浅析“自交”与“自由交配”

浅析“自交”与“自由交配”
作者：袁芬
来源：《课堂内外·教师版》2012年第01期
【摘要】“自交”在教材中出现较多，学生好理解，“自由交配”只在第七章生物的进化中出现过一次，并且教材中对其没有任何解释，相关习题也没有，学生很难理解。

而近年全国I 卷、II卷、四川卷都出现了相关考题，学生错误率较高，教学中很有必要补充相关内容并强化训练。

【关键词】自交；自由交配；生物；基因型
“自交”在教材中出现较多，学生好理解，“自由交配”只在第七章生物的进化中出现过一次，并且教材中对其没有任何解释，相关习题也没有，学生很难理解，而近年全国Ｉ卷、ＩＩ卷、四川卷都出现了相关考题，学生错误率较高，教学中很有必要补充相关内容并强化训练。

一、什么是“自交”与“自由交配”
“自交”是指基因型相同的个体杂交，如植物中指自花受粉或雌雄异花同株受粉、动物则指基因型相同的个体杂交。

“自由交配”（随机交配）是指某一群体个体之间的随机交配，交配个体的基因型可以相同也可以不同。

“自交”与“自由交配”的结果到底有什么不同呢？
【例１】假设某种群中，ＡＡ的个体占１０％，Ａａ的个体占２０％，ａａ的个体占７０％。

（1）若这个种群进行自交，请推测他们下一代中各种基因型的比例是：ＡＡ占______、Ａａ占______、ａａ占______。

⑵若这个种群个体进行自由交配（随机交配），请推测他们下一代中各种基因型的比例：ＡＡ占______、Ａａ占______、ａａ占______。

解析：本题考查了自交和自由交配的区别及基因型频率的计算。

根据题意：
（1）种群有三种基因型的个体，根据“自交”的概念，其自交应包括：①１０％ＡＡ自交→１０％ＡＡ；②２０％Ａａ自交→５％ＡＡ＋１０％Ａａ＋５％ａａ；③７０％ａａ自交→７０％ａａ，将①、②、③的结果进行统计得：１５％ＡＡ、１０％Ａａ、７５％ａａ；
（2）方法１：种群有三种基因型的个体，根据“自由交配”的概念，其自由交配应包括：①１０％ＡＡ×１０％ＡＡ→１％ＡＡ；②２０％Ａａ×２０％Ａａ→１％ＡＡ＋２％Ａａ＋１％ａａ；③７０％ａａ×７０％ａａ→４９％ａａ；④１０％ＡＡ♀×♂２０％Ａａ→１％ＡＡ＋１％Ａａ；⑤１０％ＡＡ♂×♀２０％Ａａ→１％ＡＡ＋１％Ａａ；⑥２０％Ａａ♀×♂７０％ａａ→７％Ａａ＋７％ａａ；⑦２０％Ａａ♂×♀７０％ａａ→７％Ａａ＋７％ａａ；
⑧１０％ＡＡ♀×♂７０％ａａ→７％Ａａ；⑨１０％ＡＡ♂×♀７０％ａａ→７％Ａａ，将①②③④⑤⑥⑦⑧⑨的结果进行统计得：４％ＡＡ、３２％Ａａ、６４％ａａ。

方法２：先求基因频率再求基因型频率，在１０％ＡＡ、２０％Ａａ、７０％ａａ的种群中，Ａ基因频率为２０％、ａ基因频率为８０％，该种群自由交配的后代，ＡＡ＝２０％×２０％＝４％、Ａａ＝２×２０％×８０％＝３２％、ａａ＝８０％×８０％＝６４％。

答案：（1）１５％、１０％、７５％；（2）４％、３２％、６４％。

从上述解析可看出：①在自由交配的情况下，采用先求基因频率再求基因型频率的方法比较简单；②注意自交和自由交配的表示，如１０％ＡＡ自交为１０％ＡＡ×ＡＡ，而１０％ＡＡ自由交配为１０％ＡＡ×１０％ＡＡ，不同基因型的个体自由交配包括正交和反交。

