果蝇的自由交配与自交
高中生物例谈自由(随机)交配与自交
例谈自由（随机）交配与自交题目：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，将纯种的灰身果蝇和黑身果蝇杂交，F1全为灰身；让F1自由交配产生F2，将F2中的灰身果蝇取出，让其自由交配，后代中灰身果蝇和黑身果蝇的比例为（）A.1∶1B.2∶1C.3∶1 D.4∶1方法一（常规法）：由题意可知，灰身为显性，设为A；黑身为隐性，设为aP 灰身AA ×黑身aa↓F1 灰身Aa↓F2基因型AA 2 Aa aa所以，后代中灰身果蝇和黑身果蝇的比例为（1/9+2/9+2/9+3/9）: 1/9 = 8 : 1。
方法二（基因频率法）：由上述题意可知，F2代灰身果蝇中AA占1/3，Aa占2/3，所以在灰身果蝇群体中产生的雌雄配子各有两种：A和a ，其中A的基因频率为1/3+2/3╳2= 2/3，a的基因频率为2/3╳1/2=1/3，雌雄配子结合是随机的，所以有：♀♂2/3A 2/3A1/3a 1/3a灰身果蝇所占的比率为2/3╳2/3 AA + 2/3╳1/3 Aa + 1/3╳2/3 Aa = 8/9；黑身果蝇所占的比率为1/3╳1/3aa = 1/9。
所以子二代中灰身果蝇自由交配的后代中灰身果蝇与黑身果蝇的比例为8/9:1/9 = 8:1说明：此方法在计算过程中也可用一个简单的二项式表示：（2/3 A+1/3a）（2/3 A+1/3a）=4/9 AA + 2/9 Aa + 2/9 Aa + 1/9aa =4/9 AA + 4/9 Aa + 1/9aa方法三（综合法）：由题意推理，在F2代中灰身果蝇的基因型有两种AA和Aa，分别占据1/3和2/3，它们的交配方式有四种：♀♂1/3AA 1/3AA2/3Aa 2/3Aa只有2/3Aa（♀）×2/3Aa（♂）的后代中能产生黑身果蝇，并且所占比率为2/3╳2/3╳1/4=1/9，那么灰身果蝇与黑身果蝇的比例为（1-1/9）: 1/9 = 8 : 1，可较容易得到本题的正确答案为[ B ]如果我们把题中条件改为“将F2中的灰身果蝇取出，让其自交，后代中灰身果蝇和黑身果蝇的比例又该是多少？”解析如下表格：所以，将F2中的灰身果蝇取出，让其自交，后代中灰身果蝇和黑身果蝇的比例该是5∶1，和自由交配的结果是完全不同的，由此，我们不难看出，自交和自由（随机）交配是两个不同的概念。
浅析“自交”与“自由交配”
浅析“自交”与“自由交配”作者：袁芬来源：《课堂内外·教师版》2012年第01期【摘要】“自交”在教材中出现较多，学生好理解，“自由交配”只在第七章生物的进化中出现过一次，并且教材中对其没有任何解释，相关习题也没有，学生很难理解。
而近年全国I 卷、II卷、四川卷都出现了相关考题，学生错误率较高，教学中很有必要补充相关内容并强化训练。
【关键词】自交；自由交配；生物；基因型“自交”在教材中出现较多，学生好理解，“自由交配”只在第七章生物的进化中出现过一次，并且教材中对其没有任何解释，相关习题也没有，学生很难理解，而近年全国Ｉ卷、ＩＩ卷、四川卷都出现了相关考题，学生错误率较高，教学中很有必要补充相关内容并强化训练。
一、什么是“自交”与“自由交配”“自交”是指基因型相同的个体杂交，如植物中指自花受粉或雌雄异花同株受粉、动物则指基因型相同的个体杂交。
“自由交配”（随机交配）是指某一群体个体之间的随机交配，交配个体的基因型可以相同也可以不同。
“自交”与“自由交配”的结果到底有什么不同呢？【例１】假设某种群中，ＡＡ的个体占１０％，Ａａ的个体占２０％，ａａ的个体占７０％。
（1）若这个种群进行自交，请推测他们下一代中各种基因型的比例是：ＡＡ占______、Ａａ占______、ａａ占______。
⑵若这个种群个体进行自由交配（随机交配），请推测他们下一代中各种基因型的比例：ＡＡ占______、Ａａ占______、ａａ占______。
