變異、育種與進化二輪專題復習

遼寧 魏鳳國

變異、育種與進化二輪專題復習

遼寧 魏鳳國

學生在一輪復習已經將基礎知識夯實，但各知識點之間沒有形成聯系，沒有建立起知識網絡，這樣學生解答問題時很難進行知識遷移。所以在進行二輪專題復習時，筆者建議用邏輯將各個知識點聯系起來，建立知識網絡圖，培養學生的知識遷移能力。在實際教學中，應用典型的高考題或模擬題來帶出即將復習的知識點，利于激發學生的興奮點，有利于專題復習的順利開展。

【例題】（2016大慶鐵人期末）已知某種動物灰身（A）對黑身（a）為顯性，有眼（B）對無眼（b）為顯性，控制有眼、無眼的基因位于常染色體上。

（1）為了研究A、a與B、b的位置關系，選取一對表現型為灰身有眼的正常染色體的雄性個體和黑身無眼的正常染色體的雌性個體進行雜交試驗，F1雌、雄個體中均出現四種表現型：灰身有眼、黑身有眼、灰身無眼、黑身無眼。

①如果F1四種表現型比例為1∶1∶1∶1，則基因A、a和B、b符合__________定律；讓F1中灰身有眼個體相互交配，在F2的所有灰身個體中純合子所占的比例為___________。

②如果F1四種表現型中，親本類型偏多，重組類型偏少，則F1同時出現上述四種表現型的原因最可能是_________________。

（2）動物體細胞中某對同源染色體多出1條的個體稱為“三體”。研究發現，該種動物產生的多1條染色體的雌配子可育，而多1條染色體的雄配子不可育。該種動物的尾形由常染色體上的等位基因R、r控制，正常尾對卷曲尾為顯性。有人在一個種群中偶然發現了一只卷曲尾的雌性個體，其10號常染色體多出1條，其余染色體均正常。（注：“三體”細胞在減數分裂過程中，任意配對的兩條染色體分離時，另一條染色體隨機移向細胞任一極）

①該雌性“三體”形成的原因是參與受精作用過程的__________配子異常所致，這種變異屬于可遺傳變異中的__________。

②欲判斷基因R、r是否位于10號常染色體上，可讓這只卷曲尾的雌性“三體”與純合的正常尾雄性個體雜交得F1，再讓F1雌雄個體自由交配得F2。

若F2正常尾個體與卷曲尾個體的比例為__________，則基因R、r位于10號常染色體上；

古埒城這地方，三面靠山，一面朝水，易守難攻，可是天長日久，城里沒柴沒糧，王杲帶領女真部落守著古埒城，就是不投降。

若F2正常尾個體與卷曲尾個體的比例為_________，則基因R、r位于其他常染色體上。

【試題分析】本題（1）考查了基因的自由組合定律和減數分裂交叉互換相應的知識點，這兩個方面都屬于可遺傳變異中基因重組的范疇。（2）考查與染色體變異有關的知識和學生對染色體變異來源的判斷、學生設計實驗的能力。基因重組和染色體變異都屬于可遺傳的變異，可遺傳的變異還有其他的類型嗎？學生很容易答出“基因突變”。變異在生產實踐中可以進行育種，可遺傳的變異又為生物進化提供原材料，因此沒有變異就談不上進化。這樣就可以建立以變異為核心的知識網絡，如下：

需要注意的是（1）可遺傳變異與不可遺傳的變異的本質區別在于遺傳物質是否改變。這種遺傳物質理解為兩個層次：一個是分子水平，基因層次；一個是細胞水平，染色體層次。即基因變化或染色體變化引起的變異都可以遺傳。遺傳物質改變可以遺傳而不是一定能夠遺傳，關鍵還要看生物的生殖方式。若無性生殖，則發生于體細胞的突變能夠遺傳下去；若有性生殖，則發生于體細胞的突變不可遺傳，發生于生殖細胞的突變才能遺傳。如果遺傳物質沒有改變，則這種變異是不能夠遺傳的。

（2）基因突變的結果從形式上看，產生新的等位基因；從性狀上看，可能會產生新的性狀，但性狀未必一定改變。

（3）基因重組很可能聯系遺傳定律如自由組合定律或交叉互換的特點綜合考查。

（4）對染色體組的定義應該有深層次的認識。染色體組定義：細胞中的一組非同源染色體，它們在形態和功能上各不相同，但是攜帶著控制一種生物生長發育、遺傳和變異的全部信息，這樣的一組染色體，叫做一個染色體組。從這個定義可以看出，對于一個染色體組來講，組內無同源染色體、遺傳信息要全。這里的遺傳信息全是指一個物種的。很多的時候，老師和學生都容易忽略對一個物種的強調。這就容易造成學生的錯誤的認識。

（5）染色體變異還可能結合遺傳定律或減數分裂綜合考查學生分析問題的能力。

練習1.A種植物細胞（基因型為Aa），B種植物細胞（基因型為Bb），去掉細胞壁后，誘導兩種細胞的原生質體融合，形成單核的雜種細胞。若經過組織培養得到的雜種植株是 （ ）

