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随机交配与自然交配的异同 随机交配是指在一个有性繁殖的生物群体中，任何一对雌雄个体不受任何选配的影响而随机结合，任何一个雌性或雄性的个体与任何一个异性个体的交配概率相同。 杂种 杂种是指遗传上不同质的品种间公母家畜进行杂交所产生的后代。杂交后所产生的个体叫杂交子一代(F1)，用某一亲本再与杂交一代(或杂种一代)杂交所产生的个体叫杂交二代(F2)，余类推。在表示什么来源的杂种时，父名写在前，母名写在后。 随机交配：群体内所有可能的配偶组合都完全按特定的概率凭机遇发生。 如果在一个种群中，基因型AA的比例占25%，基因型Aa的比例占50%，基因型aa的个体比例为25%，已知基因型aa个体成体失去生育能力，在随机交配的后代中， 图 8-1 基因的分离规律发生在减数分裂的第一次分裂同源染色体彼此分开时，同源染色体上的等位基因也彼此分开，分别分配到两个子细胞中去的遗传行为。对于基因分离的学习重点要掌握和理解其中的比例关系。下面举一个例子加以说明：豌豆的高茎对矮茎是显性，现将纯合的高茎豌豆和矮茎豌豆杂交，得 F 1 全是高茎；F 1 的高茎豌豆自变得F 2 。其遗传过程如图8-1所示。其中F 2 的基因型和表现型的比例必须熟记，并且要理解在F 2 的高茎豌豆中的纯合体 DD占1／3和杂合体 Dd占 2／3的比例关系。这个比例关系在解遗传题时是非常重要的。F 2 中的高茎豌豆自交后代和随机亲配后代的基因型和表现型的比例是不一样的。自交的概念是指基因型相同的个体之间相交，杂交一般是指基因型不同的个体之间相交。如果F 2 的高茎豌豆自交，后代表现型和基因型的比例计算方法见表8-1。 表 8-1
表 8-1中的表现型和基因型的比例关系在解有关人类遗传病系谱的遗传题中得到广泛的应用，详见例题解析。 图 8-2 如果 F2 代的高茎豌豆之间随机交配，就会有4种交配方式如图8－2。计算随机交配后代的基因型和表现型及其比例的常规方法如表8-2。 表 8-2
随机交配用上述方法计算比较烦，如果用基因频率的方法计算就简单多了。在 F1 的高茎豌豆中，基因型DD占1／3，Dd占2／3，所以在群体中产生的雌配子有两种D和d，其中D配子的比例为2／3，d配子的比例为1／3；雄配子中D基因的配子比例为2/3，d基因的配子比例为1/3。雌雄配子结合是随机的，可以用一个简单的二项式表示即可，即( D+ d)×( D+ d)，展开后三种基因型所占比例为：DD=8/9，Dd=4/9，dd=1/9；表现型的比例为：高茎(Dd，Dd)为，矮茎(dd)为1/9。所以自交和随机交配是两个不同的概念。 在自然界中的某一生物群体中，种群中每个个体所含有的基因只是种群基因库中的一个组成部分。不同基因在种群基因库所占的比例是不同的。某种基因在某个种群中出现的比例，叫做基因频率。基因频率可通过抽样调节的方法获得。如从某个处于遗传平衡状态的种群中随机抽出 100个个体，测知基因型AA、Aa和aa的个体分别为49，42和9个。就一对等位基因来说，每个个体可以看作含有2个基因。那这100个个体共有200个基因，其中A基因有2×49+42=140个，a基因有2×9+42＝60个。按基因频率的计算方法，可确定在这个种群中，A基因的基因频率为70％，a基因的频率为30％。如完全随机交配，3种基因型的频率和基因频率不发生变化。在自然界中，一个完全处于遗传平衡状态的种群几乎是不存在的。因为遗传平衡必须符合下列条件：没有基因突变；没有选择压力（生态条件适宜，空间和食物不受限制）；种群要足够大；完全随机交配等。这些条件是非常苛刻的，即使在实验条件下也无法满足。当选择对基因发生作用时，基因频率就开始发生变化，从而导致生物的进化。如在上述例子中，假如aa的个体生存能力相对较差，只有约45％的个体能够较好地生存并繁殖后代，则参与繁殖的基因频率已发生变化。即在100个个体中，基因型aa的个体只有约4个个体能够参与繁殖后代，即在100个个体中实际参与繁殖后代个体数只有95个，49个AA，42个Aa和4个aa。那么参与繁殖后代的基因频率为：A基因频率为（2×49+42）/190=73．68%。a基因频率为：(2×4+42)/190＝26．32％。假定交配仍然是随机的，其后代基因型的频率为：AA为54．29％，Aa为38．79％，aa为6．92％。由此可见后代基因型的频率已发生变化，aa基因型的频率在下降。如果这种定向选择一直保持下去，基因型a的个体将逐渐被淘汰，在该种群的基因库中aa基因的基因频率将逐渐减少。生物也就发生了定向的进化。 生物竞赛的进化题——看你能做出几道（很基础的） 2009-02-08 18:55
