分析遺傳基本規(guī)律 巧解伴性遺傳難題

湖北 施心悅

在高中生物課程中，伴性遺傳的特點(diǎn)及相關(guān)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)一直是重點(diǎn)，也是難點(diǎn)。從學(xué)生角度分析原因可能有：①?zèng)]有充分認(rèn)識(shí)伴性遺傳的本質(zhì)，不清楚伴性遺傳與分離定律和自由組合定律的關(guān)系。②只知道伴性遺傳與常染色體遺傳不同，但沒(méi)有認(rèn)識(shí)到這些不同出現(xiàn)的真正原因。因此部分學(xué)生在學(xué)習(xí)中常常出現(xiàn)囫圇吞棗、死記硬背的現(xiàn)象，碰到相似性較高的題目無(wú)法區(qū)分，情景較新的題目不會(huì)分析，綜合性較強(qiáng)的題目無(wú)從下手。

根據(jù)維果斯基的“最近發(fā)展區(qū)”理論，本文意圖在學(xué)生已熟練掌握常染色體遺傳的基礎(chǔ)上，通過(guò)設(shè)置老問(wèn)題（如圖）的新思考角度，分析相似問(wèn)題的區(qū)別和聯(lián)系，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，培養(yǎng)邏輯思維能力，發(fā)揮其潛能，從而達(dá)到舉一反三、事半功倍的效果。

Ⅰ：X、Y 染色體同源區(qū)段

Ⅱ1：Y 染色體特有區(qū)段

Ⅱ2：X 染色體特有區(qū)段

注：下文的分析如無(wú)說(shuō)明，不考慮從性遺傳，只討論XY 型性別決定生物，X 染色體特有區(qū)段上基因的遺傳。

【課前熱身】若一對(duì)等位基因A、a 控制一對(duì)相對(duì)性狀，判斷正誤：

①若某對(duì)雜交組合后代顯∶隱=1∶1，則一定是常染色體遺傳

②若某對(duì)雜交組合后代顯∶隱=3∶1，則一定是常染色體遺傳

③若某對(duì)雜交組合后代中，雌雄個(gè)體中顯∶隱均為1∶1，則一定是常染色體遺傳

④若某對(duì)雜交組合后代中，雌雄個(gè)體中顯∶隱均為3∶1，則一定是常染色體遺傳

【參考答案】× × × √

【解析】①子代顯∶隱=1∶1 是測(cè)交的分離比，因此雜合子和隱性個(gè)體雜交即可，伴性遺傳有兩個(gè)組合符合，即XAXa×XaY 或者XaXa×XAY。

②子代顯∶隱=3∶1 是雜合子自交的分離比，因此伴性遺傳有一個(gè)組合符合，即XAXa×XAY。

③子代雌性個(gè)體中顯∶隱=1∶1，所以親代雌性為XAXa，產(chǎn)生兩種雌配子及其比例為XA∶Xa=1∶1，親代雄性產(chǎn)生Xa雄配子；子代雄性個(gè)體中顯∶隱=1∶1，所以親代雌性為XAXa，產(chǎn)生兩種雌配子及其比例為XA∶Xa=1∶1，親代雄性產(chǎn)生Y 雄配子，所以伴性遺傳符合條件的組合是XAXa×XaY。

④親代的雌性只能產(chǎn)生一種配子或產(chǎn)生兩種配子，比例為1∶1，與雄配子結(jié)合后，子代雌性全顯或全隱或顯∶隱=1∶1，子代雄性全顯或全隱或顯∶隱=1∶1，都不會(huì)出現(xiàn)子代雌雄個(gè)體中顯∶隱均為3∶1 的分離比。

【設(shè)計(jì)意圖】使學(xué)生熟悉伴性遺傳的分離比，并且會(huì)分析子代出現(xiàn)相關(guān)分離比的原因。學(xué)生如果不能快速、準(zhǔn)確作答，往往是因?yàn)閷?duì)伴性遺傳的本質(zhì)沒(méi)有充分的認(rèn)識(shí)。

1.伴性遺傳與分離定律

1.1 學(xué)生誤區(qū)

學(xué)生易誤認(rèn)為分離定律是指控制同一性狀的基因的分離，而X 染色體特有區(qū)段上控制某一性狀的基因，Y 染色體上并沒(méi)有與其相同的基因或等位基因，所以伴性遺傳不遵循分離定律。

1.2 分析本質(zhì)

若某對(duì)性狀受性染色體上一對(duì)基因XA和Xa控制，這對(duì)基因遺傳時(shí)___________（填“遵循”或“不遵循”）分離定律，因?yàn)樾匀旧w是一對(duì)___________，減數(shù)分裂形成配子時(shí)，這對(duì)基因會(huì)隨著___________的分開(kāi)而分離。

