2025年大學(xué)《生物統(tǒng)計(jì)學(xué)》專業(yè)題庫——遺傳模型的統(tǒng)計(jì)學(xué)分析方法考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共20分）1.在單基因完全顯性遺傳的群體中，如果某基因座位上只有A和a兩個(gè)等位基因，且群體處于Hardy-Weinberg平衡狀態(tài)，則預(yù)期雜合子頻率為：A.p^2+q^2B.2pqC.p+qD.p/q2.下列哪項(xiàng)是連鎖不平衡（LinkageDisequilibrium,LD）的直觀解釋？A.某基因座上等位基因頻率不符合Hardy-Weinberg平衡B.兩個(gè)（或多個(gè)）非同源染色體上的基因座，其等位基因的組合頻率偏離獨(dú)立分配的預(yù)期頻率C.基因型頻率不符合Hardy-Weinberg平衡D.單個(gè)基因座上等位基因頻率隨時(shí)間變化3.在進(jìn)行基因定位研究時(shí)，用于衡量兩個(gè)標(biāo)記之間連鎖緊密程度的統(tǒng)計(jì)量是：A.重組頻率（RecombinationFrequency）B.遺傳距離（GeneticDistance）C.群體雜合度（He）D.似然比統(tǒng)計(jì)量（LikelihoodRatioStatistic）4.費(fèi)希爾精確檢驗(yàn)（Fisher'sExactTest）最適用于哪種情況？A.大樣本連續(xù)性數(shù)據(jù)的比較B.檢驗(yàn)多個(gè)獨(dú)立樣本的均值差異C.小樣本（尤其樣本量不等）2x2列聯(lián)表的分析，特別是理論頻數(shù)不符合常規(guī)假設(shè)時(shí)D.進(jìn)行重復(fù)測(cè)量的方差分析5.QTL（數(shù)量性狀位點(diǎn)）定位的主要目的是：A.確定數(shù)量性狀的遺傳密碼B.找到控制數(shù)量性狀的基因或基因區(qū)間C.精確測(cè)量數(shù)量性狀的表型值D.計(jì)算群體內(nèi)的遺傳多樣性6.在全基因組關(guān)聯(lián)分析（GWAS）中，p值越小，通常意味著：A.該SNP與性狀的關(guān)聯(lián)性越弱B.在無效假設(shè)下觀察到該結(jié)果或更極端結(jié)果的概率越大C.該SNP與性狀的關(guān)聯(lián)性越強(qiáng)，或者樣本量越大D.該SNP的效應(yīng)量越大7.似然函數(shù)（LikelihoodFunction）在遺傳分析中的作用主要是：A.檢驗(yàn)基因型分布是否符合某種理論分布B.衡量不同的參數(shù)值（如基因頻率、遺傳距離）使觀測(cè)到當(dāng)前數(shù)據(jù)的可能性大小C.計(jì)算樣本的遺傳多樣性指數(shù)D.確定連鎖不平衡的程度8.如果要檢驗(yàn)一個(gè)特定基因型（如AA）在隨機(jī)抽樣中其頻率顯著偏離Hardy-Weinberg平衡預(yù)期頻率，應(yīng)選擇哪種檢驗(yàn)方法？A.t檢驗(yàn)B.卡方檢驗(yàn)（Chi-squaretest）C.費(fèi)希爾精確檢驗(yàn)D.Mann-WhitneyU檢驗(yàn)9.連鎖圖譜上常用的單位是厘摩（cM），它表示：A.某個(gè)基因座與參考標(biāo)記之間的物理距離（堿基對(duì)數(shù)量）B.兩個(gè)基因座之間發(fā)生一次重組事件的概率（以百分比表示）C.群體中雜合子的平均比例D.一個(gè)基因型純合的概率10.孟德爾隨機(jī)化（MendelianRandomization,MR）方法主要用于：A.定位新的基因位點(diǎn)B.檢測(cè)基因型與表型之間的因果關(guān)系C.計(jì)算連鎖不平衡值D.估計(jì)群體遺傳結(jié)構(gòu)二、填空題（每空2分，共20分）1.在群體遺傳學(xué)中，__________是衡量群體中基因多樣性最常用的指標(biāo)之一，它表示一個(gè)隨機(jī)選取的個(gè)體是雜合子的概率。2.對(duì)于服從Hardy-Weinberg平衡的二倍體群體，若等位基因A的頻率為p，則等位基因a的頻率為__________。3.LOD分?jǐn)?shù)是用于衡量兩個(gè)標(biāo)記之間連鎖程度的統(tǒng)計(jì)量，其值__________表示標(biāo)記間連鎖，值__________表示標(biāo)記間獨(dú)立。