遗传学推导与探究分析型习题的解题程序与模式构建

湖南 聂登福 陈鸣安

所谓高考遗传难题，其实不偏不怪，环节繁多的也少见。破解遗传难题，关键在于一个“巧”字。如何训练学生快速发现其中的技巧？应引导学生总结解题的程序与模式，掌握各个程序的基本方法与技能，明了各个程序、各种模式的变化，使学生体会到变化不离核心知识与基本技法这个“宗”，从而提高理解知识与技法的质量，能从核心知识或普通招式中化出变招、变式并发展理性思维能力与探究分析能力。

一、解析遗传学推导与探究分析型习题的程序与模式（见表1）

表1 解析遗传学推导与探究分析型习题的程序与模式

二、模式应用示例

【例1】（原创）某香豌豆品种中，等位基因A与a、B与b位于两对同源染色体上，A、B两个基因都存在时花色为红色，一株红花香豌豆（甲）与基因型为Aabb的植株（乙）杂交，子代中约有3/8的个体开红花，若让甲植株自花受粉，则后代中非红花植株所占比例为多少？

【解析】（1）审题：解答问题需要先推导亲代红花甲的基因型，推导基因型一般依据表现型和亲子代中是否有隐性类型进行，此题没有明确指出甲的亲子代中有无隐性类型；子代红花豌豆所占的比例为3/8是确定亲代基因型的主要条件。破题的关键是对“3/8”这一数据的分析，这一比例说明形成子代的受精方式至少有8种。受精方式的种类数=雌配子种类数 × 雄配子种类数。破题的思维目标指向为受精方式数→配子种类数→亲本基因型→结果。

（2）推导：基因型为Aabb的亲代只能形成2种配子，则红花亲代甲至少应能形成4种配子，按照自由组合定律，甲的基因型为AaBb。基因型为AaBb的豌豆自交，子代中A__ B__ ∶A__ bb∶aaB__ ∶aabb = 9∶3∶3∶1，非红花类型所占比例为（3+3+1）/（9+3+3+1）= 7/16。

【答案】7/16

【点评】（1）遗传基本规律的核心是配子形成方式与受精方式，基因型相同的亲本组合，杂交产生的基因型是相同的，表现型及其比例可能因不同等位基因之间的相互关系等情况的不同而有差异。遗传推导都要通过配子形成与受精两个环节来确定解题思路和筛选解决问题的方法。存在致死基因或致死基因型时，不过是配子种类数或基因型种类数减少而已，至于表现型的分析，比照题中条件进行判断即可。所以，教授遗传的基本规律和伴性遗传时，应该引导学生从配子形成和受精方式这一源头理解知识与技法，掌握与配子形成、受精方式相关的数据处理与分析的方法。

（2）教授孟德尔对两对相对性状杂交实验结果的解释，应该对16种受精方式的结果进行归纳，并引导学生强化对9种基因型与4种表现型及其比例的归类记忆（见表2），应引导学生从这一核心知识出发，简化推导甚至直接判断，从而快速解答试题。

表2 AaBb×AaBb的后代基因型、表现型分析结果

学生解答遗传题时只知从细节着手，疏忽了从核心着眼。所以，应培养学生的整体学习观意识。构建解答遗传题的程序与模式，不仅仅是知晓各种题型的解题套路，重要的是整体把握遗传的基本规律及其特点与具体方法技巧的关系。

三、强化模式构建的几个关键点

除了例1点评部分所述要点外，思维方法的训练与灵活运用也是构建和掌握解题模式的关键。

1.思维方法的训练

解答有关遗传与变异的探究型试题，掌握各种具体方法与技能是必要的，其中最重要的是思维方法。应教会学生运用科学思维方法去发现解决问题的思路与具体方法，从而培养学生探究分析能力和创新思维能力。

