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摘要:复杂的遗传题,通过分析配子这个重要结点,可便捷得出答案,避免在个体水平上逐一分析各种交配组合。配子法使用不当容易产生错误。符合自由组合定律的遗传题,通常将两对基因拆分开单独分析,若题目提供的个体基因型不齐全,则不能拆分,应直接分析每种个体的配子,再汇总所有配子的比例。有许多交配情况不是真正的随机交配,要先去除不参与繁殖的因素,再计算真正参与受精作用的配子概率。
关键词 配子;遗传;随机
中图分类号:G4 文献标识码:A
遗传定律题目历来都是许多学生深感难以逾越的难题,特别是当交配个体的基因型不确定,交配的组合众多时,学生更是发出“听得懂,做不出”的感叹,究其原因,主要还是对遗传定律的本质、随机交配的真正含义、配子在遗传中的作用等理解不透彻,不能针对具体的题目情境采用相对应的解题方法。
在有性生殖中,亲本的基因都是按照遗传定律经过减数分裂传给配子,再通过雌、雄配子的结合,亲本的基因就遗传给了子代,因此,许多复杂的遗传题,只要能透彻分析配子这个重要结点,就可得出上下代的基因型及概率,这就是所谓的配子法。
一、善用配子法,事半功倍
例1 蜘蛛脚样趾综合症是人类的一种遗传病,受一对等位基因控制。图1为该病的家族系谱图,Ⅲ1和Ⅲ5婚配所生的患病孩子中杂合子占 。
解析:从系谱图可推断出该病是常染色体显性遗传,Ⅲ1基因型是AA或Aa,Ⅲ5基因型是AA或Aa,由于这两人的基因型不是唯一的,要推導下一代,按常规方法,需罗列4种交配组合,分别计算下一代是杂合子的概率,较为繁琐。运用配子法更快捷,先分析Ⅲ1所能产生的卵细胞基因型,是A或a,分别占2/3、1/3,再分析得出Ⅲ5所产生的精子是2/3A、1/3a,根据2/3A(卵细胞)与1/3a(精子)受精作用,1/3a(卵细胞)与2/3A(精子)受精作用,算得下一代杂合子(Aa)的概率为4/9,由于下一代中正常孩子(aa)占1/9,去除该概率后可得患病孩子占8/9,最终得出患病孩子中杂合子的概率为4/8,即1/2。
常规杂交组合法是个体层次的,解答例1这种有多种交配组合的遗传题,要罗列出所有的可能性,不但解题时间长还易出现计算失误。“重思维轻计算”是优选解题方法的准则。配子法是基于群体层次,把有多种基因型可能性的个体视作由多种基因型个体组成的群体,将各种不确定性具体化为各种基因型个体,使解题思路更清晰,更易分析计算。
例2 现有一株黄色圆形豌豆,连续与绿色皱粒豌豆测交,如图2所示。
根据图2中F2的结果,可得出亲本黄色圆形个体的基因型为 。
解析:F1个体测交,后代没有出现典型的1:1:1:1,而是不常见的1:1:3:3,无法直接判断出F1基因型。此题通过分析配子则较容易得出答案,aabb个体只产生的ab配子,根据F2的基因型及比例,可得出F1所产生的配子是AB:Ab:aB:ab=1:1:3:3,把两对基因拆分,单独分析A配子:a配子=1:3,可得F1个体的基因型是1/2Aa、1/2aa;单独分析B配子:b配子=1:1,可得F1个体的基因型是Bb。而F1是由亲本测交所得,aabb个体只提供ab配子,可进一步得出黄色亲本的基因型是Aa,圆形亲本的基因型是BB,即亲本的基因型是AaBB。
学生的一般解题思路通常是自上而下,顺向思维,但有许多遗传题用顺推的方法会很繁琐,甚至无法推断。配子是上下代之间基因传递的必经结点,根据雌雄配子随机结合的原则,可通过列“棋盘”的方式,从子代逆推出配子的基因型及比例,而减数分裂过程严格遵循遗传定律,再逆推出上一代的基因型及比例就不再困难。
二、巧用配子法,勿入歧途
1.基因型不齐全,不能拆分计算
例3 现有一批水稻,基因型为AABb:AaBb:aabb=1:2:3,两对基因遵循自由组合定律,随机交配后,求子一代中AaBb个体占 。