解析：本题考查了自交和自由交配的区别及基因型频率的计算。
根据题意：（1）种群有三种基因型的个体，根据“自交”的概念，其自交应包括：①１０％ＡＡ自交→１０％ＡＡ；②２０％Ａａ自交→５％ＡＡ＋１０％Ａａ＋５％ａａ；③７０％ａａ自交→７０％ａａ，将①、②、③的结果进行统计得：１５％ＡＡ、１０％Ａａ、７５％ａａ；（2）方法１：种群有三种基因型的个体，根据“自由交配”的概念，其自由交配应包括：①１０％ＡＡ×１０％ＡＡ→１％ＡＡ；②２０％Ａａ×２０％Ａａ→１％ＡＡ＋２％Ａａ＋１％ａａ；③７０％ａａ×７０％ａａ→４９％ａａ；④１０％ＡＡ♀×♂２０％Ａａ→１％ＡＡ＋１％Ａａ；⑤１０％ＡＡ♂×♀２０％Ａａ→１％ＡＡ＋１％Ａａ；⑥２０％Ａａ♀×♂７０％ａａ→７％Ａａ＋７％ａａ；⑦２０％Ａａ♂×♀７０％ａａ→７％Ａａ＋７％ａａ；⑧１０％ＡＡ♀×♂７０％ａａ→７％Ａａ；⑨１０％ＡＡ♂×♀７０％ａａ→７％Ａａ，将①②③④⑤⑥⑦⑧⑨的结果进行统计得：４％ＡＡ、３２％Ａａ、６４％ａａ。
随机交配的计算方法
随机交配的计算方法典型例题：已知果蝇的长翅和残翅是一对相对性状，控制这对性状的基因位于常染色体上，现让纯种的长翅果蝇和残翅果蝇杂交，Ｆ1全是长翅，Ｆ1自交产生Ｆ2，将Ｆ2的全部长翅果蝇取出，让其雌雄个体彼此间自由交配，则后代中长翅果蝇占（ C ）A．2/3 B．５/６ C．８/９ D．15/16解：由题意知：Ｐ：AA × aa↓Ｆ1:Aa↓（自交）Ｆ2： 1/4AA 2/4Aa 1/4aa3/4长翅 1/4残翅方法1：体中雌雄个体数量应相等，即各占一半。
则Ｆ2： 1/3AA （♂1/6AA ♀1/6AA ）2/3Aa （♂1/3Aa ♀1/3Aa ）在Ｆ2长翅雄果蝇中含Ａa或AA基因型，其所占比值为：AA/AA+Aa=1/6／（1/6+2/3）=1/3 Aa/AA+Aa=2/3同理可推知：Ｆ2长翅雌果蝇中AA占1/3、Ａa占2/3。
这样Ｆ2中雌雄长翅果蝇基因型如下表示：Ｆ2：♂ 1/3AA 、 2/3 Aa ♀ 1/3AA 、 2/3 AaＦ2中长翅果蝇自由交配（随机交配）有四种组合方式：♂1/3AA ×♀1/3 AA →1/3× 1/3(AA×AA) →1/9AA长♂1/3AA ×♀2/3 Aa →1/3× 2/3(AA×Aa) →2/9（1/2AA、1/2Aa）长♂2/3Aa ×♀1/3 AA →2/3× 1/3(Aa×AA) →2/9（1/2AA、1/2Aa）长♂2/3Aa ×♀2/3 Aa →2/3× 2/3(Aa×Aa) →4/9（1/4AA、2/4Aa、1/4aa）长、残后代中长翅果蝇所占比例为：1/9+2/9+2/9+4/9×3/4=8/9方法2：配子法同方法1可知：Ｆ2：♂ 1/3AA 、 2/3 Aa ♀ 1/3AA 、 2/3 Aa根据基因分离定律可知♂果蝇中能产生A、a雄配子的概率为：♂（ A：1/3A+2/3×1/2A=2/3A a：2/3×1/2a=1/3a）同理：♀果蝇中能产生A、a雄配子的概率为：♀（ 2/3A、1/3a）Ｆ2中长翅果蝇自由交配，即雌雄配子自由结合：♂2/3A ×♀2/3A = 4/9AA♂2/3A ×♀1/3a = 2/9 Aa♂1/3a ×♀2/3A = 2/9Aa♂1/3a ×♀1/3a = 1/9aa为长翅果蝇（A-）概率为：4/9AA+2/9Aa+2/9Aa=8/9 （A-）当然也可求出残翅果蝇（aa）的概率：♂1/3a ×♀1/3a=1/9aa，则长翅果蝇（A-）概率为：1-1/9=8/9（A-）。
自交与自由交配的区别 (2)
浅谈自交与自由交配的区别新疆生产建设兵团第三师四十五团一中王大姣 844604 在高中生物遗传和变异的教学过程中，发现不少同学常将自交和自由交配混为一谈，认为自由交配简称自交的错误认识。
针对这个问题我尝试从概念、交配组合类型、相关概率的计算及后代的基因频率和基因型频率来阐明，供大家商榷。
