遺傳常規(guī)題型的突破方法

冀 丹

(陜西漢中中學(xué))

由于遺傳規(guī)律涉及的題型多、知識(shí)點(diǎn)覆蓋面廣,歷來是高考中的一大難點(diǎn)。新高考改革背景下,遺傳題常以實(shí)驗(yàn)研究、生產(chǎn)實(shí)踐(如育種)為情境考查學(xué)生獲取信息、分析推理、實(shí)驗(yàn)探究能力,并運(yùn)用遺傳學(xué)知識(shí)解決實(shí)際生產(chǎn)中的問題。本文歸納遺傳規(guī)律的常規(guī)題型及解題思路,旨在幫助學(xué)生掌握常規(guī)題型的命題規(guī)律和解題技巧,提高學(xué)習(xí)效率,克服遺傳規(guī)律模塊習(xí)題的畏難情緒。

1.遺傳規(guī)律的驗(yàn)證

孟德爾遺傳規(guī)律包括分離定律和自由組合定律,分離定律實(shí)質(zhì)是同源染色體上一對(duì)等位基因控制的一對(duì)相對(duì)性狀,在減數(shù)分裂形成配子時(shí)等位基因隨同源染色體的分開而分離,即基因型為Aa的個(gè)體可以產(chǎn)生兩種比例相等的雌(或雄)配子。自由組合定律的實(shí)質(zhì)則是獨(dú)立遺傳的位于非同源染色體上的兩對(duì)(及兩對(duì)以上)等位基因,在減數(shù)第一次分裂后期,非同源染色體上的非等位基因自由組合,即基因型為AaBb的個(gè)體可以產(chǎn)生4種比例相等的雌(或雄)配子。

綜上,驗(yàn)證遺傳規(guī)律只要能證明雜合子產(chǎn)生的配子種類及比例即可。

(1)最直接的方法——花粉鑒定(僅適用于植物)

①原理:有些植株的不同花粉能被特殊染料染成不同顏色。如水稻的非糯性花粉中所含的淀粉為直鏈淀粉,遇碘變藍(lán)黑色,而糯性花粉中所含的是支鏈淀粉,遇碘變橙紅色。

②方法:用純種的非糯性水稻和純種的糯性水稻雜交,取F1花粉染色后鏡檢,若出現(xiàn)兩種花粉1∶1,則符合分離定律。

(2)單倍體育種法(僅適用于植物,操作難度大)

并非所有植物的相對(duì)性狀都適于花粉鑒定的方法,可以用具有相對(duì)性狀的親本雜交,取F1花粉離體培養(yǎng)形成單倍體植株,經(jīng)秋水仙素處理幼苗,形成純合體植株,觀察植株的種類,若有兩種植株比例為1∶1,則符合分離定律;若有4種植株比例為1∶1∶1∶1則符合兩對(duì)等位基因的自由組合定律,以此類推。

(3)測(cè)交法

測(cè)交后代的性狀比等于待測(cè)個(gè)體產(chǎn)生的配子種類及比例。因此,若F1測(cè)交后代性狀比為1∶1,則符合分離定律;F1測(cè)交后代性狀比為1∶1∶1∶1,則符合兩對(duì)等位基因的自由組合定律,以此類推。

若待測(cè)個(gè)體為雄性動(dòng)物,應(yīng)與多只隱性雌性個(gè)體交配,以產(chǎn)生更多子代,便于統(tǒng)計(jì)分析。

(4)自交法

F1自交后代性狀分離比為3∶1,則符合分離定律[出現(xiàn)該比值,條件之一:F1必須產(chǎn)生2種比例相等的雌(或雄)配子];F1自交后代性狀分離比為9∶3∶3∶1,則符合兩對(duì)等位基因的自由組合定律[能出現(xiàn)該比值F1必須產(chǎn)生4種比例相等的雌(或雄)配子],以此類推。

【例1】(2019.全國(guó)Ⅲ卷.32)玉米是一種二倍體異花傳粉作物,可作為研究遺傳規(guī)律的實(shí)驗(yàn)材料。玉米籽粒的飽滿與凹陷是一對(duì)相對(duì)性狀,受一對(duì)等位基因控制?；卮鹣铝袉栴}:

(1)在一對(duì)等位基因控制的相對(duì)性狀中,雜合子通常表現(xiàn)的性狀是________。

(2)現(xiàn)有在自然條件下獲得的一些飽滿的玉米籽粒和一些凹陷的玉米籽粒,若要用這兩種玉米籽粒為材料驗(yàn)證分離定律。寫出兩種驗(yàn)證思路及預(yù)期結(jié)果________。

