新高考遺傳題命題趨勢例析

歐陽一鳴

(湖北省荊州中學(xué))

在新高考背景下,筆者認為大部分省份遺傳題的命題趨勢可以總結(jié)為兩類:①形式多變,一般與多種情境相結(jié)合,既有生產(chǎn)生活情境,也有學(xué)術(shù)科研情境;②側(cè)重基礎(chǔ)規(guī)律的考查,逐漸淡化復(fù)雜的計算及實驗設(shè)計;③將遺傳各模塊的知識結(jié)合起來進行綜合考查。筆者從以下三個考查方向進行闡述。

1.考查對遺傳現(xiàn)象的解釋

1.1 例題分析及改編

例1.(2023湖北卷20題節(jié)選)乙烯(C2H4)是一種植物激素,對植物的生長發(fā)育起重要作用。為研究乙烯作用機制,進行了如下三個實驗。

【實驗一】略

【實驗二】某一穩(wěn)定遺傳的植物突變體甲,失去了對乙烯作用的響應(yīng)(乙烯不敏感型)。將該突變體與野生型植株雜交,F1植株表型為乙烯不敏感。F1自交產(chǎn)生的F2植株中,乙烯不敏感型與敏感型的植株比例為9∶7。

【實驗三】略

(2)實驗二F2植株出現(xiàn)不敏感型與敏感型比例為9∶7的原因是_______________。

分析：F2植株的9∶7是常見的9∶3∶3∶1的變式,較易推知控制該性狀的基因有兩對且遵循自由組合定律。若假設(shè)控制乙烯敏感與不敏感這對相對性狀的基因為A、a,B、b,做題經(jīng)驗豐富的同學(xué)可以較快推出乙烯不敏感型的基因型為A_B_,其余類型為敏感型,甚至可以推出F1為AaBb,親代突變體為AABB,野生型為aabb。本題的難點在于對語言的組織。網(wǎng)上比較流行的答案是控制乙烯敏感度的基因有兩對,這兩對基因遵循自由組合定律。筆者認為這個答案不夠全面,只能解釋為什么是9∶7,無法解釋為什么是不敏感型∶敏感型=9∶7。所以更好的答案應(yīng)該是控制乙烯敏感度的基因有兩對,這兩對基因遵循自由組合定律;且雙顯性基因型表現(xiàn)為乙烯不敏感型,其余基因型表現(xiàn)為乙烯敏感型。

例2.(2022湖北卷24題節(jié)選)“端穩(wěn)中國碗,裝滿中國糧”,為了育好中國種,科研人員在雜交育種與基因工程育種等領(lǐng)域開展了大量的研究。二倍體作物M的品系甲有抗蟲、高產(chǎn)等多種優(yōu)良性狀,但甜度不高。為了改良品系甲,增加其甜度,育種工作者做了如下實驗;

【實驗一】遺傳特性及雜交育種的研究

在種質(zhì)資源庫中選取乙、丙兩個高甜度的品系,用三個純合品系進行雜交實驗,結(jié)果如表所示。

雜交組合F1表現(xiàn)型F2表現(xiàn)型甲×乙不甜1/4甜、3/4不甜甲×丙甜3/4甜,1/4不甜乙×丙甜13/16甜、3/16不甜

【實驗二】【實驗三】略

(2)假設(shè)不甜植株的基因型為AAbb和Aabb,則圖中,能解釋(1)中雜交實驗結(jié)果的代謝途徑有________。

①

②

③

④

分析：結(jié)合表格信息分析可知乙植株基因型為aabb。以乙×丙雜交組為突破口,其F2甜∶不甜=13∶3,為9∶3∶3∶1的變式,可推知甜的基因型包括A_B_、aaB_、aabb,不甜的基因型為A_bb。①②以不甜物質(zhì)為前體,據(jù)代謝途徑推知①A_bb為不甜,②aaB_為不甜;③④以甜物質(zhì)為前體,據(jù)相關(guān)基因之間的相互作用可知,③A_bb為不甜,④aaB_為不甜。綜上可知選①③。

本題通過第(1)小題告知關(guān)鍵信息并使用選擇題的考查形式,一定程度上降低了試題難度。如果將其改造為文字表述類問題,則可以提升難度。

改編：已知甜物質(zhì)與不甜物質(zhì)之間存在單向轉(zhuǎn)化關(guān)系。綜合考慮基因之間的關(guān)系及基因?qū)π誀畹目刂?請具體闡述A/a,B/b基因?qū)D(zhuǎn)化的作用以解釋(1)中雜交實驗結(jié)果:__________________。

答案：A基因促進甜物質(zhì)轉(zhuǎn)化為不甜物質(zhì),B基因抑制A基因的作用或a和B基因促進不甜物質(zhì)轉(zhuǎn)化為甜物質(zhì),A和b基因則沒有此作用

1.2 題型總結(jié)

