染色体异常类遗传题的解题思路分析

王开诚

(湖南省娄底市第一中学)

涉及染色体异常知识的遗传题,基因在遗传过程中,仍会遵循孟德尔遗传规律,但由于染色体变异的存在,遗传现象更复杂。这类题型一般包括染色体变异类型的判断、染色体变异产生的机理、配子的产生等考点,随之产生配子受精能力的变化、后代各种基因型的个体生存能力的变化及由此导致的后代各种表现型个体的比例变化等都使其变得与常规遗传题不同。本文将从以上几个层次逐步揭示这类题型的表现形式和解题步骤,有效提高学生的解题能力。

1.染色体变异的类型

2.染色体变异产生的机理与例题展示

2.1 染色体结构变异的机理

由X射线、γ射线或其他射线、某些化学药物或体内代谢作用的产物引起。具有随机性和不定向性。发生染色体结构变异时,染色体均会断裂,且断裂后发生重组,导致染色体结构变异。

2.2 染色体数目变异的机理

染色体数目变异一般是有丝分裂或减数分裂过程中,姐妹染色单体或同源染色体没有正常分离造成的。如低温、秋水仙素、射线等因素都可以导致染色体数目变异。

2.3 例题展示

例1:在有丝分裂中期,观察到某二倍体植物细胞中某一条染色体的两条染色单体上具有相同的重复片段,请回答:

这种变异属于染色体____________________变异中的________________。这种变异发生的时间____________(填“早于”或“晚于”)S期,原因是________________________。

(参考答案:结构变异 重复 早于 两条染色单体上具有的重复片段是相同的,可见是先发生染色体结构变异,后进行复制)

例2:基因型为Bb的二倍体番茄植株,其自交后代出现了一株基因型为Bbb的三体(某对染色体多一条)植株。该三体植株产生的最可能原因:

如果是减数第一次分裂发生差错,则原因:________。如果是减数第二次分裂发生差错,则原因:________。

(参考答案:减数第一次分裂时含B和b的同源染色体未分离最终产生了含Bb的配子 减数第二次分裂时含b的两个染色单体未分离而移向同一极,最终产生了含bb的配子)

这两道例题分别考查了染色体结构变异和染色体数目变异的机理及发生的时间,并与染色体的复制和细胞的分裂有机地结合在一起,体现了对科学思维和综合能力的考查。

3.染色体变异与配子的产生

在遗传题中,往往要对各种杂交(含自交、测交)的结果进行分析,这都需要先分析配子的种类和比例。

3.1 配子产生过程的分析

配子的产生可以通过对减数分裂过程进行分析,也可以通过模拟实验判断,还可以通过画图分析。

如一个基因型为Bbb的三体植株,减数分裂产生的配子种类及比例可用模拟法进行分析,取2黑(代表b基因)1白(代表B基因)的围棋子,放在不透明的盒内,摇晃后随机抓出一颗,并记录抓出的围棋子和盒中剩余的两颗围棋子的组合;将抓出的围棋子放回盒中,摇晃后再抓一颗……重复该动作50次乃至更多。数据按下表记录。

随机抓取小球的组合种类及比例配子种类B(白)bb(黑黑)b(黑)Bb(白黑)次数比例

最终得到的结果接近于B∶bb∶Bb∶b=1∶1∶2∶2。

还可以进一步让学生分析其机理,引导学生理解“三体产生配子时,三条同源染色体中的任意两条配对与分离,第三条染色体则随机移向一极”。

3.2 常见染色体变异与配子种类的总结

基因型发生的变异变异后的基因型产生的配子种类配子的比例Aa(二倍体)含a基因的染色体片段缺失AO含A和不含A(a)基因的配子1∶1含a基因的染色体增加一条Aaa(三体)A、aa、Aa、a1∶1∶2∶2含a基因的染色体增加一组Aaa(三倍体)联会紊乱一般不能产生配子染色体数加倍AAaa(四倍体)AA、Aa、aa1∶4∶1

4.染色体异常类遗传题分析

4.1 解题思路

此类遗传题的解题思路可以概括:

审题→判断变异类型→判断遵循的遗传定律→配子分析→根据题目要求进一步解题。

4.2 例题

玉米籽粒的黄色(A)对白色(a)为显性,已知基因A、a位于9号染色体上,且无正常9号染色体的花粉不能参与受精作用。现有基因型为Aa的植株甲,其细胞中9号染色体如图1所示。

图1

①植株甲的变异类型属于染色体结构变异中的________。

②为了确定植株甲的A基因是位于正常染色体上,还是异常染色体上,让其进行自交产生F1,F1的表现型及比例为________,证明A基因位于异常染色体上。

③以植株甲为父本,以正常的白色籽粒植株为母本,杂交产生的F1中,发现了一株黄色籽粒植株乙,其染色体及基因组成如图2所示。该植株形成的可能原因:________。

图2

④若植株乙在减数第一次分裂过程中,3条9号染色体随机移向细胞两极,并最终形成含1条或2条9号染色体的配子,那么以植株乙为父本,以正常的白色籽粒植株为母本进行测交,后代的表现型及比例是________。

4.3 分析

审题:获取“无正常9号染色体的花粉不能参与受精作用”这一信息。

染色体变异类型的判断:图1所示细胞发生了染色体结构变异中的缺失,且缺失的是一条9号染色体上的一个片段。图2所示细胞则进一步发生了染色体数目变异。

遵循的遗传定律:由于只涉及一对基因,所以遵循“基因的分离定律”。

配子分析:

根据图1分析,植株甲产生的配子有两种,分别为含正常9号染色体和不含正常9号染色体的配子,比例为1∶1(无正常9号染色体的精子不能参与受精作用,所以父本只能产生一种可育的雄配子)。

根据图2分析,首先将植物乙按三体的情况分析,产生4种配子,分别为A∶aa∶Aa∶a=1∶1∶2∶2,再考虑染色体结构变异,其中,只含A基因的雄配子不育。

综上所述,不难得出①缺失 ②黄色∶白色=1∶1 ③父本减数(第一次)分裂过程中同源染色体(9号染色体)未分离 ④黄色∶白色=2∶3。

5.总结

染色体异常类遗传题的解题思路可简单概括为以下几点:

审题,了解与把握题目信息(这一步至关重要);

通过文字、图形或特殊的比例判断变异的类型;

根据变异的类型确定相关个体的基因型、相应性状的遗传方式;

分析产生配子的种类和比例、配子的育性或后代的存活状况;

根据题目要求解题。