【答案】(1)顯性性狀 (2)①兩種玉米分別自交,若某些玉米自交后,子代出現(xiàn)3∶1的性狀分離比,則可驗(yàn)證分離定律。②兩種玉米分別自交,在子代中選擇兩種純合子進(jìn)行雜交,F1自交,得到F2,若F2中出現(xiàn)3∶1的性狀分離比,則可驗(yàn)證分離定律。③讓籽粒飽滿的玉米和籽粒凹陷的玉米雜交,如果F1都表現(xiàn)一種性狀,則用F1自交,得到F2,若F2中出現(xiàn)3∶1的性狀分離比,則可驗(yàn)證分離定律。④讓籽粒飽滿的玉米和籽粒凹陷的玉米雜交,如果F1表現(xiàn)兩種性狀,且表現(xiàn)為1∶1的性狀分離比,則可驗(yàn)證分離定律。

【例2】(2013.大綱卷.34)已知玉米籽粒的黃色(A)對(duì)白色(a)為顯性,非糯性(B)對(duì)糯性(b)為顯性,這兩對(duì)性狀自由組合。請(qǐng)選用適宜的純合親本進(jìn)行一個(gè)雜交實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證:

①籽粒的黃色與白色的遺傳符合分離定律;②籽粒的非糯性和糯性的遺傳符合分離定律;③以上兩對(duì)性狀的遺傳符合自由組合定律。

【答案】思路:選擇親本基因型為AAbb、aaBB(或AABB、aabb)的個(gè)體雜交得到F1;F1自交得到F2,統(tǒng)計(jì)F2籽粒的性狀及比例。結(jié)果與結(jié)論:①若黃色∶白色=3∶1,則可驗(yàn)證該性狀的遺傳符合分離定律;②若非糯性∶糯性=3∶1,則可驗(yàn)證該性狀的遺傳符合分離定律;③若黃色非糯性∶黃色糯性∶白色非糯性∶白色糯性=9∶3∶3∶1,則可驗(yàn)證這兩對(duì)性狀的遺傳符合自由組合定律。

【例3】(2018.全國(guó)Ⅲ卷.31)某小組利用某二倍體自花傳粉植物進(jìn)行兩組雜交實(shí)驗(yàn),雜交涉及的四對(duì)相對(duì)性狀分別是:紅果(紅)與黃果(黃),子房二室(二)與多室(多),圓形果(圓)與長(zhǎng)形果(長(zhǎng)),單一花序(單)與復(fù)狀花序(復(fù))。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表:

組別雜交組合F1表現(xiàn)型F2表現(xiàn)型及個(gè)體數(shù)甲紅二×黃多紅二450紅二、160紅多、150黃二、50黃多紅多×黃二紅二460紅二、150紅多、160黃二、50黃多乙圓單×長(zhǎng)復(fù)圓單660圓單、90圓復(fù)、90長(zhǎng)單、160長(zhǎng)復(fù)圓復(fù)×長(zhǎng)單圓單510圓單、240圓復(fù)、240長(zhǎng)單、10長(zhǎng)復(fù)

回答下列問題:

(1)根據(jù)表中數(shù)據(jù)可得出的結(jié)論是控制甲組兩對(duì)相對(duì)性狀的基因位于________上,依據(jù)是________;控制乙組兩對(duì)相對(duì)性狀的基因位于________(填“一對(duì)”或“兩對(duì)”)同源染色體上,依據(jù)是________。

(2)某同學(xué)若用“長(zhǎng)復(fù)”分別與乙組的兩個(gè)F1進(jìn)行雜交,結(jié)合表中數(shù)據(jù)分析,其子代的統(tǒng)計(jì)結(jié)果不符合________的比例。

【答案】(1)非同源染色體 F2中兩對(duì)相對(duì)性狀表現(xiàn)型的分離比符合9∶3∶3∶1 一對(duì) F2中每對(duì)相對(duì)性狀表現(xiàn)型的分離比都符合3∶1,而兩對(duì)相對(duì)性狀表現(xiàn)型的分離比不符合9∶3∶3∶1 (2)1∶1∶1∶1

2.性狀顯隱性的判斷方法

(1)根據(jù)子代性狀判斷

(2)實(shí)驗(yàn)法判斷顯隱性

【例4】(2014·海南卷,25)某二倍體植物中,抗病和感病這對(duì)相對(duì)性狀由一對(duì)等位基因控制。要確定這對(duì)性狀的顯隱性關(guān)系,應(yīng)該選用的雜交組合是

( )

