棋盤法在高中遺傳學(xué)計(jì)算題中的應(yīng)用及拓展

羅敏麗（福州第七中學(xué)，福建福州350012）

棋盤法在高中遺傳學(xué)計(jì)算題中的應(yīng)用及拓展

羅敏麗
（福州第七中學(xué)，福建福州350012）

棋盤法可以簡單并直接地計(jì)算各種雜交后代基因型和表現(xiàn)型的概率。該種方法適用于一對或兩對基因的自由組合?？煽焖?、準(zhǔn)確地解決高中遺傳學(xué)計(jì)算題中相關(guān)概率的計(jì)算，也可以將棋盤法拓展應(yīng)用到較復(fù)雜的遺傳概率統(tǒng)計(jì)和相關(guān)基因頻率的計(jì)算中。

棋盤法；基因分離定律；基因自由組合定律；概率

遺傳學(xué)試題歷來是高考的必考題，雖然目前對有關(guān)基因型和表現(xiàn)型的計(jì)算考查要求略有降低，但計(jì)算題仍然是遺傳學(xué)試題中的熱點(diǎn)題型。學(xué)生在復(fù)雜的分析和計(jì)算過程中，往往思維混亂，而降低得分率。如何快速并準(zhǔn)確地利用題目所給的有效信息，計(jì)算出相應(yīng)的概率，一直是學(xué)生學(xué)習(xí)的難點(diǎn)，也是教學(xué)的重點(diǎn)。［1］文章通過分析典型的遺傳學(xué)試題，闡述棋盤法在高中生物學(xué)遺傳計(jì)算題中的應(yīng)用及拓展，以提高學(xué)生解題的效率及正確率。

一、棋盤法在基因分離定律中的應(yīng)用

基因分離定律是解決復(fù)雜遺傳題目的基礎(chǔ)和關(guān)鍵，只有熟練掌握基因分離定律的解題技巧，準(zhǔn)確分析每對相對性狀的相關(guān)基因型和表現(xiàn)型的比例及概率，才能輕松地解決基因自由組合定律的各種組合類型題目。在一對相對性狀的遺傳題的解答過程中，常用的數(shù)據(jù)為子代基因型及表現(xiàn)型的比例及概率，可以利用棋盤法解決自交或雜交后代的基因型及比例、表現(xiàn)型及比例。［2］在此類型題目的解答過程中，首先求出雌、雄親本產(chǎn)生配子的種類及比例，其次利用棋盤法一目了然地寫出雌、雄配子的組合結(jié)果。

1.解決有關(guān)自交問題

例1.基因型為Dd的高莖豌豆自交，則子一代中各種基因型和表現(xiàn)型的概率及比例（如表1）。

表1 高莖豌豆（Dd）自交分析

經(jīng)統(tǒng)計(jì)得出子一代F1各種基因型的概率及比例為DD=1/4，Dd=1/4+1/4=1/2，dd=1/4，DD:Dd:dd=1:2:1，高莖：矮莖=3:1

2.解決有關(guān)雜交問題

例2.基因型為Dd的高莖豌豆與基因型為dd的矮莖豌豆測交，測交后代中基因型和表現(xiàn)型的概率及比例（如表2）。

表2 高莖豌豆（Dd）與矮莖豌豆（dd）測交分析

經(jīng)統(tǒng)計(jì)得出子一代F1各種基因型的概率及比例為Dd=1/2，dd=1/2，Dd:dd=1:1，高莖：矮莖=1:1

二、棋盤法在基因自由組合定律中的應(yīng)用

快速并準(zhǔn)確解決基因自由組合定律的關(guān)鍵是要熟練掌握基因分離定律，在熟練掌握基因分離定律的基礎(chǔ)上，針對兩對相對性狀的親本自交和雜交后代的基因型和表現(xiàn)型的種類及比例，可以將兩對不同的性狀單獨(dú)分析、分別計(jì)算出每對相對性狀的基因型和表現(xiàn)型的概率，最后利用乘法法則計(jì)算出所需的數(shù)據(jù)。棋盤法能清晰明了地展現(xiàn)此計(jì)算過程與結(jié)果。

1.解決有關(guān)自交問題

例3.基因型為YyRr的黃色圓粒豌豆自交，自交子一代F1中各種基因型和表現(xiàn)型的概率及比例如下。

基因型比例：1：2：1 1:2:1

由此推導(dǎo)出：①子一代兩對相對性狀的表現(xiàn)型的概率分別是：種皮顏色3/4黃色，1/4綠色；粒型3/4圓粒，1/4皺粒（如表3）。②子一代兩對相對性狀的基因型的概率分別是：種皮顏色1/4 YY，1/2Yy，1/4yy；粒型1/4RR，1/2Rr，1/4rr（如表4）。

表3 兩對相對性狀自由組合中表現(xiàn)型的分析

表4 兩對相對性狀自由組合中基因型的分析

2.解決有關(guān)雜交問題

例4.基因型為YyRr的黃色圓粒豌豆與基因型為yyrr的綠色皺粒豌豆測交，測交子一代F1中各種基因型和表現(xiàn)型的概率及比例如下。

基因型比例：1：1 1:1

由此推導(dǎo)出①子一代兩對相對性狀的表現(xiàn)型的概率分別是：種皮顏色1/2黃色，1/2綠色；粒型1/2圓粒，1/2皺粒（如表5）。②子一代兩對相對性狀的基因型的概率分別是：種皮顏色1/2Yy，1/2yy；粒型1/2Rr，1/2rr（如表6）

