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    “多因一效”、“一因多效”在高中生物中的應(yīng)用

    2021-11-21 23:53:27李青云楊秀華
    讀與寫 2021年2期
    關(guān)鍵詞:種皮豌豆等位基因

    李青云 楊秀華

    (貴州省貴陽(yáng)市第二十五中學(xué) 貴州 貴陽(yáng) 550000)

    高中生物教材必修2《遺傳與進(jìn)化》(人教版)第P70頁(yè)指出“事實(shí)上,基因與性狀的關(guān)系并不都是簡(jiǎn)單的線性關(guān)系?!苯滩倪M(jìn)一步舉例“人的身高可能是由多個(gè)基因決定的,其中每一個(gè)基因?qū)ι砀叨加幸欢ǖ淖饔谩庇枰哉f(shuō)明;在第P76頁(yè)章節(jié)小結(jié)中,明確指出“基因與性狀之間的關(guān)系并不是簡(jiǎn)單的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。有些性狀是由多個(gè)基因共同決定的,有的基因可決定或影響多種性狀”。這充分體現(xiàn)了“多因一效”和“一因多效”的遺傳現(xiàn)象。所謂的“多因一效”,是指許多基因影響同一種性狀的表現(xiàn)。生物體的一種性狀的表現(xiàn)并不都僅僅受到一個(gè)位點(diǎn)的基因的控制,而是受到許多種不同位點(diǎn)的基因的影響而發(fā)生生理作用的,基因的這種共同作用直接或間接地凸現(xiàn)在生物的性狀表現(xiàn)上。而“一因多效”則是指一個(gè)基因可以影響許多性狀的發(fā)育。

    在遺傳研究中,人們發(fā)現(xiàn),如玉米正常葉綠素的形成過(guò)程就受到50多對(duì)不同的基因的影響,在這50對(duì)基因中只要有任何一對(duì)基因發(fā)生改變都會(huì)導(dǎo)致葉綠素難以合成或者消失或者改變;果蠅眼色的不同,其形成過(guò)程也受到至少40個(gè)不同位點(diǎn)上的基因的影響;其次,由于基因的互作,如雞冠的形狀、香豌豆的花色、南瓜的果形、薺菜的果形、西葫蘆果皮的顏色等都分別受到至少2對(duì)等位基因的作用等等。這些遺傳事實(shí)證明了一種性狀往往受到多個(gè)基因的控制,即產(chǎn)生了“多因一效”的遺傳現(xiàn)象,許多性狀的表現(xiàn)都具有其多基因基礎(chǔ)。“一因多效”的遺傳現(xiàn)象其實(shí)在孟德爾做豌豆雜交實(shí)驗(yàn)的時(shí)候他就曾經(jīng)發(fā)現(xiàn):開紅花的豌豆植株同時(shí)結(jié)灰色種皮的種子而且葉腋上有黑斑;開白花的豌豆植株同時(shí)結(jié)淡色種皮的種子而且葉腋上無(wú)黑斑。在其雜交實(shí)驗(yàn)的后代中,這3種性狀也總是連在一起表現(xiàn)的??梢?,決定豌豆紅花或白花的基因不僅會(huì)影響到豌豆葉腋上黑斑的存在與否,同時(shí)還會(huì)影響豌豆種子的顏色;水稻的矮生基因不但影響其矮化的效果,還會(huì)影響水稻的分蘗能力以及葉綠素的含量等,控制矮生性狀的基因具有多種作用;小鼠的致死基因不僅控制其毛皮的顏色,而且也會(huì)影響到小鼠的生存能力。這些遺傳事實(shí)表明,一個(gè)基因也不是完全“自私”的,也會(huì)發(fā)揮其他生化作用,在影響以一種性狀為主的同時(shí)也會(huì)影響到其他性狀的表現(xiàn)。在生物的遺傳過(guò)程中,一個(gè)基因只控制一種性狀的遺傳是“特例”,“多因一效”和“一因多效”的遺傳現(xiàn)象則是“常態(tài)”?;蚝托誀畹年P(guān)系是相當(dāng)復(fù)雜的,我們可以簡(jiǎn)單地表示基因與性狀以及遵循的遺傳規(guī)律之間的關(guān)系:

    一因多效:1對(duì)等位基因→1對(duì)或多對(duì)相對(duì)性狀→都遵循分離定律;

