遺傳題中基因頻率法使用誤區(qū)初探

江蘇 瞿 栗

遺傳題一直是高考的必考題型，在歷年高考或模擬考試中往往都是壓軸題，有一定難度。由于學(xué)生們能力具有差異，所以遺傳題往往具有較大的區(qū)分度，也更容易拉開學(xué)生間的差距。江蘇省高考在2020屆之前采用“3+2”的模式，選修科目采用等級考核制度，分值轉(zhuǎn)換成等級之后差異不顯著，但2021屆開始實行“3+3”的高考新方案，選修科目采用等級賦分制度，最后計入高考總成績。因此，遺傳題做得好不好，在成績上體現(xiàn)得十分明顯。

筆者在解析某一模擬試卷中的遺傳題時，遇到了采用兩種不同解法得出不同答案的困惑，在此進行簡單探討。

1.解題分析

野生型果蠅的腹部和胸部都有短剛毛(相關(guān)基因用A和a表示)，眼色為紅眼(相關(guān)基因用B和b表示)。現(xiàn)有一只突變果蠅S，研究者利用其進行如圖所示雜交實驗。請分析回答問題。

(1)果蠅紅眼的遺傳方式是________，果蠅S剛毛性狀的突變類型是________性突變。

(2)F1中，類型①②的基因型分別是________；F2中，類型⑦的基因型是________。

(3)F2中，基因型與實驗2的親本基因型相同的個體所占比例為________。

(4)若讓F2中的類型⑤⑧充分混合后并進行隨機交配，則后代中腹部長剛毛白眼雌果蠅所占比例為________。

(5)觀察發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)2中的類型⑤⑥中，各有1/3的果蠅胸部無剛毛。而實驗中其他果蠅的胸部均有剛毛，出現(xiàn)這一現(xiàn)象的原因最可能是______________。

【參考答案】(1)伴X染色體顯性遺傳 顯 (2)AaXBXb、AaXbY aaXBXb、aaXBY (3)1/4 (4)1/32 (5)兩個A基因抑制果蠅胸部長出剛毛，只有一個A基因時無此效應(yīng)

根據(jù)題干信息可以推斷出P中的果蠅S基因型為AaXbXb，野生型個體基因型為aaXBY。則F1中①1/4腹部長剛毛紅眼雌蠅基因型為AaXBXb，②1/4腹部長剛毛白眼雄蠅基因型為AaXbY，③1/4腹部短剛毛紅眼雌蠅基因型為aaXBXb，④1/4腹部短剛毛白眼雄蠅基因型為aaXbY。進一步根據(jù)實驗2中F1中的①AaXBXb與②AaXbY個體間隨機交配，可計算出F2的基因型及比例。此時，有3種常見的解題方法：個體棋盤法(交配法)、配子棋盤法(配子法)、乘法原則(基因頻率法)。3種方法所得F2基因型結(jié)果均一致(表1)。

表1 F2基因型及比例

據(jù)第(4)小問的題干信息，讓F2中的類型⑤⑧充分混合后并進行隨機交配，同樣有3種解題方法：個體棋盤法(交配法)、配子棋盤法(配子法)、乘法原則(基因頻率法)，因個體棋盤法在此處的計算十分煩瑣，故而不再展開贅述，只討論配子棋盤法和基因頻率法。

⑤⑧充分混合后，所得雌性中：1/4AAXBXb、2/4AaXBXb、1/4aaXbXb；所得雄性中：1/4AAXBY、2/4AaXBY、1/4aaXbY。兩對獨立的等位基因隨機交配的問題，可以拆分成兩對分離定律的問題來解決，采用基因頻率法(表2、表3)。符合題意的腹部長剛毛白眼雌果蠅(AAXbXb、AaXbXb)所占的比例為3/4(AA+Aa)×5/64(XbXb)=15/256。

