巧解和值為16的一類遺傳題

安徽 吳汝彬

基因的自由組合定律是人教版高中生物必修2中的重難點知識，常以實驗分析、實驗設(shè)計等形式出現(xiàn)，不僅能夠很好地考查考生對教材的理解程度，而且能夠較為客觀地評價考生實驗探究和邏輯思維能力，深受高考命題專家的青睞。孟德爾的豌豆雜交實驗（二）的實驗結(jié)果證明：兩對相對獨立的等位基因控制兩對相對性狀，純合親本雜交得到的F1，F(xiàn)1自交產(chǎn)生的后代F2有四種表現(xiàn)型，比例為9∶3∶3∶1。但有時因基因之間的相互作用會使F2的表現(xiàn)型出現(xiàn)一些特殊的比例,這讓多數(shù)學(xué)生感到困惑。筆者通過多年的教學(xué)實踐發(fā)現(xiàn),只要F2的表現(xiàn)型比例和值為16，都可以結(jié)合正推法和逆推法等方法來巧解，即從F2的表現(xiàn)型和值為16（基因型為 A＿B＿、A＿bb、aaB＿、aabb）逆推F1一定是雙雜合子相互交配（基因型為AaBb），親本一定是純合子雜交（基因型為AABB和aabb或AAbb和aaBB），再結(jié)合題意正推，能迅速解答相應(yīng)的問題。

一、常見的9∶6∶1、12∶3∶1、9∶4∶3等變式形式

（一）9∶6∶1是由于基因A、基因B同時存在時，個體表現(xiàn)出同一種性狀，而只有基因A或基因B時則表現(xiàn)出另一種性狀，基因型為aabb時則表現(xiàn)出一種隱性性狀。

【例1】一種觀賞植物，純合的藍色品種與純合的鮮紅色品種雜交，F(xiàn)1為藍色，F(xiàn)1自交，F(xiàn)2的表現(xiàn)型為藍色∶紫色∶鮮紅色= 9∶6∶1。則紫色的基因型為___________ 。

【解題策略1】（正推法）：

在此題中由于9+6+1的和為16即42，故符合兩對等位基因的自由組合現(xiàn)象；又因F2中藍色∶紫色∶鮮紅色=9∶6∶1，所以藍色為雙顯性，紫色為單顯性，基因型為AAbb、Aabb、aaBB、aaBb四種，鮮紅色為雙隱性，故解題策略1中括號內(nèi)親本的基因型是錯誤的。

【解題策略2】（逆推法）：因F2表現(xiàn)型藍色∶紫色∶鮮紅色= 9∶6∶1，比例和值為16，故F2的基因型為9A＿B＿、3A＿bb、3aaB＿、1aabb，從比例可以分析出，當基因A和基因B同時存在時表現(xiàn)為藍色，只有基因A或基因B時表現(xiàn)為紫色，基因型為aabb時表現(xiàn)為鮮紅色。逆推F1（藍色）一定是雙雜合子（基因型為AaBb），親本基因型為AABB和aabb。這樣無論是判斷基因型還是計算基因型概率均一目了然。

【答案】AAbb、Aabb、aaBB、aaBb

（二）12∶3∶1 是由于只要存在基因A或基因B就表現(xiàn)出同一種性狀，沒有基因A（存在基因B）或沒有基因B（存在基因A）時可表現(xiàn)出另一種性狀，而基因型為aabb則表現(xiàn)出一種隱性性狀。

【例2】在西葫蘆的皮色遺傳中，已知黃皮基因（A）對綠皮基因（a）為顯性，但在另一白皮顯性基因（B）存在時，基因A和基因a都不能表達。兩對等位基因相對獨立，現(xiàn)有基因型為AaBb的個體自交，其后代表現(xiàn)型及比例為__________ 。

【解題策略】

由題意可知，當B基因存在時西葫蘆呈白皮，故F1中基因型為A＿B＿、aaB＿的個體表現(xiàn)型為白色，所占比例為12/16，基因型為A＿bb時，由于A 的顯性作用，表現(xiàn)型為黃色，所占比例為3/16，基因型為aabb的個體表現(xiàn)型為綠色，所占比例為1/16。因此基因型為AaBb的個體自交，其后代表現(xiàn)型及比例為白色∶黃色∶綠色=12∶3∶1。

