高三生物一輪復習由一道高考題再探究自交和自由交配

由一道湖南高考題再探究自交和自由交配“自交”與“自由交配”是高中生物遺傳概率計算的一個重、難點，在多地區(qū)的高考中都曾考查過，所以有必要對兩者進行一次全方位的探究，以便讓學生發(fā)現(xiàn)并掌握解決此類問題的規(guī)律和方法。【課題引入】(2022·湖南·高考真題節(jié)選)中國是傳統(tǒng)的水稻種植大國，有一半以上人口以稻米為主食。在培育水稻優(yōu)良品種的過程中，發(fā)現(xiàn)某野生型水稻葉片綠色由基因C控制。突變型1葉片為黃色，由基因C突變?yōu)镃1所致，基因C1純合幼苗期致死。突變型1連續(xù)自交3代，F(xiàn)3成年植株中黃色葉植株占______。【概念辨析】自交是一種特殊的交配類型，有兩種維度的理解。傳統(tǒng)意義的自交僅限于植物，指的是植物兩性花的白花傳粉和雌雄同株植物的異花傳粉。而廣泛意義的自交是指具有相同基因型的個體進行的交配。既可以是植物，也可以是動物。但由于基因型必須相同，故自交只能用于求解位于常染色體上基因的遺傳。自由交配(或隨機交配)，是指群體中有生殖能力的個體可隨機進行交配?？梢允侵参铮部梢允莿游??；蛐拖嗤暮突蛐筒煌膫€體之間都要進行自由交配，所以既可以解位于常染色體上基因的遺傳，也可以解位于性染色體上基因的遺傳。【模型構(gòu)建】以2013年山東高考題第6題構(gòu)建相關(guān)自交和自由交配數(shù)學模型(2013·山東)用基因型為Aa的小麥分別進行連續(xù)自交、隨機交配、連續(xù)自交并逐代淘汰隱性個體、隨機交配并逐代淘汰隱性個體，根據(jù)各代Aa基因型頻率繪制曲線如圖。下列分析錯誤的是()A．曲線Ⅱ的F3中Aa基因型頻率為0.4B．曲線Ⅲ的F2中Aa基因型頻率為0.4C．曲線Ⅳ的Fn中純合子的比例比上一代增加(1/2)n＋1D．曲線Ⅰ和Ⅳ的各子代間A和a的基因頻率始終相等解析：①雜合子Aa連續(xù)自交n代，自交結(jié)果數(shù)學模型如右圖所示：由模型可知雜合子Aa連續(xù)自交n代，雜合子比例為(eq\f(1,2))n，純合子比例為1－(eq\f(1,2))n，顯性純合子比例＝隱性純合子比例＝[1－(eq\f(1,2))n]×eq\f(1,2)。連續(xù)自交的結(jié)果是純合子所占的比例越來越大，雜合子所占的比例越來越小，連續(xù)自交的F1－F5的Aa的基因型頻率分別是1/2、1/4、1/8、1/16、1/32。連續(xù)自交不存在選擇，所以A和a的基因頻率都不會改變。故連續(xù)自交對應曲線Ⅳ。②親本雜合子Aa隨機交配得F1，雜合子比例為1/2，顯性純合子比例為1/4，隱性純合子比例為1/4，隨機交配不存在選擇，所以A和a的基因頻率不會改變，得到的雜合子F1－F5的Aa的基因型頻率不變始終為1/2。故隨機交配對應曲線Ⅰ。③連續(xù)自交并逐代淘汰隱性個體對應曲線④隨機交配并逐代淘汰隱性個體對應曲線結(jié)合四個數(shù)學模型分析，本題答案應選C。【課堂鞏固】(2022浙江寧波)某自花、閉花授粉植物花色由一對等位基因B、b控制，其中基因型BB、Bb、bb花色分別表現(xiàn)紅色、粉色、白色，白色花個體不具有繁殖能力。