淺析自交與自由交配及其應用舉例

李衛松

一、知識內涵辨析

1.自交與自由交配的概念不同

（1）自交的概念

自交是遺傳學術語，有狹義和廣義兩種理解。狹義的自交僅限于植物，指兩性花的自花傳粉（如豌豆），或者雌雄同株植物的異花傳粉（如玉米），其實質就是參與融合的兩性生殖細胞來自同一個體；廣義的自交是指具有相同基因型的兩個個體進行交配。一般來說，有性別決定的生物不能自交。動物一般不說自交，只能說基因型相同的個體雜交，相當于自交。

（2）自由交配的概念

自由交配也叫隨機交配，是指種群內具有生殖能力的雌雄個體之間可以隨機交配，不受基因型的限制（既有基因型相同的個體交配，也有基因型不同的個體交配），強調隨機性。在間行種植的玉米種群中，隨機交配包括自交和雜交方式，對豌豆、水稻、小麥等主要進行自花授粉的植物來說，隨機交配的概念不適用，而主要是自交。在動物種群中，隨機交配指基因型相同或不同的雌雄異體交配，交配組合數為理論應出現的數目。

2.自交與自由交配的交配組合種類不同

若某群體中有基因型AA、Aa、aa的個體，自交方式有AAAA、AaAa、aaaa三種交配方式，而自由交配方式除上述三種交配方式外，還有AAAa、AAaa、Aaaa，共六種交配方式。

3.自交與自由交配的結果不同

自交和自由交配產生的后代中，基因型頻率不同。如，含一對等位基因（Aa）的生物，連續自交n代產生的后代中，基因型為Aa的個體占1/2n，而基因型為AA和aa的個體各占1/2（1-1/2n）。隨著自交代數的增加，AA、aa基因型頻率升高，而Aa基因型頻率趨近于0；若自由交配n代產生的后代中，AA∶Aa∶aa=1∶2∶1，自由交配不改變后代基因型頻率。

二、典例應用分析

【例1】 已知一批基因型為AA和Aa的豌豆種子，其數目之比為1∶2，將這批種子種下，自然狀態下自由交配（假設結實率相同），其子一代中基因型為AA、Aa、aa的種子數之比為（ ）。

A.3∶2∶1 B.1∶2∶1 C.3∶5∶1 D.4∶4∶1

分析：這道題很多學生會選擇D，究其原因，學生審題抓住了“自由交配”這個關鍵詞，通過計算可得D答案，而忽略了豌豆這種植物本身的特點，自然狀態下豌豆自花傳粉閉花授粉。這道題出題者就是以自由交配作為陷阱來考查學生對遺傳材料和遺傳交配方式是否深入理解，暴露出不少學生對自交和自由交配的概念的認識僅僅停留在基本文字上，對概念的內涵和本質不甚理解，還不能達到靈活應用的水平。正確解決此題關鍵是審題，抓住豌豆、自然狀態下自由交配實質就是自交。群體中AA和Aa分別占整體的1/3和2/3，它們分別自交。AA自交后代全是AA，而Aa自交會發生性狀分離。圖解如下：

【例2】 一種生物個體中，如果隱性個體的成體沒有繁殖能力，一個雜合子（Aa）自交，得子一代（F1）個體，在F1個體只能自交和可以自由交配兩種情況下，F2代有繁殖能力的個體中，雜合子分別占（ ）。

A.1/34/9 B.5/68/9 C.2/51/2 D.1/24/9

分析：本題審題時要抓住幾個關鍵詞：隱性個體沒有繁殖能力、自交、自由交配和F2代有繁殖能力的個體中，雜合子。錯選A和D的學生較多，究其原因是：學生在具體求解時，對F2有繁殖能力的個體的理解包括了所有存在的個體，忽略了aa個體沒有繁殖能力，還有的是對自由交配的組合弄錯了。這道題在分析自交和自由交配組合時要考慮到“淘隱”，自交組合是AAAA、AaAa，自由交配組合是AAAA、AaAa、AAAa。一個雜合子Aa自交，得子一代F1個體為1/4AA、1/2Aa、1/4aa，由于aa個體沒有繁殖能力，在分析F1自交和自由交配問題時，要除去aa個體，進行比例重排，得出F1代有繁殖能力的個體為1/3AA、2/3Aa。F1代自交，1/3AA后代均為AA，Aa的后代中具繁殖能力的個體為2/3（1/4AA+2/4Aa），也就是說，F1代自交，F2中有繁殖能力的個體為1/2AA+1/3Aa，，所以F2代有繁殖能力的個體中，雜合子占2/5。F1代自由交配，利用“配子法”，有繁殖能力的個體為1/3AA和2/3Aa，可推算出能產生的A配子為2/3，產生a配子為1/3，根據遺傳平衡定律，F2中有繁殖能力的個體為4/9AA+4/9Aa，所以F2代有繁殖能力的個體中，雜合子占1/2。

三、教學啟示

自交和自由交配，可以利用模型演示和對比法對概念的內涵和外延加以剖析，澄清概念認識的模糊，深化學生對概念的全面理解，避免錯誤認識的產生。同時在概念教學過程中，要結合實際情況對概念作適當補充和擴充，強調概念之間的聯系，并利用典型實例加以辨析，強化和鞏固學生對概念的理解，進而提高課堂教學的效益。