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转帖:遗传压轴题的常见类型及解题策略  

2012-11-09 21:26:24|  分类: 默认分类 |  标签: |举报 |字号 订阅

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遗传压轴题的常见类型及解题策略
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摘要  本文将各地高考试题中的遗传压轴题分为遗传推断题、遗传实验题及遗传育种题三类,并针对每类题型提出了相应的解题策略和思路。

关键词  遗传推断题  遗传实验题  遗传育种题

 

   遗传学知识逻辑性强,在实际生产和生活中应用广泛,因而成为各省市高考的热门考点。很多省市把遗传题作为生物试题的压轴题,这些试题所占分值比重大,对学生能力要求高,对于学生能否取得高考的成功非常重要。笔者将各地高考试题中的遗传压轴题大致分为三类,并提出相应的解题思路及策略,以使学生在紧张的高考中能迅速找到这类试题的突破口。

          遗传推断题

    遗传推断题是各地遗传题中最常见的类型。基本的形式是给出一个杂交实验结果,然后根据子代的表现型及比例推测基因型,进一步又根据基因型推测其它杂交实验的结果。为了增加难度,遗传压轴题通常都是考查两对及以上等位基因的遗传问题。其中又分为两种情况,一是多对基因控制多种性状,一是多对基因控制一种性状。

1.1 多对基因控制多种性状   很多省市对基因连锁互换定律不作要求,因此这种题目往往是对自由组合定律的具体考查。但在解题时应该将多对相对性状的杂交实验拆分成多个一对相对性状的杂交实验,分别用分离定律进行推断,然后再将结果运用乘法原则进行组合即可。从题目的呈现形式来看,此类题目又可大致分为图表文字型与家系图型两类。

1.1.1  图表文字型

    例题1(2005年全国卷Ⅱ第31题):已知果蝇中,灰身与黑身为一对相对性状(显性基因用B表示,隐性基因用b表示);直毛与分叉毛为一对相对性状(显性基因用F表示,隐性基因用f表示)。两只亲代果蝇杂交得到以下子代类型和比例:


 

灰身、直毛

灰身、分叉毛

黑身、直毛

黑身、分叉毛

雌蝇

3/4

0

1/4

0

雄蝇

3/8

3/8

1/8

1/8


请回答:

(1)控制灰身与黑身的基因位于              ;控制直毛与分叉毛的基因位于             

(2)亲代果蝇的表现型为                        、                         

(3)亲代果蝇的基因型为                            、                          

(4)子代表现型为灰身直毛的雌蝇中,纯合体与杂合体的比例为              

(5)子代雄蝇中、灰身分叉毛的基因型为                      、                      ;黑身直毛的基因型为                          

     解答该题时不宜直接应用自由组合定律,而应该先对杂交实验进行拆分。先单纯考虑灰身与黑身这对相对性状,子代雌蝇中灰身:黑身=3:1,雄蝇中灰身:黑身=3:1,可知控制该性状的基因位于常染色体上,且亲本基因型均为Bb。再单纯考虑直毛与分叉毛这对相对性状,子代雌蝇中直毛:分叉毛=2:0,雄蝇中直毛:分叉毛=1:1,可知控制该性状的基因位于X染色体上,双亲的基因型分别为XFXf与XFY。综合两个杂交试验结果余下问题就可迎刃而解了。

1.1.2            家系图型

    例题2(2011年浙江卷第32题):以下为某家族甲病(设基因为B、b)和乙病(设基因为D、d)的遗传家系图,其中II1不携带乙病的致病基因。遗传压轴题的常见类型及解题策略

请回答:

(1)甲病的遗传方式是                ,乙病的遗传方式为                      。I1的基因型是               

(2)在仅考虑乙病的情况下,III2 与一男性为双亲,生育了一个患乙病的女孩。若这对夫妇再生育,请推测子女的可能情况,用遗传图解表示。

    该家系图中有两种遗传病,解题时应该分别单独考虑。先考虑甲病,根据II3 、II4 均无病,生下患甲病的女儿III5 ,可知甲病为常染色体上隐性基因控制的遗传病。单独考虑乙病,II1 、II2 均不患乙病,生下患乙病的III1 和III3 ,且II1不携带乙病的致病基因,乙病必然是伴X染色体遗传的隐性遗传病。根据两病的遗传方式,即可写出各个体的基因型,再根据基因型推测发病率就不难了。

