在遗传学题目中，自交与自由交配的概率计算差异主要体现在定义、适用场景及计算方法上。以下从多个角度对比分析两者的核心差异：

一、定义与适用场景的差异

1. 自交

  • 定义：指相同基因型的个体间交配（如植物的自花授粉或雌雄同株的异花授粉），广义上也包括基因型相同的动物个体交配。
  • 适用场景：自然状态下自花授粉的植物（如豌豆、小麦），或题目中明确指定为“自交”的情况。
  • 特点：后代基因型逐渐纯合化，杂合子比例逐代减少。

    • 2. 自由交配（随机交配）

  • 定义：种群中所有个体随机交配，交配组合不受基因型限制，包括自交和异交。
  • 适用场景：雌雄异株植物（如玉米）、动物种群，或题目中指定“随机交配”的情况。
  • 特点：遵循哈迪-温伯格定律，基因型频率趋于平衡（无突变、选择时）。

    • 二、计算方法的核心差异

    1. 自交的概率计算

  • 核心逻辑：直接根据亲代基因型的自交结果计算。
  • 公式推导：
  • 若亲代基因型为 Aa，自交后代表现型比例为 3:1，基因型比例为 1:2:1（AA:Aa:aa）。
  • 连续自交时，杂合子比例逐代减少：第 n 代杂合子比例为 (1/2)^n，纯合子比例为 1
  • (1/2)^n。
  • 淘汰隐性个体后：显性纯合子比例逐渐升高（如连续自交8代后纯合率可达99%）。
  • 示例：
  • 亲代：Aa（自交）
  • 子一代：AA（25%）、Aa（50%）、aa（25%）
  • 淘汰aa后：AA（33.3%）、Aa（66.7%）
  • 子二代自交：AA比例升至55%。

    • 2. 自由交配的概率计算

  • 核心逻辑：基于种群基因频率（配子比例）计算，常用 配子法 或 哈迪-温伯格定律。
  • 公式推导：
  • 基因型频率：若种群中基因型为 AA（p²）、Aa（2pq）、aa（q²），自由交配后代基因型频率不变。
  • 配子法：计算雌雄配子的随机组合（如♀A: 1/3，♀a: 2/3；♂A: 1/3，♂a: 2/3 → 后代AA: 1/9，Aa: 4/9，aa: 4/9）。
  • 示例：
  • 亲代：种群中Aa占2/3，aa占1/3
  • 配子频率：A = 2/3 × 1/2 = 1/3，a = 2/3 × 1/2 + 1/3 = 2/3
  • 自由交配后代：AA（1/9）、Aa（4/9）、aa（4/9）。

    • 三、基因型频率变化的差异

    | 特征 | 自交 | 自由交配 |

    |--|--|--|

    | 基因频率 | 不变（无突变、选择时） | 不变（无突变、选择时） |

    | 基因型频率 | 纯合子比例增加，杂合子比例减少 | 基因型频率趋于平衡（符合哈迪-温伯格定律） |

    | 适用题型 | 需逐代淘汰隐性个体或纯合化过程 | 需计算随机配子组合的概率 |

    四、典型例题对比

    例题1：自交的纯合化计算

  • 题目：杂合子Aa连续自交3代，淘汰隐性个体后，显性纯合子比例是多少？
  • 解析：
  • 第3代杂合子比例：(1/2)^3 = 1/8
  • 显性纯合子比例：(1
  • 1/8)/2 = 7/16
  • 淘汰aa后：7/(7+1) = 7/8。

    • 例题2：自由交配的基因型频率计算

  • 题目：种群中AA占25%、Aa占50%、aa占25%，自由交配后代的基因型频率？
  • 解析：
  • 基因频率：A = 25% + 50%/2 = 50%，a = 50%
  • 后代基因型：AA = 25%，Aa = 50%，aa = 25%（与亲代相同）。

    • 五、总结与注意事项

    1. 自交：关注逐代纯合化过程，杂合子比例呈指数下降，需注意淘汰隐性个体时的比例调整。

    2. 自由交配：优先使用配子法或哈迪-温伯格定律，注意基因频率的稳定性。

    3. 易错点：

  • 自交后淘汰隐性个体时，需重新计算显性个体的比例。
  • 自由交配中若存在显性配子致死，需调整配子比例（如显性雄配子致死时，A频率降低）。

    • 通过以上对比，可明确自交与自由交配的核心差异在于基因型频率的变化趋势及计算方法的选择，掌握这些要点能有效提升遗传题的计算准确性。