“配子比”模型的構(gòu)建及其在高中生物遺傳情境中的應(yīng)用

摘 要：本文以性狀分離比的模擬實驗構(gòu)建“配子比”模型，運用“配子比”模型與建模方法就常染色體遺傳和伴性遺傳在相應(yīng)的情境試題中展開討論，并能夠運用“生殖模型”解釋一些遺傳現(xiàn)象。

關(guān)鍵詞：“配子比”模型;雜交;自由交配;基因型;數(shù)量比

以性狀分離比的模擬實驗構(gòu)建“配子比”模型，突出模型在遺傳實際情境中的應(yīng)用。體會“配子比”模型中正常與異常雌雄配子結(jié)合為線索，引發(fā)思考、科學(xué)探究出子代基因型、表現(xiàn)型等情況，在教學(xué)中能訓(xùn)練學(xué)生的理性思維，最終運用模型與建模解釋一些遺傳現(xiàn)象和解決相關(guān)遺傳學(xué)問題。

一、“配子比”模型與常染色體遺傳

例題1：某植物自然條件下既可以自交也可以雜交，現(xiàn)有基因型AA、Aa植物進(jìn)行相關(guān)遺傳實驗分析，請回答問題：（1）AA×Aa，在F1中AA：Aa：aa=1：1：0。

基因型分別為AA、Aa的兩植物個體雜交，子代的基因型種類及數(shù)量比取決于基因型Aa的植物個體所產(chǎn)生的配子種類及其比例?！芭渥颖取蹦Ｐ偷脑硎腔虻姆蛛x定律，位于一對同源染色體的等位基因上，在減數(shù)分裂過程中，等位基因隨同源染色體的分開而分離，分別進(jìn)入到不同的配子中。根據(jù)“配子比”模型得出基因型Aa的植物個體所產(chǎn)生的配子種類及其比例情況是A∶a=1∶1，而基因型AA的植物個體產(chǎn)生只含A基因的一種配子，雌雄配子的結(jié)合是隨機(jī)的，因此子代的基因型種類及數(shù)量比是AA∶Aa=1∶1（圖1）。

（2）AA×Aa，若親本產(chǎn)生含有隱性基因的配子有50%會死亡，則在F1中AA∶Aa∶aa=2∶1∶0

題干條件不變，增加一條件“親本產(chǎn)生含有隱性基因的配子有50%會死亡”?；蛐蜑锳A的植物個體產(chǎn)生的配子種類及數(shù)量比不變，但是基因型Aa的植物個體產(chǎn)生了含有隱性基因a的配子，該類型的配子有50%會死亡。根據(jù)“配子比”模型，基因型Aa的植物個體所產(chǎn)生的配子種類及其比例情況是A∶a=2∶1，最終得出子代的基因型種類及比例是AA∶Aa=2∶1（圖2）。

（3）該植物種群中基因型為AA和Aa的植物個體數(shù)量比是1∶2，讓該種群的顯性個體自由交配，在F1中AA∶Aa∶aa=4∶4∶1。

基因型為AA的植物個體只產(chǎn)生含有A基因的一種配子，而基因型為Aa能產(chǎn)生含有A或a基因的比例相同的兩種類型的配子。該種群中能自由交配的是基因型為AA和Aa的顯性性狀的植物，且這兩種植物個體數(shù)量比是1：2，因此該植物種群產(chǎn)生的含顯性A基因的配子占2/3，產(chǎn)生的含隱性a基因的配子占1/3。自由交配實現(xiàn)的是雌雄配子之間的隨機(jī)結(jié)合，根據(jù)“配子比”模型數(shù)據(jù)得出F1代的基因型及數(shù)量比是AA∶Aa∶aa=4∶4∶1（圖3）。

（4）該植物種群中基因型為AA和Aa的植物個體數(shù)量比是1∶2，讓該種群的顯性個體自由交配，若親本產(chǎn)生含有隱性基因的配子有50%會死亡，則在F1中AA∶Aa∶aa=16∶8∶1。

題干前提條件不變化，增加一個條件“若親本產(chǎn)生含有隱性基因的配子有50%會死亡”?；蛐蜑锳A的植物個體產(chǎn)生的配子種類及數(shù)量比不受影響，但基因型為Aa的植物個體產(chǎn)生的含有隱性基因a的配子中有50%會死亡。通過計算得知該種群中含隱性基因a的配子僅余1/6，含顯性基因A的配子仍有2/3，此時該植物種群中配子的種類及比值變?yōu)锳∶a=4∶1，即含隱性基因a的配子占1/5，含顯性基因A的配子占4/5。自由交配是通過雌雄配子間隨機(jī)結(jié)合實現(xiàn)的。根據(jù)“配子比”模型數(shù)據(jù)得出F1代的基因型及數(shù)量比是AA∶Aa∶aa=16∶8∶1（圖4）。

