例析高中遺傳試題中的“淘汰”現(xiàn)象

陳 忠 朱巧玲

（廣東省廣州市南武中學(xué) 廣東廣州 510220）

高中遺傳試題常設(shè)置一些特殊條件，如雄性不育、致死、自交不親和性等，其共同特征是導(dǎo)致部分配子或者合子被“淘汰”，進而影響子代分離比。下文把生物不同發(fā)育階段所發(fā)生的淘汰現(xiàn)象歸納為配子淘汰和合子淘汰，結(jié)合典例對各種淘汰現(xiàn)象進行分析，旨在拓展遺傳知識、總結(jié)解題方法，提升學(xué)生的解決問題能力。

1 配子淘汰

配子淘汰是指基因或染色體在配子期發(fā)揮作用而導(dǎo)致部分配子不能正常遺傳。配子致死、雄性不育和自交不親和性是三種常見情境。

1.1 配子致死

配子致死指由于配子中的致死基因（或其他基因）引起的配子死亡，也可能是由于染色體的異常（結(jié)構(gòu)變異或數(shù)目變異）變化所致，雌性或雄性配子均可能致死。

【例1】一豌豆雜合子（Aa）植株自交時，下列敘述錯誤的是 （ ）

A.若自交后代的基因型比例是2∶3∶1，可能是含隱性基因的花粉50%死亡造成的

B.若自交后代的基因型比例是2∶2∶1，可能是隱性個體50%死亡造成的

C.若自交后代的基因型比例是4∶4∶1，可能是含隱性基因的配子有50%死亡造成的

D.若自交后代的基因型比例是1∶2∶1，可能是花粉有50%死亡造成的

參考答案：B。

解析：各選項致死情況不同，但A與a仍遵循基因分離定律，推理時變假設(shè)為前提條件，在遺傳圖解中調(diào)整配子比例，計算子代基因型比例，解答過程見表1。

表1 子代基因型推理

配子致死時，細胞核基因遺傳仍然遵循孟德爾遺傳定律。依托遺傳圖解，學(xué)生能準確應(yīng)用配子致死信息，快速推理子代基因型比例。

1.2 雄性不育

雄性不育指動、植物雄性生殖細胞或生殖器官喪失生理機能的現(xiàn)象。遺傳的雄性不育分為細胞核雄性不育和質(zhì)核互作雄性不育。

【例2】水稻存在雄性不育基因，其中R（雄性可育）對r（雄性不育）為顯性，是存在于細胞核中的一對等位基因；N（雄性可育）與S（雄性不育）是存在于細胞質(zhì)中的基因；只有細胞質(zhì)和細胞核中均為雄性不育基因時，個體才表現(xiàn)為雄性不育。下列有關(guān)敘述正確的是 （ ）

A.水稻種群中雄性可育植株共有6種基因型

B.母本S（rr）與父本N（rr）的雜交后代雄性均為不育

C.R、r和N、S的遺傳遵循基因的自由組合定律

D.S（rr）、N（rr）自由交配，子代均為雄性不育

參考答案：B。

解析：根據(jù)題意，水稻種群雄性可育基因型有5種，分別是N（RR）、N（Rr）、N（rr）、S（RR）、S（Rr），故A選項錯誤。母本S（rr）與父本N（rr）的雜交后代基因型為S（rr），雄性全部表現(xiàn)為不育，故B選項正確。N、S屬于細胞質(zhì)基因，子代細胞質(zhì)基因與母本保持一致，R、r屬于細胞核基因，遵循基因分離定律，兩對基因不遵循基因自由組合定律，故C選項錯誤。S（rr）與N（rr）自由交配的子代，S（rr）植株上的種子基因型為S（rr），表現(xiàn)為雄性不育，而N（rr）植株上的種子基因型為N（rr），表現(xiàn)為雄性可育，故D選項錯誤。

雄性不育個體在雜交時只能充當(dāng)母本，無需去雄操作，這是育種的一大優(yōu)勢。雜交子代的基因型變化應(yīng)特別關(guān)注細胞核基因與細胞質(zhì)基因的遺傳差異。

