遺傳題中的自交與自由交配

冉珩　李莉

摘 要： 高中學生在學習自交、自由交配這兩個概念時，通常能大致理解其含義，但當它們在賦予了特定情境的遺傳題中出現(xiàn)時，往往感覺困難重重.本文結合典型例題分析它們各自的解題方法，總結出相應規(guī)律.

關鍵詞： 自交 自由交配 一般規(guī)律

自交、自由交配既是教學的難點，又是高考的熱點.學生在學習這兩個概念時，通常能大致理解其含義，但是當它們在賦予了特定情境的遺傳題中出現(xiàn)時，往往感覺困難重重.筆者結合例題對這兩個概念加以辨析，期望對提高學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，遺傳學術語，有廣義和狹義兩種理解.廣義的自交是指基因型相同的生物個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授粉（如豌豆）或同株異花受粉（如玉米），其實質(zhì)就是參與融合的兩性生殖細胞來自同一個體.動物一般不說自交，只能說基因型相同的個體雜交相當于自交[1].例如在某一群體中，有基因型為AA、Aa、aa的個體，則群體個體自交指的就是AA×AA、Aa×Aa、aa×aa.自交可用于植物純合子、雜合子的鑒定.在育種實踐中，讓雜合子連續(xù)自交可提高純合子的比例.因為自交是指基因型相同的個體相互交配，當兩親本之中的一個確定時，另一個親本出現(xiàn)的概率就是1，所以計算時只要乘以一次對應的比例系數(shù).

自由交配，又可被稱為隨機交配，是指群體中的雌雄個體間無選擇地進行交配，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的個體，這些個體的隨機交配指的就是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，需要將兩個親本的比例系數(shù)相乘計入下一代.

2.自交與自由交配相關題型的解法

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莖對矮莖為顯性，紅花對白花為顯性，兩對性狀獨立遺傳.用純合的高莖紅花與矮莖白花雜交，F(xiàn)■自交，播種所有的F■，假定所有F■植株都能成活，F(xiàn)■植株開花時，拔掉所有的白花植株，假定剩余的每株F■植株自交收獲的種子數(shù)量相等，且F■的表現(xiàn)型符合遺傳的基本定律.從理論上講F■中表現(xiàn)白花植株的比例為（？搖？搖）

A.1/4？搖？搖？搖？搖B.1/6？搖？搖？搖？搖C.1/8？搖？搖？搖？搖D.1/16

[解析]試題中設計了“兩對相對性狀”這一陷阱，其實如果控制兩對相對性狀的基因是獨立遺傳的，那么研究兩對相對性狀的遺傳時滿足基因自由組合定律，單獨研究每一對相對性狀的遺傳時都滿足基因分離定律，所以此題我們只需關注紅花白花這一對相對性狀.設該植物的紅花、白花這一對相對性狀由基因A、a控制.F■的基因型為Aa，F(xiàn)■自交，產(chǎn)生的F■代中有1/4AA、1/2Aa、1/4aa，去掉白花aa，F(xiàn)■紅花基因型為1/3AA、2/3Aa，再自交如上圖：

2.2自由交配題型的解法

對于自由交配一類題型的計算，如果把每一種組合都寫出來再計算，就會比較繁瑣，還容易出錯.筆者建議，如果自由交配的種群足夠大，所有的雌雄個體間都能自由交配并產(chǎn)生可育后代，沒有遷入和遷出，自然選擇對相關基因不起作用，同時相關基因不產(chǎn)生突變[2]，可以先計算出群體中每個基因的基因頻率，然后由每個基因的基因頻率計算后代各種基因型的頻率，即運用哈迪—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為A，決定翅色為褐色的基因為a，其中基因型AA個體占30%，Aa個體占60%，aa個體占10%，假設該種群非常大，所有的雌雄個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A和a沒有作用，基因A和a都不產(chǎn)生突變，則有如下關系：

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，因為基因交流只發(fā)生在種群內(nèi)部.種群的基因型頻率只需一代就可以達到平衡，即子二代、子三代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，則基因型為AA、Aa、aa的種群，在自交或隨機交配的情況下，基因頻率不會改變，但是基因型頻率出現(xiàn)兩種可能性：如果自交，則后代的基因型頻率會發(fā)生變化，純合子的頻率增加，雜合子的頻率減小；如果隨機交配，那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的小麥分別進行連續(xù)自交、隨機交配、連續(xù)自交并逐代淘汰隱性個體、隨機交配并逐代淘汰隱性個體，根據(jù)各代Aa基因型的頻率繪制曲線如圖所示.下列分析錯誤的是（？搖？搖）

參考文獻：

[1]喬建學.教材解讀（生物必修2）[M].北京：人民教育出版社，2012：20.

[2]朱正威，趙占良.生物必修2（遺傳與變異）[M].北京：人民教育出版社，2007：115.