【答案】白色∶黃色∶綠色= 12∶3∶1

（三）9∶3∶4 是由于同時存在基因A和基因B時才表現(xiàn)出一種性狀，只有基因A或基因B時可表現(xiàn)出另一種性狀，只要無基因A或基因B就又表現(xiàn)出另一種性狀。

【例3】香豌豆能利用體內(nèi)的前體物質(zhì)經(jīng)過一系列代謝過程逐步合成藍色中間產(chǎn)物和紫色素。此過程是由A、a和B、b兩對等位基因控制的（如圖所示），兩對基因不在同一對染色體上。其中具有紫色素的植株開紫花，只具有藍色中間產(chǎn)物的植株開藍花，兩者都沒有的植株則開白花?；蛐蜑锳aBb的香豌豆自花傳粉，后代表現(xiàn)型及比例為__________ 。

【解題策略】由圖可知前體物質(zhì)必須在基因A和基因B同時存在時才能合成紫色素，即基因型為A＿B＿的個體開紫花。只有基因A而無基因B時前體物質(zhì)只能形成藍色中間產(chǎn)物，故基因型為A＿bb的個體開藍花。無基因A的個體，由于不能形成藍色中間產(chǎn)物而無紫色素的形成，因此開白花，即基因型為aaB＿、aabb的個體開白花。因此基因型為AaBb的香豌豆自花傳粉，后代表現(xiàn)型及比例為紫色∶白色∶藍色= 9∶4∶3。

【答案】紫色∶白色∶藍色= 9∶4∶3

【解題規(guī)律】此類題先要確定是否遵循基因的自由組合定律，然后據(jù)題意要求采用正推法和逆推法相結(jié)合的方式，特別是遇到兩對或兩對以上相對性狀有關(guān)的基因型、概率計算等問題時最好再結(jié)合分解組合法（即每對基因單獨考慮，用基因的分離定律進行分析研究之后再用加法或乘法定律綜合考慮）便能巧、快、準的解題。

二、常見的13∶3、9∶7、15∶1等變式形式

（一）13∶3 是由于基因A對a為顯性，但當另一個非等位基因B存在時，就會抑制基因A的表達。

【例4】蠶的黃色繭（A）對白色繭（a）是顯性，抑制黃色出現(xiàn)的基因（B）對黃色出現(xiàn)的基因（b）是顯性。兩對等位基因位于兩對同源染色體上，現(xiàn)用雜合白色繭的蠶（AaBb）相互交配，后代中白色繭對黃色繭的分離比是___________ 。

【解題策略】由題可知B基因抑制黃色繭這一性狀的表達，因此F2中只有含A基因，同時不含B基因的個體表現(xiàn)為黃色，其余的個體均表現(xiàn)為白色。即基因型為A＿bb的個體表現(xiàn)為黃色，所占比例為3/16，而基因型為A＿B＿、aa B＿、aabb的個體都表現(xiàn)為白色，所占比例為13/16。因此后代中白色繭對黃色繭的分離比為13∶3。

【答案】13∶3

（二）9∶7是由于兩對等位基因控制同一對相對性狀，只有基因A、基因B同時存在時，個體才表現(xiàn)為顯性性狀，否則都表現(xiàn)為隱性性狀。

【例5】某野生植物（2n=16），有紫花和白花兩種表現(xiàn)型，已知其紫花形成的生物化學(xué)途徑如下圖所示。A和a、B和b是分別位于兩對染色體上的等位基因，A對a、B對b為顯性。某生物小組進行了如下實驗：選取基因型不同的兩白花植株雜交，所得F1中紫花∶白花= 1∶3。若將F1紫花植株自交，所得F2的表現(xiàn)型及比例為____________ 。

【解題策略】由題意可知此野生植物只有當A、B基因同時存在時才為紫花，其余為白花。即A＿B＿的個體表現(xiàn)為紫花，而A＿bb、aaB＿、aabb的個體都表現(xiàn)為白花。又據(jù)“取基因型不同的兩白花植株雜交，所得F1中紫花∶白花=1∶3”可知，親本的基因型為Aabb和aaBb，F(xiàn)1中紫色的基因型為AaBb，因此F2中紫花個體（A＿B＿）所占比例為9/16，白花個體（A＿bb、aaB＿、aabb）所占比例為7/16，故F2中紫花∶白花= 9∶7。

