探索遺傳規(guī)律，解決遺傳問題

陜西省西安市西安中學(xué) 翟培源

遺傳規(guī)律部分是學(xué)生復(fù)習(xí)的難點，也是學(xué)習(xí)、理解和掌握遺傳病遺傳類型的基礎(chǔ)。考試大綱對此部分知識要求掌握的程度為Ⅱ級，即理解所列知識和其他相關(guān)知識之間的聯(lián)系和區(qū)別，把握知識間的內(nèi)在聯(lián)系，形成知識的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，并能在較復(fù)雜的情境中綜合運用其進(jìn)行分析、判斷、推理和評價。課程標(biāo)準(zhǔn)中對遺傳的基本規(guī)律具體內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)是：分析孟德爾遺傳實驗的科學(xué)方法，闡明基因的分離定律和自由組合定律，舉例說明基因與性狀的關(guān)系。同時要培養(yǎng)學(xué)生的理性思維，體現(xiàn)在歸納與總結(jié)，演繹與推理，了解遺傳和變異規(guī)律在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用；要求學(xué)生能用文字、圖表或數(shù)學(xué)形式等多種表達(dá)形式準(zhǔn)確描述相應(yīng)的問題和內(nèi)容，做出合理的判斷或得出正確的結(jié)論。因此，筆者根據(jù)一線教學(xué)的經(jīng)歷，提供一些試題分析方法，以期為教師教學(xué)和學(xué)生學(xué)習(xí)提供綿薄之力。

一、與兩對及兩對以上相對性狀雜交有關(guān)的計算

（一）試題分析

關(guān)于兩對及兩對以上相對性狀雜交求子代基因型或表現(xiàn)型的計算題，基本算法是將每一對的結(jié)果算出來，再將每一對的結(jié)果相乘。

例1.基因型為AaBBCcDd的個體產(chǎn)生的配子基因型有幾種？自交子代的性狀類型有幾種？

答案：8種 8種

【解析】（1）在孟德爾研究兩對相對性狀時，經(jīng)分析結(jié)果發(fā)現(xiàn)單獨觀察每一對相對性狀，依然遵循分離定律。所以我們就可以把兩對及兩對以上的相對性狀變換成一對相對性狀的研究，按照乘法原理將每一對結(jié)果相乘。這樣，Aa產(chǎn)生兩種類型的配子，BB產(chǎn)生一種類型的配子，Cc和Dd也分別產(chǎn)生兩種類型的配子，所以，AaBBCcDd產(chǎn)生的配子類型為2×1×2×2=8種。（2）自交產(chǎn)生子代性狀類型也可以用同樣的方法，先算出Aa自交產(chǎn)生兩種類型子代，BB產(chǎn)生一種類型子代，Cc和Dd自交也均產(chǎn)生兩種性狀類型子代，所以AaBBCcDd自交產(chǎn)生子代性狀類型為2×1×2×2=8種。

（二）高考考查聚焦

考向1：遺傳規(guī)律的基礎(chǔ)題型辨析。2014年海南卷第25題考查一對遺傳因子控制性狀的顯隱性的判斷方法，屬于考查基礎(chǔ)知識的題型。2019年全國Ⅱ卷第5題中考查一對相對性狀的雜交實驗關(guān)于分離定律的內(nèi)容，在基礎(chǔ)知識方面考查植物自交出現(xiàn)性狀分離的原因，在應(yīng)用方面通過親本遺傳因子組成判斷雜交結(jié)果。

考向2：遺傳規(guī)律的推斷題型辨析。將一對相對性狀雜交實驗相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行拓展，引用復(fù)等位基因解決實驗中的雜交問題，通過雜交實驗結(jié)果判斷復(fù)等位基因間的顯隱性關(guān)系。通過所學(xué)分離定律相關(guān)知識進(jìn)行稍微復(fù)雜的應(yīng)用，考查學(xué)生的學(xué)以致用，靈活思考能力。

