“自由交配”問題的三種解法對比分析

張 玉

(重慶市巴蜀中學校 400013)

“自由交配”問題的三種解法對比分析

張 玉

(重慶市巴蜀中學校 400013)

在高中生物必修2的學習中，我們經(jīng)常會遇到個體間自由交配的題型，這類題型常常讓學生感覺無從下手或者計算思路凌亂，總結(jié)了三種常用的解題思路，分析出各自的易錯點、優(yōu)點，通過對比學生可靈活選擇方法進行解題.

自由交配;配子;基因頻率

例題果蠅的長翅對殘翅為顯性(分別用字母B和b表示)，某種群的果蠅全部為長翅，其中基因型BB∶Bb=1∶2，現(xiàn)讓雌雄個體間自由交配，其后代的基因型和表現(xiàn)型的比例分別是多少？

一、常規(guī)方法

據(jù)題意種群中基因型BB∶Bb=1∶2，換算成分數(shù)，雌雄個體中各有1/3BB和2/3Bb，因此交配方式如：

基因型1/3BB(雄)2/3Bb(雄)1/3BB(雌)1/3BB×1/3BB1/3BB×2/3Bb2/3Bb(雌)2/3Bb×1/3BB2/3Bb×2/3Bb

雌雄交配類型具體為以下四種情況：①1/3BB×1/3BB→1/3×1/3=1/9BB;②1/3BB×2/3Bb→1/3×2/3(1/2BB, 1/2Bb)=1/9BB, 1/9Bb;③2/3Bb×1/3BB→2/3×1/3(1/2BB, 1/2Bb)=1/9BB, 1/9Bb;④2/3Bb×2/3Bb→2/3×2/3(1/4BB, 1/2Bb, 1/4bb)=1/9BB, 2/9Bb, 1/9bb.

綜合以上①②③④中自由交配后代的基因型及其比為BB∶Bb∶bb=4∶4∶1，后代表現(xiàn)型及其比例為長翅∶殘翅=8∶1.

此種解法學生最易錯的環(huán)節(jié)有三點：

①由于要考慮雌雄個體的基因型，自由交配的時候，BB×Bb這種交配方式要計算兩次，如以上的②③的計算，學生常常只計算一次，導致結(jié)果錯誤.

②親本基因型BB∶Bb=1∶2，在計算時，一定要換算成“分數(shù)”，即1/3BB，2/3Bb，不能用“份數(shù)”計算，學生常常帶用1BB和2Bb進行計算，導致結(jié)果錯誤.雜交子代的基因型也要用“分數(shù)”計算，不能直接使用比例中的“份數(shù)”，因為親本中的“份數(shù)”是指在親本所占比例，而子代中的“份數(shù)”是其在子代中所占比例，其意義不同.

③計算中親本的概率為父本和母本雙方的比例相乘，即便親本雙方的基因型相同，如以上的親本雙方均為Bb的這種情況，親本的概率應(yīng)該為2/3×2/3，而不是2/3.在每一種雜交情況中親本和子代的概率應(yīng)相乘，最后基因型相同的個體相加起來.

此常規(guī)解法的優(yōu)點是：思路清晰，學生很容易想到，也很好理解其過程.缺點是：此解法的步驟較多，計算量相對較大，學生任何一步計算有誤都可能導致結(jié)果錯誤.

二、棋盤法

由于雌雄個體都是1/3BB和2/3Bb，所以雌雄配子中B=1/3+2/3×1/2=2/3(BB個體形成一種配子，全部為B；Bb形成兩種配子，其中B占1/2，b占1/2)，則b=1-2/3=1/3，可以用棋盤法計算后代的基因型及比例.

雌配子雄配子 2/3B1/3b2/3B4/9BB長翅2/9Bb長翅1/3b2/9Bb長翅1/9bb殘翅

由上統(tǒng)計子代基因型和表現(xiàn)型的情況，亦可得出和方法1相同的結(jié)論.

易錯分析：①在總種群中BB∶Bb=2∶1，又因為雌雄個體比例相等，則理論上雌、雄個體中亦為BB∶Bb=2∶1，所以學生在求解雌雄配子時，其種類和比例是一樣的，即2/3B和1/3b.

②配子的計算時，應(yīng)該是純合子的比例加上1/2雜合子的比例.學生計算配子的比例時，也要注意使用“分數(shù)”計算，而不能帶“份數(shù)”計算.

棋盤法也叫配子法，這種方法對于新課學習時，學生應(yīng)該是最好理解，也是最簡單的方法，此方法思路清晰，計算簡潔，只要學生能準確求出雌雄配子的比例，結(jié)果就一目了然.

三、基因頻率法

根據(jù)親本的基因型BB∶Bb=2∶1，可以計算出種群中B的基因頻率=1/3+2/3×1/2=2/3(B的基因頻率=純合子+1/2雜合子)，b的基因頻率=1-2/3=1/3.當種群滿足遺傳平衡的條件，即：①是個無限大的種群；②種群間雌雄個體間的交配是隨機的；③沒有突變發(fā)生；④沒有任何形式的自然選擇；⑤沒有基因的遷入與遷出.自由交配后代的基因頻率不變，可以用哈迪-溫伯格定律求解，哈迪-溫伯格定律可用數(shù)學方程式表示：(p+q)2=p2+2pq+q2=1,其中p代表B的基因頻率，q代表b的基因頻率.p+q為1.p2代表BB的頻率，即2/3×2/3=4/9，q2代表bb的頻率，即1/3×1/3=1/9，2pq代表Bb的頻率，即2(2/3×1/3)=4/9.

此方法是必修2第七章關(guān)于基因頻率的一個延伸知識，學生只需要識記哈迪-溫伯格定律的公式，即BB%=(B%)2,bb%=(b%)2,Bb%=2×B%×b%,解此題就非常輕松.但是此方法需要滿足遺傳平衡的條件才能使用，而且要求種群數(shù)量必須足夠大，否則結(jié)果誤差較大.

易錯分析：這種方法在計算雜合子Bb的頻率時最容易出錯，學生常常直接用B和b的基因頻率相乘，而沒有乘以“2”，導致計算結(jié)果錯誤.

基因頻率法的優(yōu)點是：解題思路和計算都很簡單，學生只要把基因頻率代入公式就可以得出后代基因型的比例，此方法解題最快.

缺點是：學生要注意此方式的使用范圍，并非任何情況都可以用此法求解.在種群數(shù)量較小或者環(huán)境發(fā)生巨大變化，導致種群基因頻率發(fā)生很大改變時，計算結(jié)果誤差較大，此時建議同學們使用常規(guī)解法和棋盤法求解此類題型.常規(guī)解法和棋盤法都是從定義出發(fā)，不受條件限制，在任何情況都可以使用，沒有誤差.

以上三種解法都各有其優(yōu)缺點，學生可以根據(jù)自己的理解選擇一種適合的方法，但是這三種方法也是這部分基礎(chǔ)知識的應(yīng)用和延伸，要求學生都應(yīng)該理解掌握，學生通過掌握此類題型的解法，能深刻理解自由交配的本質(zhì)，學會舉一反三，對基礎(chǔ)知識能靈活運用.

[1]徐建蕓.說說“自交與自由交配”[J].理科考試研究，2016(09)：32-33.

G632

A

1008-0333(2017)31-0096-02

2017-07-01

張玉(1982.10-)，女，四川人，中教一級，從事中學生物教育.

季春陽]