遺傳常規題型的突破方法

冀 丹

(陜西漢中中學)

由于遺傳規律涉及的題型多、知識點覆蓋面廣,歷來是高考中的一大難點。新高考改革背景下,遺傳題常以實驗研究、生產實踐(如育種)為情境考查學生獲取信息、分析推理、實驗探究能力,并運用遺傳學知識解決實際生產中的問題。本文歸納遺傳規律的常規題型及解題思路,旨在幫助學生掌握常規題型的命題規律和解題技巧,提高學習效率,克服遺傳規律模塊習題的畏難情緒。

1.遺傳規律的驗證

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

綜上,驗證遺傳規律只要能證明雜合子產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性狀都適于花粉鑒定的方法,可以用具有相對性狀的親本雜交,取F1花粉離體培養形成單倍體植株,經秋水仙素處理幼苗,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則符合兩對等位基因的自由組合定律,以此類推。

(3)測交法

測交后代的性狀比等于待測個體產生的配子種類及比例。因此,若F1測交后代性狀比為1∶1,則符合分離定律;F1測交后代性狀比為1∶1∶1∶1,則符合兩對等位基因的自由組合定律,以此類推。

若待測個體為雄性動物,應與多只隱性雌性個體交配,以產生更多子代,便于統計分析。

(4)自交法

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

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

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

(2)現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證分離定律。寫出兩種驗證思路及預期結果________。

【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3∶1的性狀分離比,則可驗證分離定律。②兩種玉米分別自交,在子代中選擇兩種純合子進行雜交,F1自交,得到F2,若F2中出現3∶1的性狀分離比,則可驗證分離定律。③讓籽粒飽滿的玉米和籽粒凹陷的玉米雜交,如果F1都表現一種性狀,則用F1自交,得到F2,若F2中出現3∶1的性狀分離比,則可驗證分離定律。④讓籽粒飽滿的玉米和籽粒凹陷的玉米雜交,如果F1表現兩種性狀,且表現為1∶1的性狀分離比,則可驗證分離定律。

【例2】(2013.大綱卷.34)已知玉米籽粒的黃色(A)對白色(a)為顯性,非糯性(B)對糯性(b)為顯性,這兩對性狀自由組合。請選用適宜的純合親本進行一個雜交實驗來驗證:

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)的個體雜交得到F1;F1自交得到F2,統計F2籽粒的性狀及比例。結果與結論:①若黃色∶白色=3∶1,則可驗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,則可驗證這兩對性狀的遺傳符合自由組合定律。

【例3】(2018.全國Ⅲ卷.31)某小組利用某二倍體自花傳粉植物進行兩組雜交實驗,雜交涉及的四對相對性狀分別是:紅果(紅)與黃果(黃),子房二室(二)與多室(多),圓形果(圓)與長形果(長),單一花序(單)與復狀花序(復)。實驗數據如下表:

組別雜交組合F1表現型F2表現型及個體數甲紅二×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×長復圓單660圓單、90圓復、90長單、160長復圓復×長單圓單510圓單、240圓復、240長單、10長復

回答下列問題:

(1)根據表中數據可得出的結論是控制甲組兩對相對性狀的基因位于________上,依據是________;控制乙組兩對相對性狀的基因位于________(填“一對”或“兩對”)同源染色體上,依據是________。

(2)某同學若用“長復”分別與乙組的兩個F1進行雜交,結合表中數據分析,其子代的統計結果不符合________的比例。

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

2.性狀顯隱性的判斷方法

(1)根據子代性狀判斷

(2)實驗法判斷顯隱性

【例4】(2014·海南卷,25)某二倍體植物中,抗病和感病這對相對性狀由一對等位基因控制。要確定這對性狀的顯隱性關系,應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,全國甲卷,32題節選)玉米是我國重要的糧食作物。玉米通常是雌雄同株異花植物(頂端長雄花序,葉腋長雌花序),但也有的是雌雄異株植物。玉米的性別受兩對獨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個體為雌株?，F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對等位基因控制的相對性狀。為了確定這對相對性狀的顯隱性,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)間行種植進行實驗,果穗成熟后依據果穗上籽粒的性狀,可判斷糯與非糯的顯隱性。若糯是顯性,則實驗結果是________;若非糯是顯性,則實驗結果是________。