考向3：遺傳規(guī)律的基因工程應(yīng)用。將基因工程和遺傳規(guī)律的考查結(jié)合在一起，判斷外源基因整合到宿主染色體上的類型。外源基因整合到宿主染色體上有多種類型，有的遵循孟德爾遺傳定律。若多個外源基因以連鎖的形式整合在同源染色體的一條上，其自交會出現(xiàn)分離定律中的3∶1的性狀分離比；若多個外源基因分別獨立整合到非同源染色體上的一條上，各個外源基因的遺傳互不影響，則會表現(xiàn)出自由組合定律的現(xiàn)象。

二、與9∶3∶3∶1性狀分離比有關(guān)的計算

（一）試題分析

遺傳定律里關(guān)于9∶3∶3∶1分離比的應(yīng)用是比較多的，許多學(xué)生在這一問題上始終找不到最好的解題方法。筆者覺得，首先應(yīng)該知道9∶3∶3∶1的分離比是兩對或者跟兩對相關(guān)的等位基因決定生物性狀（我們以兩對等位基因為例子），而且這兩對等位基因的遺傳不相互干擾。產(chǎn)生9∶3∶3∶1的親本基因型是雙雜合的，用字母可表示為YyRr。其次，學(xué)生應(yīng)該掌握這個9∶3∶3∶1中9代表雙顯個體在自交子代中的份數(shù)，基因型為Y_R_；3代表單顯個體在自交子代中的份數(shù)，基因型為yyR_或Y__rr；1代表雙隱個體在自交子代中的份數(shù)，基因型為yyrr。在實際做題中，往往還會遇到一些9∶3∶3∶1的變形，例如，9∶6∶1，12∶3∶1，9∶4∶3或9∶3∶4，這些是將9∶3∶3∶1中不同的項進(jìn)行相加的結(jié)果，例如，單顯是一種性狀，那么性狀分離比就是9∶（3+3）∶1=9∶6∶1，學(xué)生應(yīng)該多加訓(xùn)練，做到靈活運用，這是解題的關(guān)鍵。掌握了這些基礎(chǔ)知識，關(guān)于9∶3∶3∶1的題型解答起來就比較容易了。下面我們通過幾道例題進(jìn)行解析。

例2.（2010年北京高考理綜）決定小鼠毛色為黑（B）/褐（b）色、有（s）/無（S）白斑的兩對等位基因分別位于兩對同源染色體上。基因型為BbSs的小鼠間相互交配，后代中出現(xiàn)黑色有白斑小鼠的比例是（ ）。

A.1/16 B.3/16 C.7/16 D.9/16

答案：B

【解析】由題干可知親本基因型為BbSs×BbSs，則子代性狀分離比應(yīng)為9∶3∶3∶1，其中黑色有白斑基因型為B_ss是單顯個體中的一種，應(yīng)該有3份，所以占整個子代個體的3/16，故選B。

例3.燕麥穎色受兩對基因控制。用純種黃穎與純種黑穎雜交，F(xiàn)1全為黑穎，F(xiàn)1自交產(chǎn)生的F2中，黑穎：黃穎：白穎=12∶3∶1。已知黑穎（基因B）和黃穎（基因Y）為顯性，只要基因B存在，植株就表現(xiàn)為黑穎。則兩親本的基因型為（ ）。

A.bbYY×BByy B.BBYY×bbyy

C.bbYy×Bbyy D.BbYy×bbyy

答案：A

【解析】從題干直接獲得的信息黑穎：黃穎：白穎=12∶3∶1，一方面可知是9∶3∶3∶1的變形，其中的12應(yīng)該是雙顯個體和單顯個體的一種之和（9+3=12），所以F1的基因型肯定是BbYy，親本基因型應(yīng)該是bbYY×BByy或BBYY×bbyy。另一方面可知其中的黃穎是單顯個體，而親本又是純種的黃穎個體，所以綜合上述兩方面分析，親本的基因型為bbYY×BByy，故選A。

（二）高考考查聚焦

考向1：兩對基因在染色體上位置的判定。2018年全國Ⅲ卷第31題中利用某二倍體自花傳粉植物進(jìn)行兩組雜交實驗，雜交涉及四對相對性狀，通過實驗結(jié)果考查兩對基因間的顯隱性關(guān)系，同時利用雜交數(shù)據(jù)是否符合判斷兩對基因在染色體上的位置關(guān)系。

