例析遺傳題解題的一般步驟與方法

潘冬

摘要 以歷年全國(guó)新課標(biāo)卷高考生物試題為例，闡述遺傳題解題的一般步驟與方法，以期更好地幫助師生舉一反三，備戰(zhàn)2020年生物高考。

關(guān)鍵詞 全國(guó)新課標(biāo)卷 遺傳題 解題方法

中圖分類號(hào)C633. 91

文獻(xiàn)標(biāo)志碼B

1 概述

科學(xué)思維是生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)之一，是指尊重事實(shí)和證據(jù)，崇尚嚴(yán)謹(jǐn)和務(wù)實(shí)的求知態(tài)度，運(yùn)用科學(xué)的思維方法認(rèn)識(shí)事物、解決實(shí)際問(wèn)題的思維習(xí)慣和能力。簡(jiǎn)而言之，科學(xué)思維可以概括為利用“邏輯推理”來(lái)解決問(wèn)題的思維方法。高考生物試題中對(duì)科學(xué)思維的考查非常普遍，屬于高考生物試題能力考查要求中的“綜合運(yùn)用能力”，是高考考查的重點(diǎn)，而試題中的遺傳題則是這項(xiàng)能力考查的集中體現(xiàn)。其解題的一般步驟如圖1所示。

2 例析

2.1 判斷性狀的顯隱性

【例1】（2018.全國(guó)新課標(biāo).I卷）果蠅體細(xì)胞有4對(duì)染色體，其中2、3、4號(hào)為常染色體。己知控制長(zhǎng)翅/殘翅性狀的基因位于2號(hào)染色體上，控制灰體/黑檀體性狀的基因位于3號(hào)染色體上。某小組用一只無(wú)眼灰體長(zhǎng)翅雌蠅與一只有眼灰體長(zhǎng)翅雄蠅雜交，雜交子代的表現(xiàn)型及其比例見(jiàn)表1。

（1）根據(jù)雜交結(jié)果，_____ （填“能”或“不能”）判斷控制果蠅有眼/無(wú)眼性狀的基因是位于X染色體還是常染色體上。若控制有眼/無(wú)眼性狀的基因位于X染色體上，根據(jù)上述親本雜交組合和雜交結(jié)果判斷，顯性性狀是_____ ，判斷依據(jù)是____。

（2）若控制有眼/無(wú)眼性狀的基因位于常染色體上，請(qǐng)用上表中雜交子代果蠅為材料設(shè)計(jì)一個(gè)雜交實(shí)驗(yàn)來(lái)確定無(wú)眼性狀的顯隱性（要求：寫(xiě)出雜交組合和預(yù)期結(jié)果）。________。

（3）若控制有眼/無(wú)眼性狀的基因位于4號(hào)染色體上，用灰體長(zhǎng)翅有眼純合體和黑檀體殘翅無(wú)眼純合體果蠅雜交，F(xiàn)1相互交配后，F(xiàn)2中雌雄均有 _____ 種表現(xiàn)型，其中黑檀體長(zhǎng)翅無(wú)眼所占比例為3/64時(shí)，則說(shuō)明無(wú)眼性狀為 ____-（填“顯性”或“隱性”）。

參考答案：（1）不能無(wú)眼只有當(dāng)無(wú)眼為顯性時(shí)，子代雌雄個(gè)體中才都會(huì)出現(xiàn)有眼與無(wú)眼性狀的分離;（2）雜交組合：無(wú)眼×無(wú)眼;預(yù)期結(jié)果：若子代中無(wú)眼：有眼=3：1，則無(wú)眼為顯性性狀;若子代全部為無(wú)眼，則無(wú)眼為隱性性狀;（3）8隱性

解析：（1）第二空、三空，已知控制有眼/無(wú)眼性狀的基因位于X染色體上（設(shè)該性狀由A/a 一對(duì)等位基因控制），若無(wú)眼為隱性性狀，則親代無(wú)眼雌蠅基因型為（XaXa），有眼雄蠅基因型為（XAy），子代雌性個(gè)體全為有眼，雄性個(gè)體全為無(wú)眼，與題不符，所以無(wú)眼為顯性性狀。（2）己知控制有眼/無(wú)眼性狀的基因位于常染色體上，可讓表中雜交子代中無(wú)眼雌果蠅和無(wú)眼雄果蠅交配，觀察子代的性狀表現(xiàn)。若子代中無(wú)眼：有眼=3：1，則無(wú)眼為顯性性狀，若子代全為無(wú)眼，則無(wú)眼為隱性性狀。（3）第二空，己知控制有眼/無(wú)眼性狀的基因位于4號(hào)染色體上，則控制三對(duì)性狀的基因獨(dú)立遺傳。由題表所示雜交結(jié)果可知，灰體、長(zhǎng)翅性狀為顯性。用灰體長(zhǎng)翅有眼純合體和黑檀體殘翅無(wú)眼純合體果蠅雜交，F(xiàn)1中三對(duì)等位基因都雜合，故Fi相互交配后，如果黑檀體長(zhǎng)翅無(wú)眼所占比例為3/64= 1/4x3/4x1/4，說(shuō)明無(wú)眼性狀為隱性。

