由一道高考試題談基因等位性的檢測

卜祥通

摘 要 以2013年高考全國卷理綜第31題為研究對象，分析了造成試題難度過高的原因，討論正確的解題思路，總結出基因等位性的檢測方法，并對試題中存在的信息不足缺陷提出修改意見。

關鍵詞 生物高考 基因 基因的等位性

中圖分類號 G633.91 文獻標識碼 B

1 2013年高考全國卷（乙卷）理綜第31題

1.1 題目與答案

一對相對性狀可受多對等位基因控制，如某種植物花的紫色（顯性）和白色（隱性）這對相對性狀就受多對等位基因控制。科學家已從該種植物的一個紫花品系中選育出了5個基因型不同的白花品系，且這5個白花品系與該紫花品系都只有一對等位基因存在差異。某同學在大量種植該紫花品系時，偶然發現了1株白花植株，將其自交，后代均表現為白花。

回答下列問題：

（1） 假設上述植物花的紫色（顯性）和白色（隱性）這對相對性狀受8對等位基因控制，顯性基因分別用A、B、C、D、E、F、G、H表示，則紫花品系的基因型為 ；上述5個白花品系之一的基因型可能為 （寫出其中一種基因型即可）。

（2） 假設該白花植株與紫花品系也只有一對等位基因存在差異，若要通過雜交實驗來確定該白花植株是一個新等位基因突變造成的，還是屬于上述5個白花品系中的一個，則：

該實驗的思路：____________。

預期的實驗結果及結論：____________。

標準答案：（1）AABBCCDDEEFFGGHH（答案符合即可） aaBBCCDDEEFFGGHH（答案符合即可） （2） ① 用該白花植株的后代分別與五個白花品系雜交，觀察子代花色 ② 在5個雜交組合中，如果子代全部為紫花，說明該白花植株是新等位基因突變造成的；在5個雜交組合中，如果4個雜交組合的子代為紫花，1個雜交組合的子代為白花，說明該白花植株屬于這五個白花品系之一

1.2 主要解題思路

本題的難點主要集中在根據題干給出的信息，對由多對等位基因控制的一對相對性狀進行遺傳分析，找出確定新的隱性基因突變的方法。基本的解題策略是：仔細閱讀題目→找出題干中的關鍵信息→根據遺傳學基本定律進行邏輯推理和綜合分析→規范地書寫答案。

第（1）小題：由于紫花品系的基因型為AABBCCDDEEFFGGHH，5個白花品系的基因型不同，每個品系與紫花品系都只有一對等位基因存在差異，因此，第（1）題第2空最簡單的填寫方法就是將8對字母（代表等位基因）的中任意1對小寫，剩余7對大寫。

第（2）小題：要確定新發現的1株純合白花植株是屬于上述5個白花品系之一，還是一個新等位基因突變造成的，妨先假定5個白花品系的基因型分別aaBBCCDDEEFFGGHH、AAbbCCDDEEFFGGHH、AABBccDDEEFFGGHH、AABBCCddEEFFGGHH、AABBCCDDeeFFGGHH。如果新發現了純合白花植株是一個新等位基因突變造成的（如AABBCCDDEEffGGHH），那么，該白花植株基因型與已有的5個白花品系都有兩對等位基因存在差異。用該白花植株的后代分別與五個白花品系雜交，則每個雜交組合中，子代全部為紫花；如果新發現的白花植株屬于已有的5個白花品系中的一個（如aaBBCCDDEEFFGGHH），那么白花植株的基因型就與上述5個白花品系中的一個相同，而與其余4個白花品系都存在一對等位基因的差異。用該白花植株的后代分別與五個白花品系雜交，則在5個雜交組合中，1個雜交組合的子代為白花，其余4個雜交組合的子代為紫花。

1.3 學生失分原因分析

本題總分12分，抽樣統計難度為0.130，平均得分不足2分，可以稱得上是課標高考以來最難的一道生物試題。造成學生答題失分的主要原因有：

（1） 解答題目要求的能力較高，是對考試大綱規定的理解能力、獲取信息能力、實驗與探究能力以及綜合運用能力的全方位考查。

（2） 花色由8對基因控制，等位基因多，不少學生做題時認為遇到了難題，從而引發出畏難心理情緒。

（3） 從邏輯推理的角度看，由題目所給的全部信息，并不能確定出紫花品系的基因型為AABBCCDDEEFFGGHH，換言之，題目并沒有給出推出紫花品系基因型為AABBCCDDEEFFGGHH的充分信息。由于試題信息不完整，在第一個留空就讓大部分考生“卡殼”，后面的問題即使不難，也會在學生解題的猶豫不決中使難度值大大下降。

（4） 本題的第（2）小題，是個基因等位性檢測問題，解答題目所用的知識主要集中在基因的分離定律和自由組合定律上，但由于題目新穎，學生從未見過此種題型，難度值也就自然下降。