考向2：自由組合定律的實質(zhì)與細(xì)胞學(xué)基礎(chǔ)的考查。將自由組合定律的實質(zhì)與減數(shù)分裂過程事件相結(jié)合，考查自由組合定律的內(nèi)容和自由組合發(fā)生的時期。

考向3：靈活運用自由組合分離比9∶3∶3∶1相關(guān)的轉(zhuǎn)換。2016年全國丙卷第6題紅花∶白花≈9∶7，可推知紅花與白花由兩對獨立遺傳的等位基因控制，即兩對等位基因位于兩對同源染色體上。通過對實驗結(jié)果數(shù)據(jù)的運算處理，建立與9∶3∶3∶1的聯(lián)系，從而通過自由組合解決問題。通過基因間的互作關(guān)系，根據(jù)相應(yīng)實例，考查對自由組合結(jié)果的應(yīng)用，在高考考查中常見于色素積累、花朵顏色深淺、果實重量等題型。

三、教學(xué)策略與建議

遺傳計算類問題，由于涉及數(shù)學(xué)中的概率計算等知識，使學(xué)生在聽課和做題中遇到很多困難，而且學(xué)生也比較難分清楚到底是知識方面的問題，還是理解應(yīng)用方面的問題。因此在實際教學(xué)過程中，教師需要備好課，備好學(xué)情，站在學(xué)生的角度思考和處理問題。

（1）加強基礎(chǔ)概念教學(xué)，吃透、厘清概念的內(nèi)涵是理解遺傳規(guī)律的基礎(chǔ)。將分離定律和自由組合定律的概念記憶和對比結(jié)合起來，使二者產(chǎn)生密切的關(guān)聯(lián)。在學(xué)習(xí)孟德爾一對相對性狀的豌豆雜交實驗的知識時，要強調(diào)孟德爾提出的假說，掌握假說的兩個核心內(nèi)容——生物體的性狀都是由遺傳因子決定的，控制相對性狀的遺傳因子在生物體細(xì)胞中是成對存在的，而在形成配子時，成對（控制相同性狀）的遺傳因子彼此分離，不成對（控制不同性狀）的遺傳因子自由組合。為了便于學(xué)生對分離定律和自由組合定律的理解，通過實驗?zāi)M將抽象的過程演變得更具體，以兩種顏色或不同標(biāo)號的乒乓球代替遺傳因子，用不同的小桶代替雌雄生殖器官，讓全班學(xué)生進(jìn)行抓取實驗。通過模擬實驗的結(jié)果呈現(xiàn)，學(xué)生對知識的理解更深刻。

（2）在理解概念的基礎(chǔ)上，引入試題的訓(xùn)練，明確考查目標(biāo)和方向，設(shè)定試題的難度梯度，培養(yǎng)學(xué)生的綜合分析應(yīng)用能力，把對知識的記憶考查升級為綜合應(yīng)用考查。學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中經(jīng)常遇到知識和應(yīng)用脫節(jié)的情況，可以記憶和理解知識，但是不會分析試題的考查方向，遇到綜合性的題目更是無從下手。在遺傳試題的選取上，教師要好好備課，選擇的試題要有針對性、基礎(chǔ)性、應(yīng)用性、梯度性、典型性，要讓學(xué)生深切體會到知識和試題的聯(lián)系，基礎(chǔ)的考查能做對，復(fù)雜的考查都會做。告誡學(xué)生先弄懂基礎(chǔ)計算，在掌握基礎(chǔ)計算方法的情況下再做復(fù)雜題目，要重視分析，拆分難題中涉及的基礎(chǔ)計算方法，然后按步驟一步步推理。

（3）摸索遺傳知識考查規(guī)律，總結(jié)經(jīng)驗，提升教學(xué)效果。讓學(xué)生從會做一道題提升為會做一類題，從會做一類題提升為會做多類題。從考查學(xué)生的應(yīng)用性能力提升到考查學(xué)生的創(chuàng)新性能力，教師在教學(xué)過程中重視教學(xué)片段的重現(xiàn)，幫助學(xué)生加深印象。例如，教師可以通過制作微課視頻，讓學(xué)生不斷學(xué)習(xí)。

