生物讲义3(自交自由交配)--刘大鹏

自交、自由交配、连续自交并淘汰

自交：在遗传学上，动、植物交配方式有杂交和近交（近亲繁殖），其中近交是指有亲缘关系的个体相互交配，如同胞兄妹交、叔父侄女交、堂表兄妹交等。在各类近交中，亲缘关系最近的交配是自交，即同一个体产生的雌、雄配子相互结合产生下一代。自交的概念在植物和动物种群中的含义有所不同，这是解题的关键：

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。

自交是指植物中的自花授粉和雌雄异花的同株授粉，广义的自交也可指基因型相同的个体相互交配。若只考虑一个种群的一对等位基因B和b，种群中个体的基因型为BB、Bb、bb，则其包含的交配组合为BB×BB、Bb×Bb、bb×bb三类。

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。

自由交配又叫随机交配，是指在一个有性繁殖的生物种群中，任何一个雌性或雄性个体与任何一个异性个体交配的机会均等。若只考虑一个种群的一对等位基因B和b，种群中个体的基因型为BB、Bb、bb，则其包含的交配组合为BB×BB、Bb×Bb、bb×bb、BB×Bb、Bb×bb、BB×bb。

基因频率的计算

【1】某种群中，基因型为AA的个体有2 000个，基因型为Aa的个体有2 000个，基因型为aa的个体有6 000个。它们迁移到一个孤岛上自由交配繁衍。A 基因在初始时的频率和繁衍两代(假设子代都存活)后的频率分别是

A．和B．和C．和

D．和

【2】纯种高茎豌豆和矮茎豌豆杂交，F

1全为高茎，F

1

自交得F

2

，在F

2

中选出高

茎豌豆，让其在自然状态下结实，后代中高茎与矮茎之比为，DD、Dd、dd

三种基因型之比为。

【3】两只灰身果蝇交配，子代中灰身∶黑身=3∶1，选出其中的灰身果蝇，全部使其自由交配，下一代果蝇中灰身与黑身的比例是，BB、Bb、bb三种基因型的概率依次为。

【4】在一个种群中，基因型为AA的个体占50%，基因型为Aa的个体占20%，基因型为aa的个体占30%，假设各种基因型的个体存活率和繁殖率都相同，请计算下列问题：

1．该种群中，A和a的频率分别为。

2．若该种群自交一代后，A和a的频率分别为，自交两代后，A和a的频率分别为；若该种群自由交配一代后，A和a的频率分别为，自由交配两代后，A和a的频率分别为。

3．若该种群连续自交后，F

1

中AA、Aa、aa基因型的频率分别

为。F

2

中AA、Aa、aa基因型的频率分别为。Fn 中AA、Aa、aa基因型的频率分别为。

4．若该种群自由交配，F

1

中AA、Aa、aa基因型的频率分别为。

F

2

中AA、Aa、aa基因型的频率分别为。Fn中AA、Aa、aa基因型的频率分别为。

2．自交和自由交配后代中，基因型频率变化

3．1连续自交与连续自交基因型频率计算：（见下图）

3．2．2随机交配淘汰隐性个体Aa基因型频率计算

方法一：用亲本的基因型频率计算子代的基因型频率

第一步：根据亲本基因型Aa，随机交配一代，得到F

1

的基因型频率AA=1/3，Aa =2/3。

第二步：根据F

1的基因型频率，得到F

2

：

得到F

2

的基因型4/9AA 和4/9Aa，Aa基因型频率=1/2。

第三步：根据F

2的基因型4/9AA 和4/9Aa，得到F

3

：

得到F

3

的基因型36/81AA 和24/81Aa，Aa基因型频率=2/5。

方法二：用基因频率计算子代的基因型频率

第一步：根据亲本基因型Aa，统计基因频率A为1/2，a为1/2，得到F

1

的基因型频率。

去除基因型为aa个体，得到F

1

的基因型1/3AA 和2/3Aa。

第二步：计算F

1基因频率A为2/3，a为1/3，得到F

2

的基因型频率。

去除基因型为aa个体，得到F

2

的基因型4/9AA 和4/9Aa，Aa基因型频率=1/2。

第三步：计算F

2基因频率A为3/4，a为1/4，得到F

3

的基因型频率。

去除基因型为aa个体，得到F

3

的基因型9/16AA 和6/16Aa，Aa基因型频率=2/5。

方法三：根据遗传平衡定律计算

如果一个种群符合下列条件：①种群是极大的；②种群个体间交配是随机的；

③没有突变产生；④种群之间不存在个体的迁移或基因交流；⑤没有自然选择。那么，这个种群的基因频率（包括基因型频率）就可以一代代保持平衡，这就是哈代—温伯格定律，也称遗传平衡定律。公式可以表示为（p+q）2=p2+2pq+q2。其中p为显性基因频率，q为隐性基因频率。

第一步：根据亲本基因型Aa，A的基因频率p为1/2，a的基因频率q为1/2。

第二步：AA基因型频率为p2=1/4，Aa基因型频率为2pq=2×1/2×1/2=2/4，

淘汰aa个体，统计F

1

基因频率A为2/3，a为1/3。

第三步：AA基因型频率为p2=4/9，Aa基因型频率为2pq=2×2/3×1/3=4/9，

淘汰aa个体，统计F

2

基因频率A为3/4，a为1/4。

第四步：AA基因型频率为p2=9/16，Aa基因型频率为2pq=2×3/4×1/4=6/16，

淘汰aa个体，统计F

3

基因频率A为4/5，a为1/5。

第五步：AA基因型频率为p2=16/25，Aa基因型频率为2pq=2×4/5×1/5=8/25，

淘汰aa个体，统计F

4

基因频率A为5/6，a为1/6。

以此类推，当趋向于F

n

时，A基因频率为（n+1）/（n+2），a基因频率为1/（n+2）。

本题F

3中Aa基因型频率可用F

2

基因频率A=（2+1）/（2+2）=3/4，a=1/（2+2）

=1/4来计算，获得AA基因型频率为p2=9/16，Aa基因型频率为2pq=2×3/4×1/4=6/16，淘汰aa个体，则F

3

中Aa基因型频率=（6/16）/[（9/16）+（6/16）]=2/5。