【參考答案】遵循 同源染色體 性染色體

1.3 分析特殊之處

伴性遺傳與常染色體遺傳相比，有其特殊之處，主要原因是①基因在性染色體上，與性染色體連鎖，隨性染色體一起遺傳給子代；如男性的X 染色體只傳給女兒，Y 染色體只傳給兒子，因此子代性狀表現(xiàn)與性別相關(guān)聯(lián)。②雄性個(gè)體中Y 染色體上沒(méi)有這對(duì)基因。

1.4 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

??????XAXA XAXa XaXa ???????XAY ?①雌顯∶雄顯=______1∶1?②雌顯∶雄顯∶雄___隱=2∶1∶1?③雌顯∶雄_隱=1∶1???XaY ?④雌顯∶雄顯=1∶1?⑤雌顯∶雌隱∶雄顯∶雄隱=1∶1∶1∶1 ?⑥雌隱∶雄隱=1∶1?????

1.4.1 設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證分離定律

技巧：Y 染色體可理解成YO，從對(duì)子代性狀的影響來(lái)看，相當(dāng)于Ya，XAY 相當(dāng)于Aa，XaY 相當(dāng)于aa。

應(yīng)用：要證明其遺傳遵循分離定律，可選雜合子自交或測(cè)交。所以組合②和⑤可證明雌性個(gè)體的基因遺傳遵循分離定律，組合②和③可證明雄性個(gè)體的基因遺傳遵循分離定律。

1.4.2 設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)區(qū)分常染色體遺傳和X 染色體特有區(qū)段遺傳

技巧：親代雌性個(gè)體的兩條X 染色體遺傳給子代的雌性或雄性的概率一樣，所以對(duì)子代雌雄個(gè)體的性狀表現(xiàn)的影響也一樣。關(guān)鍵區(qū)別在于親代雄性（XAY）個(gè)體中，XA上的顯性基因只傳給女兒，Y 相當(dāng)于隱性基因，只傳給兒子，從而使子代雌雄個(gè)體的性狀表現(xiàn)產(chǎn)生差異。雌性親本不能選XAXA，因?yàn)樵搨€(gè)體只產(chǎn)生XA配子，與任何一種雄配子結(jié)合，子代都是顯性，遮蓋了雄配子基因的差異。

應(yīng)用：要判斷某對(duì)基因是在常染色體上還是X 染色體特有區(qū)段上，可選雌隱×雄顯或雌顯（雜）×雄顯這兩種雜交方案。

【例1】某同學(xué)為了確定M/m 是位于X 染色體上，還是位于常染色體上，讓多對(duì)純合黑毛母羊與純合白毛公羊交配，子二代中黑毛∶白毛＝3∶1，我們認(rèn)為根據(jù)這一實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，_____________（填“能”或“不能”）確定M/m 是位于X 染色體上，還是位于常染色體上。還需要補(bǔ)充數(shù)據(jù)，如_____________，若_____________，則說(shuō)明M/m 是位于X 染色體上；若_____________，則說(shuō)明M/m 是位于常染色體上。

【參考答案】不能 統(tǒng)計(jì)子二代中白毛個(gè)體的性別比例 白毛個(gè)體全為雄性 白毛個(gè)體中雄性∶雌性＝1∶1（合理即可）

技巧：如果只統(tǒng)計(jì)子代的性狀分離比，而不與性別相聯(lián)系，那么采用任何雜交方案，出現(xiàn)任何分離比，都無(wú)法判斷某對(duì)基因的位置?？山y(tǒng)計(jì)子代不同性別的性狀分離比，或不同性狀個(gè)體的性別比。

1.5 拓展應(yīng)用

上述分析方法也可用于分析X、Y 染色體同源區(qū)段的遺傳。

1.5.1 學(xué)生誤區(qū)

學(xué)生易誤以為X、Y 染色體同源區(qū)段上的基因在X 和Y 染色體上都有，因此不是伴性遺傳。

1.5.2 分析本質(zhì)

X、Y 染色體同源區(qū)段上的基因，也與性染色體連鎖，如雄性的X 染色體只傳給女兒，Y 染色體只傳給兒子，因此也是伴性遺傳。

1.5.3 分析區(qū)別

X、Y 染色體同源區(qū)段遺傳與常染色體遺傳的區(qū)別：如果基因在X、Y 染色體同源區(qū)段上，雌性個(gè)體的兩條X 染色體傳給子代雌性和雄性個(gè)體的概率一樣，因此真正使子代雌、雄個(gè)體性狀不同的是親代的雄性個(gè)體。如果X 染色體和Y 染色體上的基因不同，則對(duì)子代雌、雄個(gè)體性狀的影響不同。

X、Y 染色體同源區(qū)段遺傳與X 染色體特有區(qū)段遺傳的區(qū)別：兩種遺傳中雌性個(gè)體對(duì)子代雌、雄個(gè)體性狀的影響都一樣，主要區(qū)別在雄性個(gè)體。X 染色體特有區(qū)段上雄性個(gè)體只有兩種基因型，分別為XAY 和XaY，在X、Y 染色體同源區(qū)段上雄性個(gè)體有四種基因型，分別為XAYA、XAYa、XaYA、XaYa，其 中XAYa與XAY，XaYa與XaY 對(duì) 子代影響完全一樣，而XAYA和XaYA上都含YA基因，其只遺傳給子代的雄性。