4.統(tǒng)計(jì)學(xué)上，將兩個(gè)或多個(gè)事件同時(shí)發(fā)生的概率稱為__________。5.在進(jìn)行連鎖分析時(shí)，LOD分?jǐn)?shù)的計(jì)算通常涉及比較觀測(cè)數(shù)據(jù)在__________和__________假設(shè)下的似然函數(shù)。6.費(fèi)希爾精確檢驗(yàn)是一種基于__________分布的統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)方法，特別適用于樣本量較小或理論頻數(shù)不符合假設(shè)的2x2列聯(lián)表分析。7.QTL定位分析中，通常需要構(gòu)建具有高度遺傳變異的__________群體，以便檢測(cè)到微小的遺傳效應(yīng)。8.全基因組關(guān)聯(lián)分析（GWAS）中，選擇SNP標(biāo)記的主要依據(jù)之一是其在基因組中的__________，以及標(biāo)記與鄰近基因或性狀的遺傳連鎖不平衡程度。9.似然函數(shù)的極大值所對(duì)應(yīng)的參數(shù)值被稱為__________。10.群體遺傳學(xué)中的哈迪-溫伯格平衡定律（Hardy-WeinbergEquilibrium）描述了在理想條件下，群體中基因型頻率如何保持恒定，其成立不依賴于選擇、突變、遷移、遺傳漂變和__________等因素。三、簡答題（每題5分，共20分）1.簡述孟德爾遺傳定律的統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。2.簡述連鎖不平衡（LD）與遺傳距離（recombinationdistance）的區(qū)別與聯(lián)系。3.簡述進(jìn)行Hardy-Weinberg平衡檢驗(yàn)的基本步驟和目的。4.簡述似然比檢驗(yàn)（LikelihoodRatioTest,LRT）在遺傳模型擬合中的應(yīng)用原理。四、計(jì)算題（每題10分，共30分）1.某群體中，對(duì)一對(duì)等位基因A/a進(jìn)行基因型分析，觀察到AA個(gè)體30人，Aa個(gè)體50人，aa個(gè)體20人。請(qǐng)計(jì)算該群體中A等位基因的頻率p和a等位基因的頻率q，并檢驗(yàn)該群體是否處于Hardy-Weinberg平衡狀態(tài)（α=0.05）。2.在一項(xiàng)擬南芥的QTL定位研究中，研究者構(gòu)建了一個(gè)包含100對(duì)親本的雙列雜交群體（如NAM群體）。在一個(gè)假設(shè)的QTL位點(diǎn)，選擇標(biāo)記M1和M2，它們?cè)谠撊后w中的重組頻率為5%。如果M1與QTL的重組頻率為2%，M2與QTL的重組頻率為8%，請(qǐng)根據(jù)這些信息推斷M1和M2相對(duì)于QTL的順序，并計(jì)算M1與M2之間的遺傳距離（以cM為單位）。3.假設(shè)在一個(gè)隨機(jī)群體中，等位基因A的頻率為0.7，等位基因a的頻率為0.3。請(qǐng)計(jì)算在該群體中，AA、Aa和aa三種基因型的預(yù)期頻率。如果隨機(jī)檢測(cè)到一個(gè)個(gè)體是雜合子（Aa），請(qǐng)計(jì)算該個(gè)體攜帶A等位基因的概率。五、論述題（15分）試述選擇合適的遺傳模型進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析對(duì)于獲得可靠遺傳結(jié)論的重要性，并舉例說明不當(dāng)選擇模型可能導(dǎo)致的后果。試卷答案一、選擇題1.B2.B3.B4.C5.B6.C7.B8.B9.B10.B二、填空題1.期望雜合度(或He)2.1-p3.大于1(或>1)；小于1(或<1)4.聯(lián)合概率(或同時(shí)發(fā)生)5.獨(dú)立分配(或無連鎖)；存在連鎖6.二項(xiàng)式(或Binomial)7.雜交(或雜交設(shè)計(jì))8.密度(或Density)9.最大似然估計(jì)值(或MLE)10.非隨機(jī)交配(或非隨機(jī)mating)三、簡答題1.孟德爾遺傳定律的統(tǒng)計(jì)學(xué)意義在于，它揭示了遺傳性狀的表型比例可以用概率來描述和預(yù)測(cè)。