1.3 自交不親和性

自交不親和性指具有完全花并可以形成正常雌、雄配子，但缺乏自花授粉結(jié)實能力的一種自交不育性。

【例3】某二倍體兩性花植物的自交不親和性是由15個共顯性的等位基因S（S、S、…、S）控制的。該植物能產(chǎn)生正常的雌、雄配子，但當(dāng)花粉與母本有相同的S基因時，就不能完成受精作用。針對S基因，下列敘述正確的是 （ ）

A.該植物有 15 種基因型分別為 SS、SS、…、SS的純合個體

B.自然雜交時，該植物種群可能存在著105種基因型植株

C.SS（父本）和SS（母本）雜交，F(xiàn)的基因型有4種

D.可以通過雜交育種的方法獲得各種基因型的植株

參考答案：B。

解析：根據(jù)題意，當(dāng)花粉與母本具有相同的S基因時，不能完成受精作用，因此無純合個體，故A選項錯誤。自然雜交時，15個等位基因S，兩兩雜合，S與S……S共計14種，S與S……S共計13種，以此類推，最終形成的基因型數(shù)量=14+13+……+1=105，故B選項正確。SS（父本）和SS（母本）雜交，S花粉無法完成受精，子代只有SS、SS的個體，故C選項錯誤。純合子無法通過雜交育種的方法獲得，故D選項錯誤。

自交不親和性植物的花粉和卵細胞的受精作用，會受到基因的影響，必須要根據(jù)條件淘汰部分花粉，進而確定子代的表現(xiàn)型與基因型概率。

2 合子淘汰

合子淘汰指配子存活正常，形成的合子在胚前發(fā)育階段不發(fā)育或者致死，也可能在胚后發(fā)育階段因自然或人工選擇而導(dǎo)致部分個體被淘汰。

2.1 單基因致死突變

突變產(chǎn)生的新基因可能導(dǎo)致生物個體死亡：如果是顯性致死，一般在雜合時就有致死效應(yīng)；若是隱性致死，則在純合或半合子狀態(tài)時才有致死作用。

【例4】將果蠅進行相關(guān)處理后，其X染色體上可發(fā)生隱性突變、隱性致死突變、隱性不完全致死突變或不發(fā)生突變等情況，遺傳學(xué)家想設(shè)計一個實驗檢測出上述四種情況。實驗時，將經(jīng)相關(guān)處理的紅眼雄果蠅與野生型純合紅眼雌果蠅交配（B表示紅眼基因），得F，使F單對交配，分別飼養(yǎng)，觀察F的分離情況。下列說法錯誤的是 （ ）

A.若為隱性突變，則F中表現(xiàn)型比例為3∶1，且雄性中有隱性突變體

B.若不發(fā)生突變，則F中表現(xiàn)型為紅眼，且雄性中無隱性突變體

C.若為隱性致死突變，則F中雌∶雄＝1∶2

D.若為隱性不完全致死突變，則F中雌∶雄介于1∶1和2∶1之間

參考答案：C。

解析：處理的紅眼雄果蠅記為XY，其實驗遺傳圖解如圖1所示。

圖1 實驗的遺傳圖解

若是X染色體上隱性突變，則X為X，則F中顯性∶隱性為3∶1，且雄性存在隱性，故A選項正確。如果不發(fā)生突變，則X為X，則F均為紅眼，故B選項正確。若為隱性致死突變，則XY死亡，F(xiàn)中雌性∶雄性為2∶1，故C選項錯誤。如果為隱性不完全致死突變，XY部分存活，則F中雌∶雄性介于1∶1和2∶1之間，故D選項正確。

致死基因影響個體存活而不影響配子遺傳，借助遺傳圖解，先按正常遺傳處理，再結(jié)合致死條件對結(jié)果進行分析，能準確得出結(jié)論。

2.2 基因純合致死

基因純合致死指某生物的某對基因，因其自身特性，基因型為顯性純合子或隱性純合子不能存活，而雜合子可以存活的現(xiàn)象。

【例5】（多選）已知A、a與B、b兩對等位基因獨立遺傳，基因型為AaBb的個體自交，下列有關(guān)子代（數(shù)量足夠多）的各種性狀分離比情況，正確的是 （ ）