例谈遗传概率计算中的几个误区 杨超华（四川省岳池县顾县中学 遗传中的概率计算是严密的数学计算，答案具有唯一性，如果对遗传中的基本概念理解不清，或者对相关的的数学知识运用不当，那么在计算中就会出现错误。下面谈谈遗传概率计算中的几个常见误区。 1 许多遗传概率计算中，亲本常常有多种可能的基因型，此时，必须确定好亲本的基因型及比例。 例1：某种常染色体上的隐性遗传病在人群中的发病率为1/100，一对表现正常的夫妇生育一个患病的孩子的几率是多少？ 错解：设致病基因a的频率是n，根据题意，n2=1/100，所以n=1/10，A的频率为9/10。在人群中基因型AA的频率为（9/10）2，Aa的频率为2×1/10×9/10=18/100，这对正常的夫妇基因型是AA或Aa，只有当夫妇双方的基因型均Aa时才能生育患病的孩子，而这对夫妇为杂合体的概率都是18/100，所以，后代患病的概率是：1/4×18/100×18/100=81/10000。 分析：上述解法中，18/100是群体中杂合体的概率，群体中的任一个体的基因型有三种可能：AA、Aa或aa，而这队夫妇表现型是正常的，只有AA或Aa两种可能，因此，这对夫妇为杂合体的概率应小于18/100。 正解：设患者的基因型为aa，致病基因a的频率是n，根据题意，n2=1/100，所以n=1/10，A的频率为9/10。在人群中基因型AA的频率为（9/10）2=81/100，Aa的频率为2×1/10×9/10=18/100，这对正常的夫妇基因型为Aa的概率是：（18/100）/（18/100+81/100）=2/11，后代患病的概率是：1/4×2/11×2/11=1/121。 2 遗传概率计算中涉及到很多相近概念，许多同学常常混淆不清，以致题意理解错误而导致失误。如把“自由交配”理解为“自交”，把“男孩患病的概率”理解为“患病男孩的概率”，把“只患甲病的概率”理解为“患甲病的概率”等等。 例2：用纯种的灰身果蝇（BB）与纯种的黑身果蝇（bb）杂交得到F1，F1中雌雄果蝇交配得到F2，从F2中选出灰身的雌雄果蝇，让它们自由交配，则它们的后代中灰身与黑身的比为多少？ 错解：由题意可得： P F1 F2 F3 所以F3中的灰身果蝇的比例为：1/4+2/4×（1/4+2/4）=5/8，F3中的黑身果蝇的比例为：2/4×1/4=1/8，因此，后代中灰身与黑身的比为：（5/8）：（1/8）=5：1。 分析：上述解法中的错误有二：其一是把从F2中选出的灰身果蝇的基因型及比例认为是1/4BB、2/4Bb，由于从F2中选出的果蝇只有灰身，应看作整体1，BB与 Bb所占的比例应为1/3、2/3，其二是把题目中的自由交配理解为自交，自由交配是雌雄个体间随机交配，而自交是指基因型相同的个体见间的交配，两者有本质的区别。 正解：由题意可知：F1的基因型为Bb，F2的基因型及比例为1/4BB、2/4Bb、1/4 bb，从F2中选出的灰身果蝇的基因型及比例为1/3BB、2/3Bb，雌雄果蝇自由交配有下列四种可能：① 1/3BB（♀）×1/3BB（♂）；②1/3BB（♀）×2/3Bb（♂）；③2/3Bb（♀）×1/3BB（♂）；④2/3Bb（♀）×2/3Bb（♂）。先求隐性性状黑身的比例，观察上述四种交配形式，只有第④种交配会产生黑身后代，由此得后代黑身的比例是：2/3×2/3×1/4=1/9，灰身果蝇的比例为1-1/9=8/9，灰身与黑身的比为：（8/9）：（1/9）=8：1。 3 遗传的概率计算一般要运用到乘法原理、加法原理，但必须注意到运用这些原理的条件，否则会出现错误。 例3：基因型为Aa的亲本连续自交，若aa不能适应环境而被淘汰，则F3中AA、Aa所占的比例分别是（ A．7/8、1/8 错解： 分析：上述解法中在求F2及F3中各基因型的比例时运用了概率中的乘法原理、加法原理，原解法中认为F1中AA占1/3，Aa占2/3，比例为1:2,这无疑是正确的,但是从原解法中看出F1中1/3的AA自交后代AA在F2仍占1/3，F1中2/3的Aa自交后代AA与Aa在F2中占2/3,这合理吗?我们在运用孟德尔遗传定律计算后代的概率时有一个基本的前提条件：各种雌雄配子随机结合，各种基因型的个体繁殖能力相同。, F1中占2/3的Aa自交的所有后代（含被淘汰的aa）在F2中所占的比例为2/3，由于aa被淘汰, F1中占2/3的Aa自交后代在F2中所占的比例应小于2/3，F1中1/3的AA自交后代在F2代中所占比例必然大于1/3。