一、自交与自由交配的概念不同：在遗传学中，自交是指基因型相同的生物个体交配，自交是获得纯系品种的有效方法。
植物指自花传粉和雌雄异花的同株传粉，动物指基因型相同的雌雄个体间交配。
一般用遗传学符号“⊕”自由交配是指群体中的个体随机进行交配，基因型相同和不同的个体之间都要进行交配。
植物和动物都包括自交和杂交，只是动物仍然是在雌雄个体之间进行。
二、自交与自由交配的交配组合种类不同：若只考虑某群体中的一对等位基因A和a，种群个体的基因型为AA、Aa、aa，自交方式有AA×AA、Aa× Aa、aa×aa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AA× Aa、AA×aa、Aa×aa，共六种交配方式。
可见自由交配比自交的交配组合类型要多，体现种群雌雄个体之间的随机交配。
三、自交与自由交配相关概率的计算结果不同杂合子连续自交，纯合子与杂合子所占比例及变化曲线如图：曲线a：代表纯合子连续自交比例。
曲线c：代表杂合子连续自交比例。
曲线b：代表显性（隐性）纯合子的比例。
1.自花传粉的植物群体中，显性性状AA占1/3,Aa占2/3。
则自交后代产生AA的概率为1/3×1+2/3×1/4=1/2.2.动物群体中，显性性状AA占1/3,Aa占2/3，则自由交配组合为AA×AA、Aa× Aa、AA× Aa；A基因频率为2/3, a基因频率为1/3,则后代AA的概率为2/3×2/3=4/9。
例1．已知豌豆的的高茎（DD）和矮茎（dd）是一对相对性状，基因位于常染色体上。
实验3果蝇二对因子的自由组合(1)
性梳
无
腹片
腹部 6个腹片
4个腹片
果蝇的杂交
选亲本
收集处女蝇
杂交
一周后倒亲本
观察子一代 子一代自交
实验原理
位于非同源染色体上的两对基因，它们所决 定的两对相对性状在杂种第二代是自由组合 的。因为根据孟德尔第二定律，一对基因的 分离与另一对（或另几对）基因的分离是独 立的，所以一对基因所决定的性状在杂种第 二代是3:1， 而两对不相互连锁的基因所决 定的性状，在杂种第二代就呈9：3：3：1。 基因型分离比是1：2：1
时之内进行。
进行正反交是一定要标好标签，不能弄混。
F1幼虫出现后，亲本要倒干净。
作业及思考题
1．完成实验报告 2. 根据统计结果做χ2检验，并对检验结 果做解释。
Thank you!
一周后倒亲本
观察子二代并计数
选亲本
处女蝇的收集必须在蛹 羽化成成虫后8-12个小 时之内进行。 雌果蝇
至少收集5只以上。
雌雄蝇分开培养
杂 交
将分开培养的雌雄蝇分别取五对雌雄蝇，放 入同一个培养管中培养，进行杂交。二对因子实
验(正反交) ；
用标签纸标明相关信息：
实验三、果蝇的二对因子的自由组合
第三组 组长：胡娟 组员：陈平、朱玥
主要内容
实验目的 实验原理 实验材料 实验步骤
注意事项
作业及思考题
果蝇杂交实验验证基因分离定律和自由组合定律
果蝇杂交实验验证基因分离定律和自由组合定律摘要果蝇是遗传学实验中最常用的材料，其作为遗传学材料有许多突出的优点：染色体数目少；具有很多自然或诱发的可遗传突变的性状；时代周期短；个体小易于饲养等。
本次实验通过对果蝇地杂交，并运用生物统计的方法验证遗传学中的分离定律和自由组合定律。
引言遗传学实验经常面临着选择材料和选择方法的问题。
而果蝇是遗传学实验中最常用的动物之一，其作为遗传学实验材料具有如下突出优点：染色体数目少，具有许多自然的或诱发的可遗传突变性状；时代周期短，在25℃下9~10天一代；个体小易于饲养；培养费用低廉；繁殖力强，可以产生大的自带群体供观察分析。
此外，果蝇还具有一些独有特征，如唾腺染色体、平衡致死体系等。
它们是遗传学研究的有力工具。
本次实验就是以果蝇为材料，验证遗传学中的基因分离定律和自由组合定律。
实验材料雌性白眼长翅和雄性红眼匙形翅果蝇若干只、培养瓶、麻醉瓶、放大镜、毛笔、解剖针、洁净的白瓷板、乙醚、记录本。
