遗传题中的自交与自由交配.doc

遗传题中的自交与自由交配冉珩 李莉（陕西师范大学生命科学学院 陕西西安 710119）摘要：高中学生在学习自交、自由交配这两个概念时，通常能大致理解其含义，但当它们在赋予了特定情境的遗传题中出现时，往往感觉困难重重。本文结合典型例题分析它们各自的解题方法，总结出相应的规律。关键词：自交 自由交配 一般规律自交、自由交配既是教学的难点，又是高考的热点。学生在学习这两个概念时，通常能大致理解其含义，但是当它们在赋予了特定情境的遗传题中出现时，往往感觉困难重重。笔者结合例题对这两个概念加以辨析，期望对提高学生遗传题的解题能力有所帮助。1 自交与自由交配的概念自交，遗传学术语，有广义和狭义两种理解。广义的自交是指基因型相同的生物个体之间相互交配的方式。狭义的自交仅限于植物，指两性花植物的自花受粉（如豌豆）或同株异花受粉（如玉米），其实质就是参与融合的两性生殖细胞来自同一个体。动物一般不说自交，只能说基因型相同的个体杂交相当于自交1。例如在某一群体中，有基因型为AA、Aa、aa的个体，则群体个体自交指的就是AAAA、AaAa、aaaa。自交可用于植物纯合子、杂合子的鉴定。在育种实践中，让杂合子连续自交可提高纯合子的比例。因为自交是指基因型相同的个体相互交配，当两亲本之中的一个确定时，另一个亲本出现的概率就是 1，所以计算时只要乘以一次对应的比例系数。自由交配，又可以称为随机交配，是指群体中的雌雄个体间无选择地进行交配，其中包含自交和杂交。例如在某一群体中，有基因型为AA、Aa、aa的个体，这些个体的随机交配指的就是AAAA、AaAa、aaaa、AA（）Aa（）、AA（）Aa（）、Aa（）aa（）、Aa（）aa（）、AA（）aa（）、AA（）aa（）。自由交配由于亲本基因型的不确定性，需要将两个亲本的比例系数相乘计入下一代。2 自交与自由交配相关题型的解法2.1自交题型的解法例题1：2009宁夏卷已知某闭花受粉植物高茎对矮茎为显性，红花对白花为显性，两对性状独立遗传。用纯合的高茎红花与矮茎白花杂交，F1自交，播种所有的F2，假定所有F2植株都能成活，F2植株开花时，拔掉所有的白花植株，假定剩余的每株F2植株自交收获的种子数量相等，且F3的表现型符合遗传的基本定律。从理论上讲F3中表现白花植株的比例为()A.1/4 B.1/6 C.1/8 D.1/16解析试题中设计了“两对相对性状”这一陷阱，其实如果控制两对相对性状的基因是独立遗传的，那么研究两对相对性状的遗传时满足基因自由组合定律，单独研究每一对相对性状的遗传时都满足基因分离定律，所以此题我们只需关注红花白花这一对相对性状。设该植物的红花、白花这一对相对性状由基因A、a控制。F1的基因型为Aa, F1自交,产生的F2代中有1/4AA、1/2Aa、1/4aa,去掉白花aa，F2红花基因型为1/3AA、2/3Aa，再自交如下图：F2中红花的基因型AAAa自交后代基因型及比例AAAAAaAa自交后代表现型及比例红花（）红花（）红花（）白花（）F3基因型及比例统计+=AAAaaaF3表现型及比例统计红花+=白花2.2自由交配题型的解法对于自由交配一类题型的计算，如果把每一种组合都写出来再计算，会比较繁琐，还容易出错。笔者建议，如果自由交配的种群足够大，所有的雌雄个体间都能自由交配并产生可育后代，没有迁入和迁出，自然选择对相关基因不起作用，同时相关基因不产生突变2，可以先计算出群体中每个基因的基因频率，然后由每个基因的基因频率计算后代各种基因型的频率，即运用哈迪温伯格定律。例题2：在某昆虫种群中，决定翅色为绿色的基因为A，决定翅色为褐色的基因为a，其中基因型AA个体占30%，Aa个体占60%，aa个体占10%,假设该种群非常大，所有的雌雄个体间都能自由交配并产生后代，没有迁入和迁出，自然选择对A和a没有作用，基因A和a都不产生突变，则有如下的关系：亲代基因型的频率AA（30%）Aa（60%）aa（10%）配子的比率A（30%）A（30%）a（30%）a（10%）子一代基因型频率AA（36%）Aa（48%）aa（16%）子一代基因频率A（60%）a（40%）由上表不难看出，子一代的基因频率和亲代的基因频率相同。子二代、子三代以及若干代以后，种群的基因频率仍然和亲代的基因频率相同，因为基因交流只发生在种群内部。种群的基因型频率只需一代就可以达到平衡，即子二代、子三代以及若干代以后的基因型频率和子一代的基因型频率相同。3 一般规律若不考虑自然选择、基因突变等因素的影响，基因型为AA、Aa、aa的种群，在自交或随机交配的情况下，基因频率不会改变，但是基因型频率却出现两种可能性：如果自交，后代的基因型频率会发生变化，纯合子的频率增加，杂合子的频率减小；如果随机交配，那么后代的基因型频率不发生变化。4 典型例题分析例题3：2013山东卷 用基因型为Aa的小麦分别进行连续自交、随机交配、连续自交并逐代淘汰隐性个体、随机交配并逐代淘汰隐性个体，根据各代Aa基因型的频率绘制曲线如图所示。下列分析错误的是()A曲线的F3中Aa基因型频率为0.4 B曲线的F2中Aa基因型频率为0.4 C曲线的Fn中纯合体的比例比上一代增加(1/2)n1 D曲线和的各子代间A和a基因的频率始终相等 解析 基因型为Aa的小麦，连续自交n代，Fn中Aa出现的概率为，对应曲线，纯合子出现的概率为1， Fn中纯合体的比例比上一代增加1；隐性纯合子出现的概率为，连续自交并逐代淘汰隐性个体，Fn中Aa出现的概率为，F2中Aa出现的概率为，对应曲线；因为基因交流始终在种群内部进行，所以无论自交还是随机交配，A与a基因的频率不变且均为，根据哈迪-温伯格定律，随机交配的子代中Aa出现的频率为2，对应曲线；随机交配并逐代淘汰隐性个体，F1中AA占、Aa占，即A与a基因的频率分别为、，再随机交配一次并不淘汰，F2中AA、Aa、aa分别占、2、，淘汰隐性个体，则F2中Aa出现的概率为，同理F3中Aa出现的概率为，对应曲线。综上，正确选项为C。例题4已知豌豆的黄色对绿色为显性,圆粒对皱粒为显性。现有黄色圆粒与绿色皱粒两品种杂交，将其子二代黄色圆粒豌豆进行随机交配，求获得稳定遗传的黄色皱粒豌豆的概率是多少？解析 此题涉及两对基因控制两对相对性状，并且只是将子二代黄色圆粒豌豆进行随机交配，求获得的其中某一种基因型的概率，如果分别归纳出子二代黄色圆粒随机交配的类型，然后再求出每种类型产生的相应基因型的概率，最后进行综合，势必使计算繁琐，容易出错。建议运用哈迪温伯格定律求解。假设豌豆的黄色、绿色由基因Y、y控制，圆粒、皱粒由基因R、r控制。子二代黄色圆粒豌豆中YYRR占，