淺談遺傳實驗分析及設計題的解答技巧

湖北 陸龍志 蔣星強

(作者單位：湖北省十堰市房縣第一中學)

近幾年全國卷理綜生物學部分及單科生物學試卷對于遺傳部分的考查，主要側重于探究(驗證)遺傳規律和基因位置的實驗法判定的分析及設計。這些試題均通過創設實驗情境，還原科學探究的真實過程，讓考生體會真正的科學探究歷程，把握科學探究思路，以培養考生的科學思維，同時能較好地考查考生的理解能力和實驗探究能力，凸顯科學思維和科學探究等學科核心素養。

考向1 判斷是否符合遺傳規律

解答技巧1 “提公因式法”判斷任意兩對等位基因是否遵循基因的自由組合定律

孟德爾自由組合定律的實質是研究兩對或兩對以上的基因分別位于不同對的同源染色體上的遺傳問題。若面臨三對或以上的等位基因的遺傳問題時，可以將兩個個體雜交產生的子代基因型相加，采用“提公因式法”，最后不能繼續提取的一個多項式中的兩對等位基因連鎖，即位于一對同源染色體上；若只是給出一個三對等位基因的個體所產生的不同基因型的配子，也可將配子相加后提公因式進行同樣的分析。

【例1】(改編)某動物細胞中位于染色體上的基因A、B、C對a、b、c為顯性。用兩個純合個體交配得F1，F1測交結果為aabbCc∶AaBbcc∶aaBbCc∶Aabbcc=1∶1∶1∶1。則F1體細胞中三對基因在染色體上的位置是 ( )

【答案】C

【解析】結合題意并利用“提公因式法”：aabbCc+AaBbcc+aaBbCc+Aabbcc=abc(abC+ABc+aBC+Abc)=abc[aC(B+b)+Ac(B+b)]=abc(aC+Ac)(B+b)；由此可知，a、C和A、c各自連鎖，并與B/b自由組合，所以這三對基因位于兩對染色體上，其中A/a和C/c不遵循孟德爾遺傳規律。

【思路點撥】解決此類問題的要點：(1)始終要緊扣測交的含義和特點，即將待測個體與隱性純合子雜交，測交后代的表現型種類及比例完全取決于待測個體所產生的配子種類數及比例。(2)結合模型解法和題干信息，可采用“提公因式法”解決。

解答技巧2 “簡筆畫分析法”判斷任意兩對等位基因是否遵循基因的自由組合定律

若出現三對等位基因控制的性狀遺傳，要判斷任意兩對等位基因是否遵循基因的自由組合定律的問題，但題目中并沒有告知雜交后代基因型及其比例，此時就不能用“提公因式法”判斷基因在染色體上的位置，而要結合題目的信息換用“簡筆畫分析法”進行判斷，即利用畫細胞圖像和遺傳圖解過程的方法快速進行分析判斷。

【例2】(改編)某植株的花色由三對等位基因共同控制。顯性基因同時存在表現為紅花，其余都開白花，現用同一紅花植株分別與三種白花植株雜交，結果如下(不考慮染色體交叉互換)。請回答下列問題：

甲組紅花植株×aaBBrr→F1中紅花植株占25%

乙組紅花植株×AAbbrr→F1中紅花植株占25%

丙組紅花植株×aabbRR→F1中紅花植株占50%

(1)根據甲、乙兩組雜交結果推斷，該紅花植株的基因型為________，綜合分析三組雜交結果，控制花色的三對等位基因位于________對同源染色體上，其中A、a與B、b的遺傳________(填“遵循”或“不遵循”)基因自由組合定律。

(2)三組雜交所得F1中白花植株的基因型共有________種。在上述分析的基礎上判斷，若該紅花植株自交一代，理論上后代的表現型及比例為________。

(3)若基因型為aabbRR的白花植株細胞中缺失一條基因a所在的染色體，則其正常減數分裂所產生的配子基因類型是________。

【答案】(1)AaBbRr 兩 不遵循 (2)8 紅花∶白花=9∶7 (3)abR和R

【解析】本題考查基因自由組合定律的相關知識，意在考查考生的理解能力和綜合運用能力，培養考生的科學思維。(1)結合題意和“簡筆畫分析法”可知：若三對基因均位于非同源染色體上，則與丙組雜交結果不相符；若A/a與r/R連鎖并與B/b自由組合，則與甲組、丙組雜交結果不相符；若A/a與B/b連鎖并與R/r自由組合，則與三組雜交的結果均相符。綜合以上分析，該紅花植株的基因型為AaBbRr，控制花色的三對等位基因位于兩對同源染色體上，其中A、a與B、b的遺傳不遵循基因自由組合定律。(2)由以上分析可知，該紅花植株可產生ABR、ABr、abR、abr四種基因型的配子，依據三組雜交實驗的結果，甲、乙、丙三組分別產生三種、三種、兩種基因型的白花植株。若該紅花植株自交一代，理論上后代紅花與白花比例為9∶7(表1)。