A.若子代出現(xiàn)6∶2∶3∶1的性狀分離比，則存在AA或BB純合致死現(xiàn)象

B.若子代出現(xiàn)4∶2∶2∶1的性狀分離比，則存在AA和BB純合致死現(xiàn)象

C.若子代出現(xiàn)3∶1的性狀分離比，則存在aa或bb純合致死現(xiàn)象

D.若子代出現(xiàn)5∶3∶3∶1；的性狀分離比，則可能存在基因型為AB的雌性或雄性配子致死

參考答案：ABCD。

解析：基因型為AaBb的個體自交，兩對基因滿足自由組合定律，正常子代性狀分離比為9∶3∶3∶1，或分解為（3∶1）（3∶1）。若子代出現(xiàn)6∶2∶3∶1的性狀分離比，即（2∶1）（3∶1），可推知AA或BB致死，故A選項正確。若子代出現(xiàn)4∶2∶2∶1的性狀分離比，即（2∶1）（2∶1），可推知AA和BB均致死，故B選項正確。若子代出現(xiàn)3∶1的性狀分離比，即（3∶1）（3∶0），可推知aa或bb致死，故C選項正確。若基因型為AB的雌性或雄性配子致死，導(dǎo)致受精時AABB、AaBb、AABb、AaBB 四種基因型各缺失一個個體，子代出現(xiàn)5：3：3：1的分離比，故D選項正確。

在自由組合類題目中，二項式法對基因純合致死現(xiàn)象推理有特殊作用，二項式數(shù)據(jù)信息指向了致死的基因型。

2.3 染色體變異致死

染色體變異包含結(jié)構(gòu)變異和數(shù)目變異兩種類型，染色體變異多數(shù)對生物有害，有的甚至導(dǎo)致生物體死亡。

【例6】野兔毛色褐色（T）對灰色（t）為顯性，且基因位于X染色體上。已知沒有X染色體的胚胎是致死的。如果褐色的雌兔（染色體組成為XO）與正常灰色雄兔交配，預(yù)期子代中褐色兔所占比例和雌、雄之比分別為 （ ）

A.3/4與1∶1 B.2/3與2∶1

C.1/2與1∶2 D.1/3與1∶1

參考答案：B。

解析：由題意可知，雌兔XO產(chǎn)生卵子X∶O=1∶1，雄兔XY產(chǎn)生精子X∶Y=1∶1，子代為XX（褐色雌兔）、XO（灰色雌兔）、XY（褐色雄兔）、OY（致死），數(shù)量之比為1∶1∶1，故子代中褐色兔占2/3，雌、雄之比為2∶1。

2.4 自然或人工選擇引發(fā)的淘汰

自然或人工選擇淘汰某些個體，會影響親本種群基因頻率，進而改變子代的表現(xiàn)型與基因型頻率。

【例7】假若某植物種群足夠大，可以隨機交配，沒有遷入和遷出，基因不產(chǎn)生突變。抗病基因R對感病基因r為完全顯性?，F(xiàn)種群中感病植株rr占1/9，抗病植株RR和Rr各占4/9，抗病植株可以正常開花和結(jié)實，而感病植株在開花前全部死亡，則子一代開花前感病植株占 （ ）

A.1/9 B.1/16 C.4/81 D.1/8

參考答案：B。

解析：因感病植株rr在開花前死亡，不能繁殖后代，則繁殖時種群RR∶Rr為1∶1。親本R基因頻率為3/4，r基因頻率為1/4，隨機交配后，子一代開花前感病植株rr為1/16。

例6淘汰在配子受精后，例7淘汰在配子受精前，凡淘汰必然改變原基因型概率，計算子代表現(xiàn)型或基因型概率時要考慮這一變化。

3 小結(jié)

綜上，解答淘汰類題目有四個要點：①雖然淘汰會導(dǎo)致子代性狀比變化，但基因和染色體遺傳時基本遵循孟德爾遺傳定律（細胞質(zhì)基因遺傳除外）；②解題時需判斷淘汰類型，回歸到遺傳過程，明確雜交類型、配子種類變化對遺傳結(jié)果的影響；③謹記淘汰必然引起配子或合子比例變化，原概率不能直接應(yīng)用于計算；④遺傳圖解是重要的思維工具，能幫助梳理遺傳現(xiàn)象和開展邏輯推理。遺傳試題雖難，若學(xué)生知識儲備扎實、習(xí)題訓(xùn)練時見多識廣，定能靈活應(yīng)用、順利解題。