高中生物遺傳學(xué)致死現(xiàn)象分析

黃偉進(jìn)

摘 要：從遺傳學(xué)兩大規(guī)律入手，分析高中生物遺傳學(xué)中各種致死現(xiàn)象的類型和本質(zhì)，幫助學(xué)生梳理完善遺傳規(guī)律知識(shí)體系，建立分析問題的基本框架，掌握解決遺傳學(xué)致死現(xiàn)象的必備知識(shí)和關(guān)鍵能力，提高在有限的時(shí)間里解決問題的能力，樹立起攻克遺傳題的信心。

關(guān)鍵詞：生物;遺傳學(xué);致死現(xiàn)象;歸類分析

一、問題的由來

為普通高等學(xué)校選拔人才，是高考的基本功能。近年來，高考理綜生物考試難度、區(qū)分度逐年加大，遺傳學(xué)內(nèi)容是最能考查學(xué)生科學(xué)思維、科學(xué)探究等核心素養(yǎng)的專題，通常作為選拔性強(qiáng)的試題甚至是壓軸題的形式出現(xiàn)。從近年的高考命題趨勢(shì)上看，遺傳題題干較簡(jiǎn)潔，出題形式集中在借助一定情境考查學(xué)生處理特殊遺傳現(xiàn)象的能力：一是在遺傳實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和兩大基本定律的變式應(yīng)用上，對(duì)基因分離定律和自由組合定律的解釋、驗(yàn)證、遺傳概率的計(jì)算，致死等現(xiàn)象的解釋;二是結(jié)合生物的變異、育種和減數(shù)分裂的知識(shí)考查遺傳規(guī)律。

學(xué)生在學(xué)習(xí)和解題過程中普遍反映遺傳主題難度大，特別是近幾年遺傳題對(duì)學(xué)生信息提取、數(shù)據(jù)處理能力，特別是思維能力（逆向思維能力）和書面表達(dá)能力等素養(yǎng)要求較高，學(xué)生談遺傳題“色變”，畏難情緒嚴(yán)重，本文擬從基因的分離定律和基因的自由組合定律這兩大遺傳定律的本質(zhì)入手，結(jié)合例題分析各種致死現(xiàn)象，建立分析和解決遺傳學(xué)致死現(xiàn)象題目的基本思路和模式。

二、基因的分離定律和自由組合定律的實(shí)質(zhì)

分析遺傳學(xué)致死現(xiàn)象，我們先從遺傳學(xué)最基本的兩大定律——基因的分離定律和基因的自由組合定律入手，掌握分析致死現(xiàn)象的一般規(guī)律。

1.基因的分離定律的實(shí)質(zhì)與驗(yàn)證

（1）實(shí)質(zhì)：等位基因隨同源染色體分開而分離。

（2）分離比：雜合子自交子代分離比3∶1;測(cè)交子代分離比為1∶1。

（3）常見致死分離比：具有一對(duì)相對(duì)性狀的雜合子自交子代性狀分離比2∶1→說明顯性純合致死。

2.基因的自由組合定律的實(shí)質(zhì)與驗(yàn)證

（1）實(shí)質(zhì)：減數(shù)分裂過程中，同源染色體上的等位基因分離，非同源染色體上的非等位基因自由組合。

（2）分離比：

①若兩對(duì)等位基因分別控制兩種相對(duì)性狀，雙雜合個(gè)體自交子代分離比9∶3∶3∶1，測(cè)交子代分離比為1∶1∶1∶1;

②若兩對(duì)等位基因控制同一種相對(duì)性狀，雙雜合個(gè)體自交子代常見分離比9∶6∶1，9∶3∶4，9∶7，15∶1等。

（3）?？贾滤婪蛛x比：

①若兩對(duì)等位基因分別控制兩種相對(duì)性狀，兩對(duì)等位基因均雜合的個(gè)體自交子代性狀分離比6∶3∶2∶1→說明存在一對(duì)基因顯性純合致死;4∶2∶2∶1→說明兩對(duì)基因均是顯性純合致死（有一對(duì)等位基因純合就致死）;

②若兩對(duì)等位基因控制同一種相對(duì)性狀，兩對(duì)等位基因均雜合的個(gè)體自交子代性狀分離比4∶4∶1→說明兩對(duì)基因均是顯性純合致死（有一對(duì)等位基因純合就致死）。

三、遺傳學(xué)致死現(xiàn)象分類分析

本文第二點(diǎn)中提到的兩種致死現(xiàn)象，只是多種致死現(xiàn)象的一種特殊例子，致死的原因可以分為不同的類型：顯性基因致死和隱性基因致死;配子致死和合子致死;一對(duì)基因控制的致死及多對(duì)基因控制的致死現(xiàn)象;常染色體上基因致死和性染色體上基因致死;基因突變致死和染色體異常致死等。

