本文通過對遺傳圖解的分析思路歸納，總結出遺傳圖解的核心思路就是通過分析雌雄親本產生的配子的種類極其比例，來推導子代表現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? ? ? ? ? ? 【文獻標識碼】 ?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律方法。例如，在孟德爾的豌豆雜交實驗中，就是通過遺傳圖解來分析F1和F2代的表現型和基因型的種類和比例，摩爾根的果蠅雜交實驗以及紅綠色盲病的遺傳規律分析也都是通過遺傳圖解。在教學過程中要充分利用遺傳圖解來幫助學生理解相關知識點的原理。

一、遺傳圖解的分析思路

遺傳圖解的表達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，雙親都產生了D、d配子。雌雄性親本產生的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生的配子的種類極其比例，來推導子代表現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，這使學生不能理解遺傳圖解的真正含義，同樣使學生在理解F2代三種基因型、兩種表現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。這個定律是用Hardy，G.H（英國數學家）和Weinberg，W.（德國醫生）兩位學者的姓來命名的，他們于同一年（1908年）各自發現了這一法則。他們提出在一個不發生突變、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知識點的介紹。但是，教材P115頁的思考與討論——用數學方法討論基因頻率的變化，實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過程中都會把遺傳平衡定律補充講解給學生。但是，能夠讓學生理解和熟練運用此定律，是教學中的難點。下面就用遺傳圖解分析遺傳平衡定律的含義。

在推導前要明確一個規律，在一個不發生突變、遷移和選擇，并且足夠大，雌雄個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種群產生A、a兩種配子的比例。因為種群不發生突變、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，也就是親本產生A、a兩種配子的概率。也可以如下分析得出此結論：假設這樣理想的種群中AA、Aa、aa三種基因型頻率分別為30%、60%、10%，可算出A、a基因在這個群體中的基因頻率分別為60%、40%，如圖3，每種基因型不發生突變、遷移和選擇，也就是每種基因型都在產生配子時不會損失基因，整個群體產生配子A、a的比例分別為60%、40%，等于A、a基因在這個群體中的基因頻率。

假設一個種群中A、a的基因頻率分別為p、q，也就是這個種群產生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，如下兩個例題，還是要利用遺傳圖解。

例題一：一個種群中有兩種基因型AA，Aa，分占1/2、1/2，這個種群不發生突變、遷移和選擇，并且足夠大，個體間能夠自由交配。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，計算后三種交配方式產生Aa子代的概率再相加，就可以得出答案。這種解題方法復雜，而且第二和第三種交配方式容易忽略一個，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.

例題二：一個種群中有兩種基因型AA，Aa，分占1/2、1/2，基因的這個種群不發生突變、遷移和選擇，并且足夠大，個體間能夠自由交配，但是雌性個體產生的配子中，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？

本題解有一個特殊條件，雌性個體產生的配子中，含有A基因的配子不能受精，也就是說雌性親本只產生一種配子a，比例為1。而雄性親本產生的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。

學好用好遺傳圖解，能讓學生充分理解遺傳規律，并在相關題型解答中有事半功倍的效果。教師在教學過程中要重視遺傳圖解來幫助教學。

[ 參 ?考 ?文 ?獻 ]

[1]朱軍.遺傳學[M].北京：中國農業出版社，2002：340-345.