在上述4個方面中，最后兩個原因對學生答題失分更為重要。如果題目給足解題信息，考生考前重視解題方法的訓練和總結，筆者有理由相信，多數考生在此題上的得分會有很大的提高。

2 關于試題存在的問題的討論

2.1 試題信息不完整——高考試題命制的一類常見問題

獲取信息能力是生物高考考核目標的一項重要能力要求。高考試題要求全面考查新課標要求的“知識”、“能力”、“情感態度與價值觀”，要求試題信息要完整、充分、合理，包括顯性信息與隱性信息。如果所給信息殘缺不全或含糊不清，必然會導致考生對試題的考查意圖出現錯誤的判斷。

2.2 試題命制提供完整信息的策略

如何做到試題信息完整、充分、合理，可以從以下幾個步驟著手：① 根據題目答案逆推出邏輯推導過程所需的充分條件。② 剖析已經命制出的試題中所包含的合理有效的信息。③ 依據試題答案所需的條件和試題所提供的條件信息的差異，補充必要的其他信息。如本題中可以在題干中補充“8對基因中任意一對隱性純合都會使花色表現為白色”這一信息。

2.3 對原試題的修正

原試題所給信息的不完整已經構成了試題的一大“硬傷”，也是造成試題難度過高的主要原因，必定對試題的區分度和效度產生負面影響。此外，試題還存在第（2）小題括號中解釋信息重復等問題。可以通過以修正使試題更加完善：

某種植物花的紫色（顯性）和白色（隱性）受8對等位基因（A和a，B和b，C和c，D和d，E和e，F和f，G和g，H和h）控制，8對基因中任意一對隱性純合都會使花色表現為白色。科學家已從該種植物的一個紫花品系中選育出5個基因型不同的白花品系，這5個白花品系與紫花品系都只有一對等位基因存在差異。

回答下列問題：

（1） 紫花品系的基因型為____________；上述5個白花品系之一的基因型可能為____________（寫出其中一種基因型即可）。

（2） 某同學在大量種植該紫花品系時，偶然發現了1株白花植株。該白花植株自交，后代均表現為白花。假設該白花植株與紫花品系也只有一對等位基因存在差異，若要通過雜交實驗來確定該白花植株是一個新等位基因突變造成的，還是屬于上述5個白花品系中的一個，則：

該實驗的思路：____________。

預期的實驗結果及結論：____________。

3 等位基因與基因等位性的檢測

3.1 等位基因與復等位基因

等位基因是指在同源染色體上占居同一基因座、但以不同狀態影響同一單位性狀的兩個或兩個以上的基因。如基因A和基因a互為等位基因，而A和A或a和a，它們雖分別處于一對同源染色體的相等位置上，但仍是同一種基因，稱作一對基因AA或一對基因aa。等位基因由基因突變產生，沒有突變，就沒有等位基因，也就沒有相對性狀。

在同一個基因座上由突變產生的在狀態上不同的系列等位基因，稱為復等位基因。例如基因A可突變成a1、a2、a3…an，其中的任一個等位基因可以由A突變而來，也可以由該系列中任一個等位基因突變產生。但在二倍體的同一品種（系）、同一個體中，僅有復等位系列中的兩個成員，如a1a1、a1a2、a2a3、A1a2等。

3.2 基因的等位性及其檢測

基因的等位性則是指基因間的等位關系，可定義為兩個或兩個以上狀態的基因共處于同源染色體上同一基因座的現象。

通過一個簡單的測驗就能鑒別某個新的隱性突變屬于哪個基因的等位基因。鑒定的過程是通過雜交將新的隱性突變與已知基因的隱性突變結合在一起。如果雜交后代顯示突變的表現型，那么新突變與測試突變涉及的基因是同一基因的等位基因。如果后代顯示野生型表現型，那么新突變與測試突變涉及的基因就不是同一基因的等位基因（表1）。

例如：在野生型果蠅中，眼色都是暗紅的。現有兩個突變品系——朱砂眼和猩紅眼，眼色均為亮紅色。我們想知道朱砂眼和猩紅眼的突變基因是否存在等位基因關系，用兩種突變的純合子品系相互雜交以產生雜交后代，結果雜交后代的復眼是暗紅色的，所以朱砂眼和猩紅眼突變基因不是同一基因的等位基因，而是兩個不同的基因。當檢測第三個突變朱砂眼-2與朱砂眼和猩紅眼突變的等位性時，發現朱砂眼與朱砂眼-2品系雜交組合的后代是突變表型（亮紅眼色），而朱砂眼-2和猩紅眼突變雜交的后代則是野生型的表型（暗紅眼色）。這些結果說明朱砂眼和朱砂眼-2的突變基因是一個眼色決定基因的等位基因，而猩紅眼突變則不是該基因的等位基因。