2025年大學(xué)《生物統(tǒng)計(jì)學(xué)》專業(yè)題庫——生物統(tǒng)計(jì)學(xué)在遺傳遺傳機(jī)制研究中的應(yīng)用考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共20分。請將正確選項(xiàng)字母填在括號內(nèi)）1.在遺傳關(guān)聯(lián)研究中，衡量等位基因之間連鎖不平衡程度的指標(biāo)D'的值范圍是？A.[0,1]B.[0,0.5]C.[-1,1]D.[0,1]2.進(jìn)行病例-對照研究以探究某基因多態(tài)性與疾病的關(guān)聯(lián)性時(shí)，若不考慮其他因素，最基礎(chǔ)的統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)方法是？A.t檢驗(yàn)B.ANOVAC.卡方檢驗(yàn)D.相關(guān)分析3.全基因組關(guān)聯(lián)研究（GWAS）中，為了控制假陽性率，常采用的多重檢驗(yàn)校正方法包括？A.單尾檢驗(yàn)B.Bonferroni校正C.置信區(qū)間法D.FalseDiscoveryRate(FDR)校正4.對于典型的二倍體生物的顯性遺傳病，若在一個(gè)隨機(jī)群體中，顯性純合子頻率為q2，隱性純合子頻率為r2，則顯性基因的頻率是多少？A.q2B.r2C.pD.q5.在家系遺傳研究中，用于檢測等位基因在不同世代間傳遞是否偏離孟德爾定律的常用方法是？A.卡方檢驗(yàn)B.T檢驗(yàn)C.線性回歸D.傳遞不平衡檢驗(yàn)(TDT)6.在進(jìn)行數(shù)量性狀位點(diǎn)(QTL)作圖時(shí)，若研究群體是純合的，則最適合的方法是？A.連鎖作圖B.全基因組關(guān)聯(lián)分析C.基于家系的作圖D.殘差分析作圖7.如果一個(gè)遺傳標(biāo)記與目標(biāo)性狀（或疾?。┑倪z傳距離非常近，且位于同一個(gè)染色體上，那么該標(biāo)記的等位基因頻率與目標(biāo)性狀的表型頻率之間最可能出現(xiàn)的關(guān)系是？A.完全一致B.完全無關(guān)C.相關(guān)性很高D.無法確定8.在孟德爾隨機(jī)化(MR)分析中，通常使用孟德爾隨機(jī)化來推斷哪個(gè)方向的因果關(guān)系？A.表型影響基因型B.基因型影響表型C.基因型影響基因型D.表型影響表型9.對于連續(xù)性遺傳性狀，描述其群體分布特征的常用統(tǒng)計(jì)量是？A.基因型頻率B.等位基因頻率C.平均數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)差D.基因型雜合度10.當(dāng)研究多個(gè)遺傳標(biāo)記與一個(gè)復(fù)雜性狀的關(guān)聯(lián)時(shí)，除了考慮每個(gè)標(biāo)記單獨(dú)的效應(yīng)外，還需要關(guān)注什么？A.單倍型B.連鎖不平衡C.基因表達(dá)量D.蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)二、填空題（每空2分，共20分。請將答案填在橫線上）1.統(tǒng)計(jì)學(xué)上，假設(shè)檢驗(yàn)的零假設(shè)（H?）通常表示______，而備擇假設(shè)（H?）表示______。2.在遺傳學(xué)中，描述一個(gè)等位基因在群體中相對常見程度的指標(biāo)是______。3.連鎖圖距的單位cM代表______，它表示遺傳標(biāo)記間______的概率。4.對于一對等位基因，其頻率分別為p和q，則隱性純合子的頻率是______，雜合子的頻率是______。5.在進(jìn)行病例-對照研究時(shí)，為了提高統(tǒng)計(jì)效能，通常需要保證病例組和對照組的______相似。三、簡答題（每題5分，共20分）1.