    关于遗传病遗传方式的判别,对于学生来说是难点,很多资料总结了许多的判别方法。笔者以为最根本的方法其实就是孟德尔的“假设—推理”方法。即针对一种遗传病,先假设其为某种遗传方式,再根据遗传方式写出亲代的基因型,并遵循遗传定律推导子代表现型,对比家系图,观察根据假设推理出的结果与实际结果是否相符,从而判断假设是否成立。每一种可能的假设都按照上述过程进行验证,最后综合得出结论。若有多种假设成立则结论是不可判别。这种方法虽然繁琐,但比之机械套用公式口诀,更有助于培养学生的思维能力。运用熟练之后,学生自然能化繁为简,自己总结出相应的规律方法。

1.2 多对基因控制一种性状   两对及两对以上等位基因控制同一种性状,也就是通常所说的基因互作。基因互作虽然不是高中的必学内容,但因其形式的灵活多变而受高考命题专家的喜爱,往往以信息题形式出现。

    例题3(2010全国卷Ⅰ第33题):现有4个纯合南瓜品种,其中2个品种的果形表现为圆形(圆甲和圆乙),1个表现为扁盘形(扁盘),1个表现为长形(长)。用这4个南瓜品种做了3个实验,结果如下:

实验1:圆甲×圆乙,F1为扁盘,F2中扁盘:圆:长 =  9 :6 :1

实验2:扁盘×长,F1为扁盘,F2中扁盘:圆:长 =  9 :6 :1

实验3:用长形品种植株的花粉分别对上述两个杂交组合的F1植株授粉,其后代中扁盘:圆:长均等于1:2 :1。综合上述实验结果,请回答:

(1)南瓜果形的遗传受__对等位基因控制,且遵循__________定律。

(2)若果形由一对等位基因控制用A、a表示,若由两对等位基因控制用A、a和B、b表示,以此类推,则圆形的基因型应为____________,扁盘的基因型应为________,长形的基因型应为____________。

(3)为了验证(1)中的结论,可用长形品种植株的花粉对实验1得到的F2植株授粉,单株收获F2中扁盘果实的种子,每株的所有种子单独种植在一起得到一个株系。观察多个这样的株系,则所有株系中,理论上有1/9的株系F3果形均表现为扁盘,有__的株系F3果形的表现型及数量比为扁盘:圆 = 1 :1 ,有__的株系F3果形的表现型及数量比为____________________。

    解答此类问题的关键是将经典的孟德尔杂交实验结果进行变形,找出基因型与表现型的对应关系。两对相对性状的杂交实验中F2四种类型及比例为A_B_:A_bb:aaB_:aabb=9:3:3:1,对比不难看出9:6:1的比例就是由此转化而来。由此可知南瓜果形受两对基因控制,其中A_B_个体表现为扁盘,A_bb及aaB_个体均表现为圆形,aabb个体表现为长形。基因互作问题中,不变的是基因的遗传规律及各种基因型的比例,变化的是基因型与表现型的关系及F2中表现型的比例。类似的变化还可以是将9:3:3:1的比例变形为9:3:4、9:7、15:1、13:3等等。只要根据表现型比例的对比找出基因型与表现型的关系,其余问题就可以应用自由组合定律或分离定律解决了。

          遗传实验题

    遗传实验题即让学生设计实验,探究各种遗传问题。常见的探究课题主要是探究某种性状的遗传方式,如显隐性关系、属于细胞质遗传还是细胞核遗传、控制基因位于常染色体上还是性染色体上、是否符合分离定律等。而解题的中心策略依然是灵活应用“假设—推理”的方法,即根据实验目的提出各种可能的假设,再根据假设写出基因型,进行推理,找出不同假设所可能导致的不同结果,然后合理设计杂交实验来检验何种假设正确。

    例题4(2005全国卷第31题)已知牛的有角与无角是一对相对性状,由常染色体上的等位基因A和a控制。在自由放养多年的一群牛中(无角的基因频率与有角的基因频率相等)。随机选出1头无角公牛和6头有角母牛,分别交配,每头母牛只产生了1头小牛。在6头小牛中,3头有角,3头无角。
(1)根据上述结果能否确定这对相对性状的显隐性关系?请简要说明推断过程。
(2)为了确定有角与无角这对相对性状的显隐性关系,用上述自由放养的牛群(假设无突变发生)为实验材料,再进行新的杂交实验,应该怎样进行?(简要写出杂交组合、预期结果并得出结论。)