表1

(3)由“簡筆畫分析”知，a、b連鎖并與RR自由組合，所以若基因型為aabbRR的白花植株細胞內缺失一條基因a所在的染色體，則在減數分裂過程中，兩條含基因R的同源染色體在第一次減數分裂后期分別移向細胞兩極，含基因a、b的染色體隨機移向細胞一極，然后經過第二次減數分裂最終形成兩種基因型的配子：abR和R。

【思路點撥】據題意及三組雜交實驗結果，結合“簡筆畫分析法”可推理出紅花植株的基因型及相關基因在染色體上的位置(圖1、圖2、圖3)。

圖1

圖2

圖3

解答技巧3 自交法或測交法驗證遺傳規律

控制兩對或多對相對性狀的基因位于一對同源染色體上，相應性狀的遺傳便符合分離定律；位于兩對或多對同源染色體上，相應性狀的遺傳便符合自由組合定律。因此此類試題可轉化成分離定律或自由組合定律的驗證題型。具體方法如下。

①自交法：F1自交，如果后代性狀分離比符合3∶1，則控制兩對或多對相對性狀的基因位于一對同源染色體上；如果后代性狀分離比符合9∶3∶3∶1(或3∶1)n(n≥2)，則控制兩對或多對相對性狀的基因位于兩對或多對同源染色體上。

②測交法：F1測交，如果測交后代性狀分離比符合1∶1，則控制兩對或多對相對性狀的基因位于一對同源染色體上；如果測交后代性狀分離比符合1∶1∶1∶1或(1∶1)n(n≥2)，則控制兩對或多對相對性狀的基因位于兩對或多對同源染色體上。

【例3】某植物的性別由兩對獨立遺傳的基因(T/t和D/d)控制，T_dd為雌株，ttD_為雄株，T_D_、ttdd為雌雄同株。葉片顏色深綠和淺綠由另一對獨立遺傳的等位基因控制。研究人員用深綠雄株和淺綠雌株雜交，所得后代(F1)中，深綠雌雄同株個體和深綠雄株個體各占一半?；卮鹣铝袉栴}。

(1)葉片顏色中顯性性狀是________。兩個親本中，雜合子親本是________。

(2)甲、乙兩學習小組分別選用TtDd與ttdd雜交、TtDd自交的方法驗證兩對基因(T/t和D/d)的遺傳遵循自由組合定律。若甲組的子代的性狀及比例為________，乙組的子代的性狀及比例為________，則能證明兩對基因的遺傳遵循自由組合定律。同學們討論后認為，乙組所選方法優于甲組，其理由是________。

【答案】(1)深綠 淺綠雌株 (2)雌雄同株∶雌株∶雄株=2∶1∶1 雌雄同株∶雌株∶雄株=10∶3∶3 不用進行人工雜交，操作簡便

【解析】本題考查遺傳規律的應用，意在考查考生的分析判斷能力。(1)根據題中信息可知，親本的葉片顏色為深綠與淺綠，F1的葉片都表現為深綠，則深綠為顯性性狀。根據題中信息可知，親本雄株的基因型為ttD_，雌株的基因型為T_dd，二者雜交所得后代中雌雄同株與雄株各占一半，而沒有出現雌株(T_dd)，推斷親本雄株的基因型為ttDD，則親本雌株的基因型為Ttdd，因此雜合親本是淺綠雌株。(2)若T/t、D/d的遺傳遵循自由組合定律，甲組中TtDd與ttdd雜交，所得后代的基因型及表現型為TtDd(雌雄同株)、Ttdd(雌株)、ttDd(雄株)、ttdd(雌雄同株)，表現型及其比例為雌株∶雌雄同株∶雄株=1∶2∶1。乙組中TtDd自交的表現型及比例為10(9TD+1ttdd雌雄同株)∶3Tdd(雌株)∶3ttD(雄株)。由于TtDd和ttdd都為雌雄同株，二者雜交時，需要對母本進行去雄處理，TtDd自交時可以省去去雄環節，故甲組操作比乙組復雜，因此乙組所選方法優于甲組。

【反思領悟】要驗證兩對等位基因的遺傳是否遵循基因的自由組合定律，可用自交法或測交法；自交后代表現型比例9∶3∶3∶1或其特殊比，組合數為16；測交后代表現型比例1∶1∶1∶1或其特殊比。

