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从课本技能训练学习杂合子连续自交
2010-04-27 22:10:41| 分类: 生物必修2遗传与 |字号 订阅
从课本技能训练学习杂合子连续自交
蒋迎仙
基因的分离定律是遗传学模块的重点之一,也是中学学习遗传学最先接触到的知识点。其中杂合子连续自交后代中各类型比例的分析,是基因分离定律的一个难点。本文通过课本技能训练来学习杂合子连续自交。
1 课本中的问题
假设3年后,你正在一个花卉生产基地工作。有一天,你突然发现一种本来开白花的花卉,出现了开紫花的植株。你立刻意识到他的观赏价值,决定培育这种花卉新品种。当你知道这种花是自花授粉以后,将这种开紫花的植株种子种下去,可惜的是再长出的126逐新植株中,却又46株是开白花的。这当然不利于商品化生产。怎样才能获得开紫花的纯种呢?请你写出解决这一问题的实验程序,与同学交流,看谁设计的程序更简捷。
在人教版生物必修二遗传与进化P.7技能训练设计实验程序有这么一个问题。基于学生刚接触遗传学和知识的限制,还不能利用其他的方法得到结果,只能用连续自交的方法来解决这个问题。
2 杂合子连续自交
2.1 杂合子连续自交,后代中纯合子或杂合子所占比例的推导(以Aa为例)
2.2 也可以这样理解
一粒为Aa的小麦,种下自交后结一穗小麦,假设一穗小麦有20粒(为F1)。其中基因型为Aa的占即10粒,AA有5粒,aa有5粒。然后把这20粒全部种下(假设都能成活,且结一穗小麦,每穗还是20粒)则共结400粒小麦(为F2)。F2中AA来自5粒AA所结的小麦和10粒Aa所结的AA的小麦,共有AA150粒(5×20+10×20×=150),同理aa共150粒,Aa共10×20×=100粒。所以F2中杂合子Aa占总的==,即F2中杂合子占,同理可以推得,Fn代的杂合子占。
2.3 结论
2.3.1 杂合子(Aa)连续自交n次,后代中杂合子所占的比例为:,纯合子所占的比例为:1-。其中显性纯合子=隐性纯合子= (无选择时)。
2.3.2 通过上面的分析,可知杂合子连续自交n次后,子n代的情况如下:
Fn
杂合子
纯合子
显性
纯合子
隐性
纯合子
显性
性状个体
隐性
性状个体
所占比例
1-
-
-
+
-
根据上表比例,杂合子、纯合子所占比例坐标图如下:
曲线图解读:
① 具有一对相对性状的杂合子自交,后代中纯合子的比例随自交代数的增加而增大,最终接近于1,且显性纯合子和隐性纯合子各占一半。
② 具有一对相对性状的杂合子自交,后代中杂合子比例随着自交代数的增加而递减,每代递减50%,最终接近于零。
③ 由该曲线得到启示:在育种过程中,选育符合人们要求的个体,可进行连续自交,直到性状不再发生分离为止,即可留种推广使用。
注:上面的推导是以Aa为亲代,其自交所得F1为子一代,n值取其自交次数。若以Aa为子一代,其自交所得子代为子二代,则上述所有n值都要换为n-1。(从下面例1和例2可以得到充分理解。)
3 解决课本上的问题
3.1以上的分析是在不淘汰的情况下得出的结果,在实际问题中可以施行淘汰的方法。将获得的紫色花连续几代自交,即将每次自交后代的紫色花选育再进行自交,直至自交后代不再出现白色花为止。具体过程用以下图解表示。
选育自交 紫色花 × 紫色花
|
F1 紫色花 白色花
选育紫色花 自交
淘汰
F2 紫色花 白色花
选育紫色花 自交
淘汰
直至不再出现白色花为止
3.2 在Aa的连续自交过程中,在逐代淘汰隐性性状个体(aa),会出现如下图所示的情况:
P: Aa
F1: AA Aa aa (淘汰)
得 AA Aa
F2 AA ( AA Aa aa)
即 AA Aa aa (淘汰)
得 AA Aa
F3 AA (AA Aa aa)
即
AA Aa aa (淘汰)
得 AA Aa
Fn: AA Aa
n→∞时
1AA 0
4 典型例题
例1:将具有一对等位基因的杂合体,逐代自交3次,在F3代中纯合体比例为( )
A. B. C. D.
解析:由以上推导可知F3(子三代)杂合子概率为=,所以在F3代中纯合体比例为。答案B。
例2:(06上海)让杂合子Aa连续自交三代,则第四代杂合体所占比例为( )
A. B. C. D.
解析:这里连续自交三代,加上亲代Aa才四代,所以题目中的第四代应理解为子三代即(F3),所以杂合子应该是。答案B。
例3:具有一对等位基因的亲本杂合子连续自交,某代的纯合子所占的比例达95%以上,则该比例最早出现在( )
A. 子三代 B. 子四代 C. 子五代 D. 子六代
解析:根据基因分离定律可知,杂合子连续自交n代,Fn中杂合子占,由题意须满足<1-95%,即<,因而该比例最早出现在子五代。答案C。
例4:如果在一个豌豆种群中,基因型AA与Aa的比例为1∶2,将这批种子种下去,自然状态下其子一代个体中AA、Aa、aa种子数之比为( )
A. 3∶2∶1 B. 1∶2∶1 C. 3∶5∶1 D. 4∶4∶1
解析:首先豌豆自然状态下是自交的。亲代AA占,Aa占,它们分别自交,所以子一代AA有+×=;Aa占×=;aa占×=。所以三者的比例为∶∶=3∶2∶1。答案A。
例5:老鼠的皮毛黄色A对灰色a显性。在实验中发现含显性基因A的精子和含显性基因A的卵细胞不能结合。如果杂合的黄鼠和黄鼠(第一代)交配得到第二代,第二代同基因型老鼠继续交配一次得到第三代,那么在第三代中黄鼠的比例是( )
A. 40% B. 44.4% C. 66.7% D. 75%
解析:含显性基因A的精子和含显性基因A的卵细胞不能结合,所以,后代中AA不存在。则Aa 与 Aa(第一代)杂交,后代(第二代)中Aa ∶ aa=2∶1。即Aa占,aa占。第二代自交得到第三代中,只有Aa(占第二代的)的后代可能出现Aa的黄毛性状,所以第三代中黄鼠(Aa)占×=;灰鼠(aa)占×+=。所以第三代中黄鼠的比例是÷(+)==44.4%.
例6:某水稻的A基因控制某一优良性状的表达,对不良性状a为显性。用该水稻杂合子(Aa)做母本自交,子一代中淘汰aa个体,然后再自交,再淘汰……的方法育种,问子n代种子中杂合子的比例是多少?
解析:在杂交育种中,因为育种的需要,要淘汰劣种,要注意把被淘汰的去掉。根据结论中的数据可知,子n代中杂合体Aa占,纯合体是1— ,则AA和aa各占-。淘汰掉aa个体后,根据算式,代入计算得子n代Aa的比例为。或根据上面在Aa的连续自交过程中,在逐代淘汰隐性性状个体(aa),会出现的情况同样得出子n代种子中杂合子的比例是。