因果逆向思維，巧解遺傳分析推理題

張育旗

摘 要： 遺傳分析推理題是運(yùn)用遺傳學(xué)原理或思想方法，根據(jù)一系列生命現(xiàn)象或事實(shí)，通過(guò)分析、推理、判斷等思維活動(dòng)解決相關(guān)遺傳學(xué)問(wèn)題的一類(lèi)題型。該題型具有難度大、考查功能強(qiáng)等特點(diǎn)，因此在高考中常常作為壓軸題。因果顛倒作為一種倒過(guò)來(lái)想的創(chuàng)新思考方法是指對(duì)具有因果關(guān)系的事物，從作為結(jié)果的事物乙出發(fā)，倒回去思考作為原因的事物甲，以及思考事物乙的產(chǎn)生發(fā)展過(guò)程，從而獲得新的認(rèn)識(shí)和設(shè)想。本文旨在利用因果逆向思維歸納解答遺傳分析推理題的思維模型，提高學(xué)生的解題能力與速度。

關(guān)鍵詞： 因果逆向思維 分別統(tǒng)計(jì)—單獨(dú)逆推 分解—逆推 假設(shè)—檢驗(yàn) 假設(shè)—推理

遺傳分析推理題是新課標(biāo)卷及各省理綜卷的熱點(diǎn)題型，難度較大，在高考中常常作為壓軸題。學(xué)生對(duì)這一題型往往一籌莫展，很難得分。其實(shí)，對(duì)于某些問(wèn)題，尤其是一些特殊問(wèn)題，從結(jié)論往回推，倒過(guò)來(lái)思考，或許會(huì)使問(wèn)題簡(jiǎn)單化。下面利用因果逆向思維，歸納解答這類(lèi)題的幾種思維模型。

1.分別統(tǒng)計(jì)—單獨(dú)逆推

在親代未知，子代已知時(shí)，以最終的結(jié)果作為思考的開(kāi)始，對(duì)結(jié)果進(jìn)行分別統(tǒng)計(jì)后再單獨(dú)分析，逆推出親代。

例題1（2005·全國(guó)卷Ⅱ第31題節(jié)選）已知果蠅中，灰身與黑身為一對(duì)相對(duì)性狀（顯性基因用B表示，隱性基因用b表示）；直毛與分叉毛為一對(duì)相對(duì)性狀（顯性基因用F表示，隱性基因用f表示）。兩只親代果蠅雜交得到以下子代類(lèi)型和比例：

請(qǐng)回答：

（1）控制灰身與黑身的基因位于 ；控制直毛與分叉毛的基因位于 。

（2）親代果蠅的表現(xiàn)型為 、 。

（3）親代果蠅的基因型為 、 。

解析：先單獨(dú)統(tǒng)計(jì)子代中灰身與黑身的比例，雌雄要分別統(tǒng)計(jì)，可知雌性中灰身：黑身=3：1，雄性中灰身：黑身=3：1，分析可知灰身為顯性，基因在常染色體上，據(jù)此可推知親代的基因型為Bb與Bb；再單獨(dú)統(tǒng)計(jì)子代中直毛與分叉毛的比例，雌雄也要分別統(tǒng)計(jì)，可知雌性全為直毛，雄性中直毛：分叉毛=1：1，分析可知直毛為顯性，基因在X染色體上，據(jù)此可推知親代的基因型為X X 與X Y。綜合考慮，親本的基因型為BbX X 和BbX Y，表現(xiàn)型為灰身直毛雌蠅、灰身直毛雄蠅。

例題2：（2014·海南卷第29題節(jié)選）：某種植物的表現(xiàn)型有高莖和矮莖、紫花和白花，其中紫花和白花這對(duì)相對(duì)性狀由兩對(duì)等位基因控制，這兩對(duì)等位基因中任意一對(duì)為隱性純合則表現(xiàn)為白花。用純合的高莖白花個(gè)體與純合的矮莖白花個(gè)體雜交，F(xiàn) 表現(xiàn)為高莖紫花，F(xiàn) 自交產(chǎn)生F ，F(xiàn) 有4種表現(xiàn)型：高莖紫花162株，高莖白花126株，矮莖紫花54株，矮莖白花42株。請(qǐng)回答：

根據(jù)此雜交實(shí)驗(yàn)結(jié)果可推測(cè)，株高受 對(duì)等位基因控制，依據(jù)是 。在F 中矮莖紫花植株的基因型有 種，矮莖白花植株的基因型有 種。

解析：根據(jù)題干信息，可假設(shè)高莖和矮莖的相關(guān)基因?yàn)锳與a，紫花和白花的相關(guān)基因?yàn)锽與b、D與d。由于親本為純合高莖白花個(gè)體與純合矮莖白花個(gè)體，F(xiàn) 表現(xiàn)為高莖紫花，因此高莖為顯性。對(duì)F 按株高和花色分別統(tǒng)計(jì)，F(xiàn) 中高莖（162+126）∶矮莖（54+42）=3：1，紫花（162+54）∶白花（126+42）=9：7，可推測(cè)株高受1對(duì)等位基因控制，紫花和白花的相關(guān)基因自由組合。在F 中矮莖紫花植株的基因型為aaB_D_，共4種，矮莖白花植株的基因型為aabbDD、aabbDd、aaBBdd、aaBbdd、aabbdd，共5種。