A.抗病株×感病株

B.抗病純合體×感病純合體

C.抗病株×抗病株或感病株×感病株

D.抗病純合體×抗病純合體或感病純合體×感病純合體

【答案】B

【例5】(2022,全國(guó)甲卷,32題節(jié)選)玉米是我國(guó)重要的糧食作物。玉米通常是雌雄同株異花植物(頂端長(zhǎng)雄花序,葉腋長(zhǎng)雌花序),但也有的是雌雄異株植物。玉米的性別受兩對(duì)獨(dú)立遺傳的等位基因控制,雌花花序由顯性基因B控制,雄花花序由顯性基因T控制,基因型bbtt個(gè)體為雌株?，F(xiàn)有甲(雌雄同株)、乙(雌株)、丙(雌株)、丁(雄株)4種純合體玉米植株。

(3)已知玉米籽粒的糯和非糯是由1對(duì)等位基因控制的相對(duì)性狀。為了確定這對(duì)相對(duì)性狀的顯隱性,某研究人員將糯玉米純合體與非糯玉米純合體(兩種玉米均為雌雄同株)間行種植進(jìn)行實(shí)驗(yàn),果穗成熟后依據(jù)果穗上籽粒的性狀,可判斷糯與非糯的顯隱性。若糯是顯性,則實(shí)驗(yàn)結(jié)果是________;若非糯是顯性,則實(shí)驗(yàn)結(jié)果是________。

【答案】糯性植株上全為糯性籽粒,非糯植株上既有糯性籽粒又有非糯籽粒 非糯性植株上只有非糯籽粒,糯性植株上既有糯性籽粒又有非糯籽粒

3.純合子、雜合子判定

(1)通過雜交實(shí)驗(yàn)判斷

①自交法:此法主要適用于植物,且是最簡(jiǎn)便的方法。

②測(cè)交法:此法適用于植物和動(dòng)物,且需已知顯隱性。

(2)單倍體育種法

此法只適用于植物(以一對(duì)相對(duì)性狀為例說明)。

(3)花粉鑒定法

此法只適用于一些特殊的植物。

【例6】(2019·全國(guó)卷Ⅱ,5)某種植物的羽裂葉和全緣葉是一對(duì)相對(duì)性狀。某同學(xué)用全緣葉植株(植株甲)進(jìn)行了下列四個(gè)實(shí)驗(yàn)。

①讓植株甲進(jìn)行自花傳粉,子代出現(xiàn)性狀分離

②用植株甲給另一全緣葉植株授粉,子代均為全緣葉

③用植株甲給羽裂葉植株授粉,子代中全緣葉與羽裂葉的比例為1∶1

④用植株甲給另一全緣葉植株授粉,子代中全緣葉與羽裂葉的比例為3∶1

其中能夠判定植株甲為雜合子的實(shí)驗(yàn)是

( )

A.①或② B.①或④

C.②或③ D.③或④

【答案】B

4.自交與自由交配問題

(1)自交的概率計(jì)算

(2)自由交配的概率計(jì)算

若上圖中F1存活個(gè)體自由交配,其子代表現(xiàn)型及概率計(jì)算可用以下步驟:

第一步:計(jì)算配子概率(如圖)

方法一:直接分析配子。

方法二:根據(jù)基因型頻率計(jì)算基因頻率:一個(gè)等位基因的頻率=它的純合子基因型概率+(1/2)雜合子基因型頻率。

第二步:計(jì)算子代基因型頻率、表現(xiàn)型頻率

方法一:棋盤法

♀配子♂配子 13a23A13a19aa29Aa23A29Aa49AA子代表現(xiàn)型及概率8A_:1aa子代基因型及概率49AA、49Aa、19aa

方法二:遺傳平衡法

根據(jù)遺傳平衡定律可知,aa的基因型頻率=a基因頻率的平方=(1/3)2=1/9,AA的基因型頻率=A基因頻率的平方=(2/3)2=4/9,Aa的基因型頻率=2×A基因頻率×a基因頻率=2×2/3×1/3=4/9。子代表現(xiàn)型及概率為8/9A_、1/9aa。

【例7】(2013.山東卷.6)用基因型為Aa的小麥分別進(jìn)行連續(xù)自交、隨機(jī)交配、連續(xù)自交并逐代淘汰隱性個(gè)體、隨機(jī)交配并逐代淘汰隱性個(gè)體,根據(jù)各代Aa基因型頻率繪制曲線如圖。下列分析錯(cuò)誤的是

( )

A.曲線Ⅱ的F3中Aa基因型頻率為0.4

B.曲線Ⅲ的F2中Aa基因型頻率為0.4

C.曲線Ⅳ的Fn中純合體的比例比上一代增加(1/2)n+1

D.曲線Ⅰ和Ⅳ的各子代間A和a的基因頻率始終相等

【答案】C

【易錯(cuò)提醒】根據(jù)關(guān)鍵詞判斷交配類型,自花授粉植物如豌豆,自然狀態(tài)下一定是自交;雌雄異花植物如玉米,自然狀態(tài)下一定是自由交配,“隨機(jī)交配”描述一定是自由交配。