错误解法:先分析A-a这对基因,亲本AA:Aa:aa=1:2:3,求得A配子:a配子=1:2,随机交配后,子一代AA:Aa:aa=1:4:4,Aa个体占4/9;再同理分析B-b这对基因,亲本Bb:bb=1:1,求得B配子:b配子=1:3,随机交配后,子一代BB:Bb:bb=1:6:9, Bb个体占3/8。最后把2对基因重新组合,得子一代AaBb=4/9×3/8=1/6。
题目中只有3种基因型,若将亲本拆分成AA、Aa、aa这3种基因型和BB、BB这2种基因型,则重新组合将有6种基因型,例如AABB这种新组合出的基因型就是原题目中没有的,也就说明计算者将原3种基因型人为地增加为6种,因而计算有误。
正确解法:1/6AABb亲本产生的配子为1/12AB、1/12Ab,2/6AaBb亲本产生的配子为1/12AB、1/12Ab、1/12aB、1/12ab, 3/6aabb亲本产生的配子为3/6ab,将所有配子合计可得亲本产生的配子基因型及比例为2/12AB、2/12Ab、1/12aB、7/12ab,通过列表的方法(表1)即可求得子一代AaBb=14/144+2/144+2/144+14/144=2/9。
自由组合定律的实质是非同源染色体上的非等位基因自由组合,是发生在个体的减数分裂过程中,而群体是没有具体减数分裂行为的,群体的减数分裂结果只是一个统计值。因此,群体层次上2对基因的组合,只是数学推导的过程,在个体层次上有可能不会全部发生。通过例3的分析,可以看出,若亲本基因型的种类不齐全,则不能将各对基因拆分开单独计算,应该直接分析每种个体所产生的配子基因型及比例,再汇总得到所有配子的比例。而判断基因型种类是否齐全的方法,是先将题干提供的基因型拆分,统计每对基因的基因型种类,再将基因型种类相乘,若算得的组合数大于题干中的基因型种类数,则可判断题目中的基因型不齐全。
参考文献
[1] 吴相钰,陈守良,葛明德.陈阅增普通生物学[M].北京:高等教育出版社,2014.8
[2] 戴伟生.再认识“自由交配”——遗传学中自由交配的解题策略探讨[J].生物学通报, 2018(9):27-30
关键词 配子;遗传;随机
中图分类号:G4 文献标识码:A
遗传定律题目历来都是许多学生深感难以逾越的难题,特别是当交配个体的基因型不确定,交配的组合众多时,学生更是发出“听得懂,做不出”的感叹,究其原因,主要还是对遗传定律的本质、随机交配的真正含义、配子在遗传中的作用等理解不透彻,不能针对具体的题目情境采用相对应的解题方法。
在有性生殖中,亲本的基因都是按照遗传定律经过减数分裂传给配子,再通过雌、雄配子的结合,亲本的基因就遗传给了子代,因此,许多复杂的遗传题,只要能透彻分析配子这个重要结点,就可得出上下代的基因型及概率,这就是所谓的配子法。
一、善用配子法,事半功倍
例1 蜘蛛脚样趾综合症是人类的一种遗传病,受一对等位基因控制。图1为该病的家族系谱图,Ⅲ1和Ⅲ5婚配所生的患病孩子中杂合子占 。
解析:从系谱图可推断出该病是常染色体显性遗传,Ⅲ1基因型是AA或Aa,Ⅲ5基因型是AA或Aa,由于这两人的基因型不是唯一的,要推導下一代,按常规方法,需罗列4种交配组合,分别计算下一代是杂合子的概率,较为繁琐。运用配子法更快捷,先分析Ⅲ1所能产生的卵细胞基因型,是A或a,分别占2/3、1/3,再分析得出Ⅲ5所产生的精子是2/3A、1/3a,根据2/3A(卵细胞)与1/3a(精子)受精作用,1/3a(卵细胞)与2/3A(精子)受精作用,算得下一代杂合子(Aa)的概率为4/9,由于下一代中正常孩子(aa)占1/9,去除该概率后可得患病孩子占8/9,最终得出患病孩子中杂合子的概率为4/8,即1/2。
