遗传常规题型的突破方法

冀 丹

(陕西汉中中学)

由于遗传规律涉及的题型多、知识点覆盖面广,历来是高考中的一大难点。新高考改革背景下,遗传题常以实验研究、生产实践(如育种)为情境考查学生获取信息、分析推理、实验探究能力,并运用遗传学知识解决实际生产中的问题。本文归纳遗传规律的常规题型及解题思路,旨在帮助学生掌握常规题型的命题规律和解题技巧,提高学习效率,克服遗传规律模块习题的畏难情绪。

1.遗传规律的验证

孟德尔遗传规律包括分离定律和自由组合定律,分离定律实质是同源染色体上一对等位基因控制的一对相对性状,在减数分裂形成配子时等位基因随同源染色体的分开而分离,即基因型为Aa的个体可以产生两种比例相等的雌(或雄)配子。自由组合定律的实质则是独立遗传的位于非同源染色体上的两对(及两对以上)等位基因,在减数第一次分裂后期,非同源染色体上的非等位基因自由组合,即基因型为AaBb的个体可以产生4种比例相等的雌(或雄)配子。

综上,验证遗传规律只要能证明杂合子产生的配子种类及比例即可。

(1)最直接的方法——花粉鉴定(仅适用于植物)

①原理:有些植株的不同花粉能被特殊染料染成不同颜色。如水稻的非糯性花粉中所含的淀粉为直链淀粉,遇碘变蓝黑色,而糯性花粉中所含的是支链淀粉,遇碘变橙红色。

②方法:用纯种的非糯性水稻和纯种的糯性水稻杂交,取F1花粉染色后镜检,若出现两种花粉1∶1,则符合分离定律。

(2)单倍体育种法(仅适用于植物,操作难度大)

并非所有植物的相对性状都适于花粉鉴定的方法,可以用具有相对性状的亲本杂交,取F1花粉离体培养形成单倍体植株,经秋水仙素处理幼苗,形成纯合体植株,观察植株的种类,若有两种植株比例为1∶1,则符合分离定律;若有4种植株比例为1∶1∶1∶1则符合两对等位基因的自由组合定律,以此类推。

(3)测交法

测交后代的性状比等于待测个体产生的配子种类及比例。因此,若F1测交后代性状比为1∶1,则符合分离定律;F1测交后代性状比为1∶1∶1∶1,则符合两对等位基因的自由组合定律,以此类推。

若待测个体为雄性动物,应与多只隐性雌性个体交配,以产生更多子代,便于统计分析。

(4)自交法

F1自交后代性状分离比为3∶1,则符合分离定律[出现该比值,条件之一:F1必须产生2种比例相等的雌(或雄)配子];F1自交后代性状分离比为9∶3∶3∶1,则符合两对等位基因的自由组合定律[能出现该比值F1必须产生4种比例相等的雌(或雄)配子],以此类推。

【例1】(2019.全国Ⅲ卷.32)玉米是一种二倍体异花传粉作物,可作为研究遗传规律的实验材料。玉米籽粒的饱满与凹陷是一对相对性状,受一对等位基因控制。回答下列问题:

(1)在一对等位基因控制的相对性状中,杂合子通常表现的性状是________。

(2)现有在自然条件下获得的一些饱满的玉米籽粒和一些凹陷的玉米籽粒,若要用这两种玉米籽粒为材料验证分离定律。写出两种验证思路及预期结果________。

【答案】(1)显性性状 (2)①两种玉米分别自交,若某些玉米自交后,子代出现3∶1的性状分离比,则可验证分离定律。②两种玉米分别自交,在子代中选择两种纯合子进行杂交,F1自交,得到F2,若F2中出现3∶1的性状分离比,则可验证分离定律。③让籽粒饱满的玉米和籽粒凹陷的玉米杂交,如果F1都表现一种性状,则用F1自交,得到F2,若F2中出现3∶1的性状分离比,则可验证分离定律。④让籽粒饱满的玉米和籽粒凹陷的玉米杂交,如果F1表现两种性状,且表现为1∶1的性状分离比,则可验证分离定律。

【例2】(2013.大纲卷.34)已知玉米籽粒的黄色(A)对白色(a)为显性,非糯性(B)对糯性(b)为显性,这两对性状自由组合。请选用适宜的纯合亲本进行一个杂交实验来验证:

①籽粒的黄色与白色的遗传符合分离定律;②籽粒的非糯性和糯性的遗传符合分离定律;③以上两对性状的遗传符合自由组合定律。

【答案】思路:选择亲本基因型为AAbb、aaBB(或AABB、aabb)的个体杂交得到F1;F1自交得到F2,统计F2籽粒的性状及比例。结果与结论:①若黄色∶白色=3∶1,则可验证该性状的遗传符合分离定律;②若非糯性∶糯性=3∶1,则可验证该性状的遗传符合分离定律;③若黄色非糯性∶黄色糯性∶白色非糯性∶白色糯性=9∶3∶3∶1,则可验证这两对性状的遗传符合自由组合定律。

