自交与自由交配的比较辨析

1、高中生物教材遗传与进化模块中有自交和自由交配两个概念,但却经常被学生搞混淆,解题时更是囱囹吞枣,因此深刻领悟其中含义,掌握其正确解题思路和方法很有必要.1.1 自交基因型相同的个体交配.大多数植物没有性别分化,为雌雄同株单性花或两性花植物,像水稻、小麦等两性花植物,其自花授粉的过程就称为自交；而像玉米、黄瓜等单性花植物来说,自交是指同株异花授粉.所以自交的概念适用于植物,含义是自花授粉或雌雄同株的异花授粉.对动物而言,大多数为雌雄异体,虽有像蚯蚓等雌雄同体的低等动物,但为预防物种衰退现象,它们也通常进行异体受精.因此,在动物种群中,假设没特殊说明,自交的含义是指基因型相同的雌雄异体交配.比方在

2、一个群体中一对等位基因用A、a表示的自交组合有哪些？解析：在一个群体中一对等位基因用A、a表示的基因型有AA、Aa、aa三种,三种基因型中分别有相应的雌雄个体.因此根据自交定义有：AAKx法A,$Aax孰a,aaax虫a三种组合方式.1.2 自由交配自由交配指在一群体中,不同的个体之间都有交配时机且时机均等,即有基因型相同的个体交配,也有基因型不同的个体交配,强调随机性在间行种植的玉米种群中,自由交配包括自交和杂交方式.对水稻、小麦、豌豆等主要进行自花授粉的植物来说,自然状态下自由交配的概念不适用,而主要是自交,在人为条件下可以进行自由交配.在动物种群中,自由交配指基因型相同或不同的雌雄异体交

3、配.比方在一个群体中一对等位基因用A、a表示的自由交配组合有哪些？解析：在一个群体中一对等位基因用A、a表示的基因型有AA、Aa、aa三种,三种基因型中分别有相应的雌雄个体.因此根据自由交配定义有如下九种交配组合：法A沼a?aa18AA8AAX4A8AAx孰a8AAxaa$AaaAaX孰AaAaxAa!aAax9a$aaaaax孰AaaaxAaaaax9a2计算过程辨析2.1自交例1一批基因型为DD与Dd的豌豆种子,其数目之比为1:2,将这批种子种下,自然状态下假设结实率相同其子一代中基因型为DD、Dd、dd的种子数之比为A.3:2:1B.1:2:1C.3:5:1D.4:4:1解：豌豆的基因型

4、及比例为1/3DD、2/3Dd,且是自花授粉植物,因此自然条件下为自交,既：1/3DDXDD-1/3(DDXDD)-1/3DD2/3DdXDd-2/3(DdXDd)-2/3(1/4DD、2/4Dd、1/4dd)DD:1/3+2/3X1/4=1/2Dd:2/3X2/4=1/3dd:2/3X1/4=1/6故DD:Dd:dd=1/2:1/3:1/6=3:2:1要注意的是：自交时为什么不写成1/3DDX1/3DD而写成1/3DDXDD,是因为这个群体中基因型为DD的比例为1/3,所以其自交结果所占的比例仍为1/3DDXDD,也就是说这个群体中基因型为DD自交结果占总的1/3,Dd的自交结果占总的2/3

5、DdXDd.2.2 自由交配例2老鼠的皮毛黄色A对灰色a显性,是由常染色体上的一对等位基因控制.有一位遗传学家在实验中发现含显性基因A的精子和含显性基因A的卵细胞不能结合.如果黄鼠与黄鼠第一代交配得到第二代,第二代老鼠自由交配一次得到第三代,那么在第三代中黄鼠所占的比例是A.4/9B.1/2C.5/9D.1解：由题意含显性基因A的精子和含显性基因A的卵细胞不能结合,那么黄鼠的基因型不存在AA,因此Fi黄鼠基因型为杂合Aa,从而推知其后代的基因型和表现型及比例.Fi黄鼠AaJxF21/4AA2/4Aa1/4aa不存在存在存在故F2代老鼠的基因型有Aa、aa,其比例分别为：Aa/Aa+aa=2/4