表5 兩對相對性狀自由組合中表現(xiàn)型的分析

表6 兩對相對性狀自由組合中基因型的分析

三、棋盤法在高中遺傳學(xué)計(jì)算題中的拓展

1.有關(guān)自由交配中基因概率的計(jì)算

在高中遺傳學(xué)計(jì)算題中，還經(jīng)常遇到計(jì)算有關(guān)自由交配的后代基因型及比例、表現(xiàn)型及比例，以及在自由交配過程中有關(guān)篩選或致死等情況下，計(jì)算相關(guān)基因概率。解答此類型題目時(shí)，應(yīng)理清有關(guān)篩選或致死的情況，分析親本以及子代的基因型及比例，根據(jù)篩選或致死情況，計(jì)算出相關(guān)基因概率，并畫出棋盤。

例5.果蠅的灰體和黑檀體受常染色體上的一對等位基因控制，灰體（A）對黑檀體（a）為顯性。現(xiàn)用純種的灰體果蠅與黑檀體果蠅作為親本（親本果蠅均選自未交配過的果蠅）雜交，在子二代果蠅中，若只選取灰體果蠅進(jìn)行自由交配，試求出自由交配的后代中各種體色果蠅的概率？

因題目要求在子二代中選取灰體果蠅進(jìn)行自由交配，因此要淘汰掉aa，則灰體果蠅中AA占1/3，aa占2/ 3，由此計(jì)算出A的基因概率為1/3+2/3*1/2=2/3，a的基因概率為2/3*1/2=1/3，然后畫棋盤(如表7）。

表7 子二代F2中雌雄配子的隨機(jī)組合情況

經(jīng)統(tǒng)計(jì)得出自由交配后代各種基因型的概率及比例為：AA=4/9，Aa=2/9+2/9=4/9，aa=1/9；AA:Aa:aa=4:4:1；灰體：黑檀體=8:1。

2.有關(guān)兩種獨(dú)立遺傳的人類遺傳病概率計(jì)算

在有關(guān)人類遺傳病的相關(guān)計(jì)算中，由于涉及到不同的遺傳病，而且不同的遺傳病遺傳方式有所不同。棋盤法在解決這一類型題目的時(shí)候，可以將兩種不同的遺傳病逐一分析計(jì)算，然后繪制棋盤，這樣可以快速并準(zhǔn)確地解答各種相關(guān)概率計(jì)算（如表8）。［3］

表8 兩種人類遺傳病的自由組合情況分析

例6.圖1為某家族甲、乙兩種遺傳病的遺傳系譜圖［2］。已知甲、乙兩種遺傳病，甲病由一對位于常染色體上的等位基因（E、e）控制，乙病由另一對等位基因（F、f）控制，Ⅱ4的父親不攜帶乙病基因，兩對等位基因獨(dú)立遺傳。試求出Ⅱ2和Ⅱ3后代患病情況？

圖1 某家族的遺傳病系譜圖

解析：①分析乙病的遺傳方式。根據(jù)圖1可知，乙病為隱性遺傳，因?yàn)棰?不攜帶乙病的致病基因，所以可判斷乙病的遺傳方式為X染色體隱性遺傳病。②分析Ⅱ2和Ⅱ3的基因型及概率。Ⅱ2：E XFY，其中1/3EEXFY、2/3Ee XFY。Ⅱ3：EeXFX-，其中1/ 2 EeXFXF、1/2 EeXFXf。③甲病患病概率：2/3*1/4=1/6，正常概率：1-1/6=5/6。乙病患病概率：1/2*1/4=1/8，正常概率：1-1/8=7/8。④繪制棋盤（如表9）。

表9 甲、乙兩種人類遺傳病的自由組合情況分析

綜上分析，棋盤法將生物學(xué)與數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)學(xué)有效結(jié)合，在高中遺傳學(xué)計(jì)算題中，可快速、準(zhǔn)確地解決相關(guān)概率計(jì)算，也可以將該種方法拓展到較復(fù)雜的遺傳學(xué)概率統(tǒng)計(jì)和相關(guān)基因頻率的計(jì)算中。但是對于超過兩對相對性狀的自由組合情況計(jì)算，棋盤法的優(yōu)勢無法很好地體現(xiàn)。對于高中遺傳學(xué)相關(guān)計(jì)算題來說，棋盤法還是能提高學(xué)生解決相關(guān)遺傳概率計(jì)算的速度和準(zhǔn)確率，具有一定的研究價(jià)值。

［1］路平.遺傳學(xué)中“棋盤法”的解讀及拓展應(yīng)用［J］.中學(xué)生物學(xué)，2009（7）.

［2］范亞平.配子棋盤法在解遺傳題的應(yīng)用［J］.課程教育研究，2016（12）.

［3］徐新河.關(guān)于人類遺傳病復(fù)雜概率計(jì)算的推理［J］.試題與研究（教學(xué)論壇），2013（35）.

（責(zé)任編輯：陳欣）

2015年度福建省教育科學(xué)“十二五”規(guī)劃一般課題“普通中學(xué)高質(zhì)量課堂的教學(xué)策略研究”（項(xiàng)目編號(hào)：FJJK15-511）。