【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)通過雜交實驗判斷

①自交法:此法主要適用于植物,且是最簡便的方法。

②測交法:此法適用于植物和動物,且需已知顯隱性。

(2)單倍體育種法

此法只適用于植物(以一對相對性狀為例說明)。

(3)花粉鑒定法

此法只適用于一些特殊的植物。

【例6】(2019·全國卷Ⅱ,5)某種植物的羽裂葉和全緣葉是一對相對性狀。某同學用全緣葉植株(植株甲)進行了下列四個實驗。

①讓植株甲進行自花傳粉,子代出現性狀分離

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驗是

( )

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)自交的概率計算

(2)自由交配的概率計算

若上圖中F1存活個體自由交配,其子代表現型及概率計算可用以下步驟:

第一步:計算配子概率(如圖)

方法一:直接分析配子。

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

第二步:計算子代基因型頻率、表現型頻率

方法一:棋盤法

♀配子♂配子 13a23A13a19aa29Aa23A29Aa49AA子代表現型及概率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的小麥分別進行連續自交、隨機交配、連續自交并逐代淘汰隱性個體、隨機交配并逐代淘汰隱性個體,根據各代Aa基因型頻率繪制曲線如圖。下列分析錯誤的是

( )

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

【易錯提醒】根據關鍵詞判斷交配類型,自花授粉植物如豌豆,自然狀態下一定是自交;雌雄異花植物如玉米,自然狀態下一定是自由交配,“隨機交配”描述一定是自由交配。

5.基因型和表現型的推斷

6.從性遺傳

【例8】(2017年.全國Ⅰ卷.32節選)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,且黑毛對白毛為顯性?；卮鹣铝袉栴}:

(1)公羊中基因型為NN或Nn的表現為有角,nn無角;母羊中基因型為NN的表現為有角,nn或Nn無角。若多對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型及其比例為________;公羊的表現型及其比例為________。

【答案】有角∶無角=1∶3 有角∶無角=3∶1

7.復等位基因

【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。以下敘述中錯誤的是

( )

A.子女之一為A型血時,雙親至少有一方一定是A型血

B.雙親之一為AB型血時,不能生出O型血的孩子

C.子女之一為B型血時,雙親之一有可能是A型血

D.雙親之一為O型血時,子女不可能是AB型血

【答案】A

8.致死或不完全顯性導致比例異常

(1)致死

現以親本基因型均為Aa為例進行分析:

①父本(或母本)產生的配子含隱性基因時致死

②父本(或母本)產生的配子含顯性基因時致死

③父本和母本產生的配子中含隱性基因或顯性基因時致死

④合子致死型中可能會出現AA、aa兩種致死情況

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

( )

A.3∶3∶1 B.4∶4∶1

C.1∶2∶0 D.1∶2∶1

【答案】B

【易錯點撥】此題aa個體沒有繁殖能力,即隱性純合致死,從“隨機交配”看出需要用自由交配解決問題。

【例11】(2022.全國甲卷.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,紅花對白花為顯性。若基因型為AaBb的親本進行自交,則下列敘述錯誤的是

( )

A.子一代中紅花植株數是白花植株數的3倍

B.子一代中基因型為aabb的個體所占比例是1/12

C.親本產生的可育雄配子數是不育雄配子數的3倍

D.親本產生的含B的可育雄配子數與含b的可育雄配子數相等

【答案】B

【易錯點撥】a花粉致死會導致兩種雄配子比例之和不等于1,此時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

具有相對性狀的純合親本雜交后,F1表現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,棕色對白色為完全顯性

B.F2中出現棕色、淡棕色和白色是基因重組的結果

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型的比例相同