浅析自交与自由交配及其应用举例

李卫松

一、知识内涵辨析

1.自交与自由交配的概念不同

（1）自交的概念

自交是遗传学术语，有狭义和广义两种理解。狭义的自交仅限于植物，指两性花的自花传粉（如豌豆），或者雌雄同株植物的异花传粉（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；广义的自交是指具有相同基因型的两个个体进行交配。一般来说，有性别决定的生物不能自交。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。

（2）自由交配的概念

自由交配也叫随机交配，是指种群内具有生殖能力的雌雄个体之间可以随机交配，不受基因型的限制（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，对豌豆、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.自交与自由交配的交配组合种类不同

若某群体中有基因型AA、Aa、aa的个体，自交方式有AAAA、AaAa、aaaa三种交配方式，而自由交配方式除上述三种交配方式外，还有AAAa、AAaa、Aaaa，共六种交配方式。

3.自交与自由交配的结果不同

自交和自由交配产生的后代中，基因型频率不同。如，含一对等位基因（Aa）的生物，连续自交n代产生的后代中，基因型为Aa的个体占1/2n，而基因型为AA和aa的个体各占1/2（1-1/2n）。随着自交代数的增加，AA、aa基因型频率升高，而Aa基因型频率趋近于0；若自由交配n代产生的后代中，AA∶Aa∶aa=1∶2∶1，自由交配不改变后代基因型频率。

二、典例应用分析

【例1】 已知一批基因型为AA和Aa的豌豆种子，其数目之比为1∶2，将这批种子种下，自然状态下自由交配（假设结实率相同），其子一代中基因型为AA、Aa、aa的种子数之比为（ ）。

A.3∶2∶1 B.1∶2∶1 C.3∶5∶1 D.4∶4∶1

分析：这道题很多学生会选择D，究其原因，学生审题抓住了“自由交配”这个关键词，通过计算可得D答案，而忽略了豌豆这种植物本身的特点，自然状态下豌豆自花传粉闭花授粉。这道题出题者就是以自由交配作为陷阱来考查学生对遗传材料和遗传交配方式是否深入理解，暴露出不少学生对自交和自由交配的概念的认识仅仅停留在基本文字上，对概念的内涵和本质不甚理解，还不能达到灵活应用的水平。正确解决此题关键是审题，抓住豌豆、自然状态下自由交配实质就是自交。群体中AA和Aa分别占整体的1/3和2/3，它们分别自交。AA自交后代全是AA，而Aa自交会发生性状分离。图解如下：

【例2】 一种生物个体中，如果隐性个体的成体没有繁殖能力，一个杂合子（Aa）自交，得子一代（F1）个体，在F1个体只能自交和可以自由交配两种情况下，F2代有繁殖能力的个体中，杂合子分别占（ ）。

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

分析：本题审题时要抓住几个关键词：隐性个体没有繁殖能力、自交、自由交配和F2代有繁殖能力的个体中，杂合子。错选A和D的学生较多，究其原因是：学生在具体求解时，对F2有繁殖能力的个体的理解包括了所有存在的个体，忽略了aa个体没有繁殖能力，还有的是对自由交配的组合弄错了。这道题在分析自交和自由交配组合时要考虑到“淘隐”，自交组合是AAAA、AaAa，自由交配组合是AAAA、AaAa、AAAa。一个杂合子Aa自交，得子一代F1个体为1/4AA、1/2Aa、1/4aa，由于aa个体没有繁殖能力，在分析F1自交和自由交配问题时，要除去aa个体，进行比例重排，得出F1代有繁殖能力的个体为1/3AA、2/3Aa。F1代自交，1/3AA后代均为AA，Aa的后代中具繁殖能力的个体为2/3（1/4AA+2/4Aa），也就是说，F1代自交，F2中有繁殖能力的个体为1/2AA+1/3Aa，，所以F2代有繁殖能力的个体中，杂合子占2/5。F1代自由交配，利用“配子法”，有繁殖能力的个体为1/3AA和2/3Aa，可推算出能产生的A配子为2/3，产生a配子为1/3，根据遗传平衡定律，F2中有繁殖能力的个体为4/9AA+4/9Aa，所以F2代有繁殖能力的个体中，杂合子占1/2。

三、教学启示

自交和自由交配，可以利用模型演示和对比法对概念的内涵和外延加以剖析，澄清概念认识的模糊，深化学生对概念的全面理解，避免错误认识的产生。同时在概念教学过程中，要结合实际情况对概念作适当补充和扩充，强调概念之间的联系，并利用典型实例加以辨析，强化和巩固学生对概念的理解，进而提高课堂教学的效益。