遺傳題中的自交與自由交配

冉珩　李莉

摘 要： 高中學(xué)生在學(xué)習(xí)自交、自由交配這兩個(gè)概念時(shí)，通常能大致理解其含義，但當(dāng)它們?cè)谫x予了特定情境的遺傳題中出現(xiàn)時(shí)，往往感覺(jué)困難重重.本文結(jié)合典型例題分析它們各自的解題方法，總結(jié)出相應(yīng)規(guī)律.

關(guān)鍵詞： 自交 自由交配 一般規(guī)律

自交、自由交配既是教學(xué)的難點(diǎn)，又是高考的熱點(diǎn).學(xué)生在學(xué)習(xí)這兩個(gè)概念時(shí)，通常能大致理解其含義，但是當(dāng)它們?cè)谫x予了特定情境的遺傳題中出現(xiàn)時(shí)，往往感覺(jué)困難重重.筆者結(jié)合例題對(duì)這兩個(gè)概念加以辨析，期望對(duì)提高學(xué)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(xué)術(shù)語(yǔ)，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(gè)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(shí)質(zhì)就是參與融合的兩性生殖細(xì)胞來(lái)自同一個(gè)體.動(dòng)物一般不說(shuō)自交，只能說(shuō)基因型相同的個(gè)體雜交相當(dāng)于自交[1].例如在某一群體中，有基因型為AA、Aa、aa的個(gè)體，則群體個(gè)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(shí)踐中，讓雜合子連續(xù)自交可提高純合子的比例.因?yàn)樽越皇侵富蛐拖嗤膫€(gè)體相互交配，當(dāng)兩親本之中的一個(gè)確定時(shí)，另一個(gè)親本出現(xiàn)的概率就是1，所以計(jì)算時(shí)只要乘以一次對(duì)應(yīng)的比例系數(shù).

自由交配，又可被稱(chēng)為隨機(jī)交配，是指群體中的雌雄個(gè)體間無(wú)選擇地進(jìn)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(gè)體，這些個(gè)體的隨機(jī)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(gè)親本的比例系數(shù)相乘計(jì)入下一代.

2.自交與自由交配相關(guān)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(duì)矮莖為顯性，紅花對(duì)白花為顯性，兩對(duì)性狀獨(dú)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(kāi)花時(shí)，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(shè)計(jì)了“兩對(duì)相對(duì)性狀”這一陷阱，其實(shí)如果控制兩對(duì)相對(duì)性狀的基因是獨(dú)立遺傳的，那么研究?jī)蓪?duì)相對(duì)性狀的遺傳時(shí)滿(mǎn)足基因自由組合定律，單獨(dú)研究每一對(duì)相對(duì)性狀的遺傳時(shí)都滿(mǎn)足基因分離定律，所以此題我們只需關(guān)注紅花白花這一對(duì)相對(duì)性狀.設(shè)該植物的紅花、白花這一對(duì)相對(duì)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(duì)于自由交配一類(lèi)題型的計(jì)算，如果把每一種組合都寫(xiě)出來(lái)再計(jì)算，就會(huì)比較繁瑣，還容易出錯(cuò).筆者建議，如果自由交配的種群足夠大，所有的雌雄個(gè)體間都能自由交配并產(chǎn)生可育后代，沒(méi)有遷入和遷出，自然選擇對(duì)相關(guān)基因不起作用，同時(shí)相關(guān)基因不產(chǎn)生突變[2]，可以先計(jì)算出群體中每個(gè)基因的基因頻率，然后由每個(gè)基因的基因頻率計(jì)算后代各種基因型的頻率，即運(yùn)用哈迪—溫伯格定律.

例題2：在某昆蟲(chóng)種群中，決定翅色為綠色的基因?yàn)锳，決定翅色為褐色的基因?yàn)閍，其中基因型AA個(gè)體占30%，Aa個(gè)體占60%，aa個(gè)體占10%，假設(shè)該種群非常大，所有的雌雄個(gè)體間都能自由交配并產(chǎn)生后代，沒(méi)有遷入和遷出，自然選擇對(duì)A和a沒(méi)有作用，基因A和a都不產(chǎn)生突變，則有如下關(guān)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?yàn)榛蚪涣髦话l(fā)生在種群內(nèi)部.種群的基因型頻率只需一代就可以達(dá)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(jī)交配的情況下，基因頻率不會(huì)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(huì)發(fā)生變化，純合子的頻率增加，雜合子的頻率減??；如果隨機(jī)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(jìn)行連續(xù)自交、隨機(jī)交配、連續(xù)自交并逐代淘汰隱性個(gè)體、隨機(jī)交配并逐代淘汰隱性個(gè)體，根據(jù)各代Aa基因型的頻率繪制曲線(xiàn)如圖所示.下列分析錯(cuò)誤的是（？搖？搖）

參考文獻(xiàn)：

[1]喬建學(xué).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.