    该题的实验目的是要探究一对相对性状的显隐性关系,假设无非两种:一是有角为显性,无角为隐性;二是无角为显性,有角为隐性。根据假设一推理可知有角牛基因型为AA或Aa,无角牛基因型为aa,题干实验结果有可能出现。根据假设二推理可知无角牛基因型为AA或Aa,有角牛基因型为aa,题干实验结果也有可能出现。所以题干所用方法不可行。分析两种假设的不同点可知显性个体有纯合子也有杂合子,隐性个体全为纯合子,同性状个体相互杂交,显性群体后代必然会出现性状分离,而隐性群体后代不会。因此选择多对同性状个体相互杂交即可。

    只要掌握了“假设—推理”的方法,遗传实验的设计其实并不难。而且遗传实验的假设相较一般实验来说更加明显,通常在实验目的中已经提出。比如要证明控制某种性状的基因(A、a)是位于X染色体上还是常染色体上。假设一即该基因位于X染色体上,则雌性个体基因型有XAXA、XAXa、XaXa,雄性个体基因型有XAY、XaY。假设二即该基因位于常染色体上,雌雄个体基因型均有AA、Aa、aa。并且也不难发现只要选择雌性的隐性性状个体与雄性的显性性状个体杂交,两种假设的结果就会有所不同。在不明确显隐性关系的情况下,则应该选择不同性状的个体进行正交、反交,根据子代表现型比例是否与性别有关联即可判别。当然,如果实验目的是判别控制某种性状的基因是否位于性染色体上(细胞核遗传的性状),假设其实有三种,其一是位于常染色体上,其二是位于X染色体上,其三是位于Y染色体上。

          遗传育种题

    遗传规律的应用很重要的一个方面就是培育新品种,所以遗传育种题在高考题中也屡见不鲜。其基本解题思路如下:确定目标种,确定亲本,选择育种方法,写出育种流程。

    例题5(2003年全国卷第26题):小麦品种是纯合体,生产上用种子繁殖,现要选育矮杆(aa)、抗病(BB)、的小麦新品种;马铃薯品种是杂合体(有一对基因杂合即可称为杂合体),生产上通常用块茎繁殖,现要选育黄肉(Yy)、抗病(Rr)的马铃薯新品种。请分别设计小麦品种间杂交育种程序,以及马铃薯品种间杂交育种程序。要求用遗传图解加以简要说明。(写出包括亲本再内的前三代即可)

   上题中以小麦来说,目标种很明确,为矮杆抗病(aa BB)品种。育种方法也很明确,用杂交育种方法。亲本却没有提供,需要我们推理确定。首先亲本肯定不是矮杆抗病个体,且每个亲本都应该至少有一种优良性状,所以是矮杆不抗病与高杆抗病;再者小麦品种为纯合体,亲本基因型应是aabb与AABB。这些条件确定好以后,流程用遗传图解形式就可以写出了。再看马铃薯,同样是亲本的确定问题。两亲本表现型必为黄肉不抗病与非黄肉抗病,从基因型来说,其品种为杂合体,所以必定是Yyrr与yyRr。

    除开要合理选择亲本以外,育种时还要合理选择育种方法。常见的育种方法有诱变育种、杂交育种、单倍体育种、多倍体育种等。这些育种方法要根据题意选择,如最简便的应该是杂交育种,而要缩短育种年限则应该选用单倍体育种方法。要培养三倍体品种则应该用多倍体育种方法。为了在短时间内改良生物的某些性状需要诱变育种,而要让生物拥有一种本物种所不具备的性状则只有应用基因工程或细胞工程技术了。此外,育种过程中还经常会遇到显性个体筛选出纯合子的选种问题。对于一年生的植物来说,必须用自交法选种,否则无法保留纯合子品种。雌雄同株的多年生植物来说,自交与测交方法都可以,以自交方法较为简便。而对于雌雄异体的生物来说,通常用测交法来选育纯种。而隐性个体及单倍体育种产生的子代,都可以直接根据表现型筛选品种,无须通过杂交方法鉴别基因型。

    总之,解决遗传题目,最重要的就是运用“假设—推理”方法来进行分析,以及运用画遗传图解的方法来进行推导。能熟练掌握和应用这两种方法,各种遗传题目也就能轻松应对了。
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