原题中的概率计算方法是完全错误的。 正解：假定基因型为aa的个体没有被淘汰，并注意到纯合体的自交后代为纯合体，可得到如下结果： Ｐ： 由基因的独立性可知：aa个体的被淘汰并不影响基因型为AA、Aa的个体的存活及繁殖后代，因此aa个体被淘汰后，基因型为AA和Aa的个体在每一代中的数量保持不变， F3中AA的比例=（7/16）/（7/16+1/8）=7/9，Aa的比例=（1/8）/（7/16+1/8）=2/9。答案应选B。 例4：豌豆子叶的黄色(Y)，圆粒种子(R)均为显性.两亲本豌豆杂交的F1表现型如右图。让F1中黄色圆粒豌豆与绿色皱粒豌豆杂交，F2的性状分离比为 A.3：3：2：2 C.1：1：1：1 错解：由坐标图推测出亲本的基因型为YyRr、yyRr，则F1中黄色圆粒的基因型及比例为：YyRR：YyRr=1：2，即F1基因型YyRR占1份，基因型YyRr占2份，绿色皱粒的基因型为yyrr，1份YyRR与yyrr杂交的后代的表现型及比例为：黄色圆粒：绿色圆粒=1：1，2份YyRr与yyrr杂交的后代的表现型及比例为：黄色圆粒：绿色圆粒：黄色皱粒：绿色皱粒=2：2：2：2，以上两个比例相加得，黄色圆粒：绿色圆粒：黄色皱粒：绿色皱粒=3：3：2：2，答案选A。 分析：F1中黄色圆粒的基因型及比例为：YyRR：YyRr=1：2，分别与绿色皱粒杂交产生的后代的总数量的比例也应为1：2。在上述解法中，YyRR与yyrr杂交的后代的总数量为：1份黄色圆粒+1份绿色圆粒=2份，YyRr与yyrr杂交的后代的总数量为：2份黄色圆粒+2份绿色圆粒+2份黄色皱粒+2份绿色皱粒=8份，两者的总量之比为：2：8=1：4，所以，上述解法错误。 正解：由坐标图推测出亲本的基因型为YyRr、yyRr，则F1黄色圆粒豌豆中，基因型YyRR、YyRr的比例分别为：1/3、2/3，绿色皱粒的基因型为yyrr，1/3YyRR与yyrr杂交的后代的表现型及比例为：（1/3）×（1/2黄色圆粒+1/2绿色圆粒）=1/6黄色圆粒+1/6绿色圆粒；2/3YyRr与yyrr杂交的后代的表现型及比例为：（2/3）×（1/4黄色圆粒+1/4绿色圆粒+1/4黄色皱粒+1/4绿色皱粒）=1/6黄色圆粒+1/6绿色圆粒+1/6黄色皱粒+1/6绿色皱粒，以上两个比例相加得，黄色圆粒：绿色圆粒：黄色皱粒：绿色皱粒=2：2：1：1，答案选D。(本文已发表于《中学生物教学》2008年5期） 概率的计算 概率是统计学中的一个概念，是指某事件发生的可能性的大小。概率的计算依据两个基本法则，即加法定理和乘法定理。 例：让某一品系的红果番茄自交，F1有红果番茄，也有黄果番茄。（基因用R和r表示）试问： 1. F1中红果番茄与黄果番茄的显隐性关系。 2. F1中红果番茄与黄果番茄的比例是多少？ 3. 在F1红果番茄中的杂合体占多少？纯全体占多少？ 4. 如果让F1中的每一株红果番茄自交，F2中各种基因型的比例分别是多少？其中红果番茄与黄果番茄的比例是多少？ 5. 如果让F1中的红果番茄种植后随机交配，在F2中各种基因型的比例分别是多少？其中红果番茄和黄果番茄的比例是多少？ ［解析］1. 红果番茄自交，后代中有红果，也有黄果。其中黄果在亲代中没有，在子代中才出现，说明在黄果番茄的两个亲本中各有一个隐性的黄果基因，但在亲本中黄果性状没有得到表达，说明黄果是隐性性状，红果是显性性状。 2. 根据上述的分析，可知亲代红果番茄的基因型是Rr，F1中红果与黄果的比例为3：1。 3. 在F1红果番茄中杂合体占2/3，纯合体占1/3。 4. 由于纯合的红果番茄（RR）在F1的红果番茄中占1/3，自交后代仍是红果，占F2总数的比例仍是1/3。杂合的红果番茄（Rr）占F1中红果番茄的2/3，自交后代中占F2总数的比例也是2/3。但Rr自交后代有三种基因型：RR(1/4)、Rr(2/4)、rr(1/4)。所以，自交后代各基因型比例在原有的基础上还应乘上2/3。如下图： 由图可知，F1自交后代中，三种基因型的比例是：RR:Rr:rr＝3：2：1；两种表现型的比例为：红果：黄果＝5：1。 5. 在计算F1红果番茄随机交配后代中各基因型比例时，应首先弄清随机交配有几种组合，再根据每组的结果进行归类总结。交配组合及基因型比例如下： 由此可知，F1中红果随机交配后代中，三种基因型的比例是：；两种表现型的比例是：红果：黄果＝8：1 |
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