本類題型的創(chuàng)新點有兩處:①考查角度創(chuàng)新,學(xué)生習(xí)慣了基因?qū)π誀羁刂品绞降刃畔⒆鳛橐阎獥l件出現(xiàn),對學(xué)生進行逆向思維考查能夠有效篩選出對概念理解更為深入且能靈活運用的學(xué)生,有利于提高試題區(qū)分度。②考查形式創(chuàng)新,既可以設(shè)置純文字表述形式設(shè)問,也可以用圖文綜合形式呈現(xiàn)試題情境,試題形式多變,難度易調(diào)整。

2.考查多可能性的推斷

2.1 題型分析及改編

例3.(2022湖南卷15題)(不定項)果蠅的紅眼對白眼為顯性,為伴X遺傳,灰身與黑身、長翅與截翅各由一對基因控制,顯隱性關(guān)系及其位于常染色體或X染色體上未知。純合紅眼黑身長翅雌果蠅與白眼灰身截翅雄果蠅雜交,F1相互雜交,F2中體色與翅型的表現(xiàn)型及比例為灰身長翅∶灰身截翅∶黑身長翅∶黑身截翅=9∶3∶3∶1。F2表現(xiàn)型中不可能出現(xiàn)

(AC)

A.黑身全為雄性 B.截翅全為雄性

C.長翅全為雌性 D.截翅全為白眼

分析：根據(jù)F2的結(jié)果可以得出兩個結(jié)論:①控制體色與翅型的基因位于兩對同源染色體上;②灰身對黑身為顯性,長翅對截翅為顯性。初步推測上述基因與控制眼色基因的關(guān)系存在以下三種可能:①三對基因均獨立遺傳,即體色與翅型基因位于兩對常染色體上;②體色基因位于常染色體上,翅型基因位于X染色體上;③翅型基因位于常染色體上,體色基因位于X染色體上。首先可以排除可能③:若③成立,則親本黑身雌性與灰身雄性雜交,F2灰身∶黑身=1∶1與題述F2表型比例不符。若①成立,則F2結(jié)果是(9灰身長翅∶3灰身截翅∶3黑身長翅∶1黑身截翅)·(2紅眼雌性∶1紅眼雄性∶1白眼雄性),選項中未顯示該結(jié)果。若②成立,則F2結(jié)果是(3灰身∶1黑身)·(2紅眼長翅雌性∶1紅眼長翅雄性∶1白眼截翅雄性),選項BD符合該假設(shè)。

若將可能①的結(jié)果也呈現(xiàn)在選項中,本題難度將會增加。詳情可參考與該題極為相似的2023年6月浙江卷24題。

例4.(2021湖北卷19題)甲、乙、丙分別代表三個不同的純合白色籽粒玉米品種。甲分別與乙、丙雜交產(chǎn)生F1,F1自交產(chǎn)生F2,結(jié)果如表。

組別雜交組合F1F21甲×乙紅色籽粒901紅色籽粒,699白色籽粒2甲×丙紅色籽粒630紅色籽粒,490白色籽粒

根據(jù)結(jié)果,下列敘述錯誤的是

(C)

A.若乙與丙雜交,F1全部為紅色籽粒,則F2玉米籽粒性狀比為9紅色∶7白色

B.若乙與丙雜交,F1全部為紅色籽粒,則玉米籽粒顏色可由三對基因控制

C.組1中的F1與甲雜交所產(chǎn)生玉米籽粒性狀比為3紅色∶1白色

D.組2中的F1與丙雜交所產(chǎn)生玉米籽粒性狀比為1紅色∶1白色

分析：組1、2的結(jié)果均為紅色籽粒∶白色籽粒=9∶7,推測F1均為雙雜合個體。若控制該性狀的為兩對基因A/a,B/b,則紅色籽粒品種基因型為A_B_,甲、乙、丙的基因型應(yīng)該在AAbb、aaBB、aabb中,這樣無法滿足甲×乙和甲×丙后代均為AaBb的事實。故本題的核心是保證F1為雙雜合個體的前提下,還需考慮其他基因的存在。設(shè)控制該性狀的基因為三對:A/a、B/b和D/d,三顯性個體為紅色,其余為白色,則F1基因型可能為AaBbDD、AaBBDd或AABbDd,甲、乙和丙的基因型分別為AAbbDD、aaBBDD、aaBBdd(一種可能),可以推出組1中F1(AaBbDD)和甲(AAbbDD)雜交所產(chǎn)生的玉米籽粒性狀比為1紅色∶1白色,故C錯誤。當基因為三對時,對性狀的控制途徑還可以是至少兩對基因顯性時為紅色籽粒,其余為白色籽粒。此時,F1基因型可能為AaBbdd、AabbDd或aaBbDd。答案依然選C。

控制性狀的基因還可以是四對,此時存在如下可能:甲(AAbbddee),乙(aaBBddee)、丙(aabbDDee),此時乙×丙后代籽粒也全為紅色,故B選項還有其他可能。

