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自交和自由交配的辨析
[素能建構]
1．自交
(1)概念：雌雄同體的生物同一個體上的雌雄配子結合(自體受精)。在植物方面，指自花傳粉和雌雄同株異花的同株傳粉。有時也表示相同基因型的個體相互交配的方式。
(2)相關計算：某自花傳粉的植物群體中，顯性性狀中AA占1/3、Aa占2/3，則自交后產生各種遺傳因子組成的比例為：
1/3AA×AA＝1/3AA
2/3Aa×Aa＝2/3(1/4AA＋1/2Aa＋1/4aa)
＝1/6AA＋1/3Aa＋1/6aa
所以
(3)雜合子連續自交，子代所占比例分析：
Fn 雜合子 純合子 顯性純合子 隱性純合子 顯性性狀個體 隱性性狀個體
所占比例
1－ － － ＋ －
ⅰ.據上表，可用下圖中曲線①表示純合子(AA和aa)所占比例，曲線②表示顯性(隱性)純合子所占比例，曲線③表示雜合子所占比例。
ⅱ.上表中n的含義是指雜合子自交的代數。
ⅲ.Fn顯性個體中不能穩定遺傳的個體所占比例為()∶(＋)＝2∶(2n＋1)。
2．自由交配
若某群體中有遺傳因子組成為AA、Aa和aa的個體。
(1)自交方式有AA×AA、Aa×Aa、aa×aa三種。
(2)自由交配方式有AA×AA、Aa×Aa、aa×aa、AA×Aa、AA×aa、Aa×aa六種。
(3)示例：已知果蠅的黑身(b)和灰身(B)是一對相對性狀，將純種的灰身果蠅和黑身果蠅雜交，F1全部為灰身，讓F1自由交配得到F2，將F2的灰身果蠅全部取出，讓其自由交配，求后代中灰身果蠅所占的比例。
分析：灰身為顯性性狀，F2中灰身的遺傳因子組成為BB或Bb，分別占1/3和2/3。
方法一：F2中灰身果蠅自由交配有四種組合方式。
♂1/3BB×♀1/3BB→1/9BB灰身
♂1/3BB×♀2/3Bb→2/9B_ 灰身
♂2/3Bb×♀1/3BB→2/9B_ 灰身
♂2/3Bb×♀2/3Bb→3/9B_ 灰身＋1/9bb黑身
因此后代中灰身果蠅比例為1/9＋2/9＋2/9＋3/9＝8/9。
方法二：F2中只有Bb×Bb后代才出現bb(黑身)果蠅，故黑身果蠅所占比例為2/3Bb×2/3Bb＝(2/3)×(2/3)×(1/4)＝1/9，則灰身果蠅所占比例為1－1/9＝8/9。
[對點訓練]
1．豌豆花的位置分為葉腋和莖頂兩種，分別受遺傳因子T和t控制。種植遺傳因子組成為TT和Tt的豌豆，兩者數量之比是2∶1。若兩種類型的豌豆繁殖率相同，則在自然狀態下，所有子代中遺傳因子組成為TT、Tt、tt的個體數量之比為(　　)
A．7∶6∶3　　　 B．9∶2∶1
C．7∶2∶1 D．25∶10∶1
B　[根據題意，遺傳因子組成為TT的豌豆自交，后代遺傳因子組成都是TT；遺傳因子組成為Tt的豌豆自交，后代遺傳因子組成有三種：1/4TT、1/2Tt、1/4tt，則所有子代中遺傳因子組成為TT的個體的數量占2/3＋(1/3)×(1/4)＝9/12，遺傳因子組成為Tt的個體的數量占(1/3)×(1/2)＝2/12；遺傳因子組成為tt的個體的數量占(1/3)×(1/4)＝1/12，因此子代中遺傳因子組成為TT、Tt、tt的個體數量之比為9∶2∶1。]
2．某玉米品種含一對遺傳因子A和a，其中a純合的植株花粉敗育，即不能產生花粉，含A的植株完全正常。現有遺傳因子組成為Aa的玉米若干，每代均為自由交配直至F2，F2植株中正常植株與花粉敗育植株的比例為(　　)
A．1∶1　　　B．3∶1 C．5∶1　　　D．7∶1