2.分解—逆推

在親代未知，子代已知時(shí)，以最終的結(jié)果作為思考的開(kāi)始，有時(shí)需要對(duì)結(jié)果進(jìn)行分解，找出規(guī)律，再單獨(dú)分析，逆推出親代。

例題3：（2012年重慶卷第31題節(jié)選）青蒿素是治療瘧疾的重要藥物。利用雌雄同株的野生型青蒿（二倍體，體細(xì)胞染色體數(shù)為18），通過(guò)傳統(tǒng)育種和現(xiàn)代生物技術(shù)可培育高青蒿素含量的植株。請(qǐng)回答以下相關(guān)問(wèn)題：

（1）假設(shè)野生型青蒿白青稈（A）對(duì)紫紅稈（a）為顯性，稀裂葉（B）對(duì)分裂葉（b）為顯性，兩對(duì)性狀獨(dú)立遺傳，則野生型青蒿最多有 種基因型；若F 代中白青稈，稀裂葉植株所占比例為3/8，則其雜交親本的基因型組合為

解析：（1）在野生型青蒿的稈色和葉型這兩對(duì)性狀中，控制各自性狀的基因型各有3種（AA、Aa和aa，及BB、Bb和bb），由于控制這兩對(duì)性狀的基因是獨(dú)立遺傳的，基因間可自由組合，故基因型共有3×3=9種。F 中白青稈、稀裂葉植株占 ，即P（A_B_）=，由于兩對(duì)基因自由組合， 可分解成 × 或 × ，依據(jù) × 中的 可知親本為Aa×aa，依據(jù) × 中的 可知親本Bb×Bb，綜合考慮即親本的基因型是AaBb×aaBb；同理，依據(jù) × 可推出親本的基因型為AaBb×Aabb。

3.假設(shè)—檢驗(yàn)

在思考一個(gè)重要問(wèn)題，或者做出重要結(jié)論前，先確定真正的問(wèn)題，思索所有的相關(guān)因素進(jìn)行梳理。然后提出假設(shè)，再依據(jù)題中已知信息，明確目的地加以檢驗(yàn)。利用這樣的思考方式解答這類(lèi)遺傳分析推理題的基本步驟如下：第一步：先分析可能的結(jié)論；第二步：根據(jù)已有雜交組合，再假設(shè)某一結(jié)論成立，寫(xiě)出親本相應(yīng)的基因型，推出子代結(jié)果，再與題中所給的信息進(jìn)行比較檢驗(yàn)。

例題4：（全國(guó)課標(biāo)卷Ⅱ卷第32題）：已知果蠅長(zhǎng)翅和小翅、紅眼和棕眼各為一對(duì)相對(duì)性狀，分別受一對(duì)等位基因控制，且兩對(duì)等位基因位于不同的染色體上。為了確定這兩對(duì)相對(duì)性狀的顯隱性關(guān)系，以及控制它們的等位基因是位于常染色體上，還是位于X染色體上（表現(xiàn)為伴性遺傳），某同學(xué)讓一只雌性長(zhǎng)翅紅眼果蠅與一雄性長(zhǎng)翅棕眼果蠅雜交，發(fā)現(xiàn)子一代中表現(xiàn)型及其分離比為長(zhǎng)趐紅眼：長(zhǎng)翅棕眼：小趐紅眼：小趐棕眼=3∶3∶1∶1。

回答下列問(wèn)題：

（1）在確定性狀顯隱性關(guān)系及相應(yīng)基因位于何種染色體上時(shí)，該同學(xué)先分別分析翅長(zhǎng)和眼色這兩對(duì)性狀的雜交結(jié)果，再綜合得出結(jié)論。這種做法所依據(jù)的遺傳學(xué)定律是 。

（2）通過(guò)上述分析，可對(duì)兩對(duì)相對(duì)性狀的顯隱性關(guān)系及其等位基因是位于常染色體上，還是位于X染色體上做出多種合理的假設(shè)，其中的兩種假設(shè)分別是：翅長(zhǎng)基因位于常染色體上，眼色基因位于X染色體上，棕眼對(duì)紅眼為顯性：翅長(zhǎng)基因和眼色基因都位于常染色體上，棕眼對(duì)紅眼為顯性。那么，除了這兩種假設(shè)外，這樣的假設(shè)還有 種。