簡述連鎖不平衡（LD）的概念及其在全基因組關(guān)聯(lián)研究（GWAS）中的作用。2.比較孟德爾隱性遺傳病和顯性遺傳病的家系分析特點(diǎn)。3.解釋什么是數(shù)量性狀位點(diǎn)（QTL），并簡述其在動(dòng)植物育種中的應(yīng)用意義。4.在進(jìn)行遺傳關(guān)聯(lián)分析時(shí)，為什么需要考慮多重檢驗(yàn)問題？常用的校正方法有哪些？四、計(jì)算題（每題10分，共30分）1.某群體中，一個(gè)等位基因A的頻率為p=0.7，等位基因a的頻率為q=0.3。請計(jì)算該群體中AA純合子、Aa雜合子、aa純合子的理論頻率各是多少？2.假設(shè)在一個(gè)病例-對照研究中，某種基因型AA在1000名對照者中有20人，在500名病例中有10人。請計(jì)算該基因型在病例組和對照組中的頻率，并使用卡方檢驗(yàn)初步判斷該基因型與疾病是否存在關(guān)聯(lián)（α=0.05）。3.在一個(gè)QTL作圖研究中，發(fā)現(xiàn)標(biāo)記M1與目標(biāo)性狀（如株高）存在顯著關(guān)聯(lián)，標(biāo)記M2與目標(biāo)性狀無關(guān)聯(lián)，但M1和M2緊密連鎖。解釋為什么僅憑M2的結(jié)果不能確定它不是目標(biāo)性狀的QTL，而需要考慮M1的信息。五、論述題（15分）在一個(gè)全基因組關(guān)聯(lián)研究（GWAS）中，研究人員發(fā)現(xiàn)了一個(gè)與糖尿病風(fēng)險(xiǎn)顯著關(guān)聯(lián)的SNP位點(diǎn)，其p值小于0.05。請?jiān)敿?xì)闡述從該p值到最終推斷該SNP位點(diǎn)具有生物學(xué)意義的遺傳統(tǒng)計(jì)分析和解讀流程，并說明在這個(gè)過程中需要注意的關(guān)鍵點(diǎn)。試卷答案一、選擇題1.A2.C3.B,D4.C5.D6.C7.A8.B9.C10.B二、填空題1.無效假設(shè)（零假設(shè)）；備擇假設(shè)2.等位基因頻率3.1厘摩（1cM）；重組概率為1%4.q2；2pq5.基線特征（如年齡、性別等）三、簡答題1.答案：連鎖不平衡（LD）是指在一個(gè)染色體的特定區(qū)域內(nèi)，鄰近的等位基因位點(diǎn)頻率不是獨(dú)立分布的現(xiàn)象。其作用：在全基因組關(guān)聯(lián)研究（GWAS）中，LD是連接遺傳標(biāo)記（如SNP）與潛在功能基因或QTL的關(guān)鍵橋梁。因?yàn)樵S多與疾病或性狀相關(guān)的變異位于非編碼區(qū)或遠(yuǎn)距離的基因內(nèi)，我們無法直接測序或分析這些區(qū)域。通過檢測已知SNP的LD模式，可以將關(guān)聯(lián)信號擴(kuò)展到鄰近區(qū)域，從而定位到可能的功能變異，是發(fā)現(xiàn)新基因和治療靶點(diǎn)的有力工具。解析思路：首先回答什么是LD（鄰近位點(diǎn)非獨(dú)立分布）。然后重點(diǎn)闡述其在GWAS中的作用（標(biāo)記作為代理，定位潛在功能變異）。2.答案：孟德爾隱性遺傳病的家系分析特點(diǎn)：患者通常是純合隱性（aa），其父母雙方都可能是攜帶者（Aa），且可能不發(fā)?。浑p親中若有一方患病，則后代患病概率為25%；患者兄弟姊妹中，若有一個(gè)患病，則其他姊妹中患病的風(fēng)險(xiǎn)高于男性（男性發(fā)病需兩條隱性等位基因）。孟德爾顯性遺傳病的家系分析特點(diǎn)：患者可以是雜合子（Aa）或純合子（AA），通常至少有一方父母患?。蝗艋颊邽殡s合子，其子女中約有50%的概率患??；患者同胞中，若有一個(gè)患病，則其他同胞患病的風(fēng)險(xiǎn)約為50%。解析思路：分別描述兩種遺傳模式下患者表型特點(diǎn)、父母基因型可能性、子代發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)、同胞間風(fēng)險(xiǎn)差異等核心特征。