自交和自由交配

自交和自由交配

1 概念上的不同

1．1 自交

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，但为防止物种衰退现象，它们也通常进行异体受精。因此，在动物种群中，若没特殊说明，自交的含义是指基因型相同的雌雄异体交配。

1．2 自由交配

自由交配指在一种群中，不同基因型的个体之间都有交配机会且机会均等，既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，随机交配包括自交和杂交方式，对水稻、小麦等主要进行自花授粉的植物来说，随机交配的概念不适用，而主要是自交。在动物种群中，随机交配指基因型相同或不同的雌雄异体交配，交配组合数为理论应出现的数目。

2 后代相关频率变化的比较

2．1 自交和自由交配后代中，基因频率变化

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，种群中的基因频率都不改变。例如：在一个Aa种群中，A=50%，a=50%，则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=50%，a=50%。

2．2 自交和自由交配后代中，基因型频率变化

自交和自由交配产生的后代中，基因型频率却有不同。如Aa种群自交多代，AA、aa频率升高，而Aa频率趋进于0；而自由交配产生的后代，各种基因型出现的机率相等，因此自由交配不改变后代基因型频率。

3 遗传平衡定律法

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 =1,若亲本产生A的基因频率为P，产生ａ的基因频率为ｑ，则子代基因型及比值为AA＝p2、Aa＝２pq、aa＝q2。

3 常见习题例析

已知果蝇的灰身和黑身是一对相对性状，基因位于常染色体上。将纯种的灰身和黑身蝇杂交，F1全为灰身。F1自交产生F2，试问：

（1）取F2中的雌雄果蝇自由交配，后代中灰身和黑身果蝇的比例为（）

（2）取F2中的雌雄果蝇自交，后代中灰身和黑身果蝇的比例为（）

（3）将F2的灰身果蝇取出，让其自由交配，后代中灰身和黑身果蝇的比例为（）

（4）将F2的灰身果蝇取出，让其自交，后代中灰身和黑身果蝇的比例为（）

A．5：1 B．8：1 C．5：3 D．3：1

解析：本题涉及不同范围的果蝇中，自交或自由交配产生后代遗传机率的计算。设等位基因为A、a，依题意，灰身对黑身是显性。

（1）解法一果蝇属雌雄异体生物，自由交配必然是在雌、雄个体间，而F2雌、雄性个体的基因型均有三种可能：1/4AA、1/2Aa、1/4aa；但雌雄个体自由交配中能产生aa的组合方式如下：①

1/2Aa×1/2Aa，②1/4aa×1/4aa，③1/2Aa×1/4aa，④1/4aa×1/2Aa，通过计算各组合后代中黑身（aa）个体的机率，即得到aa=1/4。

解法二在自由交配的群体中，可采用先求出a基因频率，再求aa的基因型频率来计算。在F2群体中，a基因频率为1/2，则后代中黑身个体的机率aa=1/2×1/2=1/4，故灰身与黑身之比为3：1，答案选D。

（2）解法一由于群体个体之间不是自由交配，故不能使用基因频率的方法来计算。F2中雌雄果蝇自交方式有三种，即①1/4AA×AA，②1/2Aa×Aa，③1/4aa×aa，通过计算组合②③后代中黑身个体的机率，即得到aa=1/2×1/4+1/4×1=3/8。

解法二在果蝇自交这个群体中，纯合子(AA+aa)+杂合子(Aa)=1，而F2中Aa=1/2，F2自交后代中

Aa=1/4，故aa=(1－杂合子)/2=3/8，答案选C。

（3）解法一F2灰身果蝇中基因型为1/3AA，2/3Aa，自由交配有4种方式，①1/3AA×1/3AA，②

2/3Aa×2/3Aa，③1/3AA×2/3Aa，④2/3Aa×1/3AA，但只有2/3Aa与2/3Aa杂交时才能产生aa，故aa=1/9；解法二F2灰身果蝇中a基因频率=1/3，其后代aa=1/3×1/3=1/9，答案选B。

（4）F2的灰身果蝇自交方式有两种，即1/3AA×AA，2/3Aa×Aa，则aa=2/3×1/4=1/6，答案选A。

答案：（1）D （2）C （3）B （4）A

从上述计算可看出，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时各种基因型出现的概率，如F2中Aa自交为1/4Aa×Aa，而Aa自由交配为1/4Aa×1/4Aa。因为自交时,某个体基因型是Aa的机率是1/4,当它的基因型确定后,与之交配的个体(不论是同一个体还是相同基因型的个体),其基因型就随之确定了,因此不用再乘以1/4.如同有两个人如果知道他们穿的衣服颜色是一样的,那么当其中一个穿的衣服颜色决定后,另一个就一定是与他的相同了。自由交配则不同,两个个体基因型都是未知的,所以都要先确定它们各自的概率。

1．番茄的红果对黄果是显形，现让纯合的红果番茄与黄果番茄杂交得F1，F1自交得F2，现让F2中的红果番茄与红果番茄自由交配，其后代中杂合子占多少？（）

A．3/4 B．4/9 C．1/9 D．1/6

2．AA与aa杂交得F1，F1自交得F2，取表现型为显性的个体自由交配，后代中显性与隐性性状之比A．8:1 B．3:1 C．9:1 D．16:1

3．在调查某小麦种群时发现T（抗锈病）对t（易感染）为显性，在自然情况下该小麦种群可以自由交配，据统计TT为20％，Tt为60％，tt为20％。该小麦种群突然大面积感染锈病，致使全部的易感染小麦在开花之前全部死亡。计算该小麦在感染锈病之前与感染锈病之后基因T的频率分别是多少A．50％和50％ B．50％和62.5％

C．62.5％和50％ D．50％和100％

4．一对红眼果蝇交配，后代中出现了白眼果蝇。若子一代果蝇自由交配，理论上子二代果蝇中红眼与白眼的比例为()

A．3∶1 B．5∶3 C．13∶3 D．7∶14

5．将同种黄色鼠（A）和灰色鼠（a）杂交，已知A和a是由常染色体上的一对等位基因控制的。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。如果黄色鼠与黄色鼠（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，那么在第三代中黄色鼠的比例是（）