解析：（1）由于控制果蠅長(zhǎng)翅和小翅、紅眼和棕眼各為一對(duì)相對(duì)性狀，分別受一對(duì)等位基因控制，且兩對(duì)等位基因位于不同的染色體上，故兩對(duì)性狀的遺傳遵循自由組合定律。（2）根據(jù)雌性長(zhǎng)翅紅眼果蠅與雄性長(zhǎng)翅棕眼果蠅雜交，后代出現(xiàn)長(zhǎng)翅和小翅，說(shuō)明長(zhǎng)翅是顯性性狀，但無(wú)法判斷眼色的顯隱性。所以假設(shè)還有：翅長(zhǎng)基因位于常染色體上，眼色基因位于X染色體上，紅眼對(duì)棕眼為顯性；翅長(zhǎng)基因和眼色基因都位于常染色體上，紅眼對(duì)棕眼為顯性；翅長(zhǎng)基因位于X染色體上，眼色基因位于常染色體上，棕眼對(duì)紅眼為顯性；翅長(zhǎng)基因位于X染色體上，眼色基因位于常染色體上，紅眼對(duì)棕眼為顯性，即4種，再依據(jù)假設(shè)，逐一確定親本推出子代的表現(xiàn)型及比例，與題中所給的子代表現(xiàn)型及比例進(jìn)行比較檢驗(yàn)。

4.假設(shè)—推理

當(dāng)結(jié)論是不確定的，有多種可能；而最初的條件也是未知的，這時(shí)我們先要構(gòu)思最初的條件，然后提出假設(shè)，再根據(jù)假設(shè)進(jìn)行推理。利用這樣的思考方式解答這類(lèi)遺傳分析推理題的基本步驟如下：第一步：先分析可能的結(jié)論；第二步：構(gòu)思雜交組合（試一試，看一看），再假設(shè)某一結(jié)論成立，寫(xiě)出親本相應(yīng)的基因型，推出子代結(jié)果；第三步：正向表述為：若出現(xiàn)某一結(jié)果，則假設(shè)的某一結(jié)論成立。

例題5（2012山東高考27題節(jié)選）幾種性染色體異常果蠅的性別、育性等如圖所示。

用紅眼雌果蠅（X X ）與白眼雄果蠅（X Y）為親本雜交，在F 群體中發(fā)現(xiàn)一只白眼雄果蠅（記為“M”）。M果蠅出現(xiàn)的原因有三種可能：第一種是環(huán)境改變引起表現(xiàn)型變化，但基因型未變；第二種是親本果蠅發(fā)生基因突變；第三種是親本雌果蠅在減數(shù)分裂時(shí)期X染色體不分離。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)簡(jiǎn)便的雜交實(shí)驗(yàn)，確定M果蠅的出現(xiàn)是由哪一種原因引起的。

實(shí)驗(yàn)步驟：M果蠅與 雜交，分析子代的表現(xiàn)型

結(jié)果預(yù)測(cè)：Ⅰ.若 ，則是環(huán)境改變；

Ⅱ.若 ，則是基因突變；

Ⅲ.若 ，則是減數(shù)分裂時(shí)X染色體不分離。

解析：用紅眼雌果蠅（X X ）與白眼雄果蠅（X Y）為親本雜交，正常情況下子代雄性基因型應(yīng)為X Y，表現(xiàn)型應(yīng)為紅眼雄果蠅，現(xiàn)發(fā)現(xiàn)F 群體中有一只白眼雄果蠅（記為“M”）

第一步：分析M果蠅出現(xiàn)的原因有三種可能，第一種是環(huán)境改變引起表現(xiàn)型變化，但基因型未變，則“M”基因型為X Y；第二種是親本果蠅發(fā)生基因突變，則“M”基因型為X Y；第三種是親本雌果蠅在減數(shù)分裂時(shí)期X染色體不分離，則“M”基因型為X O。

第二步：鑒定基因型常用測(cè)交，可選用白眼雌果蠅（X X ）與M果蠅雜交。若原因一成立，由親本X Y和X X 可推知子代為紅眼雌果蠅：白眼雄果蠅=1：1，若原因二成立，由親本X Y和X X 可推知子代表現(xiàn)型全部為白眼，若原因三成立，由親本X O和X X 可推知無(wú)子代產(chǎn)生。

第三步：（1）若子代出現(xiàn)紅眼（雌）果蠅，則是環(huán)境改變；

（2）若子代表現(xiàn)型全部為白眼，則是基因突變；

（3）若無(wú)子代產(chǎn)生，則是減數(shù)分裂時(shí)X染色體不分離。

總之，高考遺傳分析推理題的命題常突破常規(guī)，命題思路大膽而靈巧，以能力立意，難度較大。其實(shí)靜下心來(lái)細(xì)讀，利用因果逆向思維，對(duì)已有的有關(guān)事物之間因果關(guān)系的認(rèn)識(shí)作交換性思考，由果溯因。利用以上四種解題模式，可能就會(huì)發(fā)現(xiàn)，原來(lái)遺傳分析推理題并不是很難，只不過(guò)是在考查的解答遺傳題的基本技能的應(yīng)用時(shí)，增強(qiáng)不確定性，只要“迎難而上”便能“迎刃而解”。