分離定律指出，雜合子自交后，后代基因型頻率符合Hardy-Weinberg平衡，即顯性性狀和隱性性狀的表型比例（3:1）或基因型比例（1:2:1）具有統(tǒng)計(jì)上的確定性；自由組合定律則指出，位于非同源染色體上的基因在遺傳時(shí)是獨(dú)立的，其組合頻率符合乘法法則，這可以用概率乘積來預(yù)測(cè)。這些定律為遺傳分析提供了概率框架，使得我們可以通過統(tǒng)計(jì)方法推斷基因型頻率、進(jìn)行基因定位等。2.區(qū)別：連鎖不平衡（LD）描述的是兩個(gè)或多個(gè)非同源染色體上（或同一染色體上相距很近的位點(diǎn)）的等位基因的組合頻率偏離獨(dú)立分配的期望頻率。它是一個(gè)關(guān)于基因型組合頻率的統(tǒng)計(jì)度量，反映了位點(diǎn)間的遺傳關(guān)聯(lián)。遺傳距離（recombinationdistance）則是一個(gè)基于重組頻率的度量，它表示兩個(gè)標(biāo)記（基因位點(diǎn)）之間發(fā)生一次重組事件的平均概率，單位是厘摩（cM）。遺傳距離反映的是標(biāo)記間的物理距離或順序關(guān)系，通常隨著距離增大而線性增加（在一定范圍內(nèi)）。聯(lián)系：在遺傳圖譜上，距離較近的標(biāo)記通常具有較高的連鎖不平衡程度，因?yàn)樗鼈兒苌侔l(fā)生重組。因此，遺傳距離常常被用作估計(jì)連鎖不平衡程度的粗略指標(biāo)，標(biāo)記間的遺傳距離越大，通常意味著它們之間的連鎖不平衡也越強(qiáng)（即獨(dú)立分配的可能性越小）。但在復(fù)雜多基因區(qū)域或存在多態(tài)性選擇時(shí)，兩者可能不完全一致。3.進(jìn)行Hardy-Weinberg平衡檢驗(yàn)的基本步驟：首先，根據(jù)觀測(cè)的群體基因型數(shù)據(jù)，計(jì)算出群體中每個(gè)等位基因的頻率（如p和q）。其次，根據(jù)Hardy-Weinberg定律，利用等位基因頻率推算出群體中各基因型的預(yù)期頻率（如p^2,2pq,q^2）。再次，將觀測(cè)到的基因型頻率與預(yù)期的基因型頻率進(jìn)行比較，通常使用卡方檢驗(yàn)（Chi-squaretest）進(jìn)行統(tǒng)計(jì)推斷。最后，根據(jù)卡方檢驗(yàn)的結(jié)果（p值）判斷群體是否偏離Hardy-Weinberg平衡。目的在于檢驗(yàn)群體遺傳結(jié)構(gòu)是否受到選擇、突變、遷移、遺傳漂變或非隨機(jī)交配等進(jìn)化因素的影響，從而判斷該群體是否處于遺傳學(xué)上的中性狀態(tài)。4.似然比檢驗(yàn)（LRT）在遺傳模型擬合中的應(yīng)用原理是基于似然函數(shù)。首先，對(duì)于要研究的遺傳模型（如特定的基因型頻率分布、連鎖模式等），構(gòu)建其觀測(cè)數(shù)據(jù)的似然函數(shù)。然后，計(jì)算在“零假設(shè)”（NullHypothesis，例如模型完全正確或兩個(gè)位點(diǎn)獨(dú)立）下的最大似然值（記為L0）。接著，計(jì)算在“備擇假設(shè)”（AlternativeHypothesis，例如模型存在偏差或存在連鎖）下的最大似然值（記為LA）。似然比統(tǒng)計(jì)量G通常定義為2*(LA-L0)。該統(tǒng)計(jì)量近似服從卡方分布，自由度等于備擇假設(shè)與零假設(shè)之間自由度的差。通過比較計(jì)算得到的G值與卡方分布表中的臨界值（或計(jì)算p值），可以判斷是否拒絕零假設(shè)，從而判斷所擬合的遺傳模型是否適合觀測(cè)數(shù)據(jù)。LRT常用于比較嵌套模型（如比較包含和不包含某個(gè)參數(shù)的模型）或檢驗(yàn)連鎖不平衡等。四、計(jì)算題1.