3.答案：數(shù)量性狀位點(diǎn)（QTL）是指染色體上影響一個(gè)或多個(gè)連續(xù)性數(shù)量性狀（如身高、體重、產(chǎn)量）的基因位點(diǎn)。其應(yīng)用意義：QTL作圖是解析復(fù)雜性狀遺傳基礎(chǔ)的重要手段，可以幫助定位控制該性狀的關(guān)鍵基因或基因區(qū)域；通過精細(xì)定位和克隆QTL，可以深入了解基因功能；在動(dòng)植物育種中，QTL分析可以指導(dǎo)分子標(biāo)記輔助選擇，提高育種效率和準(zhǔn)確性，培育高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、抗病的品種。解析思路：先定義QTL。然后重點(diǎn)說明其在基礎(chǔ)研究（解析遺傳基礎(chǔ)、克隆基因）和實(shí)際應(yīng)用（育種、分子標(biāo)記輔助選擇、改良品種）中的雙重意義。4.答案：需要考慮多重檢驗(yàn)問題是因?yàn)樵谌蚪M關(guān)聯(lián)研究（GWAS）中，會同時(shí)對數(shù)百萬個(gè)甚至上億個(gè)遺傳標(biāo)記進(jìn)行統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)，這使得偶然發(fā)現(xiàn)顯著關(guān)聯(lián)（假陽性）的概率大大增加。如果不對p值進(jìn)行校正，很容易將隨機(jī)噪聲誤判為真正的生物學(xué)效應(yīng)，導(dǎo)致錯(cuò)誤的結(jié)論。常用的校正方法包括：Bonferroni校正（最保守，將顯著性水平α除以檢驗(yàn)的總次數(shù)）；Family-wiseErrorRate(FWER)校正（如Holm、Benjamini-Hochberg方法），旨在控制整個(gè)研究中的假陽性率不超過預(yù)設(shè)水平；FalseDiscoveryRate(FDR)校正，旨在控制發(fā)現(xiàn)的所有顯著關(guān)聯(lián)中假陽性關(guān)聯(lián)的比例不超過預(yù)設(shè)水平，通常比Bonferroni方法更寬松，效率更高。解析思路：先說明多重檢驗(yàn)問題的產(chǎn)生原因（大量檢驗(yàn)導(dǎo)致假陽性概率增加）。然后解釋為何要校正（避免假陽性結(jié)論）。最后列舉并簡要說明幾種主要的校正方法及其特點(diǎn)（Bonferroni、FWER、FDR）。四、計(jì)算題1.答案：AA頻率=p2=0.72=0.49；Aa頻率=2pq=2*0.7*0.3=0.42；aa頻率=q2=0.32=0.09。解析思路：應(yīng)用哈代-溫伯格平衡定律的基本公式計(jì)算基因型頻率。p2代表AA，2pq代表Aa，q2代表aa。2.答案：*病例組Aa頻率=10/500=0.02；*對照組Aa頻率=20/1000=0.02；*卡方檢驗(yàn)：*觀察值(O)：病例組Aa=10，對照組Aa=20。*期望值(E)：總病例Aa=10，總對照Aa=20?？倶颖?1500。期望病例組Aa=(10/1000)*500=5；期望對照組Aa=(20/1000)*1000=20。*卡方統(tǒng)計(jì)量=[(10-5)2/5]+[(20-20)2/20]=(52/5)+(02/20)=5+0=5.0。*自由度(df)=(行數(shù)-1)*(列數(shù)-1)=(2-1)*(2-1)=1。*查卡方分布表，α=0.05，df=1，臨界值約為3.841。*因?yàn)?.0>3.841，所以拒絕零假設(shè)（基因型與疾病無關(guān)）。解析思路：首先計(jì)算病例組和對照組的Aa基因型頻率。然后設(shè)置2x2列聯(lián)表，計(jì)算卡方統(tǒng)計(jì)量的值。最后將計(jì)算得到的卡方值與臨界值比較，做出統(tǒng)計(jì)推斷。注意這里假設(shè)基因型AA和aa在群體中的比例未知或忽略，僅計(jì)算雜合子Aa。