C　[遺傳因子組成為Aa的個體自交，F1的遺傳因子組成及比例為AA∶Aa∶aa＝1∶2∶1。進行自由交配時，雌性個體產生的配子種類及比例是A∶a＝1∶1，由于aa不能產生正常的花粉，能產生花粉個體的遺傳因子組成及比例為AA∶Aa＝1∶2，因此雄配子的種類及比例是A∶a＝2∶1，則自由交配直至F2，aa的概率為＝(1/2)×(1/3)＝1/6，所以F2植株中正常植株與花粉敗育植株的比例為5∶1。]
3．(多選)將遺傳因子組成為Aa的豌豆連續自交，后代中的純合子和雜合子按所占的比例得到如下所示的曲線圖。據圖分析，下列說法正確的是(　　)
A．a曲線可代表自交n代后純合子所占的比例
B．b曲線可代表自交n代后顯性純合子所占的比例
C．隱性純合子的比例比b曲線所對應的比例要小
D．c曲線可代表后代中雜合子所占比例隨自交代數的變化
ABD　[Aa自交一代產生的個體比為AA∶Aa∶aa＝1∶2∶1，純合子的比例由0變成了1/2，若再次自交還會提高純合子的比例，所以自交代數越多，純合子所占比例越高。其中AA與aa的比例是相同的，所以b曲線也可以表示隱性純合子的比例變化。]
4．豌豆種群雜合子(Aa)作為親本，連續自交，每代除去隱性個體，得到的F3中純合子所占比例為(　　)
A．3/4　　　B．9/16 C．2/5　　　D．7/9
D　[具有一對等位基因的雜合子，其遺傳因子組成為Aa，逐代自交3次，在F3中純合子比例為1－(1/2)3＝7/8，雜合子的比例為(1/2)3＝1/8。又因為F3中顯性純合子＝隱性純合子＝(1/2)×(7/8)＝7/16。雖然每一代都除去隱性個體，但是在計算時可以等同于第三代一同除去隱性個體，也就是在F3中AA＝7/16，Aa＝1/8，所以純合子所占的比例是7/9。]
5．將具有一對相對性狀的雜合子(Aa)分別進行自交和自由交配，F2中純合子所占比例高的交配方式和兩者比例的差值分別是 (　　)
A．自交、1/4 B．自由交配、1/4
C．自交、3/8 D．自由交配、3/8
A　[Aa自交，F2中雜合子的概率為1/4，純合子的概率為3/4；Aa自由交配，F2中純合子的概率為1/2，因此Aa分別自交，F2中純合子所占比例高的交配方式為自交，兩者比例的差值是1/4。]
　分離定律的特例分析
[素能建構]
1．不完全顯性
F1的性狀表現介于顯性和隱性的親本之間的顯性表現形式，如紫茉莉的花色遺傳中，紅色花(RR)與白色花(rr)植株雜交產生的F1為粉紅花(Rr)，F1自交后代有3種表型為紅花、粉紅花、白花，性狀分離比為1∶2∶1，圖解如下：
P　　　　　　　RR(紅花)×rr(白花)
↓
F1 Rr(粉紅花)
↓?
F2　　1RR(紅花)　2Rr(粉紅花)　　1rr(白花)
2．致死現象
(1)胚胎致死：某些遺傳因子組成的個體死亡，如下圖：
Aa×Aa
↓
(2)配子致死：致死遺傳因子在配子時期發生作用，從而不能形成有生活力的配子的現象。例如，A遺傳因子使雄配子死亡，則Aa自交，只能產生一種成活的a雄配子、A和a兩種雌配子，形成的后代兩種遺傳因子組成及其比例為Aa∶aa＝1∶1。
3．從性遺傳
從性遺傳是指常染色體上的遺傳因子，由于性別的差異而表現出男、女性分布比例上或表現程度上的差別。如男性禿頂的遺傳因子組成為Bb、bb，女性禿頂的遺傳因子組成只有bb。此類問題仍然遵循遺傳的基本規律，解答的關鍵是準確區分遺傳因子組成和表現類型的關系。
4．復等位基因
復等位基因是指一對同源染色體的同一位置上的基因有多個。盡管復等位基因有多個，但遺傳時仍符合分離定律，彼此之間有顯隱性關系，表現特定的性狀。最常見的如人類ABO血型的遺傳，涉及三個基因——IA、IB、i，組成六種基因型：IAIA、IAi、IBIB、IBi、IAIB、ii。
[對點訓練]