表2 基因頻率法1

表3 基因頻率法2

若采用配子棋盤法，符合題意的腹部長剛毛白眼雌果蠅(AAXbXb、AaXbXb)所占的比例為2/64(表4)。與基因頻率法所得結(jié)果不一致。

表4 配子棋盤法

2.錯因探討

依據(jù)解題過程中由F1中的①與②隨機交配得到F2的情況可知，配子棋盤法和基因頻率法所得到的結(jié)果應(yīng)該是一致的。但是由⑤與⑧充分混合后隨機交配的結(jié)果可見，配子棋盤法和基因頻率法計算得到的結(jié)論是有出入的，這其中勢必有一種方法是值得商榷的。

回顧⑤與⑧隨機交配的解題過程，可以發(fā)現(xiàn)，在利用基因頻率法計算時，最終得到的子代有3種(AA、Aa、aa)乘5種(XBXB、XBXb、XbXb、XBY、XbY)，共15種基因型，而配子棋盤法得到的子代中只有14種基因型，AAXbXb這種基因型沒有出現(xiàn)。追根溯源，是因為⑤⑧中無法產(chǎn)生基因型為AXb的雄配子，而采用基因頻率法解題時，這種基因型配子的情況被一并考慮在內(nèi)了。

(1)缺失配子，某種配子無法由親本產(chǎn)生

⑤⑧混合后的雄性中：1/4AAXBY、2/4AaXBY、1/4aaXbY，無法產(chǎn)生基因型為AXb的雄配子，故而在采用配子棋盤法計算的過程中，雄性個體只產(chǎn)生5種配子。而基因頻率法計算時，所有6種雄配子都會出現(xiàn)。正是因為存在配子缺失的情況，若此時采用基因頻率法計算就會出現(xiàn)錯誤。

(2)配子不缺失，組合比例不準確

并不是配子組合情況完整，就說明配子棋盤法和基因頻率法是通用的。如：1/5BBXAXa，2/5BbXAXA，2/5BbXAXa能產(chǎn)生全部4種類型的配子，但采用配子棋盤法和基因頻率法計算時，得出的結(jié)果卻也是不一致的。再比如1/3AaBB，1/3AABb，1/3AaBb同樣能產(chǎn)生全部4種類型的配子，但這兩種方法計算結(jié)果也不一致。

(3)特例分析

例題第(4)小問還有一種簡單的解法，觀察⑤⑧中雌雄個體基因型組成情況，結(jié)合題干設(shè)問，想要得到腹部長剛毛白眼雌果蠅(AAXbXb、AaXbXb)，只有⑤⑧中的雄性：1/4aaXbY和雌性：1/4AAXBXb、2/4AaXBXb交配，才能得到相應(yīng)后代，此種計算方法更為簡單，省去了煩瑣的棋盤法計算。所以，在解題時，要先觀察題目設(shè)問，不能拿到題目就開始一味地進行計算。

3.總結(jié)與反思

在實際解題過程中，大部分情況下，兩對等位基因位于兩對同源染色體上，遵循基因自由組合定律的遺傳題，配子棋盤法和基因頻率法是通用的，但也會存在一些題目，如文中例題的第(4)小問，就不適用基因頻率法，而只能用配子棋盤法。所以，雖然在解題時基因頻率法能簡化解題過程，減小計算量，但該方法沒有百分百的適用性，而配子棋盤法是具有通用性的。

這是因為自由交配(隨機交配)是指群體中任一配子可以和任一異性配子結(jié)合，本質(zhì)是雌雄配子隨機結(jié)合，在群體水平實現(xiàn)。而自由組合定律是個體在產(chǎn)生配子的過程中，等位基因分離，非等位基因自由組合，在個體層面實現(xiàn)。采用基因頻率法解題時，默認的是在群體水平產(chǎn)生配子，此時若生搬硬套分離定律和自由組合定律，會額外多考慮情況，某些配子不能出現(xiàn)，卻被一并考慮在內(nèi)，與事實相悖。