基于科學(xué)思維的遺傳致死類試題的解題模型探究

安徽 趙 燕

遺傳致死題型是高中生物學(xué)教學(xué)中的難點(diǎn)之一，這類題型考查學(xué)生的信息提取、處理、邏輯推理和分析計(jì)算等關(guān)鍵能力，重點(diǎn)考查學(xué)生科學(xué)思維等學(xué)科核心素養(yǎng)。學(xué)生面對(duì)此類題型往往無從下手，做題時(shí)普遍反饋難度較大，鑒于此，本文對(duì)遺傳致死題型的解答方法進(jìn)行系統(tǒng)歸納，將確定遺傳原型作為解答遺傳致死解題模型的核心，下面結(jié)合相關(guān)題目例析此類試題的解答模型和做題技巧。

一、個(gè)體致死類型——雙隱性純合致死

【例1】某XY型性別決定植物的花瓣顏色有紅色、粉色和白色三種，由兩對(duì)獨(dú)立遺傳的基因A/a、B/b控制，其中A、a基因位于常染色體上,并且某種性別的雙隱性純合個(gè)體致死，現(xiàn)將純合的粉色花瓣雌株和純合的白色花瓣雄株雜交，得到F1全為紅色花瓣植株，再將F1的雌雄個(gè)體相互交配得到F2，結(jié)果如圖1所示,下列敘述錯(cuò)誤的是

圖1

( )

A.B/b這對(duì)等位基因位于X染色體上

B.該植物群體中，粉色花瓣植株的基因型有三種

C.F2中紅色花瓣雌、雄個(gè)體隨機(jī)交配，子代中純合紅色花瓣雌株占12/71

D.欲鑒定F2中某紅色花瓣雌株的基因型，可選擇測交的方法

【答案】D

【建立解題模型】

1.分析雌、雄表現(xiàn)型：由圖1知，F(xiàn)2雌株中粉色花瓣∶紅色花瓣=1∶3，雄性中紅色花瓣∶粉色花瓣∶白色花瓣=3∶1∶3。

2.確定遺傳方式：由于雌、雄表現(xiàn)型不同，故有相關(guān)基因位于X染色體的特有區(qū)段上。已知A/a基因位于常染色體上，所以B/b位于X染色體的特有區(qū)段上；判斷顯隱性：由于粉色花瓣∶紅色花瓣=1∶3或者粉色和白色雜交子代全為紅色，所以紅色為顯性。

3.演繹遺傳原型，推斷致死類型：由純合粉色花瓣雌株和純合白色花瓣雄株雜交得到子代全為紅色花瓣植株，可推斷親本粉色雌株基因型為aaXBXB，白色雄株的基因型為AAXbY，根據(jù)遺傳圖解(圖2)確定致死個(gè)體基因型為aaXbY。

圖2

4.計(jì)算相關(guān)概率：F2中紅色花瓣植株雌雄隨機(jī)交配，即♀A_XBX-、♂A_XBY，其中A_的概率為1/3AA、2/3Aa,a的概率為1/3,子代為AA的概率為4/9、Aa的概率為4/9、aa的概率為1/9,1/2XBXB、1/2XBXb分別與XBY交配，子代為3/8XBXB、1/8XBXb、3/8XBY、1/8XbY，由于aaXbY致死占比為1/72,故子代中AAXBXB占比為(4/9×3/8)/(71/72)=12/71。

【前后聯(lián)系】

聯(lián)系常染色體的基因遺傳特點(diǎn)，兩對(duì)基因純合子有AABB、AAbb、aaBB、aabb，兩對(duì)不同性狀的純合子雜交，得出第三種表現(xiàn)型的基因組合是AAbb×aaBB。這樣的組合方式在本題中也適用，而且用該類比法可以攻克本題親本基因型推斷的難點(diǎn)。

二、個(gè)體致死類型——基因型互作致死

【例2】某雌雄異株植物的花色由3對(duì)獨(dú)立遺傳的等位基因(A/a、B/b、C/c)控制，當(dāng)該植物每對(duì)等位基因至少含有一個(gè)顯性基因時(shí)開紫花，其他顏色花至少含有一對(duì)隱性基因，其中白花基因型中含有AA基因，綠花基因型中含BB基因，黃花基因型中含CC基因。現(xiàn)有紫花、白花、綠花、黃花植株純合品系，如圖3為該純合品系中部分植物的雜交情況(不考慮細(xì)胞質(zhì)遺傳和伴X、Y染色體同源區(qū)段的遺傳)，若3對(duì)基因均位于常染色體上，則F2出現(xiàn)9∶5的原因是________。

圖3

【答案】基因型中含兩對(duì)顯性基因純合和一對(duì)隱性基因純合的植株不能存活

【建立解題模型】

1.分析F2表現(xiàn)型：由于白花含AA基因，綠花含BB基因，黃花含CC基因，故推斷題中植物的花色雖然是由3對(duì)基因控制，但是本質(zhì)是兩對(duì)基因在上述雜交過程中起作用，在兩對(duì)基因遺傳中9∶5為9∶7的致死變形。

