χ2检验是统计学中检验实验比值和理论比值是否吻合的统计方法。下面举例说明其使用方法和原理:
为判断两对常染色体上等位基因(A/a与B/b,分别用A和a,B和b表示其表型)的遗传是否符合自由组合规律,也就是说看F2代表型比(AB∶Ab∶aB∶ab)是否符合9∶3∶3∶1的理论比值,符合这个比值就说明这两对等位基因的遗传是符合自由组合规律的,否则就说明它们不符合自由组合规律。
现做实验得到F2代个体160个,其中AB 83个,Ab 32个,aB 33个,ab 12个,问这个结果是否符合9∶3∶3∶1理论比值?显然这个比值表面看是不符合9∶3∶3∶1的理论比值的,但是结果真是如此吗?
我们知道,从一个公鸡和母鸡比值为1∶1的鸡群中随机抓取10只,结果并不每次都是5雌5雄,当抓到6雌4雄时,你并不能说原来鸡群中母鸡和公鸡的比值是6∶4,这是因为取出的10只鸡是总体的一部分,是一个样本,而不是总体。可见不能用实验具体值比值(样本比值)直接确定总体中的比值,因为从这样的总体中取到6雌4雄也是正常的。但是如果取到的是9雌1雄,我们就有理由怀疑原来群体中雌雄比值是不是1∶1了。χ2检验的基本原理就是:计算从雌雄比值1∶1的总体中随机取出10只中恰有9雌1雄的概率,如果这个概率足够大,则认为是合理的,可以认为原来总体中的比值(理论比值)是成立的,从而接受理论比值。如果这个概率太小,就认为总体中的比值不符合理论比值。
可见χ2检验的主要步骤是计算得到这个结果的概率,如何计算这个概率呢?这是个概率论中的问题,原理就不讨论了,这里只介绍具体方法。
实验结束后,首先根据遗传原理提出理论比值,然后根据理论比值和实验具体观察数算出理论数,再依公式
式中O为实际数,T为理论数,m是实际数或理论数的个数。
算出χ2值。将此值和由附表查出的一定概率和自由度下的χ2分布的临界值(α是一定概率值,一般取0.05,df 是自由度,等于m-1)进行比较,如果实得,则说明得到现在这个实验结果的概率是小于α的,反之则说明得到现在这个实验结果的概率是大于α的,从而完成概率计算,再根据这个概率值完成检验。
以上例为例,我们先假设两对等位基因的遗传符合自由组合规律,那么其F2代个体的表型比就应该符合9∶3∶3∶1的理论比值,按此比值,160个F2中4种表型的理论数应该是90,30,30,10,现在的实际数是83,32,33,12。由此算得(www.daowen.com)
查χ2分布临界值表,得概率为0.05、自由度为3的χ2分布临界值为,本例χ2=1.378<,说明从比值为9∶3∶3∶1的F2代群体中,取到83∶32∶33∶12这个比值的概率是大于0.05的,如果以0.05为小概率标准,则概率足够大,可以认为原总体的比值是符合9∶3∶3∶1的,即这两个基因的遗传符合自由组合规律。
如果此题计算所得χ2大于7.815,就说明得到83∶32∶33∶12 的概率是小于0.05的,按照小概率原理,认为由比值9∶3∶3∶1总体得到现在这个实际比值几乎是不可能的,则有理由认为原总体不符合9∶3∶3∶1的理论比,也就是说,这两个基因不符合自由组合的遗传规律。
综上,χ2检验的基本步骤为:
1.首先假设实验比值符合理论比值,并由此算出各型理论数;
2.依公式算出具体χ2值;
3.查χ2分布临界值表,得到相应α和df的值;
4.比较实得χ2与,如果实得说明得到这个实验结果的概率是足够大的,可以认为符合假设理论比,反之则认为不符合假设理论比,从而完成检验。
χ2分布临界值表
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