6．金魚軀體的透明程度受一對遺傳因子控制，完全透明與不透明的金魚雜交，F1都表現為半透明。讓F1與完全透明的金魚雜交，后代性狀表現為(　　)
A．半透明　　　　 B．完全透明和半透明
C．完全透明 D．完全透明和不透明
B　[假設決定不透明的遺傳因子為A，決定透明的遺傳因子為a，根據題意，不透明金魚(AA)和完全透明金魚(aa)雜交，F1(Aa)都表現為半透明。讓F1與完全透明的金魚雜交，即Aa×aa→1Aa(半透明金魚)∶1aa(完全透明金魚)。假設決定不透明和透明的遺傳因子分別為a和A，得到的結論相同。]
7．人類的禿頂的遺傳因子組成與性狀表現如表所示。一對夫婦中，妻子非禿頂，妻子的母親禿頂；丈夫禿頂，丈夫的父親非禿頂。則這對夫婦所生的一個女孩禿頂的概率和生一個禿頂男孩的概率分別為 (　　)
項目 BB Bb bb
男 非禿頂 禿頂 禿頂
女 非禿頂 非禿頂 禿頂
A．1/4；3/8 B．1/4；3/4C．1/8；3/8 D．1/8；3/4
A　[由題干分析可知，妻子的遺傳因子組成為Bb，丈夫的遺傳因子組成為Bb，因此，這對夫婦所生的一個女孩禿頂的概率為1/4，他們生一個禿頂男孩的概率為(3/4)×(1/2)＝3/8。]
8．(多選)某植物的花色性狀由一系列的遺傳因子(a1、a2、a3)控制，且前者相對于后者為顯性，其中a1和a3都決定紅色，a2決定藍色。下列有關敘述錯誤的是(　　)
A．紅花植株的遺傳因子組成有4種
B．雜合藍花植株的遺傳因子組成為a2a3
C．若兩紅花植株雜交后代中紅花∶藍花＝3∶1，則親本紅花植株的遺傳因子組成均為a1a2
D．若遺傳因子組成為a1a2、a2a3的兩親本雜交，子代中紅花植株所占比例為1/4
CD　[依據題意可知，紅花植株的遺傳因子組成為a1a1、a1a2、a1a3、a3a3，共4種；藍花植株的遺傳因子組成為a2a2、a2a3，其中a2a3為雜合子；兩紅花植株雜交后代中出現藍花植株，則親本紅花植株含有a2，若紅花植株均為a1a2，其雜交后代滿足紅花∶藍花＝3∶1，若紅花植株遺傳因子組成為a1a2和a1a3，其雜交后代也滿足紅花∶藍花＝3∶1；遺傳因子組成為a1a2、a2a3的兩親本雜交，其子代的遺傳因子組成及比例為a1a2∶a1a3∶a2a2∶a2a3＝1∶1∶1∶1，其中紅花植株所占比例為1/2。]
9．噴瓜有雄株、雌株和兩性植株，遺傳因子G決定雄株，遺傳因子g決定兩性植株，遺傳因子g－決定雌株。G對g、g－是顯性，g對g－是顯性，如Gg是雄株，gg－是兩性植株，g－g－是雌株。下列分析正確的是(　　)
A．Gg和Gg－能雜交并產生雄株
B．一株兩性植株的噴瓜最多可產生三種配子
C．兩性植株自交不可能產生雌株
D．兩性植株群體內隨機傳粉，產生的后代中，純合子比例高于雜合子
D　[由題意可知，個體的遺傳因子組成為Gg和Gg－時，其性狀表現都為雄株，因而不能雜交，A錯誤；兩性植株的遺傳因子組成有gg、gg－兩種，遺傳因子組成為gg的植株，可產生一種類型的雌配子，一種類型的雄配子，遺傳因子組成為gg－的植株產生的雌、雄配子各有兩種類型，B錯誤；遺傳因子組成為gg－的兩性植株自交，其后代中會出現遺傳因子組成為g－g－的雌株，C錯誤。]
10．(多選)蘿卜的花有白、紅、紫三種顏色，該性狀由遺傳因子R、r控制。下表為三組不同類型植株之間的雜交結果。下列相關敘述正確的是(　　)
組別 親本 子代性狀表現及數量
一 紫花×白花 紫花428，白花415
二 紫花×紅花 紫花413，紅花406
三 紫花×紫花 紅花198，紫花396，白花202
A．白花、紫花、紅花植株的遺傳因子組成分別是rr、Rr、RR
B．白花植株自交的后代均開白花，紅花植株自交的后代均開紅花
