浅谈测交实验在生物学教学中的处理

于红炜 刘燕妮 郝为兰

（1新疆维吾尔自治区阿克苏地区第二中学 新疆阿克苏 843000 2新疆维吾尔自治区阿克苏市高级中学 新疆阿克苏 843000 3内蒙古鄂尔多斯市准格尔旗世纪中学 内蒙古鄂尔多斯 010300）

遗传规律的发现无疑是人类智慧的结晶，孟德尔通过豌豆杂交实验向人类展示了其中的奥秘。孟德尔到底是如何证明自己所作的假设正确？测交与最终实验的结论获得有怎样的关系？孟德尔豌豆杂交实验与摩尔根果蝇杂交实验又有怎样的联系？在开展教学活动时，如何处理测交实验？笔者就此产生质疑，并进行了讨论。

1 对孟德尔1对相对性状杂交实验的再学习

1.1 1对相对性状杂交实验的分析

为了解释实验结果出现的原因，人教版必修2第1章第1节给出了孟德尔的4个假设：1）生物的性状是由遗传因子决定的。2）体细胞遗传因子成对存在。3）生物体形成生殖细胞——配子时，成对的遗传因子彼此分离，分别进入不同的配子中。4）受精时，雌、雄配子的结合是随机的，并通过测交实验证明了自己的假设正确：

在教学过程中，教师容易被分离定律的内容干扰，认为假设的核心是成对的遗传因子彼此分离，所以，测交实验的设计和执行是为了证明成对的遗传因子是否会彼此分离，很明显这是在已知结论的情况下生搬硬套，不符合常理。

1.2 豌豆测交实验的再处理 “一种正确的假说，仅能解释已有的实验结果是不够的，还应该能够预测另一些实验结果。”［1］

笔者认为，教材的这句话起了举足轻重的作用，但是常常被忽视。孟德尔所处时代的人对遗传因子、配子的形成过程都几乎没有什么认识，所以要直接验证自己的假说根本不可能。纵观所有实验过程不难看出，孟德尔所做的7对相对性状的杂交实验，不论是对1对相对性状独立研究，还是任意2对相对性状组合研究，都已完成纯合亲本的杂交实验和F1的自交实验。未进行的实验中唯独F1和隐性纯合子的杂交结果是唯一可预测的，可以说这是实验的瓶颈。

如果之前的假设正确，那么F1与隐性纯合子的预期杂交结果应与实际实验结果一致，这才是测交的真正含义。可以说测交是为了区别杂交和自交而命名的新实验。4个假设任何一个对实验结果的出现都是缺一不可的，不能草率地认为测交只是为了测试成对的遗传因子是否彼此分离，也并非是为了检测F1是否为杂合子，因为2种纯合子杂交F1必定为杂合子，无需测定。

2 果蝇测交实验的再设计

正确理解孟德尔的测交实验含义，有助于对摩尔根果蝇红、白眼杂交实验的学习。人教版必修2第2章给出的摩尔根果蝇杂交实验：

摩尔根对果蝇研究颇深，从亲本杂交到F1的相互交配结果看，眼色的遗传遵循分离定律，且眼色的遗传与性别有联系，与X染色体的遗传相似，于是摩尔根与同事假设：控制白眼的基因在X染色体上，而Y染色体上不含有它的等位基因，合理地解释了实验结果出现的原因。

人教版教材未对摩尔根的测交实验做具体介绍，让学生在学习上述实验的基础上，尝试进行测交实验设计。如果理解了孟德尔测交实验，问题将会变得很简单，只需要预测还未进行的实验结果，并执行实验，观察结果与预期是否一致即可。从教材中给出的实验结果看，子一代红眼雌蝇必定为杂合子，白眼雄果蝇的基因型也是确定的。以下是在笔者教学中学生自主设计的实验1：

或者实验2：

若预期和实验结果一致，则证明假设正确。但是如果将测交理解成测试成对的遗传因子是否彼此分离，很明显没有任何意义，与摩尔根假设基因在染色体上根本没有关系，而且在摩尔根之前很多杂交实验都表明遗传因子确实会发生分离，也没有测试的意义。

此外，有同行认为上述的测交实验1的设计及结果中，雌、雄表现相同，不能体现性状与性别的关系，所以不能充分证明基因在染色体上的假说［2］。其实这个观点是不符合逻辑的，这种理解将问题转化为：摩尔根是为了证明基因在常染色体上，还是性染色体上。于是，给出了下面的测交实验设计：

分析这组实验后代中，雌、雄表型不同更能充分证明基因在性染色体上。其实仔细研究就会发现，这种观点与教材内容矛盾，与学生认知矛盾：

首先，教材没有给出白眼雌性果蝇的实验材料。其次，本节课是让学生理解科学家是如何通过实验证明基因在染色体上，而不是证明基因在哪条染色体上。最后，按照教材提供的实验材料，F1杂合雌果蝇与白眼雄果蝇杂交实验的预期结果与实际实验结果一致，都已经证明了假设是正确的，即基因在染色体上。

从科学史资料看［3-4］，具备严谨科学态度的摩尔根及团队除了教材提及的实验外，还设计完成了其他的实验：F1红眼雌蝇×白眼雄蝇；F1红眼雌蝇×红眼雄蝇；在上述实验基础上，获得了白眼雌蝇，又开展了F2白眼雌蝇×红眼雄蝇实验。

最终发现，按照假设：控制白眼的基因在X染色体上，Y上没有其等位基因。预期的多组实验结果与实际实验结果一致。最终坚定了基因在染色体上的结论。

3 结语

人教版教材中提及的测交实验，不应该简单理解为检测成对的遗传因子是否彼此分离。4条假设层层递进，脱离任何一个都不能解释实验结果出现的原因，不应根据最终的结论揣测测交的含义。测交的真正含义是对那些未做实验结果的预测，在假设的条件下，未做的实验都可以称为测交。若一种假设是正确的，理论上是可以解释很多同类实验的结果；或者说，当一个假设能解释诸多事实出现原因的时候，说明已经不是一种假设，而是客观存在的事实。教材提及的孟德尔豌豆杂交实验和摩尔根的果蝇杂交实验也是基于此，最终提出了遗传规律的相关内容。