高考中遗传题的分类与解法总结

2022-12-07 11:05庞婕妤
中学生物学 2022年10期
关键词:表现型子代图解

梁 毅 庞婕妤

(1.广西贺州第一高级中学 广西贺州 542800)

(2.广西贺州第二高级中学 广西贺州 542800)

高中生物学学科每年高考必考的三类题型是遗传题和选修1、选修3的题目,其中遗传题一般约占20%的分值,且常常作为压轴题出现,是能够拉开学生差距的题型之一。遗传题突出考查考生的信息获取能力、思维能力、知识迁移运用能力,体现科学思维核心素养。很多考生因为种种原因,未能掌握遗传题解题方法,容易在考试中产生畏惧情绪,导致得分率低。下文针对高中生物学遗传题的特点,将遗传题考查内容进行归类,并介绍几种通用的解题方法,为广大教师教学、学生备考提供参考。

1 遗传题问题类型及解题分析

对2019-2021年全国卷中的遗传题进行统计分析,将其归纳为五大类型(表1)。下面将对不同类型遗传题的解题方法进行介绍。

表1 2019-2021年高考遗传真题类型统计表

1.1 求原因、依据、理由类

很多题目都考查考生判断2对等位基因(A/a)、(B/b)是否遵循基因自由组合定律,而且要回答理由。多数考生只会作答“是”或“否”,“遵循”或“不遵循”,而不能写出判断理由。根据近几年的试题分析,这类试题的答题规律如下:

(1)如果答“不遵循”自由组合定律,理由一般为:A/a和B/b这两对等位基因位于一对同源染色体上;

(2)如果答“不能判断”是否遵循自由组合定律,理由一般为:无论A/a和B/b位于两对同源染色体上或者位于一对同源染色体上,子代分离比都相同。

(3)如果答“遵循”自由组合定律,理由一般为两种情况:①等位基因A/a和B/b分别位于2对同源染色体上(即一对等位基因A/a位于常染色体上,另一对等位基因B/b位于性染色体上;或者两对等位基因分别位于两对不同的常染色体上);②子代出现4种表现型(3种或2种),其分离比为9∶3∶3∶1或9∶3∶3∶1的变式(9∶3∶4;9∶6∶1;13∶3;15∶1;9∶7等)。

1.2 求亲本的基因型或组合类

很多遗传题要求考生作答亲本基因型、表现型及组合。回答此类试题时,答题按照遗传题常规方法可以快速得出结论,即根据子代性状分离比逆向推测亲本基因型和表现型。考生可以根据子代表现型比例拆分为分离定律的分离比,确定每一对相对性状的亲本基因型,再组合。例如,① 9∶3∶3∶1→(3∶1)(3∶1)→(Aa×Aa)(Bb×Bb)→AaBb×AaBb;② 1∶1∶1∶1→(1∶1)(1∶1)→(Aa×aa)(Bb×bb)→AaBb×aabb 或 Aabb×aaBb;③ 3∶3∶1∶1→(3∶1)(1∶1)→(Aa×Aa)(Bb×bb)或(Aa×aa)(Bb×Bb)→AaBb×Aabb或AaBb×aaBb;④ 3∶1→Aabb×Aabb、AaBB×AaBB、AABb×AABb等。

很多时候题目中F2的性状比例比较大,不是最简比,考生很难判断出是否是9∶3∶3∶1或9∶3∶3∶1的变式,如9∶3∶4、9∶6∶1、13∶3、15∶1、9∶7。此时,需要把比例化简才能判断。一般情况下,可以假设试题情景符合两对等位基因控制的自由组合定律,把其比例相加再除以16得到一个定值,再用各自的比例分别除以这个定值,得到最简整数比。此方法适用于两对基因自由组合定律。由此类比,如果是三对基因自由组合定律,表现型比例不是最简比,则可以把其比例相加再除以64得到一个定值,再用各自的比例分别除以这个定值,即得最简整数比。

1.3 求子代基因型(表现型)、概率及比例类

很多试题要求学生作答子代某基因型的比例,而且很多是两对基因的自由组合甚至是三对及以上等位基因的组合。此类试题可以用常规的“拆分法”,也叫“分解结合法”,求解自由组合定律。例如,求解AaBbCc×AabbCc杂交后代表现型种类及比例,可以先把每对等位基因拆分,变成最简单的基因分离定律来求,然后再组合计算,即把亲本组合AaBbCc×Aab⁃bCc拆分成以下几种情况:①Aa×Aa→后代3种基因型(1AA∶2Aa∶1aa),2种表现型(3A_∶1aa);② Bb ×bb→后代2种基因型(1Bb∶1bb),2种表现型(1Bb∶1bb);③ Cc× Cc→后代3种基因型(1CC∶2Cc∶1cc),2种表现型(3C_∶1cc)。然后组合计算,即后代有3×2×3=18种基因型,有2×2×2=8种表现型,其中与亲本AabbCc基因型一样的概率是2/4×1/2×2/4=1/8。如果遇到自由交配或随机交配问题,则可以用“配子法”,绘制棋盘表格进行分析,即先求亲本的配子种类与比例,然后画棋盘表格,最后求各类比例。

1.4 实验设计类

实验设计类是遗传题中最难的题型,很多学生不能正确选择亲本组合进行杂交、测交或者正反交等。根据多年题型变化,现总结遗传题实验设计类解题的一般思路。

(1)选择亲本与交配类型。即依据题目要求选择亲本组合,进行杂交(或测交、正反交、自交等),统计子代表现型及比例。若题中有突变体,则其必须作为选择的亲本之一,即作为实验设计的材料之一。

