遺傳題中的自交與自由交配

1、遺傳題中的自交與自由交配冉珩 李莉（陜西師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院 陜西·西安 710119）摘要：高中學(xué)生在學(xué)習(xí)自交、自由交配這兩個(gè)概念時(shí)，通常能大致理解其含義，但當(dāng)它們?cè)谫x予了特定情境的遺傳題中出現(xiàn)時(shí)，往往感覺困難重重。本文結(jié)合典型例題分析它們各自的解題方法，總結(jié)出相應(yīng)的規(guī)律。關(guān)鍵詞：自交 自由交配 一般規(guī)律自交、自由交配既是教學(xué)的難點(diǎn)，又是高考的熱點(diǎn)。學(xué)生在學(xué)習(xí)這兩個(gè)概念時(shí)，通常能大致理解其含義，但是當(dāng)它們?cè)谫x予了特定情境的遺傳題中出現(xiàn)時(shí)，往往感覺困難重重。筆者結(jié)合例題對(duì)這兩個(gè)概念加以辨析，期望對(duì)提高學(xué)生遺傳題的解題能力有所幫助。1 自交與自由交配的概念自交，遺傳學(xué)術(shù)語，有廣義和狹義

2、兩種理解。廣義的自交是指基因型相同的生物個(gè)體之間相互交配的方式。狹義的自交僅限于植物，指兩性花植物的自花受粉（如豌豆）或同株異花受粉（如玉米），其實(shí)質(zhì)就是參與融合的兩性生殖細(xì)胞來自同一個(gè)體。動(dòng)物一般不說自交，只能說基因型相同的個(gè)體雜交相當(dāng)于自交1。例如在某一群體中，有基因型為AA、Aa、aa的個(gè)體，則群體個(gè)體自交指的就是AA×AA、Aa×Aa、aa×aa。自交可用于植物純合子、雜合子的鑒定。在育種實(shí)踐中，讓雜合子連續(xù)自交可提高純合子的比例。因?yàn)樽越皇侵富蛐拖嗤膫€(gè)體相互交配，當(dāng)兩親本之中的一個(gè)確定時(shí)，另一個(gè)親本出現(xiàn)的概率就是 1，所以計(jì)算時(shí)只要乘以一次對(duì)應(yīng)的比例

3、系數(shù)。自由交配，又可以稱為隨機(jī)交配，是指群體中的雌雄個(gè)體間無選擇地進(jìn)行交配，其中包含自交和雜交。例如在某一群體中，有基因型為AA、Aa、aa的個(gè)體，這些個(gè)體的隨機(jī)交配指的就是AA×AA、Aa×Aa、aa×aa、AA（）×Aa（）、AA（）×Aa（）、Aa（）×aa（）、Aa（）×aa（）、AA（）×aa（）、AA（）×aa（）。自由交配由于親本基因型的不確定性，需要將兩個(gè)親本的比例系數(shù)相乘計(jì)入下一代。2 自交與自由交配相關(guān)題型的解法2.1自交題型的解法例題1：2009·寧夏卷已知某閉花受粉植物高

4、莖對(duì)矮莖為顯性，紅花對(duì)白花為顯性，兩對(duì)性狀獨(dú)立遺傳。用純合的高莖紅花與矮莖白花雜交，F(xiàn)1自交，播種所有的F2，假定所有F2植株都能成活，F(xiàn)2植株開花時(shí)，拔掉所有的白花植株，假定剩余的每株F2植株自交收獲的種子數(shù)量相等，且F3的表現(xiàn)型符合遺傳的基本定律。從理論上講F3中表現(xiàn)白花植株的比例為(  ) A.1/4 B.1/6 C.1/8 D.1/16解析試題中設(shè)計(jì)了“兩對(duì)相對(duì)性狀”這一陷阱，其實(shí)如果控制兩對(duì)相對(duì)性狀的基因是獨(dú)立遺傳的，那么研究?jī)蓪?duì)相對(duì)性狀的遺傳時(shí)滿足基因自由組合定律，單獨(dú)研究每一對(duì)相對(duì)性狀的遺傳時(shí)都滿足基因分離定律，所以此題我們只需關(guān)注紅花白花這一對(duì)相對(duì)

5、性狀。設(shè)該植物的紅花、白花這一對(duì)相對(duì)性狀由基因A、a控制。F1的基因型為Aa, F1自交,產(chǎn)生的F2代中有1/4AA、1/2Aa、1/4aa,去掉白花aa，F(xiàn)2紅花基因型為1/3AA、2/3Aa，再自交如下圖：F2中紅花的基因型AAAa自交后代基因型及比例AAAAAaAa自交后代表現(xiàn)型及比例紅花（）紅花（×）紅花（×）白花（×）F3基因型及比例統(tǒng)計(jì)+=AAAaaaF3表現(xiàn)型及比例統(tǒng)計(jì)紅花+=白花2.2自由交配題型的解法對(duì)于自由交配一類題型的計(jì)算，如果把每一種組合都寫出來再計(jì)算，會(huì)比較繁瑣，還容易出錯(cuò)。筆者建議，如果自由交配的種群足夠大，所有的雌雄個(gè)體間都能自由交配

