容易誤用遺傳平衡定律的案例

蔡輝儒

(四川省綿陽中學(xué) 621000)

在高中生物學(xué)的學(xué)習(xí)中，經(jīng)常遭遇基因頻率或者基因型頻率的計(jì)算問題，此類題題型多變，相應(yīng)解法也很多。然而，在眾多的解法中以遺傳平衡定律最為簡潔，往往能起到事半功倍的效果。因此，熟練掌握并運(yùn)用遺傳平衡定律就顯得格外的重要。然而在兩對(duì)基因中運(yùn)用時(shí)極易造成錯(cuò)誤。

在運(yùn)用自由組合定律解決兩對(duì)基因的相關(guān)運(yùn)算時(shí)，常將其分解成獨(dú)立的一對(duì)基因進(jìn)行運(yùn)算，然后通過二項(xiàng)式的乘法展開即可。例如，AaBb自交，F(xiàn)1基因型的比例=(3∶1)×(3∶1)=9∶3∶3∶1 。那么，遺傳平衡定律運(yùn)用于兩對(duì)基因隨機(jī)交配的運(yùn)算也是如此嗎？先看看下面兩例。

例1 (原創(chuàng))在一個(gè)沒有自然選擇的理想環(huán)境中，有一個(gè)足夠大的群體，基因型只有AaBB、 AABb和AaBb三種，且比例為1∶1∶1?，F(xiàn)讓該群體隨機(jī)交配，請(qǐng)問F1中為AaBb基因型頻率為________。

根據(jù)所學(xué)知識(shí)，可以嘗試配子法和遺傳平衡定律求解：

解法1(遺傳平衡定律)：將兩對(duì)基因分別隨機(jī)交配。由題可得，1/3AA、2/3Aa產(chǎn)生的配子為：2/3A、1/3a，隨機(jī)交配產(chǎn)生Aa=2pq=4/9 ；1/3BB、2/3Bb產(chǎn)生的配子為：2/3B、1/3b，隨機(jī)交配產(chǎn)生Bb=2pq=4/9 ；故而，AaBb基因型頻率為4/9×4/9=16/81。

解法2(配子法) ： AaBB 產(chǎn)生的配子為：1/3×(1/2AB+1/2aB); AABb 產(chǎn)生的配子為：1/3×(1/2AB+1/2Ab); AaBb 產(chǎn)生的配子為：1/3×(1/4AB+1/4Ab+1/4ab+1/4aB)。

因此，其總共產(chǎn)生的配子比例為5/12AB、3/12Ab、1/12ab和3/12aB。隨機(jī)交配的結(jié)果如表1所示。從表中可以得出：AaBb的基因型頻率=28/144=7/36。

比較兩種解法可以發(fā)現(xiàn)，兩種解法答案卻不同。

表1 群體隨機(jī)交配結(jié)果

那么，到底哪種解法正確呢？透過隨機(jī)交配的實(shí)質(zhì)可以知道，隨機(jī)交配其實(shí)就是配子間自由結(jié)合的過程。所以，解法2的答案7/36肯定沒錯(cuò)。那么，解法1錯(cuò)在哪里呢？

仔細(xì)分析解法1，將兩對(duì)基因分別隨機(jī)交配后再組合，其親本基因型有4種不同的組合方式，分別為1/9AABB、2/9AABb 、2/9AaBB、4/9AaBb。這與題中只有1/3AaBB、1/3 AABb和1/3AaBb三種基因型的個(gè)體隨機(jī)交配不符，即這種代換方式是不等價(jià)的，所以不能運(yùn)用方法1求解。因此，要利用遺傳平衡定律作答，就必須滿足兩對(duì)基因拆開后重新組合所得基因型與題干的意思要保持一致，即代換要等價(jià)，例如下題：

例2 已知具有B基因的狗，皮毛可以呈黑色；具有bb基因的狗，皮毛可以呈褐色。另有一對(duì)染色體上的i基因與狗的毛色形成有關(guān)，當(dāng)基因突變?yōu)镮時(shí)則可能出現(xiàn)白毛狗(白化)。如圖便是一個(gè)狗毛色的遺傳實(shí)驗(yàn)。請(qǐng)問：如果讓F2中雌雄白毛狗隨機(jī)交配，其后代出現(xiàn)褐毛狗的概率是________。

解法1：該題也可以用常規(guī)的配子法求解，可以得到F2中白毛狗的基因型有6種，分別為1/12IIBB、2/12IIBb、4/12IiBb、2/12IiBB、1/12iiBB、2/12iiBb。在隨機(jī)交配的36種組合方式中能夠得到iibb的組合方式有4/12IiBb×4/12IiBb、2/12iiBb×2/12iiBb、4/12IiBb×2/12iiBb、2/12iiBb×4/12IiBb共4種。所以iibb=4/12×4/12×1/4×1/4+2/12×2/12×1×1/4+2×4/12×2/12×1/2×1/4 =1/36。

解法2：如下圖所示， F2中白色狗的6種基因型實(shí)際上是(1/3Ii+2/3ii)×(1/4BB+2/4Bb+1/4bb)展開的結(jié)果。所以，白色狗隨機(jī)交配結(jié)果可以用兩對(duì)基因分別隨機(jī)交配后再相乘。由于每對(duì)基因獨(dú)立遺傳，互不干擾，因此直接得出基因頻率i=1/3、b=1/2，從而得出iibb=1/36的結(jié)論。

通過以上解題方法的對(duì)比不難發(fā)現(xiàn)，遺傳平衡定律在解決兩對(duì)基因隨機(jī)交配問題時(shí)，雖然可以節(jié)省大量的解題時(shí)間，而且正確率高，但這都是基于正確的理解和運(yùn)用的基礎(chǔ)上的，否則會(huì)適得其反。