6、/2/4+1/4=2/3aa/Aa+aa=1/3特别要注意的是,此时应重新计算Aa、aa的比例,由于Aa、aa的比例范围与之前不同.F2代自由交配得到F3代,可用以下方法解题：方法1:基因型法由于皮毛黄色和灰色这对相对性状是由常染色体上的一对等位基因限制可知每种基因型的个体中雌雄个体数量应相等,即各占一半.那么F22/3Aa($1/3Aa、/3Aa)1/3aa($1/6aa、转/6aa)在F2代雄鼠的基因型有Aa、aa,其所占比例分别为：aAa/($Aa+$aa)=1/3/(1/3+1/6)=2/3$aa/($Aa+$aa)=1/3同理可推知：F2代雌鼠Aa占2/3、aa占1/3.这样F2中雌

7、雄老鼠的基因型如下表示：F2：含2/3Aa、$1/3aa?2/3Aa、？1/3aa因此F2代老鼠自由交配就有四种组合方式：$2/3AaX<2/3Aa一2/3乂2/3(Aa必a)一4/9(1/4AA、2/4Aa、1/4aa)$2/3Aax到/3aa2/3x1/3(AaXaa)一2/9(1/2Aa、1/2aa)$1/3aax<2/3Aa-1/3x2/3(aa抬a)一2/9(1/2Aa、1/2aa)$1/3aax到/3aa-1/3x1/3(aaXaa)一1/9aa从而得到F3代：AA:4/9X1/4=1/9不存在Aa：4/9X2/4+2/9X1/2+2/9xl/2=4/9存在aa：4/9

8、X1/4+2/9X1/2+2/9xl/2+1/9=4/9Aa/(Aa+aa)=4/9/(4/9+4/9)=1/2故在第三代中黄鼠所占的比例是1/2o存在方法2:配子法同方法1可知：F2：含2/3Aa、1/3aa?2/3Aa、1/3aa根据基因别离定律可知雄果蝇中能产生A、a雄配子的概率为：8(A:2/3X1/2A=1/3Aa：2/3X1/2a+1/3X1a=2/3a)雌果蝇中能产生A、a雌配子的概率为：?(1/3A、2/3a)F2代老鼠自由交配,即雌雄配子自由结合：台配子台配子1/3A2/3a酒己子1/3A1/9AA/、存在2/9Aa12/3a2/9Aa4/9aa故在第三代中黄鼠所占的比例是(

9、2/9+2Z9)/(2/9+2/9+4/9)=1/2.方法3:遗传平衡定律法(即哈迪-温伯格定律)由上可知F2代老鼠的基因型及比例分别为2/3Aa、1/3aa,在一个理想的种群中个体间自由交配,其遵循遗传平衡定律(p+q)2=p2+2pq+q2=1,假设亲本产生A的基因频率为P,产生a的基因频率为q,那么子代基因型及比值为AA=p2、Aa=2pq、aa=q2.F2老鼠的基因型及比值为2/3Aa、1/3aa,那么A的基因频率为2/3xi/2=1/3,a的基因频率为1/3+2/3X1/2=2/3,那么F3代中基因型AA=(1/3)2(不存在)、Aa=2X1/3X2/3=4/9、aa=(2/3)2故

10、在第三代中黄鼠所占的比例是4/9/(4/9+4/9)=1/2.通过比拟发现应用配子法或遗传平衡定律法解自由交配类型的题简便,快速且准确,比方下面例题.例3某种昆虫的性染色体组成为XY型,红眼雌果蝇(XBXb)与白眼雄果蝇(XbY)交配得Fi,让Fi代雌雄个体自由交配,那么F2代中白眼个体所占的比例为？配子法：Fi:雌果蝇：1/2XBXb1/2XbXb雄果蝇：1/2XbY1/2XbY雌配子：1/4XB3/4Xb雄配子：1/4XB1/4Xb1/2Y台配子台配子酒己子1/4XB3/4Xb1/4XB11/4Xb13/16XbXb:11/2Y3/8XbY|F2代中白眼个体所占的比例为9/16.3自交和自由交配后代相关频率变化的辨析3.1 基因频率的变化在一个大的种群中,如果没有突变,也没有任何自然选择的影响,那么无论是生物自交还是自由交配,种群的基因频率都不改变.例如：在一个Aa种群中,A=1/2,a=1/2,那么该种群自交或者随机交配,后代中A和a的基因频率都不变,仍然是A=1/2,a=1/2.3.2 基因型频率的变化自交和自由交配产生的后代中,基因型频率却有不同如一个理想群体,Aa自交多代,AA、aa频率升高,而Aa频率趋进于0;而自由交配产生