（1）分析与综合

【例2】（原创）纯种黄色圆粒豌豆与绿色皱粒豌豆杂交，F1全为黄色圆粒豌豆，F1自交，F2性状分离比为黄色圆粒豌豆∶黄色皱粒豌豆∶绿色圆粒豌豆∶绿色皱粒豌豆 = 9∶3∶3∶1。下列对此实验结果的分析，不恰当的是 （ ）

A.每一对相对性状的遗传遵循分离定律

B. F2黄色皱粒豌豆和绿色圆粒豌豆新类型看作是亲本性状的重新组合

C.从F2黄色皱粒豌豆和绿色圆粒豌豆的性状表现可知其基因型分别为Y_rr和yyR_，进而可推测F1黄色圆粒豌豆可以形成Yr和yR等4种配子及其形成的方式

D.从F2的性状分离比9∶3∶3∶1可以直接得出控制这两对相对性状的基因是自由组合的

【解析】从9∶3∶3∶1的分离比直接得出控制这两对相对性状的基因是自由组合的，忽视了实验分析的推理过程而笼统得出结论，是不恰当的。

【答案】D

【点评】孟德尔对9∶3∶3∶1的性状分离比的解释这一教学内容，多数教师当知识来教授。其实，不妨还原孟德尔的思维过程，训练学生分析与综合的思维能力。即：

①由例1中A、B、C选项的思路推测F1黄色圆粒豌豆形成配子的方式为控制不同相对性状的基因重新组合，可形成YR、Yr、yR和yr4种配子。

②将4种雌雄配子的16种受精方式与9∶3∶3∶1的分离比进行比对，得出16种受精方式机会均等和4种配子的比例可能均等。

③进而推测F1黄色圆粒豌豆形成配子时，控制不同相对性状的遗传因子是自由组合的。

对实验结果的分析，应注意运用分析与综合的思维方法，即先分步分析得出分结论，再综合得出总结论。不然，就会笼统地得出错误的结论，不利于学生深刻理解科学原理并发展理性思维。

还原孟德尔思维过程的教学设计，将知识、思维和遗传推导的基本方法融为一体，突出了自由组合定律的实质表现（配子形成方式和受精方式）这一重点。

先分析每一对相对性状的遗传结果然后汇总，也是分析与综合思维方法的运用。

（2）假说-演绎

提出假说并以假说和实验条件为前提，进行分析、推导、判断、验证的思维过程，是发现探究方法和解答遗传探究分析型高考题的基本路径，要增强运用假说演绎思维方法的意识并加强训练。

【例3】（2013年，全国卷Ⅰ，第31题节选）一对相对性状可受多对等位基因控制，如某种植物花的紫色（显性）和白色（隐性）这对相对性状就受多对等位基因控制。科学家已从该种植物的一个紫花品系中选育出了5个基因型不同的白花品系，且这5个白花品系与该紫花品系只有一对等位基因存在差异。某同学在大量种植该紫花品系时，偶然发现了1株白花植株，将其自交，后代均表现为白花。回答下列问题：

（2）假设该白花植株与紫花品系也只有一对等位基因存在差异，若要通过杂交实验来确定该白花植株是一个新等位基因突变造成的，还是属于上述5个白花品系中的一个，则：

①该实验的思路：_______________________________________________________ ；

②预期实验结果和结论：___________________________________________ 。

【解析】假设1：新发现的白花植株是其中的一个，则新白花植株与5个白花品系中相同的那个品系的杂交组合与结果为aaBBCCDDEEFF×aaBBCCDDEEFF→aaBBCCDDEEFF（白花）；与5个白花品系中不同的那4个品系的杂交组合与结果为AAbbCCDDEEFF×aaBBCC DDEEFF→AaBbCCDDEEFF（紫花）。

假设2：新发现的白花植株不是5个白花品系中的一个，则新白花植株与5个白花品系中任意一个品系的杂交组合与结果为AABBCCDDEEff×aaBBCCDDEEFF→AaBBCCDDEEFf（紫花）。