2.確定遺傳原型，推斷致死類型：

圖4

通過上述遺傳原型推斷，致死的2份可以是雜合子也可以是純合子，但如果是雜合子致死，第一組致死Bbcc或bbCc在第二、三組不成立，所以應(yīng)為純合致死，在第一組若為bbcc致死，在第二、三組又不成立，故為基因型中含兩對(duì)顯性基因純合和一對(duì)隱性基因純合的植株不能存活。

【前后聯(lián)系】

此題以自由組合定律為依托，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步拓展，立足課本，明確自由組合定律的基本方法對(duì)解答此題至關(guān)重要。

三、個(gè)體致死類型——特定基因型致死

【例3】果蠅是科研人員經(jīng)常利用的遺傳實(shí)驗(yàn)材料，其灰身和黑身、剛毛和截毛各為一對(duì)相對(duì)性狀，分別由等位基因A/a、D/d控制。某科研小組用一對(duì)灰身剛毛果蠅進(jìn)行了多次雜交實(shí)驗(yàn)，F(xiàn)1的雄性表現(xiàn)為灰身剛毛∶灰身截毛∶黑身剛毛∶黑身截毛=3∶3∶1∶1，雌性個(gè)體表現(xiàn)為灰身剛毛∶灰身截毛∶黑身剛毛∶黑身截毛=5∶0∶2∶0。分析回答下列問題：

(1)果蠅控制剛毛和截毛的等位基因位于________染色體上。

(2)上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果存在與理論分析不吻合的情況，原因可能是基因型為________的受精卵不能正常發(fā)育成活。

(3)若(2)中的假設(shè)成立，則F1成活的果蠅共有________種基因型，在上述雜交實(shí)驗(yàn)的子一代中，黑身基因的基因頻率為________(用分?jǐn)?shù)表示)。

【答案】(1)X (2)AAXDXD或AAXDXd(3)11 8/15

追求“文化自信” 謀劃協(xié)會(huì)發(fā)展（省觀賞石協(xié)會(huì)等） ....................................................................................3-22

【建立解題模型】

1.分析雌、雄表現(xiàn)型：

圖5

2.確定遺傳原型，推斷致死類型：控制灰身和黑身的基因位于常染色體上，控制剛毛和截毛的基因位于X染色體上；親本基因型為AaXDXd和AaXDY。

圖6

由以上分析得，可能是AAXDXD或AAXDXd出現(xiàn)致死，雌性中AA致死，概率為1/2，F(xiàn)1成活的果蠅共有11(3×4-1)種。

3.計(jì)算相關(guān)概率：

♀：AA∶Aa∶aa=1∶2∶1,由于雌性中AA致死，概率為1/2，故♀：AA∶Aa∶aa=1/2∶2∶1；♂：AA∶Aa∶aa=1∶2∶1，a=(2×4)/(7+8)=8/15。

【前后聯(lián)系】

四、配子致死類型——配子互作致死

【例4】研究發(fā)現(xiàn)基因家族存在一種“自私基因”，該基因可通過殺死不含該基因的配子來扭曲分離比例。若A基因是一種“自私基因”，在產(chǎn)生配子時(shí)，能殺死體內(nèi)一半不含該基因的雄性配子。某基因型為Aa的植株自交獲得的F1中紅花(AA)∶粉紅花(Aa)∶白花(aa)=2∶3∶1，則F1中個(gè)體隨機(jī)受粉產(chǎn)生的后代的表現(xiàn)型及比例是什么?

【建立解題模型】

1.分析致死類型：雄性粉紅花個(gè)體(Aa)產(chǎn)生的配子正常為A∶a=1∶1，而致死后配子為A∶a=2∶1。

2.演繹遺傳原型，確定配子比例：

方法一：AA=1/3、Aa=1/2、aa=1/6，♀：A=1/3+1/4=7/12，a=5/12；♂：A=7/12,a=1/8+1/6=7/24，故AA∶Aa∶aa=14∶17∶5。

方法二：

圖7

AA∶Aa∶aa=2∶3∶1，得出♀：A∶a=7∶5；♂：A∶a=2∶1，故AA∶Aa∶aa=14∶17∶5。

【變式1】某種性別決定為XY型的雌雄異株植物，等位基因B(闊葉)/b(細(xì)葉)位于X染色體上，且?guī)в蠿b的精子與卵細(xì)胞結(jié)合后會(huì)使受精卵失活。用闊葉雄株和雜合闊葉雌株雜交得到子一代，再讓子一代相互雜交得到子二代，子二代中雌株中B基因頻率∶b基因頻率為________，雄株中闊葉∶細(xì)葉為________。

【答案】7∶1 3∶1

【建立解題模型】

1.分析致死類型：帶有Xb的精子與卵細(xì)胞結(jié)合后會(huì)使受精卵失活，等效于Xb的精子不育。

2.演繹遺傳原型，確定配子比例：

圖8

由以上推算可得，子二代雌株中XB∶Xb=7∶1,雄株中闊葉∶細(xì)葉=3∶1。

【前后聯(lián)系】

例4和變式1中不僅考查了致死還出現(xiàn)了分離定律中的自由交配題型，例4考查的是常染色體的自由交配，而變式1考查的是性染色體的隨機(jī)交配，對(duì)于此類題型，以上配子法普遍適用，上述的配子數(shù)量法也可以轉(zhuǎn)換成基因頻率來計(jì)算。

五、結(jié)語