例題2：現(xiàn)有AA、Aa、aa三種基因型個體組成的動物種群，已知該種群中具有繁殖能力的個體間通過隨機(jī)交配進(jìn)行繁殖，而基因型為aa的個體不具有繁殖能力，該種群繁殖一代，若F1中aa占1/16，則親代中AA與Aa的數(shù)量比為1：1。

利用“配子比”模型，通過計算親本產(chǎn)生的配子種類及數(shù)量比從而推算子代的基因型及比例，正向推導(dǎo)遺傳實驗結(jié)果。也可以根據(jù)子代基因類型及比例關(guān)系進(jìn)行反向推導(dǎo)。根據(jù)子代基因型aa占1/16，推出含有隱性基因a的配子比例占1/4。該種群中具有繁殖能力的個體間通過隨機(jī)交配進(jìn)行繁殖，而基因型為aa的個體不具有繁殖能力，即顯性性狀基因型為AA或Aa的個體才能產(chǎn)生可育的配子進(jìn)行繁殖后代。根據(jù)“配子比”模型推算出該動物種群中基因型為Aa的個體數(shù)量占比即y=1/2，基因型為AA的動物個體數(shù)占1/2（圖5）。

二、“配子比”模型與伴性遺傳

例題：某觀賞鳥（性別決定類型為ZW型）的彩羽對灰羽為顯性，分別由等位基因R、r控制，而長羽對短羽為顯性，分別由等位基因B、b控制，基因與染色體的位置關(guān)系如圖所示。不考慮基因突變和交叉互換，回答下列相關(guān)問題：

（1）若只考慮R、r和B、b兩對等位基因，則該觀賞鳥種群內(nèi)雄鳥有10種基因型，雌鳥有8種基因型。

鳥類性別決定類型為ZW型，雄鳥性染色體組成是有兩條Z染色體，雌鳥性染色體組成是一條Z染色體和一條W染色體。據(jù)圖得知，親本產(chǎn)生包含Z染色體的配子有4種，分別是ZRB、ZRb、ZrB、Zrb，親本產(chǎn)生包含W染色體的配子有2種，分別是Wb、WB。根據(jù)親本產(chǎn)生的配子類型能逆推親本的基因型，對于雌鳥來說，雌鳥的基因型可以是ZRBWb、ZRbWb、ZrBWb、ZrbWb、ZRBWB、ZRbWB、ZrBWB、ZrbWB等8種。雄鳥性染色體的組成包含兩條Z染色體，因此親本雄鳥的基因型組成可以是：ZRBZRB、ZRBZRb、ZRBZrB、ZRBZrb、ZRbZRb、ZRbZrB、ZRbZrb、ZrBZrB、ZrBZrb、ZrbZrb等10種基因型。

通過構(gòu)建“配子比”模型教會學(xué)生應(yīng)用模型去理解生物學(xué)原理，把握生命現(xiàn)象的共性與規(guī)律，提高學(xué)生歸納推理能力和縝密的邏輯論證能力。通過分析遺傳現(xiàn)象，幫助學(xué)生形成生命觀念。自然界的生命多彩多樣，每一種生命的存在都有其合理性，學(xué)生在這個過程中逐漸形成了尊重生命的意識，培養(yǎng)了用生命觀念看待、解釋復(fù)雜生命現(xiàn)象的能力?；谶z傳學(xué)的認(rèn)識，學(xué)生將樹立社會責(zé)任感，辨別迷信與偽科學(xué)，培養(yǎng)解決實際生活中遺傳學(xué)相關(guān)問題的擔(dān)當(dāng)和能力。

參考文獻(xiàn)

[1]葉建偉.運用模型方法提高課堂教學(xué)的效率[J]中學(xué)生物教學(xué)，2013，（1-2）：28-30

[2]楊繁榮.數(shù)學(xué)模型在生物教學(xué)中的應(yīng)用[J]中學(xué)教學(xué)研究，2015，（6）：75

作者簡介：雷美華.女;出生年月：1983.02;籍貫：福建;民族：漢;最高學(xué)歷：碩士研究生;目前職稱：中學(xué)一級教師;研究方向：高中生物新課程教學(xué)與研究