突破基因是否位于性染色體的建模研究
——以“浙江省普通高校招生生物學科目選考”為例

浙江

“基因是否位于性染色體”問題既考查學生對常染色體遺傳和伴性遺傳知識的理解，又考查對基因分離定律、自由組合定律、伴性遺傳（基因連鎖與互換定律）知識的應用。在浙江省新高考《考試說明》中，對分離定律、自由組合定律和伴性遺傳的應用均為c要求，即應用層次。2015～2018年“浙江省普通高校招生生物學選考”31題中均涉及了常染色體遺傳與伴性遺傳知識的考查，其中判斷“基因是否位于性染色體”是解題的關鍵。

表1 F2表現(xiàn)型及比例

（2）果蠅的有眼與無眼，顯性性狀是________，F(xiàn)1雄蠅的基因型是_________ 。

1.2 試題分析

（2）題中果蠅的有眼與無眼這對相對性狀的顯隱性關系判斷需從親子代性狀類型及比例關系入手進行解答；該題第二空需判斷F1雄果蠅基因型，解答該問題需判斷眼色基因是否為伴性遺傳（或眼色基因是位于常染色體還是性染色體上）。

通過分析可知，解答本題的關鍵是判斷控制“有眼、無眼”“紅眼、白眼”的基因是否位于性染色體上。

1.3 構建模型

1.3.1 根據(jù)題意構建雜交過程模型，即圖1中第①步

1.實例分析

1.1 【例題】（2017年11月，浙江選考卷，第31題節(jié)選）果蠅的有眼與無眼由一對等位基因（B、b）控制，眼色的紅色與白色由另一對等位基因（R、r）控制，兩對基因均不在Y染色體上，一只無眼雌果蠅與一只白眼雄果蠅交配，F(xiàn)1全為紅眼，讓F1雌雄果蠅隨機交配得F2，F(xiàn)2表現(xiàn)型及比例如表1。

圖1 2017年11月“浙江普通高校招生生物學選考”31題中果蠅雜交過程模型

1.3.2 思路點撥

伴性遺傳，特點是后代性狀比例與性別相關，在不同性別中性狀的比例不同；常染色體遺傳，特點是性狀在不同性別后代中的相對性狀比例相同 ；通過模型（圖1）中第②步對F2變形，再依據(jù)相應遺傳特點可知：

Ⅰ.有無眼性狀為常染色體遺傳，眼色性狀遺傳為伴X染色體遺傳；即圖1中第③步。

Ⅱ.對每對性狀單獨推理：根據(jù)基因分離定律及F2雌雄后代有無眼性狀比均為3∶1，推出F1雌雄果蠅關于有無眼性狀基因型均為Bb；由于F1雄果蠅為紅眼，眼色為伴X染色體遺傳，推出F1雄果蠅關于眼色的基因型為XRY；由于F1雌果蠅為紅眼，但F2中雄性果蠅眼色為紅色和白色，且比例為1∶1，推出F1雌果蠅關于眼色的基因型為XRXr；綜合F1雌雄果蠅兩對性狀的基因型可得出F1雌雄果蠅基因型為BbXRXr，BbXRY；同理可由F1雌雄果蠅基因型和親本性狀推出父本和母本基因型分別為BBXrY、bbXRXR；即圖1中第④步。

1.4 試題解答

由模型（圖1）、思路Ⅰ和Ⅱ可解答第（2）題，即果蠅有無眼性狀中，顯性性狀為有眼，F(xiàn)1雄蠅基因型為BbXRY。

1.5 小結建模步驟

①根據(jù)題意建立模型，描述雜交過程（題干中有什么寫什么，切忌盲目書寫基因型）；

②將雜交后代表現(xiàn)型及比例變形，分雌雄兩組進行兩對性狀比例統(tǒng)計；

③根據(jù)雌雄兩組中兩對性狀比例，判定基因位于常染色體或性染色體；

④根據(jù)基因自由組合定律書寫子代基因型，再由其推出親本基因型；

⑤根據(jù)推測的親子代基因型回答其他問題。

2.模型遷移應用

2.1 【例題】（2018年4月，浙江選考卷，第31題節(jié)選）某昆蟲的紅眼與朱紅眼、有眼與無眼分別由基因A（a）、B（b）控制，其中有一對基因位于性染色體上，且存在兩對隱性基因純合致死現(xiàn)象。一只紅眼雌性個體與一只朱紅眼雄性個體交配，F(xiàn)1雌性個體中有紅眼和無眼，雄性個體全為紅眼。讓F1雌雄個體隨機交配得到F2，F(xiàn)2的表現(xiàn)型及比例如表2。