实验方法1、确定实验方案：取白眼长翅雌蝇和红眼匙形翅雄蝇作为亲本进行交配，预计F1代将得到红眼长翅雌蝇和白眼长翅雄蝇两种表现型。
令F1代自交，得到F2，统计F2代的性状。
2、收集处女蝇雌蝇羽化后8-12h不交配，两天内不产卵第一周3、接种：按所设计的杂交组合，分别将收集到的处女蝇麻醉，挑出2-3只放入培养瓶内杂交在培养瓶上贴好标签，注明杂交内容、日期，实验者4、培养25℃下恒温培养。
在接种前几天应观察培养基是否发霉，如发现霉斑，应立即更换培养瓶。
第二周5、淘汰亲本：7-8天后蛹变黑时，放去成蝇（记日期）即放去种蝇。
第三周6、观察记录F1 7-8天后观察F1，记录F1的性状，统计数字，选出5-6对雌雄蝇做兄妹交。
第四周7、淘汰F1 7-8天后放飞F1代蝇。
第五周8、观察记录F2 将所有F2麻醉，仔细观察、统计不同表型子蝇的数目。
（为使实验结果的统计分析更为准确，要求观察的的样本群体尽可能的大）P X w X w BB ×X W Ybb白眼长翅♀红眼匙形翅♂F1 X W X w Bb(1/2) ×X w YBb(1/2)红眼长翅♀白眼长翅♂F2X W X w BB(1/16) ; X W X w Bb(1/8) ;红眼长翅♀X w X w BB(1/16) ; X w X w Bb(1/8) ;白眼长翅♀X W Y BB(1/16) ; X W Y Bb(1/8) ;红眼长翅♂X w Y BB(1/16) ; X w Y Bb(1/8) ;白眼长翅♂X W X w bb(1/16) ; X w X w bb(1/16) ;红眼匙形翅♀白眼匙形翅♀X W Y bb(1/16) ; X w Y bb(1/16)红眼匙形翅♂白眼匙形翅♂果蝇杂交图谱结果：F1代性状及其数目统计表性红眼长翅♀白眼长翅♂状数89 93目F2代性状及其数目统计表性白眼长翅♂白眼匙形翅♂红眼长翅♂红眼匙形翅♂状数63 20 53 20目性白眼长翅♀白眼匙形翅♀红眼长翅♀红眼匙形翅♀状数65 18 61 17目F2代性状及其数目统计图20%6%17%6%21%6%19%5%白眼长翅♂白眼匙形翅♂红眼长翅♂红眼匙形翅♂白眼长翅♀白眼匙形翅♀红眼长翅♀红眼匙形翅♀讨论1、 F 1代中红眼均为雌性，白眼均为雄性，与预想子一代结果一致，证明控制颜色的基因在X 染色体上，证明伴性遗传。
自交与自由交配
《变异进化》专题一、自交和自由交配辨析（一）、概念自交是指植物中的自花授粉和雌雄异花的同株授粉，广义的自交也可指基因型相同的个体相互交配。
若只考虑一个种群的一对等位基因B和b，种群中个体的基因型为BB、Bb、bb，则其包含的交配组合为BB×BB、Bb×Bb、bb×bb三类自由交配又叫随机交配，是指在一个有性繁殖的生物种群中，任何一个雌性或雄性个体与任何一个异性个体交配的机会均等。
若只考虑一个种群的一对等位基因B和b，种群中个体的基因型为BB、Bb、bb，则其包含的交配组合为BB×BB、Bb×B b、bb×bb、BB×Bb、Bb×bb、BB×bb（二）规律：１. 在一个大的种群中，假如没有突变；也没有任何自然选择的影响；无迁入和迁出；个体间自由交配，遵循遗传平衡定律-哈德温伯格定律，A=p,a=q,则AA=p2Aa=2pq,aa=q2.２. 自由交配，基因频率不变，基因频率（Ａ、ａ）不变，每种基因型频率从下一代开始也不变，下一代达到遗传平衡。
３.Ａａ连续自交基因频率（Ａ、ａ）不变，基因型频率ＡＡ、ａａ变大且相等，Ａａ变小。
例题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，F1全为灰身。
F1自交产生F2，试问：（1）取F2中的雌雄果蝇自由交配，后代中灰身和黑身果蝇的比例为（2）取F2中的雌雄果蝇自交，后代中灰身和黑身果蝇的比例为（3）将F2的灰身果蝇取出，让其自由交配，后代中灰身和黑身果蝇的比例为（4）将F2的灰身果蝇取出，让其自交，后代中灰身和黑身果蝇的比例为A．2：1 B．8：1 C．4：1 D．3：1例２：纯种高茎豌豆和矮茎豌豆杂交，F1全为高茎，F1自交得F2，在F2中选出高茎豌豆，让其自交，后代中高茎与矮茎之比为，DD、Dd、dd三种基因型例。