5.基因型和表現(xiàn)型的推斷

6.從性遺傳

【例8】(2017年.全國(guó)Ⅰ卷.32節(jié)選)已知其有角和無角由位于常染色體上的等位基因(N/n)控制;黑毛和白毛由等位基因(M/m)控制,且黑毛對(duì)白毛為顯性。回答下列問題:

(1)公羊中基因型為NN或Nn的表現(xiàn)為有角,nn無角;母羊中基因型為NN的表現(xiàn)為有角,nn或Nn無角。若多對(duì)雜合體公羊與雜合體母羊雜交,則理論上,子一代群體中母羊的表現(xiàn)型及其比例為________;公羊的表現(xiàn)型及其比例為________。

【答案】有角∶無角=1∶3 有角∶無角=3∶1

7.復(fù)等位基因

【例9】(2008.海南卷.19)人的IA、IB、ⅰ基因可以控制血型。在一般情況下,基因型ⅱ表現(xiàn)為O型血,IAIA或IAⅰ為A型血,IBIB或IBⅰ為B型血,IAIB為AB型血。以下敘述中錯(cuò)誤的是

( )

A.子女之一為A型血時(shí),雙親至少有一方一定是A型血

B.雙親之一為AB型血時(shí),不能生出O型血的孩子

C.子女之一為B型血時(shí),雙親之一有可能是A型血

D.雙親之一為O型血時(shí),子女不可能是AB型血

【答案】A

8.致死或不完全顯性導(dǎo)致比例異常

(1)致死

現(xiàn)以親本基因型均為Aa為例進(jìn)行分析:

①父本(或母本)產(chǎn)生的配子含隱性基因時(shí)致死

②父本(或母本)產(chǎn)生的配子含顯性基因時(shí)致死

③父本和母本產(chǎn)生的配子中含隱性基因或顯性基因時(shí)致死

④合子致死型中可能會(huì)出現(xiàn)AA、aa兩種致死情況

【例10】(2014.海南卷.23)某動(dòng)物種群中,AA、Aa和aa基因型的個(gè)體依次占25%、50%、25%。若該種群中的aa個(gè)體沒有繁殖能力,其他個(gè)體間可以隨機(jī)交配,理論上,下一代AA∶Aa∶aa基因型個(gè)體的數(shù)量比為

( )

A.3∶3∶1 B.4∶4∶1

C.1∶2∶0 D.1∶2∶1

【答案】B

【易錯(cuò)點(diǎn)撥】此題aa個(gè)體沒有繁殖能力,即隱性純合致死,從“隨機(jī)交配”看出需要用自由交配解決問題。

【例11】(2022.全國(guó)甲卷.6)某種自花傳粉植物的等位基因A/a和B/b位于非同源染色體上。A/a控制花粉育性,含A的花粉可育;含a的花粉50%可育、50%不育。B/b控制花色,紅花對(duì)白花為顯性。若基因型為AaBb的親本進(jìn)行自交,則下列敘述錯(cuò)誤的是

( )

A.子一代中紅花植株數(shù)是白花植株數(shù)的3倍

B.子一代中基因型為aabb的個(gè)體所占比例是1/12

C.親本產(chǎn)生的可育雄配子數(shù)是不育雄配子數(shù)的3倍

D.親本產(chǎn)生的含B的可育雄配子數(shù)與含b的可育雄配子數(shù)相等

【答案】B

【易錯(cuò)點(diǎn)撥】a花粉致死會(huì)導(dǎo)致兩種雄配子比例之和不等于1,此時(shí)需要重新將兩種花粉所占比例相比,重新分配比例,使兩種雄配子之和為1。

(2)不完全顯現(xiàn)

具有相對(duì)性狀的純合親本雜交后,F1表現(xiàn)介于顯性和隱性親本之間的性狀。

【例12】(2020.浙江1月.18)若馬的毛色受常染色體上一對(duì)等位基因控制,棕色馬與白色馬交配,F1均為淡棕色馬,F1隨機(jī)交配,F2中棕色馬∶淡棕色馬∶白色馬=1∶2∶1。下列敘述正確的是

( )

A.馬的毛色性狀中,棕色對(duì)白色為完全顯性

B.F2中出現(xiàn)棕色、淡棕色和白色是基因重組的結(jié)果

C.F2中相同毛色的雌雄馬交配,其子代中雌性棕色馬所占的比例為3/8

D.F2中淡棕色馬與棕色馬交配,其子代基因型的比例與表現(xiàn)型的比例相同