談2017年全國(guó)I卷中摩爾根伴性遺傳的質(zhì)疑和思辨

陳素芬

2017年高考?jí)m埃落定，但是新課標(biāo)對(duì)教學(xué)又提出了鮮明的目標(biāo)，教師要引導(dǎo)學(xué)生發(fā)疑、質(zhì)疑和思辨?！吨袊?guó)學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)總體框架》中提出中國(guó)學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)，以科學(xué)性、時(shí)代性和民族性為基本原則，以培養(yǎng)“全面發(fā)展的人”為核心，分為文化基礎(chǔ)、自主發(fā)展、社會(huì)參與三個(gè)方面。其中文化基礎(chǔ)方面包括人文底蘊(yùn)和科學(xué)精神兩個(gè)素養(yǎng)?？茖W(xué)精神素養(yǎng)包括了理性思維、批判質(zhì)疑、勇于探究3個(gè)基本要點(diǎn)，而2017年全國(guó)I卷遺傳題32題就體現(xiàn)了科學(xué)思維、批判質(zhì)疑和勇于探究的思想，與這幾年各地模擬題有相近之處，但是又簡(jiǎn)潔明了地考查了學(xué)生思維和探究能力。

1近幾年模擬題對(duì)摩爾根實(shí)驗(yàn)的質(zhì)疑和思辨

摩爾根伴性遺傳實(shí)驗(yàn)是遺傳學(xué)經(jīng)典實(shí)驗(yàn)，紅眼雌性果蠅與白眼雄性果蠅雜交F1果蠅全為紅眼，F(xiàn)2紅眼和白眼之間的數(shù)量比為3：1，但是白眼性狀限于雄性，與性別有所聯(lián)系（圖1）。摩爾根提出的假設(shè)是控制白眼的基因在x染色體上，而Y染色體不含有它的等位基因。實(shí)際上控制白眼和紅眼的基因也可位于X、Y同源區(qū)段，果蠅雜交實(shí)驗(yàn)分析圖解見圖2。

[例1]（2016·湖北七市聯(lián)考）野生型果蠅（純合體）的眼形是圓眼，某遺傳學(xué)家在研究中偶然發(fā)現(xiàn)一只棒眼雄果蠅，他想探究果蠅眼形的遺傳方式，設(shè)計(jì)了如圖3所示的實(shí)驗(yàn)。雄果蠅染色體的模式圖及性染色體放大圖如圖4所示。據(jù)圖分析回答下列問題：

（1）由圖1中F1的表現(xiàn)型可知，果蠅眼形中_____是顯性性狀。

（2）若F2中圓眼：棒眼=3：1，且雌、雄果蠅個(gè)體中均有圓眼、棒眼，則控制圓眼、棒眼的基因位于——染色體上。

（3）若F2中圓眼：棒眼=3：1，但僅在雄果蠅中有棒眼，則控制圓眼、棒眼的基因可能位于_____，也可能位于_____。

（4）請(qǐng)從野生型F1、F2中選擇合適的個(gè)體，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，對(duì)上述（3）中的問題作出進(jìn)一步判斷。

實(shí)驗(yàn)步驟：

①用F2中棒眼雄果蠅與F1中雌果蠅交配，得到_____；

②用_____與_____交配，觀察子代中有沒有_____個(gè)體出現(xiàn)。

預(yù)期結(jié)果與結(jié)論：

①若只有雄果蠅中出現(xiàn)棒眼個(gè)體，則控制圓眼、棒眼的基因位于_____。

②若子代中沒有棒眼果蠅出現(xiàn)，則控制圓眼、棒眼的基因位于_____。

答案：（1）圓眼（2）常（3）X染色體的Ⅱ區(qū)段X和Y染色體的I區(qū)段（順序可顛倒）（4）實(shí)驗(yàn)步驟：①棒眼雌果蠅②棒眼雌果蠅野生型雄果蠅棒眼