3.答案：因?yàn)闃?biāo)記M1與目標(biāo)性狀顯著關(guān)聯(lián)，說明M1所在區(qū)域可能包含影響性狀的基因或QTL。標(biāo)記M2與性狀無關(guān)聯(lián)，但如果M1和M2緊密連鎖，可能存在“關(guān)聯(lián)膨脹”（Hill爬坡）現(xiàn)象，即一個(gè)與性狀關(guān)聯(lián)的標(biāo)記（如M1）會將其鄰近的、連鎖的標(biāo)記（如M2）也牽連帶出，使得M2在統(tǒng)計(jì)上看似與性狀關(guān)聯(lián)。這種關(guān)聯(lián)并非M2本身直接導(dǎo)致性狀變異，而是由鄰近的關(guān)聯(lián)標(biāo)記（M1）引起的。因此，僅憑M2的結(jié)果不能確定它是否是真正的QTL，必須考慮鄰近標(biāo)記M1的信息，通過精細(xì)定位或利用其他獨(dú)立數(shù)據(jù)集來驗(yàn)證M2是否真正具有生物學(xué)意義。解析思路：首先指出M1關(guān)聯(lián)的意義。然后解釋M2無關(guān)聯(lián)但可能被拖出關(guān)聯(lián)的原因（M1與M2緊密連鎖導(dǎo)致的關(guān)聯(lián)膨脹）。最后強(qiáng)調(diào)需要結(jié)合M1及其他信息來驗(yàn)證M2。五、論述題答案：1.初始解讀：p值小于0.05，意味著在零假設(shè)（該SNP與糖尿病風(fēng)險(xiǎn)無關(guān)聯(lián)）成立的前提下，觀察到當(dāng)前或更極端關(guān)聯(lián)結(jié)果的概率小于5%。初步推斷該SNP可能具有統(tǒng)計(jì)學(xué)上的關(guān)聯(lián)性。2.效應(yīng)量估計(jì)：需要報(bào)告該SNP關(guān)聯(lián)的效應(yīng)量（effectsize），例如，攜帶某種等位基因的個(gè)體相對于不攜帶該等位基因的個(gè)體，其糖尿病風(fēng)險(xiǎn)增加多少倍（如OR值、RR值、效應(yīng)大小等）。3.效應(yīng)方向確認(rèn)：確認(rèn)是哪種等位基因與糖尿病風(fēng)險(xiǎn)增加相關(guān)聯(lián)。例如，是攜帶T等位基因比攜帶C等位基因風(fēng)險(xiǎn)更高？4.連鎖不平衡（LD）解析：檢查該SNP與其他已知與糖尿病相關(guān)的基因或SNP的連鎖不平衡程度。如果該SNP與一個(gè)已知的致病基因緊密連鎖且處于LD區(qū)塊內(nèi)，那么這個(gè)SNP的關(guān)聯(lián)可能只是反映了那個(gè)真實(shí)因果基因的效應(yīng)。需要進(jìn)行LD重組分析，確定關(guān)聯(lián)信號是否穩(wěn)定存在于整個(gè)區(qū)塊。5.功能注釋與通路分析：對該SNP所在的基因進(jìn)行功能注釋，了解其編碼的蛋白質(zhì)功能、參與的生物學(xué)通路等。分析這個(gè)SNP位于基因的哪個(gè)區(qū)域（如外顯子、調(diào)控區(qū)），是否可能影響基因表達(dá)或蛋白質(zhì)功能。6.獨(dú)立樣本驗(yàn)證：最關(guān)鍵的一步是進(jìn)行外部獨(dú)立樣本的驗(yàn)證。如果能在其他獨(dú)立的病例-對照研究數(shù)據(jù)集中重復(fù)發(fā)現(xiàn)相同的關(guān)聯(lián)，則該SNP與糖尿病風(fēng)險(xiǎn)的關(guān)聯(lián)性將大大增強(qiáng)。單次研究的發(fā)現(xiàn)需要被重復(fù)驗(yàn)證。7.孟德爾隨機(jī)化（MR）分析：可以考慮進(jìn)行孟德爾隨機(jī)化分析，利用遺傳變異（如SNP）作為工具變量，推斷它是否通過影響糖尿病的中間表型（如胰島素分泌、血糖水平）來間接影響糖尿病風(fēng)險(xiǎn)，從而探討其因果推斷的可能性。8.考慮其他因素：評估是否存在混雜因素（如年齡、性別、地域、生活方式等）