1.配子致死和合子致死

從基因顯隱性的角度可分為顯性基因致死和隱性基因致死，配子致死是指致死基因在配子期發(fā)揮作用而具有致死效應(yīng)，合子致死是指致死基因在胚胎期或成體階段發(fā)揮作用而具有致死效應(yīng)。

2.顯性基因致死和隱性基因致死

隱性致死是指隱性基因在純合情況下具有致死效應(yīng)，顯性致死是指顯性基因具有致死效應(yīng)，常見的為顯性純合致死現(xiàn)象。若為顯性純合致死，則顯性性狀一定為雜合子，顯性個(gè)體（Aa）相互交配后代中顯（Aa）∶隱（aa）=2∶1。

3.一對(duì)基因控制的致死及兩對(duì)基因控制的致死現(xiàn)象（兩對(duì)等位基因獨(dú)立遺傳）

（1）一對(duì)基因控制的致死現(xiàn)象

等位基因可位于常染色體或性染色體，可顯性致死或隱性致死，可配子致死或合子致死，最常見的分離比是2∶1，若致死現(xiàn)象與性別無關(guān)，則致死基因位于常染色體上;若致死現(xiàn)象與性別有關(guān)，且存活后代中雌比雄為2∶1，則該致死基因可能為X染色體上的隱性致死基因。

（2）兩對(duì)基因控制的致死現(xiàn)象

①兩對(duì)等位基因控制兩種相對(duì)性狀：致死分離比6∶3∶2∶1，說明兩對(duì)等位基因均雜合，其中一種基因顯性純合致死。

例如：（2018廣州一測(cè)理綜32題）某昆蟲的眼色受一對(duì)位于常染色體上的等位基因控制，翅形由另一對(duì)等位基因控制。下表為該昆蟲3個(gè)品系雜交實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，請(qǐng)回答：

a.眼色和翅形的顯性性狀分別是_________________。

b.無論親本正交還是反交，第1、第2組實(shí)驗(yàn)F1的卷翅個(gè)體中，雌雄比例始終接近1∶1，說明控制翅形的基因位于_________________染色體上;實(shí)驗(yàn)中的紫眼卷翅和赤眼卷翅個(gè)體_________________（填“均為純合子”“均為雜合子”或“既有純合子又有雜合子”）。

c.第2組F2的性狀分離比接近于_________________，出現(xiàn)這種性狀分離比的原因是_________________。

第三問重點(diǎn)考查了兩對(duì)等位基因控制兩種相對(duì)性狀，且存在致死現(xiàn)象的情況。參考答案：赤眼卷翅：赤眼長翅：紫眼卷翅：紫眼長翅=6∶3∶2∶1（2分），控制這兩對(duì)相對(duì)性狀的基因獨(dú)立遺傳（補(bǔ)充答案：兩對(duì)基因遵循自由組合定律，兩對(duì)基因位于兩對(duì)同源染色體上）（2分）。F1的赤眼卷翅兩對(duì)基因均雜合（1分），且卷翅（基因顯性）純合致死（2分）。（共5分）

②兩對(duì)等位基因控制同一種相對(duì)性狀∶致死分離比4∶4∶1，說明親本兩對(duì)等位基因均雜合，且其中兩種基因任一顯性基因純合致死。

例如：某雌雄異株的二倍體植物種群由紅花、黃花、白花植株組成。紅花雄株和紅花雌株雜交，子代中雄株總會(huì)出現(xiàn)紅花、黃花與白花三種類型，比例為4∶4∶1。雌株也出現(xiàn)上述類型和比例。同學(xué)甲認(rèn)為該植物的性別受一對(duì)等位基因控制，花色受兩對(duì)等位基因的控制，相關(guān)基因間完全顯性且獨(dú)立遺傳。若同學(xué)甲的觀點(diǎn)是正確的，請(qǐng)回答：

a.控制該植物性別和花色的相關(guān)基因獨(dú)立遺傳。作出該判斷的理由是_________________。

b.種群中，黃花雄株的基因型有_________________種。紅花雄株和紅花雌株雜交，子代總出現(xiàn)紅花、黃花與白花三種類型且比例為4∶4∶1，出現(xiàn)該比例的條件是：_________________。

c.若將黃花雄株和黃花雌株雜交，子代植株的花色類型和比例是_________________。

例題分析：根據(jù)題意知，紅花雄株和紅花雌株雜交，子代中雄株、雌株的類型和比例相同時(shí)，說明花表現(xiàn)的顏色與性別無關(guān)，是常染色體遺傳;紅花、黃花與白花的比例為4∶4∶1是（2∶1）（2∶1）=

4∶2∶2∶1的變式，說明兩對(duì)等位基因控制同一種相對(duì)性狀，假設(shè)控制花色的2對(duì)等位基因用A、a和B、b表示，則AA、BB顯性純合致死，親本紅花的基因型是AaBb，兩對(duì)等位基因遵循自由組合定律。

