例谈构建模型优化基因互作类遗传题的分析过程

新疆

模型是人们为了某种特定目的而对认识对象所做的一种简化的概括性描述，这种描述可以是定性的，也可以是定量的，通常借助于实物或抽象的其他形象化的手段来表达，从而为解决问题提供直观的、简化的信息，使分析过程变得简单明了。笔者通过构建模型，使基因互作类遗传题的分析过程简单直观，以供其他教师参考。

1.例题

【改编】某哺乳动物毛色由3对位于常染色体上的、独立分配的等位基因决定，其中，A基因编码的酶可使黄色素转化为褐色素；B基因编码的酶可使褐色素转化为黑色素；D基因的表达产物能完全抑制A基因的表达；相应的隐性等位基因a、b、d的表达产物没有上述功能。若用两个纯合黄色品种的动物作为亲本进行杂交，F1均为黄色，F2毛色表现型中出现了黄色、褐色、黑色三种性状，其中褐色所占比例为3/64，请回答下列问题。

（1）F1的基因型为_______。

（2）F2中黄色的基因型有_______种。

（3）F2中毛色表现型黄色∶褐色∶黑色 =_______。

2.学情分析

此试题涉及三对基因且性状分离比不属于常见比值。对于学生而言，由于关于三对性状的遗传题训练较少，对性状分离比不熟悉，且本题信息量大，又属于分离比的变式，学生缺乏相应的分析方法和解题思路，对此题产生了很大的畏惧心理。

3.理清原理

任何一种模型的构建，总是以科学原理为依据，经简化、概括、抽象、类比等方法客观反映研究对象的内在特征和本质属性，使研究对象或问题直观化、简单化、具体化。此试题涉及基因与性状的关系：其一为基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状；其二为基因通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而控制生物体的性状。

4.构建模型

根据基因通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而控制生物对性状的原理，结合题中信息，可将“基因”“酶”“毛色”三者之间的关系构建概念模型（如图1），从而将抽象思维转化为可视模型，有助于简化问题、使问题易于分析。

图1 基因、酶、毛色三者之间的概念模型

5.分析模型

显而易见，图1模型中表现了三种毛色性状，分别为黄色、褐色和黑色。若毛色为黑色，则一定有A基因和B基因，但不能有D基因，故毛色为黑色的基因型为A_B_dd；若毛色为褐色，则一定有A基因，但不能有B基因和D基因，故毛色为褐色的基因型为A_bbdd；只要没有A基因，毛色就为黄色，或者有A基因和D基因，毛色也为黄色；故毛色为黄色的基因型为 aa_、A_D_。由此可见，分析模型能有效地将各概念间的内在关系更简洁、清晰地反映出来，对解题过程的优化起到了十分重要的作用。

6.优化解题分析过程

杂交图解

（1）F2中毛色表现型出现了黄色、褐色、黑色三种性状，F1为杂合子，因为F2中褐色所占比例为3/64，即A_bbdd的概率为 3/4×1/4×1/4=3/64，故 F1的基因型为AaBbDd。由此可见，根据基因型及概率，利用“拆分法”可实现对解题过程的优化。

（2）由（1）可知，F1的基因型为AaBbDd，故F2中A_有两种基因型（AA、Aa），关于A基因的基因型有三种（AA、Aa或aa），B、D基因同理，毛色为黄色的基因型是 aa_______、A_____D_：① aa_______的种类为1×3×3=9 种；② A_____D_的种类为 2×3×2=12 种；故毛色为黄色的基因型种类为9+12=21种。也可用另一种解法：总的基因型种类数减去黑色的基因型（A_B_dd）种类数（2×2×1=4种），再减去褐色的基因型（A_bbdd）种类数（2×1×1=2 种），即 27-4-2=21 种。

（3）由（1）可知，F1的基因型为AaBbDd，所以F2中毛色为黑色（A_B_dd）的概率是 3/4×3/4×1/4=9/64；毛色为褐色（A_bbdd）的概率是3/4×1/4×1/4=3/64；毛色为黄色（aa___、A___D_）的概率是 1/4×1×1+3/4×1×3/4=13/16；故F2中毛色表现型黄色∶褐色∶黑色=52∶3∶9。

7.模型应用体验

【体验1】家蚕中，茧色与蚕血液的颜色有关，即白色血液的蚕结白色茧，黄色血液的蚕结黄色茧。黄血基因（Y）对白血基因（y）为完全显性，位于第2号常染色体上。黄血抑制基因（I）能抑制Y基因的作用，位于第9号常染色体上。下列相关叙述错误的是 （ ）

A.黄色血蚕的基因型有2种

B.白色血蚕的基因型有7种

C.白色血蚕的后代只结白色茧

D.黄色血蚕的后代可结白色茧

【解析】依题意可知，Y和y、I和i遵循基因的自由组合定律，两对基因与蚕血液颜色的关系如图2：

图2

分析图2，黄色血蚕基因型为Y_ii，白色血蚕基因型为Y_I_、yy__，所以黄色血蚕的基因型有2种，即YYii、Yyii，A项正确；白色血蚕的基因型有2×2+3=7种， 即 YYII、YYIi、YyII、YyIi、yyII、yyIi、yyii，B 项正确；基因型为YYIi或YyIi的白色血蚕个体交配或分别与基因型为yyIi或yyii的白色个体交配，后代都会出现结黄色茧的个体，C项错误；基因型为Yyii的黄色雌雄血蚕个体交配的后代可出现基因型为yyii结白色茧的个体，D项正确。

【答案】C

【体验2】菜豌豆荚果的革质膜性状有大块革质膜、小块革质膜、无革质膜三种类型，为研究该性状的遗传（不考虑交叉互换），进行了下列实验（如下表）：

表1

若实验一多次杂交产生的F1中偶然出现一株无革质膜的菜豌豆（丁），其自交产生的F2中大块革质膜∶小块革质膜∶无革质膜= 9∶6∶49，推测F1中出现该表现型的原因最可能是_________。F2中无革质膜的基因型有________种。

【解析】由实验一、二的分离比例可得出革质膜性状受两对等位基因控制，其遗传遵循基因的自由组合定律。由题中分离比总值为 64 可知，该性状由三对等位基因控制，无革质膜的菜豌豆（丁）的基因型可表示为AaBbCc，其原因可能为第三对基因由原来的隐性纯合发生了显性基因突变，突变的显性基因抑制革质膜基因的表达。基因与性状的关系如图3：

图3

由图3可知，大块革质膜的基因型可表示为A_B_cc，小块革质膜的基因型可表示为A_bbcc或aaB_cc，无革质膜的基因型可表示为 ____C_或aabbcc。故F2中无革质膜的基因型种类为3×3×2+1=19种。

【答案】原来的隐性纯合发生了显性基因突变，突变的显性基因抑制革质膜基因的表达 19

由此可见，在解答基因互作类遗传题时，教师可先构建基因与性状关系的模型，再分析模型写出相应的基因型，然后利用遗传图解和遗传规律进行推理分析及相应计算。基因型种类及概率、表现型种类及概率的计算，应根据亲本的基因型逐对分析，然后再乘积，得出结果。?