    多因一效:多對(duì)等位基因→多對(duì)或1對(duì)相對(duì)性狀→都遵循自由組合定律。

    也就是說(shuō),只要是1對(duì)等位基因控制的相對(duì)性狀的遺傳,都遵循基因的分離定律;只要是2對(duì)或者2對(duì)以上的等位基因控制的遺傳問(wèn)題,都遵循基因的自由組合定律。按照這樣理解,我們認(rèn)為,教材的P4頁(yè)“一對(duì)相對(duì)性狀的雜交實(shí)驗(yàn)”以及P9頁(yè)上的“兩對(duì)相對(duì)性狀的雜交實(shí)驗(yàn)”的說(shuō)法,分別應(yīng)該描述為:“一對(duì)等位基因控制的相對(duì)性狀的雜交實(shí)驗(yàn)”和“多對(duì)等位基因控制的相對(duì)性狀的雜交實(shí)驗(yàn)”。教學(xué)過(guò)程中,教師務(wù)必向?qū)W生解釋清楚。不能讓學(xué)生理解為:1對(duì)基因控制1對(duì)相對(duì)性狀,2對(duì)基因控制2對(duì)相對(duì)性狀,3對(duì)基因控制3對(duì)相對(duì)性狀……解答這一類遺傳學(xué)問(wèn)題時(shí),應(yīng)該認(rèn)真分析。現(xiàn)舉例予以說(shuō)明。

    1、遺傳工作者在研究豌豆性狀的時(shí)候發(fā)現(xiàn):開紅花的豌豆植株同時(shí)結(jié)灰色種皮的種子,葉腋上有黑斑;而開白花的豌豆植株同時(shí)結(jié)淡色種皮的種子,葉腋上無(wú)黑斑。在雜交實(shí)驗(yàn)的后代中,發(fā)現(xiàn)這3種性狀也總是連在一起進(jìn)行遺傳和表現(xiàn)的。如果控制紅花基因(A表示)對(duì)白花的基因?yàn)轱@性,種子種皮的顏色也是由A控制的,而且還控制葉腋上有無(wú)黑斑。請(qǐng)回答下列問(wèn)題:

    (1)控制豌豆花色、種皮顏色以及葉腋上斑點(diǎn)的遺傳遵循____規(guī)律;

    單獨(dú)研究豌豆種皮顏色的遺傳,遵循____規(guī)律;

    (2)開紅花而且葉腋無(wú)斑點(diǎn)的豌豆結(jié)的種子是灰色的基因型為____。

    很明顯,這是由1對(duì)基因控制的3對(duì)性狀的遺傳,屬于一因多效的問(wèn)題。只要清楚了上面的道理,就不難作出判斷。

    2、玉米籽粒的顏色有白色、紅色和紫色三種,相關(guān)物質(zhì)的生物化學(xué)合成路徑如下所示?;駻、基因B和基因D以及他們的等位基因依次分別位于9號(hào)、10號(hào)、5號(hào)染色體上?,F(xiàn)有紅色籽粒的玉米植株進(jìn)行自交,其后代籽粒的性狀分離比為紫色:紅色:白色=0:3:1。甲玉米為白色。其他玉米是在不同的基因控制下,形成不同的顏色。基因A通過(guò)控制酶1的合成代謝過(guò)程達(dá)到控制乙玉米為白色,基因B通過(guò)控制酶2的合成代謝過(guò)程達(dá)到控制丙玉米為紅色,基因D通過(guò)控制酶3的合成代謝過(guò)程達(dá)到控制丁玉米為紫色。

    回答下列問(wèn)題:

    (1)上述生化合成路徑證明了____;

    (2)玉米籽粒的顏色一定是紫色,要滿足____條件;

    (3)由題意和代謝途徑可知,3對(duì)等位基因的遺傳符合____規(guī)律;

    (4)基因A和基因B稱為____,基因A或基因B與基因D 分別稱為____,5號(hào)染色體和9號(hào)染色體或與10染色體稱為 ____;

    (5)親本紅色籽粒的玉米植株的基因型可能為____。

    試題涉及到多對(duì)等位基因控制同一性狀的問(wèn)題,即多因一效的問(wèn)題,而且是基因通過(guò)控制酶的合成代謝過(guò)程達(dá)到控制性狀表達(dá)的。有的基因在同源染色體上,有的基因在非同源染色體上,但是這些基因共同作用達(dá)到控制玉米籽粒的顏色?;駻、B、D同時(shí)存在時(shí)(或只要具備A_ B_D_ 基因型)玉米籽粒表現(xiàn)為紫色,基因型為A_ B_ dd的籽粒表現(xiàn)為紅色, A_ bb_dd以及aa_ _ _ _都表現(xiàn)為白色。為此,在書寫基因型時(shí)以及分析相關(guān)比例的時(shí)候務(wù)必仔細(xì)。

    (參考答案(1)基因通過(guò)控制酶的合成代謝過(guò)程,控制生物的性狀(2)必須滿足:A、B、D同時(shí)存在(或具備A_ B_D_ 基因型)(3)自由組合(4)非等位基因,非等位基因, 同源染色體(5)AaBBdd 或AABbdd)

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