测交实验方案的由来

黄 琴

(四川省成都市石室中学 610000)

“孟德尔遗传定律”在高中生物学“遗传与进化”模块中起到了承前启后的作用。孟德尔的研究方法之一是假说—演绎法。假说—演绎法是现代科学研究的常用方法，是在观察和分析基础上提出问题以后，通过推理和想像提出解释问题的假说，根据假说进行演绎推理，再通过实验检验演绎推理的结论。如果实验结果与预期结论相符，则证明假说是正确的；反之，则说明假说是错误的。通过学习孟德尔豌豆杂交实验可以较好地体验假说—演绎法的应用，这也是遗传学的基本研究思路。假说—演绎的基本环节概括为观察现象—提出问题—作出假设—演绎推理—实验验证。

1 测交实验方案的由来

孟德尔的假说合理解释了豌豆一对相对性状杂交实验中出现的性状分离现象。然而，一种正确的假说，仅仅能解释已有的实验结果是不够的，还应该可以预测另一些实验结果。 这就要求设计一个不同于之前实验的方案，同时也符合假说内容。

笔者认为孟德尔测交实验方案的设计过程为：根据假说推测，就高茎和矮茎这一相对性状，收获的豌豆遗传因子组成有3种：DD、Dd和dd，于是杂交实验方案有如下4类(表1)。

表1 测交实验方案设计过程中的几种组合

表1中，组合①和④分别杂交一次，子代不会出现性状分离比，故排除不能选；组合②杂交实验，在孟德尔之前的实验中已经实施了这样的方案(即F1自交)，亦不可再用来证明假说的正确性；组合③杂交，在之前的实验中没有做过，且可出现性状分离。既能满足假说还可以预测另一些实验结果，所以成为最后的实验方案，即Dd×dd。

那么，这仅仅是依据假说的推理演绎方案，必须要进行实验才可以证明其是否成立。如何选择Dd个体呢？根据已有的实验豌豆材料，要选择Dd的个体，理论上可以从之前实验的子二代和子一代中筛选，但是只有子一代的高茎豌豆全都是Dd个体，子二代高茎中无法筛选出Dd，于是确定用F1进行杂交。而对于dd如何选择呢？由于假说的观点(颗粒遗传)还没有得到确认，融合遗传观点还在影响着当时的生物学工作者，为避免杂交过程对隐性遗传因子的影响，选择杂交实验中的隐性性状的亲本最为合适。综上，孟德尔最后确定的测交方案为F1(Dd)×P(dd)。由表1可知，测交也得做正反交实验，以此说明孟德尔假说的正确性。

2 测交实验方案设计思路在高考题中的应用

2016年新课标I卷生物试题第32题：已知果蝇的灰体和黄体受一对等位基因控制，但这对相对性状的显隐性关系和该等位基因所在的染色体是未知的。同学甲用一只灰体雌蝇与一只黄体雄蝇杂交，子代中♀灰体∶♀黄体∶♂灰体∶♂黄体为1∶1∶1∶1。同学乙用两种不同的杂交实验都证实了控制黄体的基因位于X染色体上，并表现为隐性。

请根据上述结果，回答下列问题：

(1)仅根据同学甲的实验，能不能证明控制黄体的基因位于X染色体上，并表现为隐性？(2)请用同学甲得到的子代果蝇为材料设计两个不同的实验，这两个实验都能独立证明同学乙的结论。(要求：每个实验只用一个杂交组合，并指出支持同学乙结论的预期实验结果。)

解析：在第(2)问中，要想独立证明乙同学的观点即控制黄体的基因位于X染色体上，并表现为隐性。运用孟德尔的假说演绎思路，在观点成立的前提下，推测出杂交实验的亲本基因型为XBXb×XbY，子代果蝇的基因型有XBXb、XbXb、XBY、XbY。并结合前面孟德尔测交方案的设计思路(即一个正确的结论不仅可以解释当前的实验现象，还可以预测另一些实验结果)进行列表分析(表2)。

表2 杂交组合分析表

表2中，组合④杂交一次，子代不会出现性状分离比，故排除不能选；组合②杂交实验，在题干实验中已经有了这样的实验方案，不可再用来证明该结论的正确性；组合①杂交和组合③杂交的方案，此前没有做过，且可出现不同的性状分离比，满足实验方案设计要求，故最后选择的两种实验方案为XbXb×XBY和XBXb×XBY。

因题干没有给定基因型，故在最后答题时只能呈现杂交组合的表现型：实验一为雌性黄体×雄性灰体，预期结果为子代所有的雌性都表现为灰体，所有的雄性都表现为黄体；实验二为雌性灰体×雄性灰体，预期结果为子代中所有的雌性都是灰体，雄性一半灰体，一半黄体。

由此，孟德尔豌杂交试验设计思路完美地呈现在高考试题考查中，达到了考纲对遗传学部分知识迁移应用能力的考查要求。