測交實驗方案的由來

黃 琴

(四川省成都市石室中學 610000)

“孟德爾遺傳定律”在高中生物學“遺傳與進化”模塊中起到了承前啟后的作用。孟德爾的研究方法之一是假說—演繹法。假說—演繹法是現代科學研究的常用方法，是在觀察和分析基礎上提出問題以后，通過推理和想像提出解釋問題的假說，根據假說進行演繹推理，再通過實驗檢驗演繹推理的結論。如果實驗結果與預期結論相符，則證明假說是正確的；反之，則說明假說是錯誤的。通過學習孟德爾豌豆雜交實驗可以較好地體驗假說—演繹法的應用，這也是遺傳學的基本研究思路。假說—演繹的基本環節概括為觀察現象—提出問題—作出假設—演繹推理—實驗驗證。

1 測交實驗方案的由來

孟德爾的假說合理解釋了豌豆一對相對性狀雜交實驗中出現的性狀分離現象。然而，一種正確的假說，僅僅能解釋已有的實驗結果是不夠的，還應該可以預測另一些實驗結果。 這就要求設計一個不同于之前實驗的方案，同時也符合假說內容。

筆者認為孟德爾測交實驗方案的設計過程為：根據假說推測，就高莖和矮莖這一相對性狀，收獲的豌豆遺傳因子組成有3種：DD、Dd和dd，于是雜交實驗方案有如下4類(表1)。

表1 測交實驗方案設計過程中的幾種組合

表1中，組合①和④分別雜交一次，子代不會出現性狀分離比，故排除不能選；組合②雜交實驗，在孟德爾之前的實驗中已經實施了這樣的方案(即F1自交)，亦不可再用來證明假說的正確性；組合③雜交，在之前的實驗中沒有做過，且可出現性狀分離。既能滿足假說還可以預測另一些實驗結果，所以成為最后的實驗方案，即Dd×dd。

那么，這僅僅是依據假說的推理演繹方案，必須要進行實驗才可以證明其是否成立。如何選擇Dd個體呢？根據已有的實驗豌豆材料，要選擇Dd的個體，理論上可以從之前實驗的子二代和子一代中篩選，但是只有子一代的高莖豌豆全都是Dd個體，子二代高莖中無法篩選出Dd，于是確定用F1進行雜交。而對于dd如何選擇呢？由于假說的觀點(顆粒遺傳)還沒有得到確認，融合遺傳觀點還在影響著當時的生物學工作者，為避免雜交過程對隱性遺傳因子的影響，選擇雜交實驗中的隱性性狀的親本最為合適。綜上，孟德爾最后確定的測交方案為F1(Dd)×P(dd)。由表1可知，測交也得做正反交實驗，以此說明孟德爾假說的正確性。

2 測交實驗方案設計思路在高考題中的應用

2016年新課標I卷生物試題第32題：已知果蠅的灰體和黃體受一對等位基因控制，但這對相對性狀的顯隱性關系和該等位基因所在的染色體是未知的。同學甲用一只灰體雌蠅與一只黃體雄蠅雜交，子代中♀灰體∶♀黃體∶♂灰體∶♂黃體為1∶1∶1∶1。同學乙用兩種不同的雜交實驗都證實了控制黃體的基因位于X染色體上，并表現為隱性。

請根據上述結果，回答下列問題：

(1)僅根據同學甲的實驗，能不能證明控制黃體的基因位于X染色體上，并表現為隱性？(2)請用同學甲得到的子代果蠅為材料設計兩個不同的實驗，這兩個實驗都能獨立證明同學乙的結論。(要求：每個實驗只用一個雜交組合，并指出支持同學乙結論的預期實驗結果。)

解析：在第(2)問中，要想獨立證明乙同學的觀點即控制黃體的基因位于X染色體上，并表現為隱性。運用孟德爾的假說演繹思路，在觀點成立的前提下，推測出雜交實驗的親本基因型為XBXb×XbY，子代果蠅的基因型有XBXb、XbXb、XBY、XbY。并結合前面孟德爾測交方案的設計思路(即一個正確的結論不僅可以解釋當前的實驗現象，還可以預測另一些實驗結果)進行列表分析(表2)。

表2 雜交組合分析表

表2中，組合④雜交一次，子代不會出現性狀分離比，故排除不能選；組合②雜交實驗，在題干實驗中已經有了這樣的實驗方案，不可再用來證明該結論的正確性；組合①雜交和組合③雜交的方案，此前沒有做過，且可出現不同的性狀分離比，滿足實驗方案設計要求，故最后選擇的兩種實驗方案為XbXb×XBY和XBXb×XBY。

因題干沒有給定基因型，故在最后答題時只能呈現雜交組合的表現型：實驗一為雌性黃體×雄性灰體，預期結果為子代所有的雌性都表現為灰體，所有的雄性都表現為黃體；實驗二為雌性灰體×雄性灰體，預期結果為子代中所有的雌性都是灰體，雄性一半灰體，一半黃體。

由此，孟德爾豌雜交試驗設計思路完美地呈現在高考試題考查中，達到了考綱對遺傳學部分知識遷移應用能力的考查要求。