1.5.4 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

思考：判斷基因在常染色體上還是在X、Y 染色體同源區(qū)段上，可怎樣設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)？

技巧：可選雄性雜合子與雌性隱性個(gè)體雜交。若基因在常染色體上，則子代雌、雄個(gè)體中顯∶隱均為1∶1。若基因在X、Y 染色體同源區(qū)段上，雄性雜合子X(jué) 染色體和Y 染色體上的基因不同，則對(duì)子代雌、雄個(gè)體性狀的影響不同。有兩種情況：XaXa×XAYa或XaXa×XaYA，前者子代雌顯∶雄隱=1∶1，后者子代雌隱∶雄顯=1∶1。也可選雄性雜合子與雌性雜合子雜交。

思考：如果要設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)判斷基因是在X 染色體特有區(qū)段上還是在X、Y 染色體同源區(qū)段上，可怎樣設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)？

技巧：如果基因在X、Y 染色體同源區(qū)段，XAYA和XaYA上都含YA基因，只遺傳給子代的雄性。因此，可利用YA基因。如可選自然種群中的多對(duì)雌性隱性個(gè)體與雄性顯性個(gè)體雜交。若其在X 染色體特有區(qū)段上，則每一對(duì)的子代均為雌顯雄隱。若是在X、Y 染色體同源區(qū)段上，有三種情況，XaXa×XAYA，子代雌顯∶雄顯=1∶1；XaXa×XAYa，子代雌顯∶雄隱=1∶1；XaXa×XaYA，子代雌隱∶雄顯=1∶1。也可選多對(duì)雌性雜合子與雄性顯性個(gè)體雜交。

課前熱身的四個(gè)問(wèn)題，如果考慮X、Y 染色體同源區(qū)段的遺傳，也可以用上述方法快速分析判斷。

2.伴性遺傳與自由組合定律

2.1 分析本質(zhì)

下面各空填“可能”“一定”或“一定不可能”：

若兩對(duì)基因在常染色體上，______________遵循自由組合定律；

若兩對(duì)基因在性染色體上，______________遵循自由組合定律；

若一對(duì)基因在常染色體上，另一對(duì)在性染色體上，______________遵循自由組合定律。

【參考答案】可能 一定不可能 一定

【分析】性染色體和常染色體是非同源染色體，其上存在的基因?qū)儆诜峭慈旧w上的非等位基因，兩對(duì)基因之間一定符合自由組合定律。

因此，常染色體遺傳和伴性遺傳的綜合題，可按照解答自由組合定律的相關(guān)試題解題思路進(jìn)行：每一對(duì)基因的遺傳是獨(dú)立事件，利用拆分法單獨(dú)分析每一對(duì)基因，然后再利用乘法原理自由組合。

2.2 應(yīng)用舉例

【例2】果蠅的紅眼基因（R）對(duì)白眼基因（r）為顯性，位于X 染色體上；長(zhǎng)翅基因（B）對(duì)殘翅基因（b）為顯性，位于常染色體上?，F(xiàn)有一只紅眼長(zhǎng)翅果蠅與一只白眼長(zhǎng)翅果蠅交配。

（1）若F1中有1/8 為白眼殘翅雄蠅，則親本雌蠅的基因型是______________。

（2）若F1雄蠅中有1/8 為白眼殘翅，則親本雌蠅的基因型是______________。

【參考答案】BbXrXrBbXRXr

技巧：

長(zhǎng)翅、殘翅（常染色體）與紅眼、白眼（X 染色體）的分離比的關(guān)系：

①F1中的長(zhǎng)翅∶殘翅=紅眼中的長(zhǎng)翅∶殘翅=白眼中的長(zhǎng)翅∶殘翅

②F1中的紅眼∶白眼=長(zhǎng)翅中的紅眼∶白眼=殘翅中的紅眼∶白眼

長(zhǎng)翅、殘翅（常染色體）；紅眼、白眼（X 染色體）的分離比與性別的關(guān)系：

①F1中的長(zhǎng)翅∶殘翅=雌性中的長(zhǎng)翅∶殘翅=雄性中的長(zhǎng)翅∶殘翅

②F1中的紅眼∶白眼≠F1雌性中的紅眼∶白眼≠F1雄性中的紅眼∶白眼

【分析】（1）子代出現(xiàn)殘翅，說(shuō)明親代控制翅型的基因型為Bb×Bb，則F1中有1/4 為殘翅，說(shuō)明F1中有1/2 為白眼雄蠅，所以親代控制眼色的基因型為XRY×XrXr。

（2）F1雄蠅中有1/4 為殘翅，說(shuō)明F1雄蠅中有1/2 為白眼，所以親代控制眼色的基因型為XrY×XRXr。