A. 二倍體，基因型為AaBb

C. 四倍體，基因型為AaBb

D. 四倍體，基因型為AAaaBBbb

【解析】這道題是關于染色體組和基因型的判斷，很容易與一個基因型為AaBb的個體為幾倍體相混淆。很多老師在教學時可能都要從相同類型字母的數量和染色體形態等角度重點強調。如果單從字母上看，學生很容易弄混。A物種的A和a基因在兩個染色體組中，B物種的B和b基因在兩個染色體組中，那么A和B基因能在一個染色體組中嗎？A基因是控制A物種發育的，B基因是控制B物種發育的。如果把A和B放在一個染色體組中，則不是控制一個物種生物生長、發育、遺傳、變異的遺傳信息，所以A和B基因不能在一個染色體組中，即雜種植株基因型為AaBb，四倍體。

【答案】C

對于一個由受精卵發育而來，基因型為AaBb的個體來講，A和B基因能在一個染色體組中，因為它們是控制一個物種生物生長、發育、遺傳、變異的遺傳信息。該個體為二倍體。由此可知，關于染色體組的判斷，必須關注“物種”的限制。

練習2.（2013鄭州質量預測）一個基因型為AaXbY的精原細胞，在減數分裂過程中，由于染色體分配紊亂，產生了一個AAaXb的精子，則另外三個精子的基因型分別是 （ ）

A. aXb，Y，Y B. Xb，aY，Y

C. AXb，aY，Y D. AAaXb，Y，Y

【解析】正常情況下，一個精原細胞不考慮基因突變和交叉互換的情況下只能產生兩種精子（4個，兩兩一樣）。所以一個基因型為AaXbY的精原細胞會產生四個精子，基因型是AXb、AXb、aY、aY或aXb、aXb、AY、AY，這兩種情況不共存（產生第一種情況就不會產生第二種情況）。觀察這個異常的精子就可發現AAa在一起，Aa在一起就是同源染色體沒有分離，所以將后面兩個精子的a分別移給前兩個精子，即可得到AaXb、AaXb、Y、Y，AA在一起就是姐妹染色單體沒有分離，再把其中一個A移給另一個精子則可得到AAaXb、aXb、Y、Y。也就是說寫出正常的基因型然后再移兩次字母就可以了。如果用第二種情況也是同樣（如下圖）。

這里特殊強調，第一，必須寫出兩種基因型的精子，如果錯寫出四種精子則不可。第二，等位基因在一起，則兩個都移；相同基因在一起，則只移一個。

回頭再看本文的引題，其解析如下：

【答案】A

（1）①由于選取了一對表現型為灰身有眼的正常染色體的雄果蠅和黑身無眼的正常染色體的雌果蠅進行雜交試驗，F1灰身有眼∶黑身有眼∶灰身無眼∶黑身無眼=1∶1∶1∶1，說明基因A、a和B、b位于兩對同源染色體上，遵循基因的自由組合定律。F1中灰身有眼果蠅的基因型為AaBb，它們之間相互交配，在F2的所有灰身果蠅的基因型為A_B_和A_bb，其中純合子所占的比例為（1+1）÷（9+3）=1/6。②如果F1四種表現型中，親本類型偏多，重組類型偏少，則F1同時出現上述四種表現型的原因最可能是灰身有眼果蠅減數第一次分裂的四分體時期，同源染色體的非姐妹染色單體之間發生交叉互換。（2）①據題意可知：該雌性“三體”形成的原因是參與受精作用過程的雌配子異常所致。②親本應是rrr和RR，子一代中雌雄各有1/2Rr和1/2Rrr，對于雌性個體都是可育的，Rr正常產生配子；Rrr產生配子時由于這三條染色體聯會隨機，所以進行編號處理，圖示如下：

據圖可知，1/2Rrr產生配子為1/6Rr、1/12R、1/6r、1/12rr。1/2Rr產生配子為1/4R、1/4r。將同類型配子加和，則有4/12R、2/12Rr、5/12r、1/12rr，而在雄性個體中2/12Rr和1/12rr是不可育的，將其去掉改變比例，因此雄性個體產生的配子是4/9R和5/9r，自由交配后卷尾是5/12×5/9+1/12×5/9=5/18，因此正常尾∶卷尾=13∶5，說明是在10號染色體上。如果不是位于10號染色體上，親本基因型應是雌性rr，雄性是RR，子一代中有雌雄果蠅的基因型均為Rr，其他染色體變異不會影響R和r的分離情況。所以自由交配后，正常尾∶卷尾=3∶1，說明不在10號染色體上。

【答案】（1）①基因自由組合定律 1/6 ②灰身有眼果蠅減數第一次分裂時，同源染色體的非姐妹染色單體之間發生了交叉互換

（2）①雌 染色體（數目）變異 ②13∶5 3∶1

解決此類問題的關鍵在于三體產生配子的比例和多個基因型個體自由交配產生配子的算法。三體產生配子比例的算法是將3個基因均編上號碼，再隨機將兩個組在一起看成一個整體與另外一個分離即可。多個基因型個體隨機交配求配子時，將雌性所有的個體看成一個整體，雄性所有的個體看成一個整體，將各基因型個體產生配子按相同類型進行概率加和，雌雄配子隨機結合即可得出準確的答案。

（作者單位：遼寧省實驗中學東戴河校區）