常规杂交组合法是个体层次的,解答例1这种有多种交配组合的遗传题,要罗列出所有的可能性,不但解题时间长还易出现计算失误。“重思维轻计算”是优选解题方法的准则。配子法是基于群体层次,把有多种基因型可能性的个体视作由多种基因型个体组成的群体,将各种不确定性具体化为各种基因型个体,使解题思路更清晰,更易分析计算。
例2 现有一株黄色圆形豌豆,连续与绿色皱粒豌豆测交,如图2所示。
根据图2中F2的结果,可得出亲本黄色圆形个体的基因型为 。
解析:F1个体测交,后代没有出现典型的1:1:1:1,而是不常见的1:1:3:3,无法直接判断出F1基因型。此题通过分析配子则较容易得出答案,aabb个体只产生的ab配子,根据F2的基因型及比例,可得出F1所产生的配子是AB:Ab:aB:ab=1:1:3:3,把两对基因拆分,单独分析A配子:a配子=1:3,可得F1个体的基因型是1/2Aa、1/2aa;单独分析B配子:b配子=1:1,可得F1个体的基因型是Bb。而F1是由亲本测交所得,aabb个体只提供ab配子,可进一步得出黄色亲本的基因型是Aa,圆形亲本的基因型是BB,即亲本的基因型是AaBB。
学生的一般解题思路通常是自上而下,顺向思维,但有许多遗传题用顺推的方法会很繁琐,甚至无法推断。配子是上下代之间基因传递的必经结点,根据雌雄配子随机结合的原则,可通过列“棋盘”的方式,从子代逆推出配子的基因型及比例,而减数分裂过程严格遵循遗传定律,再逆推出上一代的基因型及比例就不再困难。
二、巧用配子法,勿入歧途
1.基因型不齐全,不能拆分计算
例3 现有一批水稻,基因型为AABb:AaBb:aabb=1:2:3,两对基因遵循自由组合定律,随机交配后,求子一代中AaBb个体占 。
错误解法:先分析A-a这对基因,亲本AA:Aa:aa=1:2:3,求得A配子:a配子=1:2,随机交配后,子一代AA:Aa:aa=1:4:4,Aa个体占4/9;再同理分析B-b这对基因,亲本Bb:bb=1:1,求得B配子:b配子=1:3,随机交配后,子一代BB:Bb:bb=1:6:9, Bb个体占3/8。最后把2对基因重新组合,得子一代AaBb=4/9×3/8=1/6。
题目中只有3种基因型,若将亲本拆分成AA、Aa、aa这3种基因型和BB、BB这2种基因型,则重新组合将有6种基因型,例如AABB这种新组合出的基因型就是原题目中没有的,也就说明计算者将原3种基因型人为地增加为6种,因而计算有误。
正确解法:1/6AABb亲本产生的配子为1/12AB、1/12Ab,2/6AaBb亲本产生的配子为1/12AB、1/12Ab、1/12aB、1/12ab, 3/6aabb亲本产生的配子为3/6ab,将所有配子合计可得亲本产生的配子基因型及比例为2/12AB、2/12Ab、1/12aB、7/12ab,通过列表的方法(表1)即可求得子一代AaBb=14/144+2/144+2/144+14/144=2/9。
自由组合定律的实质是非同源染色体上的非等位基因自由组合,是发生在个体的减数分裂过程中,而群体是没有具体减数分裂行为的,群体的减数分裂结果只是一个统计值。因此,群体层次上2对基因的组合,只是数学推导的过程,在个体层次上有可能不会全部发生。通过例3的分析,可以看出,若亲本基因型的种类不齐全,则不能将各对基因拆分开单独计算,应该直接分析每种个体所产生的配子基因型及比例,再汇总得到所有配子的比例。而判断基因型种类是否齐全的方法,是先将题干提供的基因型拆分,统计每对基因的基因型种类,再将基因型种类相乘,若算得的组合数大于题干中的基因型种类数,则可判断题目中的基因型不齐全。
参考文献
[1] 吴相钰,陈守良,葛明德.陈阅增普通生物学[M].北京:高等教育出版社,2014.8
[2] 戴伟生.再认识“自由交配”——遗传学中自由交配的解题策略探讨[J].生物学通报, 2018(9):27-30