高三生物一轮复习由一道高考题再探究自交和自由交配

由一道湖南高考题再探究自交和自由交配“自交”与“自由交配”是高中生物遗传概率计算的一个重、难点，在多地区的高考中都曾考查过，所以有必要对两者进行一次全方位的探究，以便让学生发现并掌握解决此类问题的规律和方法。【课题引入】(2022·湖南·高考真题节选)中国是传统的水稻种植大国，有一半以上人口以稻米为主食。在培育水稻优良品种的过程中，发现某野生型水稻叶片绿色由基因C控制。突变型1叶片为黄色，由基因C突变为C1所致，基因C1纯合幼苗期致死。突变型1连续自交3代，F3成年植株中黄色叶植株占______。【概念辨析】自交是一种特殊的交配类型，有两种维度的理解。传统意义的自交仅限于植物，指的是植物两性花的白花传粉和雌雄同株植物的异花传粉。而广泛意义的自交是指具有相同基因型的个体进行的交配。既可以是植物，也可以是动物。但由于基因型必须相同，故自交只能用于求解位于常染色体上基因的遗传。自由交配(或随机交配)，是指群体中有生殖能力的个体可随机进行交配。可以是植物，也可以是动物。基因型相同的和基因型不同的个体之间都要进行自由交配，所以既可以解位于常染色体上基因的遗传，也可以解位于性染色体上基因的遗传。【模型构建】以2013年山东高考题第6题构建相关自交和自由交配数学模型(2013·山东)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基因型频率绘制曲线如图。下列分析错误的是()A．曲线Ⅱ的F3中Aa基因型频率为0.4B．曲线Ⅲ的F2中Aa基因型频率为0.4C．曲线Ⅳ的Fn中纯合子的比例比上一代增加(1/2)n＋1D．曲线Ⅰ和Ⅳ的各子代间A和a的基因频率始终相等解析：①杂合子Aa连续自交n代，自交结果数学模型如右图所示：由模型可知杂合子Aa连续自交n代，杂合子比例为(eq\f(1,2))n，纯合子比例为1－(eq\f(1,2))n，显性纯合子比例＝隐性纯合子比例＝[1－(eq\f(1,2))n]×eq\f(1,2)。连续自交的结果是纯合子所占的比例越来越大，杂合子所占的比例越来越小，连续自交的F1－F5的Aa的基因型频率分别是1/2、1/4、1/8、1/16、1/32。连续自交不存在选择，所以A和a的基因频率都不会改变。故连续自交对应曲线Ⅳ。②亲本杂合子Aa随机交配得F1，杂合子比例为1/2，显性纯合子比例为1/4，隐性纯合子比例为1/4，随机交配不存在选择，所以A和a的基因频率不会改变，得到的杂合子F1－F5的Aa的基因型频率不变始终为1/2。故随机交配对应曲线Ⅰ。③连续自交并逐代淘汰隐性个体对应曲线④随机交配并逐代淘汰隐性个体对应曲线结合四个数学模型分析，本题答案应选C。【课堂巩固】(2022浙江宁波)某自花、闭花授粉植物花色由一对等位基因B、b控制，其中基因型BB、Bb、bb花色分别表现红色、粉色、白色，白色花个体不具有繁殖能力。某种群中BB、Bb、bb的数量比是3：2：1，该种群子一代开红色、粉色、白色花的植株数量比约为。(2020衡水中学)将基因型为Aa的玉米自交一代的种子全部种下待其长成幼苗人工去掉隐性个体并分成两组，一组全部让其自交：二组让其自由传粉，一、二组的植株上aa基因型的种子所占比例分别为()A、1/9、1/6B、3/8、1/9C、1/6、5/12D、1/6、1/93、玉米的高秆(H)对矮秆(h)为显性。现有若干H基因频率不同的玉米群体，在群体足够大且没有其他因素干扰时，每个群体内随机交配一代后获得F1。各F1中基因型频率与H基因频率(p)的关系如图所示。下列分析错误的是()A、0＜p＜1时，亲代群体都可能只含有纯合子B、只有p＝b时，亲代群体才可能只含有杂合子C、p＝a时，显性纯合子在F1中所占的比例为1/9D、p＝c时，F1自交，子代中纯合子所占比例为5/9【课后提升】1、(2021年山东卷)番茄是雌雄同花植物，可自花受粉也可异花受粉。M、m基因位于2号染色体上，基因型为mm的植株只产生可育雌配子，表现为小花、雄性不育。基因型为MM、Mm的植株表现为大花、可育。R、r基因位于5号染色体上，基因型为RR、Rr、rr的植株表现型分别为：正常成熟红果、晚熟红果、晚熟黄果。细菌中的H基因控制某种酶的合成，导入H基因的转基因番茄植株中，H基因只在雄配子中表达，喷施萘乙酰胺（NAM）后含H基因的雄配子死亡。不考虑基因突变和交叉互换。(1)基因型为Mm的植株连续自交两代，F2中雄性不育植株所占的比例为______。雄性不育植株与野生型植株杂交所得可育晚熟红果杂交种的基因型为______，以该杂交种为亲本连续种植，若每代均随机受粉，则F2中可育晚熟红果植株所占比例为_________。2、(2021湖南高考真题)油菜是我国重要的油料作物，油菜株高适当的降低对抗倒伏及机械化收割均有重要意义。某研究小组利用纯种高秆甘蓝型油菜Z，通过诱变培育出一个纯种半矮秆突变体S。为了阐明半矮秆突变体S是由几对基因控制、显隐性等遗传机制，研究人员进行了相关试验，如图所示。回答下列问题：(1)根据F2表现型及数据分析，油菜半矮杆突变体S的遗传机制是由两对位于非同源染色体上的隐性基因控制，杂交组合①的F1产生各种类型的配子比例相等，自交时雌雄配子有16种结合方式，且每种结合方式机率相等。F1产生各种类型配子比例相等的细胞遗传学基础是F1减数分裂产生配子时，位于同源染色体上的等位基因分离，位于非同源染色体上的非等位基因自由组合。(2)将杂交组合①的F2所有高轩植株自交，分别统计单株自交后代的表现型及比例，分为三种类型，全为高轩的记为F3-Ⅰ，高秆与半矮秆比例和杂交组合①、②的F2基本一致的记为F3-Ⅱ，高秆与半矮秆比例和杂交组合③的F2基本一致的记为F3-Ⅲ。产生F3-Ⅰ、F3-Ⅱ、F3-Ⅲ的高秆植株数量比为______。产生F3-Ⅲ的高秆植株基因型为______（用A、a；B、b；C、c……表示基因）。参考答案：【课题引入】湖