6、并產(chǎn)生可育后代，沒有遷入和遷出，自然選擇對(duì)相關(guān)基因不起作用，同時(shí)相關(guān)基因不產(chǎn)生突變2，可以先計(jì)算出群體中每個(gè)基因的基因頻率，然后由每個(gè)基因的基因頻率計(jì)算后代各種基因型的頻率，即運(yùn)用哈迪溫伯格定律。例題2：在某昆蟲種群中，決定翅色為綠色的基因?yàn)锳，決定翅色為褐色的基因?yàn)閍，其中基因型AA個(gè)體占30%，Aa個(gè)體占60%，aa個(gè)體占10%,假設(shè)該種群非常大，所有的雌雄個(gè)體間都能自由交配并產(chǎn)生后代，沒有遷入和遷出，自然選擇對(duì)A和a沒有作用，基因A和a都不產(chǎn)生突變，則有如下的關(guān)系：親代基因型的頻率AA（30%）Aa（60%）aa（10%）配子的比率A（30%）A（30%）a（30%）a（10%）子一代基

7、因型頻率AA（36%）Aa（48%）aa（16%）子一代基因頻率A（60%）a（40%）由上表不難看出，子一代的基因頻率和親代的基因頻率相同。子二代、子三代以及若干代以后，種群的基因頻率仍然和親代的基因頻率相同，因?yàn)榛蚪涣髦话l(fā)生在種群內(nèi)部。種群的基因型頻率只需一代就可以達(dá)到平衡，即子二代、子三代以及若干代以后的基因型頻率和子一代的基因型頻率相同。3 一般規(guī)律若不考慮自然選擇、基因突變等因素的影響，基因型為AA、Aa、aa的種群，在自交或隨機(jī)交配的情況下，基因頻率不會(huì)改變，但是基因型頻率卻出現(xiàn)兩種可能性：如果自交，后代的基因型頻率會(huì)發(fā)生變化，純合子的頻率增加，雜合子的頻率減??；如果隨機(jī)交配，那

8、么后代的基因型頻率不發(fā)生變化。4 典型例題分析例題3：2013·山東卷 用基因型為Aa的小麥分別進(jìn)行連續(xù)自交、隨機(jī)交配、連續(xù)自交并逐代淘汰隱性個(gè)體、隨機(jī)交配并逐代淘汰隱性個(gè)體，根據(jù)各代Aa基因型的頻率繪制曲線如圖所示。下列分析錯(cuò)誤的是()A曲線的F3中Aa基因型頻率為0.4 B曲線的F2中Aa基因型頻率為0.4 C曲線的Fn中純合體的比例比上一代增加(1/2)n1 D曲線和的各子代間A和a基因的頻率始終相等 解析 基因型為Aa的小麥，連續(xù)自交n代，F(xiàn)n中Aa出現(xiàn)的概率為，對(duì)應(yīng)曲線，純合子出現(xiàn)的概率為1， Fn中純合體的比例比上一代增加1；隱性純合子出現(xiàn)的概率為×，連續(xù)自交并

9、逐代淘汰隱性個(gè)體，F(xiàn)n中Aa出現(xiàn)的概率為，F(xiàn)2中Aa出現(xiàn)的概率為，對(duì)應(yīng)曲線；因?yàn)榛蚪涣魇冀K在種群內(nèi)部進(jìn)行，所以無論自交還是隨機(jī)交配，A與a基因的頻率不變且均為，根據(jù)哈迪-溫伯格定律，隨機(jī)交配的子代中Aa出現(xiàn)的頻率為2××，對(duì)應(yīng)曲線；隨機(jī)交配并逐代淘汰隱性個(gè)體，F(xiàn)1中AA占、Aa占，即A與a基因的頻率分別為、，再隨機(jī)交配一次并不淘汰，F(xiàn)2中AA、Aa、aa分別占×、××2、×，淘汰隱性個(gè)體，則F2中Aa出現(xiàn)的概率為，同理F3中Aa出現(xiàn)的概率為，對(duì)應(yīng)曲線。綜上，正確選項(xiàng)為C。例題4已知豌豆的黃色對(duì)綠色為顯性,圓粒對(duì)皺粒為顯性。現(xiàn)有黃色圓粒與綠色皺粒兩品種雜交，將其子二代黃色圓粒豌豆進(jìn)行隨機(jī)交配，求獲得穩(wěn)定遺傳的黃色皺粒豌豆的概率是多少？解析 此題涉及兩對(duì)基因控制兩對(duì)相對(duì)性狀，并且只是將子二代黃色圓粒豌豆進(jìn)行隨機(jī)交配，求獲得的其中某一種基因型的概率，如果分別歸納出子二代黃色圓粒隨機(jī)交配的類型，然后再求出每種類型產(chǎn)生的相應(yīng)基因型的概率，最后進(jìn)行綜合，勢(shì)必使計(jì)算繁瑣，容易出錯(cuò)。建議運(yùn)用哈迪溫伯格定律求解。假設(shè)豌豆的黃色、綠色由基因Y、y控制，圓粒、皺粒由基因R、r控制。子二代黃色圓粒豌豆中YYRR占，YYRr占，YyRR占，YyRr占。其中Y的基因頻率為+