表2

【例4】某科研小組對野生黑身果蠅(野生果蠅均為純合子)進行X射線處理，得到一只雄性灰身果蠅。對該雄性灰身果蠅初步研究發現，突變性狀是由位于一條染色體上的某基因突變產生的，該基因可能位于X染色體上，也可能位于常染色體上，但Y染色體上沒有。該小組想進一步弄清突變后基因的顯隱性及其在染色體上的位置，請幫助他們設計一個一代雜交實驗方案，并寫出預期的結果與結論。

(1)雜交方法：________。

(2)預期結果與結論：

①若子代雌果蠅和雄果蠅均為一半黑身、一半灰身，說明突變基因位于常染色體上，突變后基因為顯性。

②________。

③________。

(3)現已知果蠅的體色灰身和黑身受一對等位基因(A、a)控制，另一對同源染色體上的等位基因(B、b)會影響黑身果蠅的體色深度，兩對基因Y染色體上都沒有?？蒲腥藛T選用一只黑身雌蠅與一只灰身雄蠅進行雜交，F1全為灰身，F1自由交配，F2的表現型為灰身雄∶灰身雌∶黑身雄∶黑身雌∶深黑身雄=6∶6∶1∶2∶1，則親本中雌、雄果蠅的基因型分別為________。讓F2中黑身果蠅相互雜交，則F3中黑身果蠅所占比例為________。

【答案】(1)讓該雄性灰身果蠅與多只野生雌性黑身果蠅雜交，觀察并記錄子代雌雄果蠅的體色及比例 (2)若子代雌果蠅和雄果蠅均全為黑身，說明突變基因位于X染色體上，突變后基因為隱性 若子代雌果蠅全為灰身，雄果蠅全為黑身，說明突變基因位于X染色體上，突變后基因為顯性 (3)aaXBXB和AAXbY 7/8

【解析】(1)要設計實驗證明基因的顯隱性及其在染色體上的位置，雜交方法是讓該雄性灰身果蠅與多只野生雌性黑身果蠅雜交，觀察并記錄子代雌雄果蠅的體色及比例。

(2)預期結果與結論：①若子代雌果蠅和雄果蠅均為一半黑身、一半灰身，說明突變基因位于常染色體上，突變后基因為顯性。

②若子代雌果蠅和雄果蠅全為黑身，說明突變基因位于X染色體上，突變后基因為隱性；

③若子代雌果蠅全為灰身，雄果蠅全為黑身，說明突變基因位于X染色體上，突變后基因為顯性。

(3)一只黑身雌蠅與一只灰身雄蠅進行雜交，F1全為灰身，說明灰身為顯性，F1自由交配，F2的表現型為雌性中灰∶黑=3∶1，雄性中灰∶黑∶深黑=6∶1∶1，雌雄表現不一致，說明至少一對基因位于性染色體上，且F1基因型為AaXBXb，AaXBY，說明親代基因型為aaXBXB和AAXbY，讓F2中黑身果蠅(aaXBX-，aaXBY)相互雜交，后代中只有黑色和深黑色兩種類型，深黑色aaXbY為1/4×1/2=1/8，黑色的基因型為1-1/8=7/8。

【思路點撥】解決本題的關鍵：(1)探究基因位于常染色體上還是X染色體上時，①若已知性狀的顯隱性，一般用隱性雌與顯性雄雜交；②若未知性狀的顯隱性，一般用正反交法。(2)第(3)小題可根據F2的表現型及比例并利用“分離法”逆推F1的基因型，從而推知親本基因型。

近年來生物學高考試題總體呈現出“穩中求變、立意創新”的特點?！胺€”指的是考查的內容相對穩定，考查內容主要集中在分離定律、自由組合定律、伴性遺傳等遺傳部分的核心知識上；“變”指的是考查形式和考查角度在不斷變化，如考查基因顯隱性關系的判別、基因型的判定、遺傳特例及其應用、基因定位等。預測2022年高考對遺傳部分的考查仍然強調“能力為主，素養為先”的命題思想，以遺傳規律和基因位置的判斷的實驗分析和設計等為熱門考查角度。朱熹說過：“讀書無疑，須教有疑，有疑者無疑，至此方是長進?！蓖ㄟ^上述試題的探究分析，筆者深刻地認識到，要大面積提高學生的學習成績，除了狠抓學生主動學習的習慣外，教師必須苦練內功，善于摸索，精于研究，深鉆教材，方能提高教學效率，提升學生的綜合能力。