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自交和自由交配有什么区别?

(2011-12-14 13:24:59)
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杂谈

自交和自由交配有什么区别?这是困扰很多师生的问题。因为在一些遗传题和概率计算题中,经常涉及到这两个概念;而在08年江苏高考生物试题中,也有相应内容的考查,若不能把握二者的区别,答题时就很容易出错,也会在高考中失分。下面笔者从概念入手,分析二者的区别,并例举常见习题进一步说明。

  概念上的不同

1.1  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。

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。

 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。

常见习题例析

例1  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得F1,F1全为灰身。让F1自由交配得到F2,将F2中灰身蝇取出,让其自由交配得F3,F3中灰、黑身蝇的比例为(  

A 1:1    B 3:1     C 5:1    D 8:1

解析:依据题意,灰身为显性性状,F1中无论雌、雄个体,都为灰身(Aa),F2代灰身蝇中,雌、雄都有AA、Aa、二种基因型,比例为1/3AA、2/3 Aa。因此让F2中灰身蝇自由交配,交配组合如下表所示:

 

 

F2(♀)

F2(♂)

1/3AA

2/3Aa

1/3AA

1/3AA×1/3AA

1/3AA×2/3Aa

2/3Aa

2/3Aa×1/3AA

2/3Aa×2/3Aa

因此可用棋盘法解答此题:

    F2♀配子

F2♂配子

2/3A

1/3 a

2/3A

4/9AA(灰)

2/9Aa(灰)

1/3 a

2/9Aa(灰)

1/9aa(黑)

 

 

 

 

 

 

答案:D

例2  豌豆种子的黄粒和绿粒是一对相对性状,基因位于常染色体上,将纯种的黄粒和绿粒豌豆杂交得F1全为黄粒。让F1自交得到F2,将F2中黄粒种子取出,种植所得的植株自交得F3,问F3中黄粒、绿粒的比例为(  

A 1:1    B 3:1     C 5:1    D 8:1

解析:这道试题的操作过程与例1完全相同,但因豌豆为自花授粉植物,所以让F2中黄粒植株自交就是自花授粉,交配组合只有两种:1/3(AA×AA)、2/3(Aa×Aa),求得F3中黄粒与绿粒之比为5:1,答案:C。

例3  某植物种群中,AA个体占16%,aa个体占36%,该种群随机交配产生的后代中AA个体百分比、A基因频率和自交产生的后代中AA个体百分比、A基因频率的变化依次为(  

A.增大,不变;不变,不变          B.不变,增大;增大,不变

C.不变,不变;增大,不变          D.不变,不变;不变,增大

解析:随机交配(自由交配)的后代,基因型频率和基因频率都不改变,而自交后代中,基因型频率改变,基因频率不改变。答案:C。

例4  某植物种群中,AA基因型个体占30%,aa个体占20%,该种群植物自交,后代中AA、aa基因型个体出现的频率以及A、a基因频率分别为(  

42.5%  32.5%   55%   45%     55%  45%  55%  45%

42.5%  32.5%  45%   55%      55%  45%  45%  55%

解析:首先计算出该植物种群中A%=55%,a%=45%。该植物种群自交,交配组合有30%(AA×AA)、20%(aa×aa)、50%(Aa×Aa),后代中AA基因型个体的频率为:30%×1+50%×1/4=42.5%;aa基因型个体出现的频率为:20%×1+50%×1/4=32.5%;因为自交后代基因频率不变,所以后代中A%=55%,a%=45%。答案:A。

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