【例3】(2018.全国Ⅲ卷.31)某小组利用某二倍体自花传粉植物进行两组杂交实验,杂交涉及的四对相对性状分别是:红果(红)与黄果(黄),子房二室(二)与多室(多),圆形果(圆)与长形果(长),单一花序(单)与复状花序(复)。实验数据如下表:

组别杂交组合F1表现型F2表现型及个体数甲红二×黄多红二450红二、160红多、150黄二、50黄多红多×黄二红二460红二、150红多、160黄二、50黄多乙圆单×长复圆单660圆单、90圆复、90长单、160长复圆复×长单圆单510圆单、240圆复、240长单、10长复

回答下列问题:

(1)根据表中数据可得出的结论是控制甲组两对相对性状的基因位于________上,依据是________;控制乙组两对相对性状的基因位于________(填“一对”或“两对”)同源染色体上,依据是________。

(2)某同学若用“长复”分别与乙组的两个F1进行杂交,结合表中数据分析,其子代的统计结果不符合________的比例。

【答案】(1)非同源染色体 F2中两对相对性状表现型的分离比符合9∶3∶3∶1 一对 F2中每对相对性状表现型的分离比都符合3∶1,而两对相对性状表现型的分离比不符合9∶3∶3∶1 (2)1∶1∶1∶1

2.性状显隐性的判断方法

(1)根据子代性状判断

(2)实验法判断显隐性

【例4】(2014·海南卷,25)某二倍体植物中,抗病和感病这对相对性状由一对等位基因控制。要确定这对性状的显隐性关系,应该选用的杂交组合是

( )

A.抗病株×感病株

B.抗病纯合体×感病纯合体

C.抗病株×抗病株或感病株×感病株

D.抗病纯合体×抗病纯合体或感病纯合体×感病纯合体

【答案】B

【例5】(2022,全国甲卷,32题节选)玉米是我国重要的粮食作物。玉米通常是雌雄同株异花植物(顶端长雄花序,叶腋长雌花序),但也有的是雌雄异株植物。玉米的性别受两对独立遗传的等位基因控制,雌花花序由显性基因B控制,雄花花序由显性基因T控制,基因型bbtt个体为雌株。现有甲(雌雄同株)、乙(雌株)、丙(雌株)、丁(雄株)4种纯合体玉米植株。

(3)已知玉米籽粒的糯和非糯是由1对等位基因控制的相对性状。为了确定这对相对性状的显隐性,某研究人员将糯玉米纯合体与非糯玉米纯合体(两种玉米均为雌雄同株)间行种植进行实验,果穗成熟后依据果穗上籽粒的性状,可判断糯与非糯的显隐性。若糯是显性,则实验结果是________;若非糯是显性,则实验结果是________。

【答案】糯性植株上全为糯性籽粒,非糯植株上既有糯性籽粒又有非糯籽粒 非糯性植株上只有非糯籽粒,糯性植株上既有糯性籽粒又有非糯籽粒

3.纯合子、杂合子判定

(1)通过杂交实验判断

①自交法:此法主要适用于植物,且是最简便的方法。

②测交法:此法适用于植物和动物,且需已知显隐性。

(2)单倍体育种法

此法只适用于植物(以一对相对性状为例说明)。

(3)花粉鉴定法

此法只适用于一些特殊的植物。

【例6】(2019·全国卷Ⅱ,5)某种植物的羽裂叶和全缘叶是一对相对性状。某同学用全缘叶植株(植株甲)进行了下列四个实验。

①让植株甲进行自花传粉,子代出现性状分离

②用植株甲给另一全缘叶植株授粉,子代均为全缘叶

③用植株甲给羽裂叶植株授粉,子代中全缘叶与羽裂叶的比例为1∶1

④用植株甲给另一全缘叶植株授粉,子代中全缘叶与羽裂叶的比例为3∶1

其中能够判定植株甲为杂合子的实验是

( )

A.①或② B.①或④

C.②或③ D.③或④

【答案】B

4.自交与自由交配问题

(1)自交的概率计算

(2)自由交配的概率计算

若上图中F1存活个体自由交配,其子代表现型及概率计算可用以下步骤:

第一步:计算配子概率(如图)

方法一:直接分析配子。

方法二:根据基因型频率计算基因频率:一个等位基因的频率=它的纯合子基因型概率+(1/2)杂合子基因型频率。

第二步:计算子代基因型频率、表现型频率

方法一:棋盘法

♀配子♂配子 13a23A13a19aa29Aa23A29Aa49AA子代表现型及概率8A_:1aa子代基因型及概率49AA、49Aa、19aa

方法二:遗传平衡法

根据遗传平衡定律可知,aa的基因型频率=a基因频率的平方=(1/3)2=1/9,AA的基因型频率=A基因频率的平方=(2/3)2=4/9,Aa的基因型频率=2×A基因频率×a基因频率=2×2/3×1/3=4/9。子代表现型及概率为8/9A_、1/9aa。