規(guī)律：判斷性狀顯隱性的方法一般有：①假設(shè)推理法，即先假設(shè)某一性狀為顯性（或隱性），再確定親代基因型，推導(dǎo)子代基因型及表現(xiàn)型，進(jìn)而得出相符（或不符）的結(jié)論，如“（1）題”。②數(shù)據(jù)分析法，即根據(jù)親子代的表現(xiàn)型及比例進(jìn)行正推或逆推，若子代出現(xiàn)性狀分離，且比例為3：1，則“3”或“3/4”的性狀為顯性，“1”或“1/4”的性狀為隱性，如“（3）題”。③實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)法，即選擇適合的材料進(jìn)行自交或雜交，觀察并分析后代的表現(xiàn)型及比例。

“假設(shè)推理法”適用于“顯隱性的判斷及判斷依據(jù)”的考查;“數(shù)據(jù)分析法”要求考生靈活處理并運(yùn)用性狀分離比“3：1”及變式“1/4”或“3/4”;“實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)”要求選擇合適的實(shí)驗(yàn)材料、實(shí)驗(yàn)方法，正確表述實(shí)驗(yàn)結(jié)果與結(jié)論。

2.2 判斷基因的位置

[例2]（2018.全國(guó)新課標(biāo).III卷）某小組利用某二倍體自花傳粉植物進(jìn)行兩組雜交實(shí)驗(yàn)，雜交涉及的四對(duì)相對(duì)性狀分別是：紅果（紅）與黃果（黃）、子房二室（二）與多室（多）、圓形果（圓）與長(zhǎng)形果（長(zhǎng)）、單一花序（單）與復(fù)狀花序（復(fù)）。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。

回答下列問(wèn)題：

（1）根據(jù)表中數(shù)據(jù)可得出的結(jié)論是：控制甲組兩對(duì)相對(duì)性狀的基因位于上________- ，依據(jù)是____________ ;控制乙組兩對(duì)相對(duì)性狀的基因位于 ___________ （填“一對(duì)”或“兩對(duì)”）同源染色體上，依據(jù)是________。

（2）某同學(xué)若用“長(zhǎng)復(fù)”分別與乙組的兩個(gè)F1進(jìn)行雜交，結(jié)合表中數(shù)據(jù)分析，其子代的統(tǒng)計(jì)結(jié)果不符合的比例 ________________ 。

參考答案：（1）非同源染色體F2中兩對(duì)相對(duì)性狀表現(xiàn)型的分離比符合9：3：3：1 一對(duì)F：中每對(duì)相對(duì)性狀表現(xiàn)型的分離比都符合3：1，而兩對(duì)相對(duì)性狀表現(xiàn)型的分離比不符合9：3：3：1

（2）1：1：1：1

解析：①假設(shè)四對(duì)相對(duì)性狀可分別由A/a、B/b、C/c、D/d四對(duì)等位基因控制，根據(jù)表2數(shù)據(jù)可知，甲組中紅果（紅）對(duì)黃果（黃）為顯性、子房二室（二）對(duì)多室（多）為顯性。僅考慮果實(shí)顏色和子房室數(shù)兩對(duì)相對(duì)性狀，則甲組F.基因型為AaBb，F(xiàn)i自交得F2表現(xiàn)型及其比例約為紅二（A B）：紅多（A_bb）：黃二（aaB）：黃多（aabb）=9：3：3：1，符合基因自由組合定律的性狀分離比，即控制甲組果實(shí)顏色和子房室數(shù)兩對(duì)相對(duì)性狀的基因位于非同源染色體上。乙組中圓形果（圓）對(duì)長(zhǎng)形果（長(zhǎng)）為顯性、單一花序（單）對(duì)復(fù)狀花序（復(fù)）為顯性，則乙組F1基因型為CcDd，F(xiàn)1自交得F2：果形中圓（C-）：長(zhǎng)（cc）=3：1，花序中單（D_）：復(fù)（dd）=3：1，說(shuō)明果形和花序遵循分離定律。但是，這兩對(duì)相對(duì)性狀表現(xiàn)型的分離比不符合9：3：3：1，說(shuō)明控制果形和花序兩對(duì)等位基因不符合自由組合定律，即控制乙組果形和花序的兩對(duì)等位基因位于一對(duì)同源染色體上。②乙組中的兩個(gè)F1自交得F2的表現(xiàn)型及其比例的原因可能是F.在減數(shù)分裂形成配子時(shí)，同源染色體中的非姐妹染色單體間發(fā)生交叉互換，產(chǎn)生四種配子及其比例為CD：Cd：cD：cd=4：1：1：4， CD： Cd：cD： cd=1：4：4：1。根據(jù)題意，C/c、D/d兩對(duì)等位基因位于一對(duì)同源染色體上，若用“長(zhǎng)復(fù)（ccdd）”分別與乙組的FI（CcDd）進(jìn)行測(cè)交，其子代的表現(xiàn)型及其比例為不出現(xiàn)1：1：1：1，可能出現(xiàn)的結(jié)果是4：1：1：4或1：4：4：1。