2.2 題型總結(jié)

多種可能性推定類試題所觸及的內(nèi)容很多,比如是否遵循自由組合定律、顯隱性關(guān)系、純合/雜合、基因在染色體上的位置及控制性狀的基因?qū)?shù)等,典型例題還有2023年湖南卷第19題等。這類題型的創(chuàng)新性體現(xiàn)在對學(xué)生批判性思維的考查,要求學(xué)生能系統(tǒng)地整合試題信息,做出完備的決策。解決此類試題的關(guān)鍵在于善用“假說-演繹法”,針對試題條件提出自己的假設(shè),在假設(shè)能解釋題干條件的基礎(chǔ)上再對試題逐一擊破。

3.模塊綜合考查

3.1 題型分析及改編

3.1.1 模塊內(nèi)綜合

例5.(2022湖南卷9題)大鼠控制黑眼/紅眼的基因和控制黑毛/白化的基因位于同一條染色體上。某個體測交后代表現(xiàn)型及比例為黑眼黑毛∶黑眼白化∶紅眼黑毛∶紅眼白化=1∶1∶1∶1。該個體最可能發(fā)生了下列哪種染色體結(jié)構(gòu)變異

(C)

A

B

C

D

分析：該題將自由組合定律測交比例與染色體結(jié)構(gòu)變異相結(jié)合,考查學(xué)生對兩個遺傳模塊的熟悉程度。要產(chǎn)生題干所示比例,兩對基因須位于兩對同源染色體上,染色體結(jié)構(gòu)變異中只有易位能做到將其中一對等位基因轉(zhuǎn)移到另一對非同源染色體上去,故選C。受該題啟發(fā),筆者做如下改編。

改編：小鼠皮毛的胡椒面色基因A對黑色基因a為顯性。某只胡椒面毛色小鼠(Aa)測交產(chǎn)生后代表型比例為胡椒面色∶黑色=5∶1,推測該小鼠最可能發(fā)生了下列哪種變異

(C)

A.基因突變 B.染色體片段重復(fù)

C.個別染色體增減 D.染色體成倍增減

答案：基因突變的結(jié)果應(yīng)該是后代全為胡椒面色或全為黑色,排除A項;A/a所在片段重復(fù)理論上不會影響最終比例,排除B項;若A基因所在染色體增加一條,則該胡椒面色小鼠產(chǎn)生配子比例為 2A∶2Aa∶1AA∶1a,測交后代顯隱性比為5∶1,符合要求;動物體內(nèi)染色體的成倍增減一般會導(dǎo)致不育或死亡,D項錯誤。

3.1.2 跨模塊綜合

常見形式是將遺傳與基因工程相關(guān)內(nèi)容(如電泳圖、插入拷貝數(shù)等)整合。

例6.(2023廣東卷20題節(jié)選)種子大小是作物重要的產(chǎn)量性狀。研究者對野生型擬南芥(2n=10)進行誘變,篩選到一株種子增大的突變體。通過遺傳分析和測序,發(fā)現(xiàn)野生型DA1基因發(fā)生一個堿基G到A的替換,突變后的基因為隱性基因,據(jù)此推測突變體的表型與其有關(guān),開展相關(guān)實驗。

回答下列問題:

(3)轉(zhuǎn)化后,T-DNA(其內(nèi)部基因在減數(shù)分裂時不發(fā)生交換)可在基因組單一位點插入也可以同時插入多個位點。在插入片段均遵循基因分離及自由組合定律的前提下,選出單一位點插入的植株,并進一步獲得目的基因穩(wěn)定遺傳的植株(如圖),用于后續(xù)驗證突變基因與表型的關(guān)系。

②T1代陽性植株自交所得的T2代種子按單株收種并播種于選擇培養(yǎng)基,選擇陽性率約________%的培養(yǎng)基中幼苗繼續(xù)培養(yǎng)。

③將②中選出的T2代陽性植株________(填“自交” “與野生型雜交”或“與突變體雜交”)所得的T3代種子按單株收種并播種于選擇培養(yǎng)基,陽性率達到________%的培養(yǎng)基中的幼苗即為目標轉(zhuǎn)基因植株。

分析：DA1基因插入的位置和數(shù)目是有多種可能性的,題干要求選出單一位點插入的植株(可看作雜合子),其自交結(jié)果陽性率應(yīng)該是3/4(即75%)。T2既有陽性純合子,又有陽性雜合子,要選出能夠穩(wěn)定遺傳的個體最好采用自交的方式,若后代100%陽性則為陽性純合子。本題可以結(jié)合自由組合定律的分離比進行改編。

改編：某轉(zhuǎn)化處理后的植株自交的結(jié)果是陽性∶陰性=15∶1,寫出一種DA1與卡那霉素基因的插入情況:植株的兩條非同源染色體上各插入一組相關(guān)基因。

3.2 題型總結(jié)