如果让F2全部自交，后代中高茎与矮茎之比为， DD、Dd、dd三种基因型之比为。
自交与自由交配
“自交与自由交配”的机率计算自交是指基因型相同的个体杂交。
自由交配是指某一群体个体之间的随机交配，交配个体的基因型可以相同也可以不同。
自交属于自由交配的范畴。
在群体之间自由交配的情况下可采用基因频率来计算。
例题：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，F1全为灰身。
F1自交产生F2，试问：（1）取F2中的雌雄果蝇自由交配，后代中灰身和黑身果蝇的比例为（）（2）取F2中的雌雄果蝇自交，后代中灰身和黑身果蝇的比例为（）（3）将F2的灰身果蝇取出，让其自由交配，后代中灰身和黑身果蝇的比例为（）（4）将F2的灰身果蝇取出，让其自交，后代中灰身和黑身果蝇的比例为（）A．5：1 B．8：1 C．5：3 D．3：1解析：本题涉及不同范围的果蝇中，自交或自由交配产生后代遗传机率的计算。
设等位基因为A、a，依题意，灰身对黑身是显性。
（1）解法一果蝇属雌雄异体生物，自由交配必然是在雌、雄个体间，而F2雌、雄性个体的基因型均有三种可能：1/4AA、1/2Aa、1/4aa；但雌雄个体自由交配中能产生aa的组合方式如下：①1/2Aa×1/2Aa，②1/4aa×1/4aa，③1/2Aa×1/4aa，④1/4aa×1/2Aa，通过计算各组合后代中黑身（aa）个体的机率，即得到aa=1/4。
解法二在自由交配的群体中，可采用先求出a基因频率，再求aa的基因型频率来计算。
在F2群体中，a基因频率为1/2，则后代中黑身个体的机率aa=1/2×1/2=1/4，故灰身与黑身之比为3：1，答案选D。
（2）解法一由于群体个体之间不是自由交配，故不能使用基因频率的方法来计算。
F2中雌雄果蝇自交方式有三种，即①1/4AA×AA，②1/2Aa×Aa，③1/4aa×aa，通过计算组合②③后代中黑身个体的机率，即得到aa=1/2×1/4+1/4×1=3/8。
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果蝇的自由交配与自交
果蝇灰身（B)对黑身（b)为显性，现将纯种灰身果蝇与黑身果蝇杂交，产生的F1代再自交产生F2代，将F2代中所有黑身果蝇除去，让灰身果蝇自由交配，产生F3代。
问F3代中灰身与黑身果蝇的比例是（）
A. 3：1
B. 5：1
C. 8：1
D. 9：1
纯种灰身果蝇与黑身果蝇杂交
F1 Bb
F2 BB Bb bb 1/4 1/2 1/4
将F2代中说有黑身果蝇除去
F2 ： BB Bb 1/3 2/3
方法一：F2代中灰身果蝇种群内，BB占有1/3，Bb占2/3，让其之间自由交配，就有四种交配方式，如下所示：
所以，后代中灰身果蝇和黑身果蝇的比例为
（1/9+2/9+2/9+3/9）: 1/9 = 8 : 1。
方法二（基因频率法）：
F2代中，除去bb后，剩下的是1BB, 2Bb比例为1:2，算B，b的基因频率，B占4/6，b占2/6。
F3代的基因频率不变。
则黑色的是2/6×2/6=1/9,剩下的全是灰身：1-1/9=8/9。
灰身纯合子：BB=4/6×4/6=4/9,
灰身杂合子=Bb+Bb=2×4/6×2/6=4/9
所以灰身与黑身的比例是8:1
方法三（综合法）：
由题意推理，在F2代中灰身果蝇的基因型有两种BB和Bb，分别占据1/3和2/3，它们的交配方式有四种：
♀ ♂
1/3BB 1/3BB
2/3Bb 2/3Bb
只有2/3Bb（♀）× 2/3Bb（♂）的后代中能产生黑身果蝇，并且所占比率为2/3╳2/3╳1/4=1/9，那么灰身果蝇与黑身果蝇的比例为（1-1/9）: 1/9 = 8 : 1，。