下面以“孟德爾兩對相對性狀雜交實驗計算方法”微課教學(xué)案例為例。

（一）解題思路

將多對等位基因的自由組合分解為若干個分離定律分別分析，再運用乘法原理將各組情況進(jìn)行組合。如AaBb×Aabb可分解為兩個分離定律：Aa×Aa；Bb×bb。

（二）根據(jù)親本的基因型推測子代的基因型、表現(xiàn)型及比例——正推型

1.配子類型及概率計算

例1.求AaBbCc產(chǎn)生配子的種類，以及配子中ABC的概率。

①產(chǎn)生配子的種類：

Aa Bb Cc

2 × 2 × 2=8種。

②配子中ABC的概率：

Aa Bb Cc

1/2A × 1/2B ×1/2C=1/8。

2.子代基因型種類及概率計算

求出每對基因相交產(chǎn)生的子代的基因型種類及概率，然后根據(jù)需要相乘。

例2.AaBbCc與AaBBCc雜交，求其后代的基因型種類數(shù)以及產(chǎn)生AaBBcc子代的概率。

①先分解成三個分離定律：

Aa×Aa→后代有3種基因型（1/4AA 1/2Aa 1/4aa）

Bb×BB→后代有2種基因型（1/2BB 1/2Bb）

Cc×Cc→后代有3種基因型（1/4CC 1/2Cc 1/4cc）

所以，后代中的基因型種類為3×2×3=18種。

②后代中AaBBcc的概率為：1/2×1/2×1/4=1/16。

（三）根據(jù)子代性狀分離比推測親本基因型和表現(xiàn)型——逆推型

例3.豌豆子葉的黃色（Y）、圓粒種子（R）均為顯性。兩親本豌豆雜交后的F1表現(xiàn)型如圖1所示。請寫出親代的表現(xiàn)型和基因型。

圖1 兩親本豌豆雜交后的F1表現(xiàn)型

①粒型和粒色分開考慮：圓粒：皺粒=3∶1；黃色：綠色=1∶1。

②進(jìn)行逆推：3∶1→親本為Rr×Rr；1∶1→親本為Yy×yy。

③親本基因型為YyRr×yyRr，表現(xiàn)型為黃色圓粒×綠色圓粒。

（四）練習(xí)題

1.基因型為AaBbCc×AabbCc雜交，下列關(guān)于雜交后代的推測，正確的是（ ）。

A.表現(xiàn)型有8種，AaBbCc個體的比例為1/16

B.表現(xiàn)型有4種，aaBbcc個體的比例為1/16

C.表現(xiàn)型有8種，Aabbcc個體的比例為1/8

D.表現(xiàn)型有8種，aaBbCc個體的比例為1/16

2.某種哺乳動物的直毛（B）對卷毛（b）為顯性，黑色（C）對白色（c）為顯性，這兩對基因的分離和組合互不干擾。基因型為BbCc的個體與“個體X”交配，子代的表現(xiàn)型有：直毛黑色、卷毛黑色、直毛白色和卷毛白色，它們之間的比為3∶3∶1∶1，則“個體X”的基因型為（ ）。

A.BbCC B.BbCc C.bbCc D.Bbcc

答案：1.D 2.C

四、結(jié)語

教師要轉(zhuǎn)變教學(xué)理念，深入研究新高考評價體系、新課程標(biāo)準(zhǔn)等相關(guān)文件，落實“立德樹人、服務(wù)選材、引導(dǎo)教學(xué)”的高考核心要求，將培養(yǎng)學(xué)生的生物學(xué)核心素養(yǎng)放在首位，鼓勵、支持學(xué)生去探索實踐、提出問題、積極討論。此外，教師要耐心引導(dǎo)、組織、互動，形成師生間融洽、自由的學(xué)習(xí)局面，提升學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，進(jìn)一步提高學(xué)生的思考能力，滿足國家選拔人才的需要。