用棋盘法解析遗传平衡定律

李翔 程涛

[摘 要]文章以棋盘法图解来解读遗传平衡定律中的有关基因型与基因频率关系的公式，总结了涉及复等位基因及伴性遗传问题的公式变化，并举例说明了遗传平衡定律公式使用中的局限性，对一些特殊的情境条件下（如存在配子存活率、雄雌群体中基因频率不相同等问题的干扰）如何应用棋盘法进行了分析，以期让一线生物教师重视棋盘法在遗传问题分析中的应用。

[关键词]棋盘法;遗传平衡定律;基因频率

[中图分类号]    G633.91        [文献标识码]    A        [文章编号]    1674-6058（2021）32-0095-02

遗传平衡定律即哈迪-温伯格定律（Hardy-Weinberg equilibrium），指对于一个种群只要符合：①种群足够大;②种群个体间随机交配;③没有突变;④没有选择;⑤没有迁移;⑥没有遗传漂变，那么各基因频率和各基因型频率存在如下等式关系并且保持不变：当等位基因只有一对Aa时，设基因A的频率为 p，基因a的频率为q，则p+q=1，AA=p?，Aa=2pq， aa= q?。

由于理想条件下没有影响基因频率变化的因素，所以每代的A和a基因频率不发生变化，实际上基因频率也就是含各基因的配子的概率，对此可用棋盘法图解来分析。

一、用棋盘法图解分析基因频率

将雌雄亲本产生的配子及配子出现的概率分别放在棋盘的横纵两侧，然后根据雌雄配子随机组合的规律，在每一个空格中写出它们后代的基因型和表现型，每一個空格中对应子代的概率就是相应雌雄配子概率的乘积。例如：

2.基因XA的频率为 p，基因Xa的频率为q

由于雄配子中有一半含有X染色体，一半含有Y染色体，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遗传问题中，由于存在影响基因频率变化的因素，遗传平衡定律的公式不再适用，但仍可通过棋盘法解决问题。

二、用棋盘法解决相关问题

1.存在配子成活率（或致死）的问题

【例1】若一杂合子Dd植株自交时，含有隐性基因a的花粉有50%的死亡率，则自交后代基因型的比例如何？

分析：由于含有隐性基因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。用棋盘法来推导如下：

【例2】两对基因独立遗传、基因型为AaBb的豌豆自交，子代A_B_∶A_bb∶aaB_∶aabb=5∶3∶3∶1，请分析这是出现了何种配子致死导致的。

分析：因为涉及配子致死问题，一定会影响到基因频率，遗传平衡定律的公式自然也是不能使用了，此时用棋盘法分析的妙处就得以体现出来了。

基因型为AaBb的豌豆自交产生子代的情况可用棋盘法分析。

由上表不难看出，F2性状分离比由9∶3∶3∶1变成5∶3∶3∶1，即原来占9/16的A_B_表现型比例减少了4/16，是由于含AB的雄配子或是含AB的雌配子致死导致的。

2.存在雄雌群体中基因频率不相同的问题

【例3】果蝇的红眼和白眼是由X染色体上的一对等位基因控制的一对相对性状。一对红眼雌雄果蝇交配，子一代中出现白眼果蝇。让子一代果蝇自由交配，求理论上子二代果蝇中红眼与白眼的比例。

分析：由一对红眼雌雄果蝇交配，子一代中出现白眼果蝇推出亲代的基因型为XBXb和XBY，从而得出F1的基因型为1/2 XBXB、1/2 XBXb和1/2 XBY、1/2 XbY。

有些学生因为看到题干中“子一代果蝇自由交配”产生子二代，就想着先在F1群体中计算出XB、Xb的基因频率，再套用伴性遗传的遗传平衡公式去计算出F2相应的五种基因型的频率，可是这样算出来的结果是错误的。原来在F1群体中，雄配子中含XB∶含Xb=1∶1，雌配子中含XB∶含Xb=3∶1，也就是说在雄雌群体中XB与Xb的基因频率是不同的。如果要套用遗传平衡定律公式，前提是雌雄群体中XB、Xb的基因频率必须是相同的。虽然遗传平衡定律公式不能用了，但是仍可通过棋盘法解决问题。推演过程如下：

F1的基因型为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果蝇中红眼与白眼的比例为13∶3。

可见，巧妙地运用棋盘法分析解决问题有助于一线生物教师指导学生更好地理解遗传平衡定律公式的由来，认识到理想化的遗传平衡定律的局限性，提高学生分析解决遗传问题的效率和准确性。

[   参   考   文   献   ]

[1]  薛德顺.棋盘法：解遗传题的妙法[J].中等职业教育（理论），2008（4）：12-13.

[2]  陆金惠.棋盘思想在高中生物教学中的具体应用[J].教学管理与教育研究，2020（16）：93-94.

[3]  尹良雍.用棋盘式解复等位基因题[J].中学生物教学，2013 （5）：59-60.

（责任编辑 黄春香）