結(jié)果與結(jié)論：①x染色體的特有區(qū)段Ⅱ

②X、Y染色體的同源區(qū)段I

解析：（1）由顯性性狀的概念可知，F(xiàn)1表現(xiàn)的圓眼為顯性性狀。

（2）若F2中圓眼：棒眼=3：1，且雌、雄果蠅個(gè)體中均有圓眼、棒眼，說明該性狀的傳遞與性染色體沒有關(guān)聯(lián)，控制圓眼、棒眼的基因位于常染色體上。

（3）若F2中圓眼：棒眼=3：1，但僅在雄果蠅中有棒眼，眼形遺傳與性別有關(guān)，則控制圓眼、棒眼的基因可能位于x染色體的II區(qū)段，也可能位于x和Y染色體的I區(qū)段。

（4）若控制眼形的基因位于x染色體的II區(qū)段，則F：中棒眼雄果蠅（XY）與F1中雌果蠅交配得到棒眼雌果蠅。再用該棒眼雌果蠅檢測(cè)野生型圓眼雄果蠅的基因型，看野生型圓眼雄果蠅基因型是XY，還是XY。觀察子代中有沒有棒眼果蠅出現(xiàn)，若只有雄果蠅中出現(xiàn)棒眼個(gè)體，則控制圓眼、棒眼的基因位于X染色體的特有區(qū)段Ⅱ，若子代中沒有棒眼果蠅出現(xiàn)，則控制圓眼、棒眼的基因位于x、Y染色體的同源區(qū)段I。

點(diǎn)評(píng)：本模擬題考查難度高于高考題，不但考查了3：1的分離比不僅僅限于常染色體，且提出了隱性性狀限于雄性，基因可能位于x染色體上，也可能位于x、Y同源區(qū)段。要判斷“基因位于x染色體上還是位于x、Y同源區(qū)段”，必須構(gòu)建“顯性作父本，隱性作母本”的雜交組合，依據(jù)后代的表現(xiàn)進(jìn)行判別。當(dāng)然本模擬題加了一步構(gòu)建出隱性母本的步驟，所以需要逆推。

2對(duì)2017年全國(guó)I卷32題的分析

[例2]某種羊的性別決定為XY型，己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或者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_____。

（2）某同學(xué)為了確定M/m是位于x染色體上，還是位于常染色體上，讓多對(duì)純合黑毛母羊與純合白毛公羊交配，子二代中黑毛：白毛=3：1。根據(jù)這一實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，不能確定M/m是位于x染色體上，還是位于常染色體上，還需要補(bǔ)充數(shù)據(jù)，如統(tǒng)計(jì)子二代中白毛個(gè)體的性別比例，若_____，則說明M/m是位于x染色體上；若_____，則說明M/m是位于常染色體上。

（3）一般來說，對(duì)于性別決定為XY型的動(dòng)物群體而言，當(dāng)一對(duì)等位基因（如A/a）位于常染色體上時(shí)，基因型有一種；當(dāng)其位于x染色體上時(shí)，基因型有_____種；當(dāng)其位于x和Y染色體的同源區(qū)段時(shí)（圖5），基因型有_____種。

答案：

（1）有角：無角=1：3有角：無角=3：1

（2）白毛個(gè)體全是雄性白毛個(gè)體中雌：雄=1：1

（3）3 5 7

解析：（1）考查了特殊的遺傳現(xiàn)象——從性遺傳?？刂菩誀畹幕蛭挥诔Ｈ旧w上，但性狀表現(xiàn)與性別相關(guān)聯(lián)，NN雌雄個(gè)體均表現(xiàn)顯性，nn雌雄個(gè)體均表現(xiàn)隱性，雜合子隨性別不同而表現(xiàn)不同，如Nn的公羊表現(xiàn)為有角，Nn的母羊卻表現(xiàn)為無角，因此多對(duì)雜合體公羊與雜合體母羊雜交，理論上子一代群體中基因型為NN：Nn：nn=1：2：1，但在母羊中卻表現(xiàn)為有角：無角=1：3；在公羊中表現(xiàn)為有角：無角=3：1。