【答案】紫花∶白花= 9∶7

（三）15∶1是由于兩對等位基因控制同一對相對性狀，且只要存在一個顯性基因，個體便表現(xiàn)為顯性性狀。

【解題規(guī)律】此類題考查形式多種多樣，屬于一題多變，但解題方法大同小異，屬于“多題一解”類型。其中題目中的條件是解題的關(guān)鍵，因此做這類題時只要認真審題，準確把握題干要求，即可運用遺傳的基本規(guī)律輕松巧解。

三、常見的4∶2∶2∶1、6∶2∶3∶1、9∶3∶0等變式形式

（一）4∶2∶2∶1的形式往往是由于基因A或基因B在純合時使胚胎致死引起的。

【例6】某種鼠中，黃鼠基因A對灰鼠基因a為顯性，短尾基因B對長尾基因b為顯性，且基因A或基因B在純合時使胚胎致死，這兩對基因獨立遺傳，現(xiàn)有兩只雙雜合的黃色短尾鼠交配，理論上所生的子代表現(xiàn)型比例為（ ）

軟件開發(fā)環(huán)境搭建過程中，數(shù)據(jù)庫一般選擇MySQL、SQL server或Oracle。進行數(shù)據(jù)庫設(shè)計時，學(xué)生必須考慮數(shù)據(jù)庫的安全性、完整性、可靠性等環(huán)節(jié)，并進行優(yōu)化方案的討論。說明如何進一步優(yōu)化數(shù)據(jù)庫表結(jié)構(gòu)，在此方案中如何體現(xiàn)，最后完成的工作能達到什么樣的性能和水平。計算機語言一般選擇Java或.NET系列語言。程序設(shè)計中的行業(yè)業(yè)務(wù)邏輯的實現(xiàn)、模塊功能邊界的劃分、設(shè)計的類圖與功能模塊的契合程度、單元測試與集成測試的用例設(shè)計，都是提高畢業(yè)設(shè)計質(zhì)量的標志和關(guān)鍵指標點。選擇支持手機APP開發(fā)的Android系統(tǒng)、ISO系統(tǒng)的方向的也非常普遍。

A.6∶2∶3∶1 B.3∶3∶1∶1

C.4∶2∶2∶1 D.9∶3∶0

【解題策略】

由于基因A或基因B在純合時使胚胎致死，所以子代的表現(xiàn)型及比例是黃色短尾鼠（AaBb）為4/16、黃色長尾鼠（Aabb）為2/16、灰色短尾鼠（aaBb）為2/16、灰色長尾鼠（aabb）為1/16。即理論上所生的子代表現(xiàn)型比例為4∶2∶2∶1。

【答案】C

（二）6∶2∶3∶1的形式往往是基因A（基因B）純合時使胚胎致死引起的。

【例7】大麻是雌雄異株的植物，屬于XY型性別決定。假設(shè)大麻的纖維截面由分別位于兩對常染色體上的兩對等位基因共同決定（用A和a、B和b表示，A對a為顯性、B對b為顯性），其4種表現(xiàn)型為三角形（A＿B＿）、六邊形（A＿bb）、扁圓形（aa B＿）和腎形（aabb），且AA個體胚胎致死。若讓兩株三角形植株（AaBb）作親本雜交，所得后代中表現(xiàn)型及比例為________ 。

【答案】三角形∶六邊形∶扁圓形∶腎形= 6∶2∶3∶1

（三）若一種隱性基因純合時使胚胎致死則可以得到9∶3∶0的子代表現(xiàn)型比例。

【例8】已知果蠅的灰身和黑身是一對相對性狀，控制該對相對性狀的基因A和a位于常染色體上，且灰身對黑身為顯性。研究人員構(gòu)建了一個棒眼雌果蠅品系XdBXb， 其細胞中的一條X染色體上攜帶隱性致死基因d，在純合（XdBXdB、XdBY）時能使胚胎致死，且該基因與棒眼基因B始終連在一起，若用灰身棒眼雌果蠅（AaXdBXb）與灰身正常眼雄果蠅（AaXbY）進行雜交，其后代的表現(xiàn)型及比例為_________ 。