C．白花植株與紅花植株雜交所得的子代中，既沒有紅花也沒有白花
D．可用紫花植株與白花植株或紅花植株雜交驗證分離定律
BCD　[該對遺傳因子控制的性狀有三種，且由組別三可知，紫花植株與紫花植株的雜交子代的性狀分離比為紅花∶紫花∶白花≈1∶2∶1，說明R對r為不完全顯性，且紫花植株的遺傳因子組成為Rr，但根據三組雜交實驗的結果均不能判斷出白花植株和紅花植株的遺傳因子組成分別是rr、RR，還是RR、rr，A錯誤；白花植株與紅花植株均為純合子，二者分別自交，其子代都不會出現性狀分離，二者雜交，其子代都開紫花，B、C正確；雜交組合Rr×rr和Rr×RR的子代中各有兩種不同的性狀表現，且比例均為1∶1，故都可用來驗證基因的分離定律，D正確。]
11．牛的有角和無角為一對相對性狀，由一對遺傳因子(D、d)控制，其中雄牛的顯性純合子和雜合子表現一致，雌牛的隱性純合子和雜合子表現一致。多對純合的有角雄牛和無角雌牛雜交，F1中雄牛全為有角，雌牛全為無角；F1中的雌雄牛自由交配，F2的雄牛中有角∶無角＝3∶1，雌牛中有角∶無角＝1∶3。請回答下列問題：
(1)這對相對性狀中________(填“有角”或“無角”)為顯性性狀。
(2)F2中有角雄牛的遺傳因子組成為________，有角雌牛的遺傳因子組成為________。
(3)若用F2中的無角雄牛和無角雌牛自由交配，則F3中有角牛的概率為________。
(4)若帶有D的雌配子不能存活，則F2中雄牛的有角∶無角＝________。
[解析]　(1)由親本及F1的表現類型可推出，控制牛的有角與無角這對相對性狀的遺傳因子位于常染色體上，且有角為顯性性狀。 (2)F1中雌、雄牛的遺傳因子組成均為Dd，故F2中有角雄牛的遺傳因子組成為DD、Dd，有角雌牛的遺傳因子組成為DD。 (3)F2中無角雄牛的遺傳因子組成為dd，無角雌牛的遺傳因子組成為2/3 Dd、1/3 dd，F2中的無角雄牛和無角雌牛自由交配，因遺傳因子組成為Dd的雌性個體表現為無角，則F3中有角牛的概率為(2/3)×(1/2)×(1/2)＝1/6。 (4)若帶有D的雌配子不能存活，則F2中雄牛的遺傳因子組成為Dd、dd，因此F2中雄牛的有角∶無角＝1∶1。
[答案]　(1)有角　(2)DD、Dd　DD　(3)1/6　(4)1∶1
12．在一些性狀遺傳中，具有某種遺傳因子組成的合子不能完成胚胎發育，導致后代中不存在該遺傳因子組成的個體，從而使性狀的分離比發生變化，小鼠毛色的遺傳就是一個例子。一個研究小組經大量重復實驗，在小鼠毛色遺傳的研究中發現：
A．黑色鼠與黑色鼠雜交，后代全部為黑色鼠
B．黃色鼠與黃色鼠雜交，后代黃色鼠與黑色鼠的數量比為2∶1
C．黃色鼠與黑色鼠雜交，后代黃色鼠與黑色鼠的數量比為1∶1
根據上述實驗結果，回答下列問題(控制毛色的顯性遺傳因子用A表示，隱性遺傳因子用a表示)：
(1)黃色鼠的遺傳因子組成是________，黑色鼠的遺傳因子組成是________。
(2)推測不能完成胚胎發育的合子的遺傳因子組成是________。
(3)寫出上述B、C兩個雜交組合的遺傳圖解。
[解析]　根據B組中黃色鼠的后代出現黑色鼠可知，B組親本黃色個體為雜合子(Aa)，且黃色對黑色為顯性，黑色個體都是隱性純合子(aa)。由B組親本黃色個體為雜合子(Aa)可知，其后代的遺傳因子組成為1AA(黃色)∶2Aa(黃色)∶1aa(黑色)，AA個體在胚胎發育過程中死亡，則存活的黃色鼠的遺傳因子組成為Aa。
[答案]　(1)Aa　aa　(2)AA　(3)如下圖

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