（2）考查了常染色體遺傳和伴性遺傳，不論常染色體遺傳還是伴性遺傳均符合分離定律，即F1表現(xiàn)顯性個(gè)體，F(xiàn)2顯隱比為3：1，所以區(qū)分常染色體遺傳還是伴性遺傳需要依據(jù)隱性性狀是否限于雄性個(gè)體來確定，即排查黑毛和白毛羊的性別來把基因定位于某染色體上。

（3）考查了常染色體、伴X染色體、X和Y同源區(qū)段三種遺傳方式的基因型種類數(shù)。

3從性遺傳對(duì)伴Z遺傳的沖擊

伴性遺傳主要應(yīng)用在幼年期區(qū)分動(dòng)植物的雌雄，便于生產(chǎn)生活上避免物質(zhì)和能量的浪費(fèi)。教材上用蘆花雌雞與非蘆花雄雞交配，子代中雄雞都是蘆花雞，雌雞都是非蘆花雞，從而利用蘆花雞羽毛有黑白相間的橫斑條紋淘汰公雞，多養(yǎng)母雞，多得雞蛋。

伴z遺傳，利用“顯性作母本，隱性作父本”的雜交組合，通過F1雌雄個(gè)體性狀截然不同對(duì)雌雄進(jìn)行區(qū)分。但從性遺傳也可以得到同樣的結(jié)果，所以區(qū)分從性遺傳和伴z遺傳仍需要構(gòu)建新的實(shí)驗(yàn)組合進(jìn)行判斷，即進(jìn)行“讓F。中的雌、雄個(gè)體相互交配”。若后代出現(xiàn)1：1：1：1的分離比，則屬于伴z遺傳。若出現(xiàn)雄性個(gè)體中顯隱比為3：1，雌性個(gè)體中顯隱比為1：3，則屬于從性遺傳。

[例3]鸚鵡是ZW型性別決定方式，其頭頂羽毛的紅色和灰色為一對(duì)相對(duì)性狀（由基因A、a控制，紅羽為顯性性狀）。純合雄性灰羽鸚鵡與純合雌性紅羽鸚鵡交配，F(xiàn)1中雄性全為紅羽、雌性全為灰羽。生物興趣小組同學(xué)對(duì)該遺傳現(xiàn)象進(jìn)行分析后，甲、乙兩組同學(xué)對(duì)該基因在染色體上的位置分別提出兩種假設(shè)：

假設(shè)一：控制項(xiàng)羽顏色的基因位于z染色體上。

假設(shè)二：控制頂羽顏色的基因位于常染色體上，但性狀與性別相關(guān)聯(lián)。無論雌雄，AA個(gè)體均為紅羽，aa個(gè)體均為灰羽；但Aa雌性個(gè)體為灰羽，Aa雄性個(gè)體為紅羽。

（1）為驗(yàn)證假設(shè)的成立，兩組同學(xué)采取了相同的雜交實(shí)驗(yàn)方案：__________，觀察并統(tǒng)計(jì)后代的表現(xiàn)型及比例。

①若假設(shè)一成立，則理論上出現(xiàn)的結(jié)果是__________；

②若假設(shè)二成立，則理論上出現(xiàn)的結(jié)果是_______________。

（2）若假設(shè)二成立，該實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象說明基因與_____性狀。

答案：（1）讓F1中的雌、雄個(gè)體相互交配

①紅羽雄性：紅羽雌性：灰羽雄性：灰羽雌性=1：1：1：1

②紅羽雄性：灰羽雄性=3：1、紅羽雌性：灰羽雌性=1：3

（2）基因、基因產(chǎn)物

解析：從圖6和圖7可以看出，伴性遺傳和從性遺傳都可以解釋ZW性別決定方式中“顯性作母本，隱性作父本”，后代雌雄截然分開的遺傳現(xiàn)象。但是用F，中雌雄個(gè)體相互交配，利用后代性狀分離比的差異可以區(qū)分開伴性遺傳還是從性遺傳。