2025年大學(xué)《生物統(tǒng)計學(xué)》專業(yè)題庫——統(tǒng)計學(xué)在種群遺傳學(xué)研究中的應(yīng)用考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分）1.在種群遺傳學(xué)研究中，用于衡量種群內(nèi)遺傳變異程度的指標(biāo)是？A.遺傳距離B.遺傳多樣性指數(shù)C.系統(tǒng)發(fā)育樹D.等位基因頻率2.簡單遺傳多樣性指數(shù)（Simpson'sDiversityIndex,Ds）的計算公式為Ds=1-Σ(p?)2，其中p?代表什么？A.第i個種群的個體數(shù)B.第i個等位基因的頻率C.第i個基因型的頻率D.第i個種群的遺傳距離3.Fst統(tǒng)計量主要用于衡量什么？A.一個種群內(nèi)部不同位點之間的遺傳變異B.兩個或多個種群之間的遺傳差異C.一個種群基因型頻率與等位基因頻率之間的偏差D.標(biāo)記與目標(biāo)性狀之間的遺傳連鎖強度4.在進(jìn)行多個種群間的遺傳多樣性比較時，如果數(shù)據(jù)呈現(xiàn)非正態(tài)分布或不滿足方差齊性，可以考慮使用哪種統(tǒng)計方法來分析差異？A.單因素方差分析（ANOVA）B.Kruskal-WallisH秩和檢驗C.t檢驗D.卡方檢驗5.Nei'sGeneticDistance(D)與Cavalli-Sforza'sD2之間通常存在怎樣的關(guān)系？A.D總是大于D2B.D總是小于D2C.D與D2成正比，但數(shù)值不同D.D與D2在數(shù)值上通常相等6.當(dāng)使用等位基因頻率數(shù)據(jù)計算Fst時，通常假設(shè)Hardy-Weinberg平衡在所有種群中都成立。這種假設(shè)意味著什么？A.種群內(nèi)沒有選擇B.種群間沒有基因交流C.種群內(nèi)個體數(shù)量非常大D.以上都是7.在利用微衛(wèi)星標(biāo)記進(jìn)行種群遺傳結(jié)構(gòu)分析時，Structure軟件輸出的K值代表什么？A.種群的數(shù)量B.分割成多少個亞群C.遺傳距離的大小D.標(biāo)記的等位基因數(shù)量8.AMOVA（AnalysisofMolecularVariance）主要用于分析什么？A.種群內(nèi)部的遺傳變異B.種群之間的遺傳差異C.總變異中由不同來源（如種群間、種群內(nèi)）貢獻(xiàn)的比例D.遺傳標(biāo)記的多樣性程度9.基于中性進(jìn)化理論，預(yù)計在一個隨機交配的大種群中，等位基因頻率的預(yù)期變化量（即方差分量σ2S）主要受什么因素影響？A.種群大?。∟）B.選擇強度C.基因流D.遺傳漂變10.比較兩個種群等位基因頻率的均值是否存在顯著差異時，如果數(shù)據(jù)連續(xù)且正態(tài)分布，常用的t檢驗是哪一種？A.單樣本t檢驗B.配對樣本t檢驗C.獨立樣本t檢驗D.曼-惠特尼U檢驗二、填空題（每空1分，共15分）1.衡量一個種群內(nèi)基因型多樣性的常用指標(biāo)是________。2.統(tǒng)計學(xué)上，假設(shè)一個總體參數(shù)的真實值，然后通過樣本數(shù)據(jù)來檢驗該假設(shè)的過程稱為________。3.在QTL定位研究中，統(tǒng)計模型通常需要考慮________效應(yīng)、_______效應(yīng)和________互作。4.基于Nei's理論計算遺傳距離時，需要先估算種群內(nèi)的________頻率和種群間的________頻率。5.當(dāng)我們說兩個種群具有顯著的遺傳分化時（Fst較大），可能暗示著________和/或________的存在。三、簡答題（每題5分，共20分）1.簡述Hardy-Weinberg平衡定律的基本內(nèi)容及其在種群遺傳學(xué)研究中的意義。2.簡要說明什么是遺傳距離，并列舉兩種常用的計算遺傳距離的方法及其適用場景。3.解釋什么是種群結(jié)構(gòu)（PopulationStructure），并簡述使用主成分分析（PCA）或結(jié)構(gòu)分析（Structure）等手段推斷種群結(jié)構(gòu)的原理。4.在比較兩個大型種群的遺傳多樣性（如H'指數(shù)）時，如果發(fā)現(xiàn)種群A的H'顯著高于種群B，除了種群規(guī)模差異外，還可能有哪些生物學(xué)原因？四、計算題（共15分）假設(shè)在一個包含A和G兩個等位基因的微衛(wèi)星標(biāo)記上，觀察到一個隨機交配種群的基因型頻率如下：AA：0.36，AG：0.48，GG：0.16。1.計算該種群中A和G等位基因的頻率。2.計算該種群的多態(tài)性百分比（PercentageofPolymorphicSites,PPS）。3.計算該種群的期望雜合度（ExpectedHeterozygosity,He）。五、論述題（10分）論述統(tǒng)計方法（如Fst,AMOVA,QTL分析等）在回答種群遺傳學(xué)基本問題（如種群分化、基因流、適應(yīng)性進(jìn)化等）中的作用和意義。試卷答案一、選擇題1.B2.B3.B4.B5.B6.D7.B8.C9.A10.C二、填空題1.雜合度2.假設(shè)檢驗3.加性；顯性；上位4.