表2 F2表現(xiàn)型及比例

回答下列問題：

（1）有眼對無眼為____性，控制有眼與無眼的B（b）基因位于____染色體上。

2.2 試題分析

（1）題中某昆蟲的有眼與無眼相對性狀顯隱性關系需從親子代性狀類型及比例關系入手進行解答；該題第二空需判斷控制有眼與無眼性狀的基因位于什么染色體上，即解答該問題需判斷有無眼基因是否為伴性遺傳（或有無眼基因是位于常染色體還是性染色體上）。

通過分析可知，解答本題的關鍵是判斷控制“有眼、無眼”“紅眼、朱紅眼”的基因是否位于性染色體上。

2.3 構建模型

2.3.1 根據(jù)題意構建雜交過程模型，即圖2中第①步。

圖2 2018年4月“浙江普通高校招生生物學選考”31題中某昆蟲雜交過程模型

2.3.2 思路點撥

通過模型（圖2）中第②步F2變形，再依據(jù)伴性遺傳特點可知：

Ⅰ.紅眼與朱紅眼為常染色體遺傳，有無眼性狀遺傳為伴性染色體遺傳；即圖2中第③步。

Ⅱ.對每對性狀單獨推理：根據(jù)基因分離定律及F2雌雄后代紅眼與朱紅眼比均為3∶1，推出F1雌雄個體紅眼基因型均為Aa；由于F1雌個體為有眼和無眼，雄個體均為有眼，雌雄個體中有無眼性狀比例不同，故推測有無眼性狀為伴性遺傳。與性染色體X和Y相關的伴性遺傳有三種，即伴X染色體遺傳、伴Y染色體遺傳、伴X和Y染色體同源區(qū)遺傳。其中，假設該有無眼性狀遺傳為伴X染色體遺傳或伴Y染色體遺傳對雜交結果解釋，均與題干表格中的雜交結果不相符；假設該有無眼性狀遺傳為伴X和Y染色體同源區(qū)遺傳對雜交結果解釋，與題干表格中結果相符，故確認有眼與無眼的B（b）基因位于X和Y染色體同源區(qū)。同時可推出F1雄個體有眼基因型為XBYB和XbYB， F1雌個體有眼基因型為XBXb和無眼基因型XbXb；綜合F1雌雄個體兩對性狀的基因型可得出F1雌雄個體基因型為 AaXBXb、AaXbXb、AaXBYB、AaXbYB。同理可由 F1雌雄個體基因型和親本性狀推出父本和母本基因型各為AAXBXb、aaXbYB；即圖2中第④步。

2.4 試題解答

由模型（圖2）、思路Ⅰ和Ⅱ可解答第（1）題，有眼對無眼為顯性，控制有眼與無眼的B（b）基因位于X和Y染色體同源區(qū)。

3.總結

本文遺傳問題的建模使兩對或多對基因間關系具體化、簡化，使思維可視化，減少學生思維負擔，提高學生解決問題能力。但是，在考查學生對遺傳學規(guī)律理解與應用的方式中有多種變式可增加問題難度，例如：雜交后代表現(xiàn)型及比例的呈現(xiàn)方式除表格外，也可用柱狀圖、餅狀圖方式呈現(xiàn)，還可考查伴性遺傳的多種類型等。因此，教學過程中應強調(diào)對遺傳學三大定律的理解和運用，實現(xiàn)建模能力遷移，以達成“應用分離定律、自由組合定律、伴性遺傳”的教學目標。