(2)绘制遗传图解。根据所选亲本组合,分别绘制遗传图解,分析结果的分离比是否有区分度。若有区分度,则所选亲本正确;反之,需要重新选择亲本与杂交类型。

(3)作答实验思路、预期结果与结论。选择有区分度的亲本组合写出实验思路,再根据分离比写出预期结果及结论。预期结果及结论模式可为:①基因定位型,即“若出现……分离比,则为基因在常染色体或者X染色体上或者X、Y的同源区段”;②变异类型,即“若子代表现型为……,则亲本为基因突变类型或者某染色体片段缺少类型”。

1.5 绘制遗传图解类

遗传图解是帮助学生快速掌握遗传题解题的关键,每个学生都必须掌握遗传图解的绘制。遗传图解包含遗传学符号、基因型、表现型及比例等要素。学生需要熟悉必修2教材中孟德尔基因分离定律与自由组合定律的遗传图解。

2 遗传题“通用”解题方法介绍

全国高考理综卷中的生物学遗传题包含选择题和大题两种题型。对于任何一种遗传题,只要掌握“通用”解题方法,配合常规解题思路与技巧,都能顺利解题。下文归纳遗传题通用的解题思路,并举例说明。

2.1 通用解题思路

首先构建遗传图解,即依据题干绘制亲本、F1与F2的表型图解,理清亲代与子代之间的关系;运用一对基因的分离定律判断基因的显隐性;根据子代分离比及题目已知条件,推断并标注亲本与子代的基因型;最后,逐一解答问题,即运用常规方法计算子代概率、表述原因、写子代比例、选亲本进行实验设计等。

2.2 实例分析

【例1】(2019·武昌区模拟考)己知家蚕蛾翅色受A、a和B、b两对等位基因控制。正常型家蚕蛾翅色为白色,某研究小组在家蚕突变系统中发现了黄翅家蚕蛾。为了研究家蚕蛾翅色遗传规律,某研究小组以纯合黄翅和纯合白翅家蚕蛾进行杂交实验,正交和反交结果相同,实验结果如图1所示。

图1 纯合黄翅和纯合白翅家蚕蛾杂交实验结果

(1)根据此杂交结果可推测,控制家蚕蛾翅色的两对基因在遗传方式上_______(“遵循”或“不遵循”)基因的自由组合定律,判断依据是:_____________;___________________________。其中亲本的基因型为_______________________________。

解析:该试题属于求原因依据类。根据F2的分离比,学生很难立即判断出其是否符合9∶3∶3∶1的规律或是其变式,故需要把比例化简计算。试题符合两对基因的自由组合定律∶(179+781)/16为60,再用179和781分别除以60得到最简比为3∶13。3∶13是9∶3∶3∶1的变式,故可以得出该情景遵循自由自由定律的结论,依据是F2中黄翅∶白翅≈3∶13,符合自由组合定律的分离比。故F1个体的基因型为AaBb,亲本基因型为AAbb×aaBB或aaBB×AAbb。

【例2】(2020·全国Ⅱ·32)控制某种植物叶形、叶色和能否抗霜霉病3个性状的基因分别用A/a、B/b、D/d表示,且位于3对同源染色体上。现有表现型不同的4种植株:板叶紫叶抗病(甲)、板叶绿叶抗病(乙)、花叶绿叶感病(丙)和花叶紫叶感病(丁)。甲和丙杂交,子代表现型均与甲相同;乙和丁杂交,子代出现个体数相近的8种不同表现型。回答下列问题:

(1)根据甲和丙的杂交结果,可知这三对相对性状的显性性状分别是_______________。

(2)根据甲和丙、乙和丁的杂交结果,可以推断甲、乙、丙和丁植株的基因型分别为_____________、_____________、_____________和____________。

解析:此题是常规遗传题,可采用遗传题通用解题思路,即依据题目信息与条件,构建亲本与子代的遗传图解(图2)。根据图2A可以判断显隐性,即显性性状为板叶、紫叶、抗病。再根据图2A显隐关系以及题意,可判断甲、丙均为纯合子,故亲本甲、丙的基因型分别为AABBDD、aabbdd。最后,根据图2B遗传图解,应用测交理论,可知乙、丁的基因型为AabbDd、aaBbdd。

图2 遗传图解示意图

【例3】(2019·全国Ⅲ·32)玉米是一种二倍体异花传粉作物,可作为研究遗传规律的实验材料。玉米子粒的饱满与凹陷是一对相对性状,受一对等位基因控制。回答下列问题。

现有在自然条件下获得的一些饱满的玉米子粒和一些凹陷的玉米子粒,若要用这两种玉米子粒为材料验证分离定律,写出两种验证思路及预期结果。

解析:此题属于“验证基因分离定律”的遗传实验设计。解题思路如下:首先选取亲本,即饱满玉米(可能基因型有三种:AA、Aa、aa)和凹陷玉米(可能基因型有三种:AA、Aa、aa)。之后,选择实验方法,若选择测交法,则当饱满玉米和凹陷玉米杂交而出现测交情形时,即可验证分离定律。若选择自交法,则当饱满玉米或凹陷玉米是杂合子,自交子代即出现性状分离时,即可验证分离定律。最后,观察子代表现型及比例。

参考答案:两种玉米分别自交,若某些玉米自交后,子代出现3∶1的性状分离比,则可验证遵循基因的分离定律;子粒饱满的玉米和子粒凹陷的玉米杂交,如果F1表现出两种性状,且比例为1∶1,则可验证遵循分离定律。

3 总结

以2019-2021年全国卷中的遗传题为材料进行统计分类,把遗传题考查内容归纳为原因类、基因型与表现型类、概率与比例类、实验设计类和遗传图解书写类五种类型,并逐一提出简便的解题方法,进而综合归纳出一种通用的解题思路,为广大教师教学、备考提供了参考。

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