等位基因；基因型5.基因流；選擇三、簡答題1.答案：Hardy-Weinberg平衡定律指出，在一個隨機交配的大種群中，如果沒有選擇、突變、基因流、遺傳漂變和非隨機交配等因素影響，其等位基因頻率和基因型頻率在世代間將保持不變?；竟綖椋簆2+2pq+q2=1(基因型頻率)，p+q=1(等位基因頻率)。意義在于提供了一個理論參照系，用以判斷現(xiàn)實種群中是否存在進(jìn)化壓力或其他干擾因素。解析思路：考察對基本定律核心內(nèi)容的記憶（條件、公式、結(jié)論）及其生物學(xué)意義的理解。需要回答什么是H-W平衡，包含哪些條件，其數(shù)學(xué)表達(dá)形式，以及為何重要（作為進(jìn)化分析的零假設(shè)）。2.答案：遺傳距離是用于量化不同種群之間遺傳差異程度的一個數(shù)值指標(biāo)。它基于種群間的等位基因頻率差異進(jìn)行計算。常用的方法包括Nei'sD和Cavalli-Sforza'sD2。Nei'sD計算相對復(fù)雜，考慮了等位基因頻率的差異和變異，適用于比較種群間遺傳距離。Cavalli-Sforza'sD2基于等位基因頻率的差異數(shù)據(jù)構(gòu)建遺傳距離，概念更直觀，常用于構(gòu)建遺傳距離矩陣?yán)L制群體樹。選擇哪種方法取決于研究目的、數(shù)據(jù)類型和分布特性。解析思路：考察對遺傳距離概念的理解，以及至少兩種常用方法的名稱、基本原理和適用性的掌握。需要區(qū)分兩者的計算復(fù)雜度和側(cè)重點。3.答案：種群結(jié)構(gòu)是指在一個地理區(qū)域內(nèi)，不同種群間遺傳組成存在差異的現(xiàn)象，即基因頻率在空間上不均勻分布。推斷種群結(jié)構(gòu)的原理通常是基于群體間遺傳標(biāo)記（如微衛(wèi)星、SNP）頻率的差異。常用方法包括：主成分分析（PCA），通過降維揭示樣本間最大的遺傳變異方向，可用于識別聚類趨勢；結(jié)構(gòu)分析（Structure），模擬群體混合過程，輸出每個樣本屬于不同群體的概率，直觀展示遺傳分層現(xiàn)象。解析思路：考察對種群結(jié)構(gòu)定義的理解，以及兩種主流分析方法的名稱、基本思想（如何利用遺傳數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)）。4.答案：如果兩個大型種群的H'指數(shù)存在顯著差異，且差異不僅僅源于隨機抽樣誤差，可能的原因包括：1)歷史因素：種群B可能經(jīng)歷了更強烈的遺傳瓶頸效應(yīng)，導(dǎo)致遺傳多樣性嚴(yán)重丟失；2)選擇因素：種群B可能經(jīng)歷了強烈的定向選擇，導(dǎo)致某些等位基因頻率極端化，降低了整體雜合度；3)遺傳漂變：雖然種群大，但在某些特定標(biāo)記上或歷史上，種群B可能受到更顯著的小種群效應(yīng)影響；4)不同標(biāo)記的變異程度：種群B可能在用于測量的標(biāo)記上本身變異就較低；5)生活史差異：如種群B的有效種群大?。∟e）可能因繁殖策略等低于種群A。解析思路：考察分析能力，能夠基于一個觀察結(jié)果（H'差異）推斷可能背后的多種生物學(xué)原因，涵蓋遺傳學(xué)、進(jìn)化學(xué)和生態(tài)學(xué)層面，并排除最簡單的規(guī)模解釋。四、計算題1.答案：p(A)=(頻率(AA)*2+頻率(AG))/(總個體數(shù)*2)=(0.36*2+0.48)/(0.36+0.48+0.16)*2=(0.72+0.48)/1.00*2=1.20/1.00*2=1.20*(修正：頻率計算應(yīng)為(0.36*2+0.48)/(0.36*2+0.48*2+0.16*2)=(0.72+0.48)/(0.72+0.96+0.32)=1.20/2.00=0.60)*p(G)=1-p(A)=1-0.60=0.402.答案：PPS=(具有兩個不同等位基因的個體數(shù)/總個體數(shù))*100%PPS=[(頻率(AG)*2+頻率(AA)*1+頻率(GG)*1)/(總個體數(shù)*2)]*100%PPS=[(0.48*2+0.36*1+0.16*1)/(2.00)]*100%PPS=[(0.96+0.36+0.16)/2.00]*100%PPS=[1.48/2.00]*100%PPS=0.74*100%=74%3.答案：He=1-Σ(p?)2He=1-[(p(A)2)+(p(G)2)]He=1-[(0.60)2+(0.40)2]He=1-[0.36+0.16]He=1-0.52=0.48五、論述題答案：統(tǒng)計方法在種群遺傳學(xué)研究中扮演著不可或缺的角色，是理解種群遺傳結(jié)構(gòu)、進(jìn)化歷史和適應(yīng)機制的基礎(chǔ)工具。首先，描述性統(tǒng)計量（如H'、allelicrichness）和多樣性指數(shù)，用于量化種群內(nèi)部的遺傳變異程度，是評估種群遺傳健康和資源潛力的基礎(chǔ)。其次，推斷性統(tǒng)計方法（如t檢驗、ANOVA、Fst、AMOVA）用于比較不同種群間的遺傳差異或相似性，揭示基因流和遺傳漂變的影響，是檢驗物種分化、界定種群邊界的關(guān)鍵。再次，群體結(jié)構(gòu)分析（如Structure、PCA）能夠揭示遺傳變異在空間上的不均勻分布