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遗传题中的自交与自由交配

冉珩李莉（陕西师范大学生命科学学院陕西·西安710119）

摘要：高中学生在学习自交、自由交配这两个概念时，通常能大致理解其含义，

但当它们在赋予了特定情境的遗传题中出现时，往往感觉困难重重。本文结合典

型例题分析它们各自的解题方法，总结出相应的规律。

关键词：自交自由交配一般规律

自交、自由交配既是教学的难点，又是高考的热点。学生在学习这两个概念时，通常能大致理解其含义，但是当它们在赋予了特定情境的遗传题中出现时，往

往感觉困难重重。笔者结合例题对这两个概念加以辨析，期望对提高学生遗传题

的解题能力有所帮助。

1自交与自由交配的概念

自交，遗传学术语，有广义和狭义两种理解。广义的自交是指基因型相同的

生物个体之间相互交配的方式。狭义的自交仅限于植物，指两性花植物的自花受

粉（如豌豆）或同株异花受粉（如玉米），其实质就是参与融合的两性生殖细胞

来自同一个体。动物一般不说自交，只能说基因型相同的个体杂交相当于自交[1] 。

例如在某一群体中，有基因型为 AA、 Aa、aa 的个体，则群体个体自交指的就是

AA×AA、Aa×Aa、aa×aa。自交可用于植物纯合子、杂合子的鉴定。在育种实践

中，让杂合子连续自交可提高纯合子的比例。因为自交是指基因型相同的个体相互交配，当两亲本之中的一个确定时，另一个亲本出现的概率就是 1 ，所以计算时只要乘以一次对应的比例系数。

自由交配，又可以称为随机交配，是指群体中的雌雄个体间无选择地进行交配，其中包含自交和杂交。例如在某一群体中，有基因型为AA、Aa、aa 的个体，这些个体的随机交配指的就是AA×AA、Aa× Aa、aa× aa、AA（♀）× Aa（♂）、AA（♂）× Aa（♀）、 Aa（♀）× aa（♂）、 Aa（♂）× aa（♀）、 AA（♀）× aa

（♂）、AA（♂）×aa（♀）。自由交配由于亲本基因型的不确定性，需要将两个亲本的比例系数相乘计入下一代。

2自交与自由交配相关题型的解法

自交题型的解法

例题 1：[2009 ·宁夏卷 ] 已知某闭花受粉植物高茎对矮茎为显性，红花对白花为

显性，两对性状独立遗传。用纯合的高茎红花与矮茎白花杂交，F1 自交，播种

所有的 F2，假定所有 F2 植株都能成活， F2 植株开花时，拔掉所有的白花植株，假定剩余的每株 F2 植株自交收获的种子数量相等，且 F3 的表现型符合遗传的基本定律。从理论上讲F3 中表现白花植株的比例为()

4 6 816

[ 解析 ] 试题中设计了“两对相对性状”这一陷阱，其实如果控制两对相对性状的基因是独立遗传的，那么研究两对相对性状的遗传时满足基因自由组合定律，单独研究每一对相对性状的遗传时都满足基因分离定律，所以此题我们只需关注红

花白花这一对相对性状。设该植物的红花、白花这一对相对性状由基因 A、a 控制。F1 的基因型为Aa, F1 自交, 产生的F2 代中有1/4AA、1/2Aa 、1/4aa, 去掉白花aa， F2 红花基因型为 1/3AA、2/3Aa，再自交如下图：

F2 中红花的基 1 2

3AA 3 Aa

因型

自交后代基因 1 1 1

AA 4 AA 2 Aa 4 Aa 型及比例

红花红花红花白花

自交后代表现

1 2 1 2 1 2 1

型及比例

（3）（3×4）（3×2）（3×4）

F3 基因型及比

1 1

1 1

1

例统计

3+6 = 2 AA

3Aa 6 aa

F3 表现型及比

1 1 5 1 红花

2 +3=

6

白花 6

例统计

自由交配题型的解法

对于自由交配一类题型的计算， 如果把每一种组合都写出来再计算， 会比较繁琐，还容易出错。笔者建议，如果自由交配的种群足够大，所有的雌雄个体间

都能自由交配并产生可育后代， 没有迁入和迁出，自然选择对相关基因不起作用，

同时相关基因不产生突变 [2] ，可以先计算出群体中每个基因的基因频率，然后由每个基因的基因频率计算后代各种基因型的频率，即运用哈迪—温伯格定律。

例题 2：在某昆虫种群中，决定翅色为绿色的基因为

A ，决定翅色为褐色的基因

为 a ，其中基因型 AA 个体占 30%，Aa 个体占 60%，aa 个体占 10%,假设该种群非常大，所有的雌雄个体间都能自由交配并产生后代， 没有迁入和迁出， 自然选择对 A 和 a 没有作用，基因 A 和 a 都不产生突变，则有如下的关系：

亲代基因型的频率

AA （ 30%） Aa （60%）

aa （10%）

配子的比率

A （30%） A （30%） a （ 30%）

a （10%）

子一代基因型频率

AA （ 36%） Aa （48%）

aa （16%）

子一代基因频率

A （60%） a （40%）

由上表不难看出， 子一代的基因频率和亲代的基因频率相同。代以及若干代以后， 种群的基因频率仍然和亲代的基因频率相同，只发生在种群内部。 种群的基因型频率只需一代就可以达到平衡，

子二代、子三

因为基因交流

即子二代、子

三代以及若干代以后的基因型频率和子一代的基因型频率相同。

3 一般规律

若不考虑自然选择、基因突变等因素的影响，基因型为 AA 、Aa 、aa 的种群，在自交或随机交配的情况下， 基因频率不会改变， 但是基因型频率却出现两种可能性：如果自交，后代的基因型频率会发生变化，纯合子的频率增加，杂合子的频率减小；如果随机交配，那么后代的基因型频率不发生变化。

4 典型例题分析

例题 3：[2013 ·山东卷 ] 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

因型的频率绘制曲线如图所示。下列分析错误的是

( )

A ．曲线Ⅱ的 F 3 中 Aa 基因型频率为

B ．曲线Ⅲ的 F 2 中 Aa 基因型频率为

C ．曲线Ⅳ的 F n 中纯合体的比例比上一代增加 (1/2) n ＋1

D ．曲线Ⅰ和Ⅳ的各子代间 A 和 a 基因的频率始终相等

[ 解析]

基因型为

Aa 的小麦，连续自交

n 代， F n 中

Aa 出现的概率为

1

2n ，对应曲

1

1 线Ⅳ，纯合子出现的概率为

1－2n ， F n 中纯合体的比例比上一代增加

1－2n －