如果将上述自交、自由交配的结果再自交、自由交配将会怎样呢？
从上表可以看出：①无论是自交还是自由交配，种群中的基因频率都不改变（不能使生物进化）；②自交使基因型频率发生改变；③自由交配在平衡前基因型频率要改变，平衡后（通过一代自由交配可达到平衡）基因型频率就不改变了，其后代基因型频率和基因频率都保持了稳定即“哈代—温伯格平衡”［1］：
二、“哈代－温伯格平衡”
英国科学家哈代和德国医生温伯格分别在１９０８年和１９０９年独立证明，如果一个种群符合下列条件：（１）种群是极大的；（２）种群内个体交配是随机的；（３）没有突变产生。

种群的基因频率和基因型频率就可以一代代稳定不变，保持平衡，这就是遗传平衡定律，也称“哈代—温伯格平衡”。

遗传平衡定律可以写成（ｐ＋ｑ）２＝ｐ２＋２ｐｑ＋ｑ２＝１。

Ｐ代表显性基因的频率，ｑ代表隐性基因的频率，ｐ２代表显性纯合体的基因型频率，ｑ２代表隐性纯合体的基因型频率，２ｐｑ代表含一对等位基因的杂合体的基因型频率。

注意：遗传平衡指的是理想的种群。

在自然条件下，这样的种群是不存在的。

因为在自然界中，通过自然选择导致种群的进化是必然的，人工选择也会打破这种平衡。

三、强化训练
【练习１】已知果蝇的灰身（ＡＡ）和黑身（ａａ）是一对相对性状，基因位于常染色体上。

现有纯种灰身果蝇和纯种黑身果蝇杂交，Ｆ１全为灰身。

Ｆ１自由交配产生Ｆ２。

将Ｆ２中的灰身果蝇取出，让其自由交配，后代中灰身果蝇与黑身果蝇的比例为（）。

Ａ．１︰１Ｂ．５︰１Ｃ．３︰１Ｄ．８︰１
【练习２】（２０１０全国ＩＩ卷）已知某环境条件下某动物的ＡＡ和Ａａ的个体全部成活，ａａ个体在出生前会全部死亡。

现有该种群的一个大群体，只有ＡＡ、Ａａ两种基因型，其比例为１︰２，假设每对亲本只交配一次且成功受孕，均为单胎，在上述环境条件下，理论上该种群随机交配产生的第一代中ＡＡ和Ａａ的比例是（）。

Ａ．１︰１Ｂ．１︰２Ｃ．２︰１Ｄ. ３︰１
【练习３】某种群中，ＡＡ的个体占２５％，Ａａ的个体占５０％，ａａ的个体占２５％。

若种群中的个体自由交配，且ａａ的个体无繁殖能力，则子代中ＡＡ︰Ａａ︰ａａ的比值是（）。

Ａ．３︰２︰３Ｂ．４︰４︰１
Ｃ．１︰１︰０Ｄ．１︰２︰１
【练习４】在果蝇中，灰身（Ａ）对黑身（ａ）为显性，基因位于常染色体上，某雌雄个体数量相等，随机交配的培养瓶中，黑身果蝇占１％，则该瓶内，灰身杂合体个占该种群的（）。

Ａ．２％Ｂ．１０％Ｃ．１８％Ｄ．９０％
【练习５】小麦秆锈病的抗性由显性基因控制，一种子公司想用Ａａ的抗秆锈病小麦为亲本，采用逐代自交的方法来选育合符大田推广的种子。

具体做法：将Ａａ自交，子代中，淘汰患病植株，保留正常植株再自交，如此重复。

如果种子播种后抗病植株达到９０％就可以出售，请问：经过两次选育所收获的种子可以出售吗？_______，因为___________________。

强化训练答案：１．Ｄ；２．Ａ；３．Ｂ；４．Ｃ；５．可以，所得种子抗病率为９０％。

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【参考文献】
［１］刘祖洞，江绍慧．遗传学（下）［Ｍ］．北京：高等教育出版社，１９７９：２５７．。