某種群中BB、Bb、bb的數(shù)量比是3：2：1，該種群子一代開紅色、粉色、白色花的植株數(shù)量比約為。(2020衡水中學)將基因型為Aa的玉米自交一代的種子全部種下待其長成幼苗人工去掉隱性個體并分成兩組，一組全部讓其自交：二組讓其自由傳粉，一、二組的植株上aa基因型的種子所占比例分別為()A、1/9、1/6B、3/8、1/9C、1/6、5/12D、1/6、1/93、玉米的高稈(H)對矮稈(h)為顯性?，F(xiàn)有若干H基因頻率不同的玉米群體，在群體足夠大且沒有其他因素干擾時，每個群體內(nèi)隨機交配一代后獲得F1。各F1中基因型頻率與H基因頻率(p)的關(guān)系如圖所示。下列分析錯誤的是()A、0＜p＜1時，親代群體都可能只含有純合子B、只有p＝b時，親代群體才可能只含有雜合子C、p＝a時，顯性純合子在F1中所占的比例為1/9D、p＝c時，F(xiàn)1自交，子代中純合子所占比例為5/9【課后提升】1、(2021年山東卷)番茄是雌雄同花植物，可自花受粉也可異花受粉。M、m基因位于2號染色體上，基因型為mm的植株只產(chǎn)生可育雌配子，表現(xiàn)為小花、雄性不育。基因型為MM、Mm的植株表現(xiàn)為大花、可育。R、r基因位于5號染色體上，基因型為RR、Rr、rr的植株表現(xiàn)型分別為：正常成熟紅果、晚熟紅果、晚熟黃果。細菌中的H基因控制某種酶的合成，導入H基因的轉(zhuǎn)基因番茄植株中，H基因只在雄配子中表達，噴施萘乙酰胺（NAM）后含H基因的雄配子死亡。不考慮基因突變和交叉互換。(1)基因型為Mm的植株連續(xù)自交兩代，F(xiàn)2中雄性不育植株所占的比例為______。雄性不育植株與野生型植株雜交所得可育晚熟紅果雜交種的基因型為______，以該雜交種為親本連續(xù)種植，若每代均隨機受粉，則F2中可育晚熟紅果植株所占比例為_________。2、(2021湖南高考真題)油菜是我國重要的油料作物，油菜株高適當?shù)慕档蛯沟狗皺C械化收割均有重要意義。某研究小組利用純種高稈甘藍型油菜Z，通過誘變培育出一個純種半矮稈突變體S。為了闡明半矮稈突變體S是由幾對基因控制、顯隱性等遺傳機制，研究人員進行了相關(guān)試驗，如圖所示?；卮鹣铝袉栴}：(1)根據(jù)F2表現(xiàn)型及數(shù)據(jù)分析，油菜半矮桿突變體S的遺傳機制是由兩對位于非同源染色體上的隱性基因控制，雜交組合①的F1產(chǎn)生各種類型的配子比例相等，自交時雌雄配子有16種結(jié)合方式，且每種結(jié)合方式機率相等。F1產(chǎn)生各種類型配子比例相等的細胞遺傳學基礎是F1減數(shù)分裂產(chǎn)生配子時，位于同源染色體上的等位基因分離，位于非同源染色體上的非等位基因自由組合。(2)將雜交組合①的F2所有高軒植株自交，分別統(tǒng)計單株自交后代的表現(xiàn)型及比例，分為三種類型，全為高軒的記為F3-Ⅰ，高稈與半矮稈比例和雜交組合①、②的F2基本一致的記為F3-Ⅱ，高稈與半矮稈比例和雜交組合③的F2基本一致的記為F3-Ⅲ。產(chǎn)生F3-Ⅰ、F3-Ⅱ、F3-Ⅲ的高稈植株數(shù)量比為______。產(chǎn)生F3-Ⅲ的高稈植株基因型為______（用A、a；B、b；C、c……表示基因）。參考答案：【課題引入】湖