4.常染色體基因致死和性染色體基因致死

根據(jù)致死基因在染色體上的位置不同，可以把致死現(xiàn)象分為常染色體基因致死和性染色體基因致死。常染色體致死現(xiàn)象與性別無關(guān)，后代雌雄個(gè)體比例為1∶1，最常見的為顯性純合致死（見第三點(diǎn)分析）;性染色體基因致死現(xiàn)象與性別有關(guān)，一般考查致死基因位于X染色體上，例如XAXa? X? XAY，Xa純合致死（XaXa， XaY致死），這種情況后代雌雄比例是2∶1。

5.基因突變致死和染色體缺失致死

從可遺傳變異的根本來源上分析，致死現(xiàn)象可分為基因突變致死和染色體缺失致死。

例如：在一個(gè)自然果蠅種群中，灰身與黑身為一對(duì)相對(duì)性狀（由A、a控制）;棒眼與圓眼為一對(duì)相對(duì)性狀（由B、b控制）。現(xiàn)有兩果蠅雜交，得到F1表現(xiàn)型和數(shù)目（只）如下表。請(qǐng)據(jù)圖回答：

（1）該種群中控制灰身與黑身的基因位于_________________染色體;控制棒眼與圓眼的基因位于_________________染色體。

（2）親代雌雄果蠅的基因型分別為_________________、_________________。

（3）F1中黑身棒眼雌雄果蠅隨機(jī)交配，F(xiàn)2的表現(xiàn)型及其比例為_________________。

（4）1915年，遺傳學(xué)家Bridges發(fā)現(xiàn)用圓眼雌果蠅與X射線處理過的棒眼雄果蠅進(jìn)行雜交，總能在某些雜交組合的F1中發(fā)現(xiàn)圓眼雌果蠅。該種圓眼雌果蠅的出現(xiàn)可能是由于父本在形成生殖細(xì)胞時(shí)發(fā)生了基因突變;也可能是父本棒眼果蠅在形成生殖細(xì)胞時(shí)，X染色體上缺失了顯性基因B（該生殖細(xì)胞基因型表示為：Xo，已知XoY的受精卵是不能發(fā)育成新個(gè)體的）。

請(qǐng)你設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的雜交實(shí)驗(yàn)，檢測(cè)F1中圓眼雌果蠅出現(xiàn)的原因。

①雜交方法：選擇_________________雄性果蠅和在F1中選_________________雌性果蠅進(jìn)行雜交。統(tǒng)計(jì)子代果蠅表現(xiàn)型及其比例。

②結(jié)果預(yù)測(cè)及結(jié)論：

若子代_________________，則是由于父本發(fā)生基因突變;若子代_________________，則是由于父本棒眼果蠅X染色體上缺失了顯性基因B。

參考答案：（1）常? X （2） AaXBXb? AaXBY? （3）①正常棒眼? ?圓眼? ? ②棒眼雌果蠅∶圓眼雄果蠅=1∶1（2分）? 棒眼雌果蠅∶圓眼雄果蠅=2∶1（2分）

四、遺傳學(xué)致死現(xiàn)象題目解題規(guī)律總結(jié)

在今年的高考理綜生物卷和各地模擬卷中，往往以書面表達(dá)的形式出現(xiàn)，不再是之前廣東卷遺傳題片段式割裂式的填空形式出現(xiàn)，更強(qiáng)調(diào)知識(shí)的基礎(chǔ)性、綜合性、應(yīng)用性、探究性和開放性。這就要求致死現(xiàn)象題目的解答，更要回歸到孟德爾遺傳定律實(shí)質(zhì)的把握上——雖然致死現(xiàn)象中的子代表現(xiàn)型比例與正常情況下的分離比不同，但解此類題時(shí)照樣要遵循基因的分離定律或基因的自由組合定律，如果是位于性染色體上基因控制的遺傳要結(jié)合伴性遺傳的特點(diǎn)，再考慮致死現(xiàn)象對(duì)后代正常分離比的影響。在高考后階段的備考中，教師要強(qiáng)化學(xué)生獲取信息的能力、逆向推理能力以及書面表達(dá)能力的訓(xùn)練。

通過生物致死現(xiàn)象專題的例析和歸納，能幫助學(xué)生梳理完善遺傳規(guī)律知識(shí)體系，讓學(xué)生有應(yīng)對(duì)新情景的基本思路和建立分析問題的基本框架，避免學(xué)生在題海中迷失，從而提高在有限的時(shí)間里解決問題的能力，樹立起攻克遺傳題的信心。

參考文獻(xiàn)：

[1]李培青.例析高中生物遺傳學(xué)中的致死現(xiàn)象[J].中學(xué)生物學(xué)，2015，31（2）：59-60.

[2]呂愛民.歸類例析遺傳學(xué)中的致死現(xiàn)象[J].中學(xué)生物教學(xué)，2014（Z1）：126-130.

編輯 溫雪蓮