【解題策略】依據(jù)遺傳的基本規(guī)律，Aa和Aa雜交的后代基因型為AA、Aa和aa，XdBXb和XbY雜交的后代基因型為XdBXb、XbXb、XdBY和XbY，據(jù)題意，Xd是致死基因，導(dǎo)致隱性的受精卵（XdBXdB、XdBY）不能發(fā)育而致死，因此其后代的表現(xiàn)型灰身棒眼雌果蠅（A＿XdBXb）占3/16，灰身正常眼雌果蠅（A＿XbXb）占3/16，灰身正常眼雄果蠅（A＿XbY）占3/16，黑身棒眼雌果蠅（aaXdBXb）占1/16，黑身正常眼雌果蠅（aaXbXb）占1/16，黑身正常眼雄果蠅（aaXbY）占1/16，灰身和黑身棒眼雄果蠅（＿XdBY）占4/16，且致死，即（灰身棒眼雌果蠅、灰身正常眼雌果蠅和灰身正常眼雄果蠅）∶（黑身棒眼雌果蠅、黑身正常眼雌果蠅和黑身正常眼雄果蠅）∶（灰身和黑身棒眼雄果蠅）= 9∶3∶0。

【答案】（灰身棒眼、正常眼雌果蠅和灰身正常眼雄果蠅）∶（黑身棒眼、正常眼雌果蠅和黑身正常眼雄果蠅）∶（灰身和黑身棒眼雄果蠅）= 9∶3∶0

【解題規(guī)律】此類題屬于“致死”類試題，致死原因很多，題型也多變，一般一題只涉及一種致死條件，解題時先按照無致死條件算出各種基因型或表現(xiàn)型的比例，再把致死的概率舍棄即可。

四、常見的1∶4∶6∶4∶1變式形式

1∶4∶6∶4∶1形式由兩對獨立遺傳的基因（A和a、B和b）所控制；顯性基因A、B可以使遺傳效應(yīng)疊加，如色素量的增加，其中兩者增加的量相等并且可以累加。

【例9】人類的皮膚含有黑色素，黑人含量最多，白人含量最少。皮膚中黑色素的多少由兩對獨立遺傳的基因（A和a、B和b）所控制；顯性基因A、B可以使黑色素量增加，兩者增加的量相等并且可以累加。若一純種黑人與一純種白人婚配，后代膚色為黑白中間色；如果該后代與同基因型的異性婚配，其子代可能出現(xiàn)的表現(xiàn)型比例為___________ 。

【解題策略】由題中信息可以判斷純種黑人基因型為AABB，純種白人基因型為aabb，基因型中顯性基因（A或B）的個數(shù)越多，膚色越黑。分析可知F2中不具有顯性基因的個體：aabb占1/16，具有一個顯性基因的個體：（aaBb+Aabb）占4/16，具有兩個顯性基因的個體：（aaBB+AaBb+AAbb）占6/16，具有三個顯性基因的個體：（AaBB+AABb）占4/16，具有四個顯性基因的個體：AABB占1/16。故其子代可能出現(xiàn)的表現(xiàn)型種類為五種，比例為1∶4∶6∶4∶1。

【答案】1∶4∶6∶4∶1

【解題規(guī)律】此類題往往是以人的膚色、花的顏色或植株高度等為載體，變相考查基因的自由組合定律，只要把子代的表現(xiàn)型種類區(qū)別開，據(jù)題目要求分開計算概率并把同類別概率相加即可。

通過對以上例題的分析，不難看出“9∶3∶3∶1”及其和值為16的變式考查一題多變，涉及面廣且常考常新，但考查的本質(zhì)內(nèi)容、解題的思路和方法不變。因此在高中生物教學(xué)中有針對性的加以總結(jié)，找出其中的規(guī)律，能有效提高學(xué)生在復(fù)習(xí)過程中尤其是沖刺階段的學(xué)習(xí)效果。