解：*計(jì)算等位基因頻率：總個(gè)體數(shù)=30+50+20=100A等位基因總數(shù)=2*30+50=110a等位基因總數(shù)=2*20+50=90A等位基因頻率p=110/(2*100)=110/200=0.55a等位基因頻率q=90/(2*100)=90/200=0.45檢驗(yàn)Hardy-Weinberg平衡：預(yù)期AA頻率p^2=0.55^2=0.3025預(yù)期Aa頻率2pq=2*0.55*0.45=0.495預(yù)期aa頻率q^2=0.45^2=0.2025預(yù)期AA個(gè)體數(shù)=0.3025*100=30.25預(yù)期Aa個(gè)體數(shù)=0.495*100=49.5預(yù)期aa個(gè)體數(shù)=0.2025*100=20.25卡方統(tǒng)計(jì)量χ2=[(30-30.25)2/30.25]+[(50-49.5)2/49.5]+[(20-20.25)2/20.25]χ2=(0.252/30.25)+(0.52/49.5)+(0.252/20.25)χ2=0.0064/30.25+0.25/49.5+0.0625/20.25χ2≈0.00021+0.00505+0.00309χ2≈0.00835查卡方分布表，自由度df=3-1=2，α=0.05的臨界值約為5.991。因?yàn)棣?(0.00835)<5.991，所以p>0.05。結(jié)論：在α=0.05水平上，不能拒絕H0，即該群體近似處于Hardy-Weinberg平衡狀態(tài)。2.解：*根據(jù)重組頻率定義，標(biāo)記間重組頻率=(標(biāo)記1與QTL重組數(shù))/(總配子數(shù))。標(biāo)記M1與QTL重組頻率為2%，即M1-?QTL-?的比例是2%。標(biāo)記M2與QTL重組頻率為8%，即?M2-QTL-?的比例是8%。總重組頻率是5%。*假設(shè)M1和M2位于QTL的同一側(cè)。那么M1-?QTL-?和?M2-QTL-?都是重組型，其比例和為2%+8%=10%。這與給定的總重組頻率5%矛盾。*因此，M1和M2必須位于QTL的兩側(cè)。設(shè)M1與QTL距離d1，M2與QTL距離d2，M1與M2之間距離d12?？傊亟M頻率=d1+d2=5%。*M1是重組標(biāo)記，其與QTL的重組頻率為2%，即d1=2%。*M2是重組標(biāo)記，其與QTL的重組頻率為8%，即d2=8%。*檢查：d1+d2=2%+8%=10%。這與題目給出的總重組頻率5%不符。這里可能題目數(shù)據(jù)存在筆誤，或者需要理解為M2是交換型標(biāo)記（與QTL距離小于重組閾值，但題目說8%，似乎矛盾）。如果嚴(yán)格按照題目順序，M1和M2在QTL兩側(cè)，且M1重組率2%，M2重組率8%，那么它們之間的遺傳距離d12=d1+d2=2%+8%=10%。但題目總重組頻率給的是5%，這與M1和M2分別以2%和8%重組矛盾。若按標(biāo)準(zhǔn)定義，M1和M2在QTL兩側(cè)，其距離應(yīng)為兩者重組率之和。若無筆誤，答案為10cM。若有筆誤，需重新審視題目。*按標(biāo)準(zhǔn)定義，M1和M2在QTL兩側(cè)，遺傳距離=M1-QTL距離+M2-QTL距離=2%+8%=10cM。*M1和M2的順序：M1在QTL左側(cè)，M2在QTL右側(cè)。*最終答案：M1-M2順序相對(duì)于QTL為M1-QTL-M2。遺傳距離為10cM。3.解：*根據(jù)Hardy-Weinberg平衡，預(yù)期基因型頻率：AA=p^2=0.7^2=0.49，Aa=2pq=2*0.7*0.3=0.42，aa=q^2=0.3^2=0.09。*隨機(jī)檢測(cè)到一個(gè)個(gè)體是雜合子（Aa），我們需要計(jì)算該個(gè)體攜帶A等位基因的概率。這相當(dāng)于已知個(gè)體基因型為Aa，求其等位基因?yàn)锳的概率。*對(duì)于雜合子Aa，它有一個(gè)A等位基因和一個(gè)a等位基因。因此，該個(gè)體攜帶A等位基因的概率是其A等位基因占其等位基因總數(shù)的比例。*概率=(A等位基因數(shù)量)/(總等位基因數(shù)量)=1/(1+1)=1/2=0.5。*或者，可以利用貝葉斯定理或直接基于等位基因頻率。已知個(gè)體是Aa，其攜帶A等位基因的概率等于群體中A等位基因的頻率，因?yàn)殡s合子中兩個(gè)等位基因的頻率與總體頻率相同。所以P(A|Aa)=p=0.7。五、論述題選擇合適的遺傳模型進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析對(duì)于獲得可靠遺傳結(jié)論至關(guān)重要。遺傳學(xué)研究旨在揭示基因型與表型之間的關(guān)系，以及基因在群體中的分布和進(jìn)化歷史。不同的遺傳模型（如單基因模型、多基因模型、群體遺傳模型）基于不同的生物學(xué)假設(shè)和數(shù)學(xué)表達(dá)，適用于解釋不同的遺傳現(xiàn)象。選擇合適的模型