【例7】(2013.山东卷.6)用基因型为Aa的小麦分别进行连续自交、随机交配、连续自交并逐代淘汰隐性个体、随机交配并逐代淘汰隐性个体,根据各代Aa基因型频率绘制曲线如图。下列分析错误的是

( )

A.曲线Ⅱ的F3中Aa基因型频率为0.4

B.曲线Ⅲ的F2中Aa基因型频率为0.4

C.曲线Ⅳ的Fn中纯合体的比例比上一代增加(1/2)n+1

D.曲线Ⅰ和Ⅳ的各子代间A和a的基因频率始终相等

【答案】C

【易错提醒】根据关键词判断交配类型,自花授粉植物如豌豆,自然状态下一定是自交;雌雄异花植物如玉米,自然状态下一定是自由交配,“随机交配”描述一定是自由交配。

5.基因型和表现型的推断

6.从性遗传

【例8】(2017年.全国Ⅰ卷.32节选)已知其有角和无角由位于常染色体上的等位基因(N/n)控制;黑毛和白毛由等位基因(M/m)控制,且黑毛对白毛为显性。回答下列问题:

(1)公羊中基因型为NN或Nn的表现为有角,nn无角;母羊中基因型为NN的表现为有角,nn或Nn无角。若多对杂合体公羊与杂合体母羊杂交,则理论上,子一代群体中母羊的表现型及其比例为________;公羊的表现型及其比例为________。

【答案】有角∶无角=1∶3 有角∶无角=3∶1

7.复等位基因

【例9】(2008.海南卷.19)人的IA、IB、ⅰ基因可以控制血型。在一般情况下,基因型ⅱ表现为O型血,IAIA或IAⅰ为A型血,IBIB或IBⅰ为B型血,IAIB为AB型血。以下叙述中错误的是

( )

A.子女之一为A型血时,双亲至少有一方一定是A型血

B.双亲之一为AB型血时,不能生出O型血的孩子

C.子女之一为B型血时,双亲之一有可能是A型血

D.双亲之一为O型血时,子女不可能是AB型血

【答案】A

8.致死或不完全显性导致比例异常

(1)致死

现以亲本基因型均为Aa为例进行分析:

①父本(或母本)产生的配子含隐性基因时致死

②父本(或母本)产生的配子含显性基因时致死

③父本和母本产生的配子中含隐性基因或显性基因时致死

④合子致死型中可能会出现AA、aa两种致死情况

【例10】(2014.海南卷.23)某动物种群中,AA、Aa和aa基因型的个体依次占25%、50%、25%。若该种群中的aa个体没有繁殖能力,其他个体间可以随机交配,理论上,下一代AA∶Aa∶aa基因型个体的数量比为

( )

A.3∶3∶1 B.4∶4∶1

C.1∶2∶0 D.1∶2∶1

【答案】B

【易错点拨】此题aa个体没有繁殖能力,即隐性纯合致死,从“随机交配”看出需要用自由交配解决问题。

【例11】(2022.全国甲卷.6)某种自花传粉植物的等位基因A/a和B/b位于非同源染色体上。A/a控制花粉育性,含A的花粉可育;含a的花粉50%可育、50%不育。B/b控制花色,红花对白花为显性。若基因型为AaBb的亲本进行自交,则下列叙述错误的是

( )

A.子一代中红花植株数是白花植株数的3倍

B.子一代中基因型为aabb的个体所占比例是1/12

C.亲本产生的可育雄配子数是不育雄配子数的3倍

D.亲本产生的含B的可育雄配子数与含b的可育雄配子数相等

【答案】B

【易错点拨】a花粉致死会导致两种雄配子比例之和不等于1,此时需要重新将两种花粉所占比例相比,重新分配比例,使两种雄配子之和为1。

(2)不完全显现

具有相对性状的纯合亲本杂交后,F1表现介于显性和隐性亲本之间的性状。

【例12】(2020.浙江1月.18)若马的毛色受常染色体上一对等位基因控制,棕色马与白色马交配,F1均为淡棕色马,F1随机交配,F2中棕色马∶淡棕色马∶白色马=1∶2∶1。下列叙述正确的是

( )

A.马的毛色性状中,棕色对白色为完全显性

B.F2中出现棕色、淡棕色和白色是基因重组的结果

C.F2中相同毛色的雌雄马交配,其子代中雌性棕色马所占的比例为3/8

D.F2中淡棕色马与棕色马交配,其子代基因型的比例与表现型的比例相同