規(guī)律：判斷基因位置的方法一般有：（1）直接描述法。①若F1自交，后代出現(xiàn)性狀分離比為“9：3：3：1”及某性狀所占比例為“1/16”等變式，測(cè)交后代表現(xiàn)型及比例為“1：1：1：1”及某性狀所占比例為“1/4”等變式，則兩對(duì)等位基因位于兩對(duì)同源染色體（或非同源染色體）上，反之，則位于一對(duì)同源染色體上，如“（1）題、（2）題”。②據(jù)雜交（或正反交）后代雌雄個(gè)體表現(xiàn)型及比例不同，可初步確定基因位于X染色體上。③若假設(shè)基因位于常染色體上，分析后代雌雄個(gè)體表現(xiàn)型及比例是否與題意一致，不一致，則基因位于X染色體上。（2）實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)法，即利用染色體上的基因的遺傳規(guī)律不盡相同進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。①若雜交后代性狀的遺傳遵循自由組合定律，即可確定基因位于非同源染色體上;②若隱性雌個(gè)體與顯性雄個(gè)體雜交，后代雌個(gè)體全為雄性，雄性個(gè)體全為隱性，即可確定基因位于X染色體上;③若雜合雌個(gè)體與相同性狀的雄個(gè)體雜交，后代雌個(gè)體全為一種性狀，雄個(gè)體有兩種表現(xiàn)型，則可確定基因位于X染色體上。

“直接描述法”適用于“實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析”的考查;而“實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)法”要求考生能夠選擇合適的材料、方法，正確表述實(shí)驗(yàn)預(yù)期結(jié)果與結(jié)論。

2.3 確定基因型與計(jì)算

[例3]（2017.全國(guó)新課標(biāo).I卷）果蠅的紅眼基因（R）對(duì)白眼基因（r）為顯性，位于X染色體上;長(zhǎng)翅基因（B）對(duì)殘翅基因（b）為顯性，位于常染色體上。現(xiàn)有一只紅眼長(zhǎng)翅果蠅與一只白眼長(zhǎng)翅果蠅交配，F(xiàn)1雄蠅中有1/8為白眼殘翅。下列敘述錯(cuò)誤的是

（）

A.親本雌蠅的基因型是BbXRXr

B.F1中出現(xiàn)長(zhǎng)翅雄蠅的概率為3/16

C.雌、雄親本產(chǎn)生含Xr配子的比例相同

D.白眼殘翅雌蠅可形成基因型為bXr的極體

參考答案：B。

解析：根據(jù)兩對(duì)相對(duì)性狀的顯隱性、基因的位置及親代的表現(xiàn)型，可直接推出親本己知的基因型為B—X-X、B__X-Y，同時(shí)又己知F1雄蠅中有1/8為白眼殘翅（bbXry），則親本常染色體上的基因型均為Bb，雌性個(gè)體性染色體的基因型為X-X;若親本雌性個(gè)體性染色體的基因型為XrX'，則雄性個(gè)體性染色體的基因型為XRy，F(xiàn)1中出現(xiàn)長(zhǎng)翅雄蠅的概率為3/4（長(zhǎng)翅）×1（雄性）=3/4，與題不符，則可推導(dǎo)親本雌性個(gè)體性染色體上的的基因型為XRXr，雄性個(gè)體性染色體上的基因型為X'Y，即親本雌蠅的基因型是BbXRX，雄蠅的基因型是BbXry。F1中出現(xiàn)長(zhǎng)翅雄蠅（BX_Y）的概率為3/4（長(zhǎng)翅）×1/2（雄性）=3/8。親本雌蠅產(chǎn)生XR和Xr兩種配子，雄蠅產(chǎn)生Xr和Y兩種配子，在雌、雄親本產(chǎn)生的配子中Xr均占1/2。白眼殘翅雌蠅的基因型為bbXrXr，減數(shù)分裂形成的極體的基因型可為bX'。

規(guī)律：確定基因型的前提是“已知性狀的顯隱性”和“基因的位置”，可以利用“正向與逆向組合推導(dǎo)”，即根據(jù)親子代表現(xiàn)型及比例寫(xiě)出已知親子代的基因型，接著利用“拆分法”或“假設(shè)法”單獨(dú)分析確定每一對(duì)相對(duì)性狀的分離比（有時(shí)候需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理加工），再組合。而計(jì)算概率的最常用的方法是“拆分法”——單獨(dú)分析每一對(duì)相對(duì)性的分離比（有時(shí)候需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理加工），并結(jié)合題目要求，然后利用乘法原理，最后直接相乘即可。

3 小結(jié)

遺傳題的考查核心是假說(shuō)一演繹法，要求學(xué)生能夠基于生物學(xué)事實(shí)和證據(jù)運(yùn)用演繹與推理的方法，闡述生命現(xiàn)象及規(guī)律。因此，遺傳題的解題方法應(yīng)著重訓(xùn)練學(xué)生“演繹與推理”的思維方法和思維習(xí)慣。