【答案】①用该白花植株的后代分别与5个白花品系杂交，观察子代花色；②在5个杂交组合中，如果子代花色全部为紫花，说明该白花植株是新等位基因突变造成的；在5个杂交组合中，如果4个组合的子代花色为紫花，1个组合的子代花色为白花，说明该白花植株属于这5个白花品系之一

【点评】设计探究方案要从假说演绎着手，结果的预测要以假说为前提进行推断。

由所有的可能性来提出假设→推导各种假设条件下的结果→比较各种假设条件下的结果差异→从验证差异的方向设计探究方案。

顺着题设问题提出假设，然后根据题设条件排除不成立的假设，由可以成立的假设及题设条件推导出结果，依此结果表述对探究实验结果的预测。

（3）抓住核心进行理性判断

教授伴性遗传总结完色盲遗传的特点时，可追加一问：由于色盲基因只存在于X染色体上，其遗传与性别相关联，如果等位基因位于X和Y染色体同源区段，其遗传还与性别相关联吗？为什么？

性染色体上的基因，其遗传除遵循分离定律与自由组合定律外，还与性别相关联。与性别相关联的原因，除了X、Y染色体上的基因有差异外，雄性的X染色体只遗传给女儿、Y染色体只遗传给儿子，也会导致X、Y染色体同源区段基因的遗传表现出性别差异。分析与伴性遗传相关的问题，雄性X、Y染色体不同于常染色体的遗传特点，是最重要的出发点。

理性思维就是理由充分、逻辑严密的反思、判断，这一提问给学生设了陷阱——只指出了形成伴性遗传特点的一条原由，多数学生未经推导做出了错误判断。设计这一教学环节，目的是突出雄性X、Y染色体的遗传特点，增强理性判断意识并警示要注意的事项——理由或事实依据合理并充分且能被验证（见表3）。

表3

培养思维能力，除借鉴高考命题立意处理教学内容与设计教学环节外，应让学生独立面对并分析新现象、新问题，要适度增加推导或探讨性讲评的分量。

2.灵活运用简化推导或化出变招、变式

【例4】如图是有某种常染色体隐性遗传病患者的家族系谱图，8号携带致病基因的概率是多少？

【解析1】（1）7号的基因型为Aa，6号的基因型为AA和Aa的概率分别为1/3和2/3。

（2）6号基因型为AA时，导致8号携带隐性致病基因的概率为1/3（AA×Aa）→1/6 AA+1/6 Aa。

（3）6号基因型为Aa时，导致8号携带隐性致病基因的概率为2/3（Aa×Aa）→1/6 AA+2/6 Aa+1/6 aa。

（4）两项相加得2/6 AA+3/6 Aa+1/6 aa。

（5）8号是正常的，基因型为AA和Aa的概率分别为2/5和3/5。

【解析2】6号的基因型为AA或Aa，比例为1∶2，看作1个AA和2个Aa的群体计算基因频率，作为6号形成的两种配子的比例关系。推导过程可简化为（1）（2/3 A+1/3 a）（1/2 A+1/2 a）→2/6 AA+3/6 Aa+1/6 aa；（2）8号是正常的，基因型及概率为2/5 AA、3/5 Aa。

【答案】3/5

【点评】解析1是多数学生计算亲代基因型不确定时子代表现型概率的思路，不但烦琐，还可能出错。如提前把“1/6的aa”去掉，而不是在两种情况下的结果汇总后去掉。

解析2是笔者多年前悟出的思路，是活用基因频率的变招。解析遗传题的变招不多，变式训练更重要。

遗传基本规律的教与学，一要掌握核心知识与基本技法；二要从科学的思维方式方法理解解题方法并快速发现解答各种问题的思路。构建解析遗传推导和探究问题的程序与模式，是基于整体教学观达成这两个主要教学目标的重要途径。