1、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
2、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
3、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
4、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/
5、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 AA13Aa23自交后代基因型及比例 AA AA14Aa12Aa14自交后代表现型及比例红花（ ）13红花（ ）23 14红花（ ）23 12白花（ ）23 14F3 基因型及比例统计 + = AA131612Aa13aa16F3 表现型及比例统计 红花 + =121356白花162.2 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
6、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
7、%）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
8、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 0.4B曲线的 F2中 Aa 基因型频率为 0.4C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，F n中 Aa 出现的概率为 ，对应曲12n线，纯合子出现的概率为 1 ， Fn
9、中纯合体的比例比上一代增加 1 12n 12n ；隐性纯合子出现的概率为 ，连续自交并逐代淘汰(112n 1) 12n (1 12n) 12隐性个体，F n中 Aa 出现的概率为 ，F 2中 Aa 出现的概12n1 (1 12n)12 22n 1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222 1 25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12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12 12 12淘汰隐性个体，F 1中 AA 占 、Aa 占 ，即 A 与 a 基因的频率分别为 、，再随机13 23 2313交配
10、一次并不淘汰，F 2中 AA、Aa、aa 分别占 、 2 、 ，23 23 49 23 13 49 13 13 19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491 19 12 ，对应曲线。综上，正确选项为 C。341421 1414 25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
11、，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 ，YYRr 占 ，YyRR 占 ，YyRr 占 。其中 Y 的基因频率19 29 29 49为 + + + = ，r 的基因频率为 + = ，所以获得黄色皱粒192929 1249 1223 29 1249 1213（YYrr）的概率为 = 。23 23 13 13481参考文献：1乔建学.教材解读（生物必修 2）M.北京：人民教育出版社，2012 ：20.2朱正威，赵占良.生物必修 2（遗传与变异）M.北京：人民教育出版社，2007 ：115.
