正确辨析基因频率与基因型频率

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[摘   要]通过对基因频率和基因型频率概念的阐释，以及相关的计算归类，使学生理解生物进化的本质。

[关键词]基因频率;基因型频率;辨析

[中图分类号]    G633.91        [文献标识码]    A        [文章编号]    1674-6058（2019）23-0092-02

生物进化的基本单位是种群。一般认为，物种的进化以种群为单位，因为生物个体的寿命是有限的，而种群可存在较长的时间，甚至于许多万年，也就是说，种群有相对的稳定性。在遗传学领域内，种群是物种的基本结构单位，它是指生活在一定空间范围内、能够互相交配并能产生具有生殖能力后代的许多同种个体。通过个体间相互交配，基因以各种方式从一代传递到下一代，以实现上、下代之间的基因交流，但是所有个体在繁殖中并不能把基因型传给子代，而传给子代的只是不同频率的基因。因此，非常有必要搞清基因频率与基因型频率这两个概念。

一、基因型频率

基因型频率指种群内某特定基因型的个体数目占个体总数的比率，也就是一个种群中具有等位基因的不同基因型分别占该种群全部基因型的比例。例如，人类MN血型是由一对共显性基因控制，人群中存在MM、MN、NN三种基因型，相应表现型为M型、MN型和N型。在一个200名新生儿的调查中，M血型为100名，N血型为18名，MN血型为82名，则该种群的基因型频率如表1所示。

其中0.50+0.09+0.41=1，即某一基因座位上全部基因型频率的总和等于1。例如，某一基因座位上有一对等位基因A和a，人群中存在AA、Aa、aa三种基因型，其频率分别为D、H、R，则D+R+H=1。基因型是每代在受精过程中由父母所具有的基因组成的，它的频率可从杂交后F2所占的表现型比例推测而来，也可以通过直接检测基因序列来获得。

二、基因频率

基因频率指种群中某一基因座位上某种特定基因出现的数目与该位点上可能出现的全部等位基因总数的比率，也就是指某一等位基因在种群中所有等位基因总数（基因库）中出现的百分率，又称等位基因频率。任何一基因座位上全部基因频率之和必定等于1。例如，一对等位基因A和a，A基因的频率为p，a基因的频率为q，则p+q=1。由于基因频率是一个相对比率，通常是以百分率表示的，因此其变动范围在0和1之间，没有负值。基因频率的改变必然导致不同类型的配子频率的改变，从而使基因型频率发生改变，群体中某一特定基因的频率可以从基因型频率来推算。

三、基因频率与基因型频率的关系

设N个个体组成的种群中，有一对等位基因A和a在遗传，三种基因型AA、Aa、aa的个体数分别为n1、 n2 、n3，于是三种基因型频率分别为：

基因型AA的频率：[D=n1n1+n2+n3=n1N];

基因型Aa的频率：[H=n2n1+n2+n3=n2N];

基因型aa的频率：[R=n3n1+n2+n3=n3N]。

由于每个AA带有两个A基因，每个Aa带有一个A基因和一个a基因，于是A基因的频率P为：

[P=A基因数目基因总数=2n1+n22N=n1N+12×n2N=D+12H]，

同理，a基因的频率Q为：

[Q=a基因数目基因总数=2n3+n22N=n3N+12×n2N=R+12H]，

公式[P=D+12H]和[Q=R+12H]显示种群中的基因频率等于相应纯合体的频率加上[12]杂合体的频率。

[例题]某次抽样调查了1000名中国汉族人，其中TT、Tt、tt三种基因型的人数分别为490人、420人、90人，于是，TT、Tt、tt基因型频率分别为：

[D=4901000=0.49];

[H=4201000=0.42];

[R=901000=0.09]。

根据基因频率与基因型频率的关系式，求得T基因的频率P和t基因的频率Q为：

[P=D+12H=0.49+12      ×    0.42=0.7]，[Q=R+12H=0.09+12×0.42=0.3]。

四、哈代-溫伯格定律

哈代-温伯格定律又称“遗传平衡定律”，英国数学家戈弗雷·哈罗德·哈代和德国医生威廉·温伯格分别研究此定律，故得名。此定律用于揭示群体中基因频率和基因型频率之间的关系。遗传平衡定律使用的条件是：①种群非常大;②所有雌雄个体之间随机交配;③没有迁出和迁入;④自然选择不发挥作用;⑤基因突变没有发生。在运用哈代-温伯格定律指导引种、留种、分群时，不要使群体过小，否则会发生种群的基因频率和基因型频率的改变，从而导致优良性状的丧失。

五、基因频率和基因型频率的相关计算归类

基因频率和基因型频率的相关计算有根据各种基因型或基因型频率来计算基因频率;利用遗传平衡定律计算;伴性遗传中基因频率的计算;自交和自由交配时基因（型）的计算，等等。要充分利用对概念的理解，同时运用数学方法去深刻领会进化的本质就是基因频率的改变。

六、确定基因频率和基因型频率是否改变的方法

（1）存在下列情况之一，基因频率一定改变：①遗传漂变;②生物发生了进化;③迁入和迁出;④自然选择;⑤基因突变;⑥自然选择。

（2）下列情况不会发生基因频率改变：①自交;②自由交配。

（3）自交一定引起基因型频率发生改变。自由交配不一定引起基因型频率发生改变，对于一个处于遗传平衡的种群来说，自由交配不会引起基因型频率的改变。如果原来没有达到遗传平衡，自由交配会引起基因型频率的改变。

[   参   考   文   献   ]

[1]  袁美兰. 基因频率和基因型频率的求解及考题分析[J]. 理科考试研究，2012（7）：60-63.

[2]  吕爱民. 基因频率和基因型频率的计算及影响因素[J]. 生物学教学，2015（8）：37-39.

（责任编辑 黄春香）