用棋盤法解析遺傳平衡定律

李翔 程濤

[摘 要]文章以棋盤法圖解來解讀遺傳平衡定律中的有關(guān)基因型與基因頻率關(guān)系的公式，總結(jié)了涉及復(fù)等位基因及伴性遺傳問題的公式變化，并舉例說明了遺傳平衡定律公式使用中的局限性，對(duì)一些特殊的情境條件下（如存在配子存活率、雄雌群體中基因頻率不相同等問題的干擾）如何應(yīng)用棋盤法進(jìn)行了分析，以期讓一線生物教師重視棋盤法在遺傳問題分析中的應(yīng)用。

[關(guān)鍵詞]棋盤法;遺傳平衡定律;基因頻率

[中圖分類號(hào)]? ? G633.91? ? ? ? [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]? ? A? ? ? ? [文章編號(hào)]? ? 1674-6058（2021）32-0095-02

遺傳平衡定律即哈迪-溫伯格定律（Hardy-Weinberg equilibrium），指對(duì)于一個(gè)種群只要符合：①種群足夠大;②種群個(gè)體間隨機(jī)交配;③沒有突變;④沒有選擇;⑤沒有遷移;⑥沒有遺傳漂變，那么各基因頻率和各基因型頻率存在如下等式關(guān)系并且保持不變：當(dāng)?shù)任换蛑挥幸粚?duì)Aa時(shí)，設(shè)基因A的頻率為 p，基因a的頻率為q，則p+q=1，AA=p?，Aa=2pq， aa= q?。

由于理想條件下沒有影響基因頻率變化的因素，所以每代的A和a基因頻率不發(fā)生變化，實(shí)際上基因頻率也就是含各基因的配子的概率，對(duì)此可用棋盤法圖解來分析。

一、用棋盤法圖解分析基因頻率

將雌雄親本產(chǎn)生的配子及配子出現(xiàn)的概率分別放在棋盤的橫縱兩側(cè)，然后根據(jù)雌雄配子隨機(jī)組合的規(guī)律，在每一個(gè)空格中寫出它們后代的基因型和表現(xiàn)型，每一個(gè)空格中對(duì)應(yīng)子代的概率就是相應(yīng)雌雄配子概率的乘積。例如：

2.基因XA的頻率為 p，基因Xa的頻率為q

由于雄配子中有一半含有X染色體，一半含有Y染色體，所以雄配中含XA占p/2，含 Xa 占q/2，含 Y占1/ 2。例如：

在一些特殊情境下的遺傳問題中，由于存在影響基因頻率變化的因素，遺傳平衡定律的公式不再適用，但仍可通過棋盤法解決問題。

二、用棋盤法解決相關(guān)問題

1.存在配子成活率（或致死）的問題

【例1】若一雜合子Dd植株自交時(shí)，含有隱性基因a的花粉有50%的死亡率，則自交后代基因型的比例如何？

分析：由于含有隱性基因a的花粉有50%的死亡率，所以存活的雄配子中含D∶含d=2∶1，即含D的占2/3，含d的占1/3。存活的雌配子中含D∶含d=1∶1，即含D的占1/2，含d的占1/2。用棋盤法來推導(dǎo)如下：

【例2】?jī)蓪?duì)基因獨(dú)立遺傳、基因型為AaBb的豌豆自交，子代A_B_∶A_bb∶aaB_∶aabb=5∶3∶3∶1，請(qǐng)分析這是出現(xiàn)了何種配子致死導(dǎo)致的。

分析：因?yàn)樯婕芭渥又滤绬栴}，一定會(huì)影響到基因頻率，遺傳平衡定律的公式自然也是不能使用了，此時(shí)用棋盤法分析的妙處就得以體現(xiàn)出來了。

基因型為AaBb的豌豆自交產(chǎn)生子代的情況可用棋盤法分析。

由上表不難看出，F(xiàn)2性狀分離比由9∶3∶3∶1變成5∶3∶3∶1，即原來占9/16的A_B_表現(xiàn)型比例減少了4/16，是由于含AB的雄配子或是含AB的雌配子致死導(dǎo)致的。

2.存在雄雌群體中基因頻率不相同的問題

【例3】果蠅的紅眼和白眼是由X染色體上的一對(duì)等位基因控制的一對(duì)相對(duì)性狀。一對(duì)紅眼雌雄果蠅交配，子一代中出現(xiàn)白眼果蠅。讓子一代果蠅自由交配，求理論上子二代果蠅中紅眼與白眼的比例。

分析：由一對(duì)紅眼雌雄果蠅交配，子一代中出現(xiàn)白眼果蠅推出親代的基因型為XBXb和XBY，從而得出F1的基因型為1/2 XBXB、1/2 XBXb和1/2 XBY、1/2 XbY。

有些學(xué)生因?yàn)榭吹筋}干中“子一代果蠅自由交配”產(chǎn)生子二代，就想著先在F1群體中計(jì)算出XB、Xb的基因頻率，再套用伴性遺傳的遺傳平衡公式去計(jì)算出F2相應(yīng)的五種基因型的頻率，可是這樣算出來的結(jié)果是錯(cuò)誤的。原來在F1群體中，雄配子中含XB∶含Xb=1∶1，雌配子中含XB∶含Xb=3∶1，也就是說在雄雌群體中XB與Xb的基因頻率是不同的。如果要套用遺傳平衡定律公式，前提是雌雄群體中XB、Xb的基因頻率必須是相同的。雖然遺傳平衡定律公式不能用了，但是仍可通過棋盤法解決問題。推演過程如下：

F1的基因型為1/2 XBXB、1/2 XBXb和1/2 XBY、1/2 XbY，可得出雄配子中1/4含XB、1/4含Xb、1/2含Y，雌配子中3/4含XB、1/4含Xb。

所以F2果蠅中紅眼與白眼的比例為13∶3。

可見，巧妙地運(yùn)用棋盤法分析解決問題有助于一線生物教師指導(dǎo)學(xué)生更好地理解遺傳平衡定律公式的由來，認(rèn)識(shí)到理想化的遺傳平衡定律的局限性，提高學(xué)生分析解決遺傳問題的效率和準(zhǔn)確性。

[? ?參? ?考? ?文? ?獻(xiàn)? ?]

[1]? 薛德順.棋盤法：解遺傳題的妙法[J].中等職業(yè)教育（理論），2008（4）：12-13.

[2]? 陸金惠.棋盤思想在高中生物教學(xué)中的具體應(yīng)用[J].教學(xué)管理與教育研究，2020（16）：93-94.

[3]? 尹良雍.用棋盤式解復(fù)等位基因題[J].中學(xué)生物教學(xué)，2013 （5）：59-60.

（責(zé)任編輯 黃春香）