分析遗传基本规律巧解伴性遗传难题

2021-07-16湖北施心悦

教学考试(高考生物) 2021年4期

湖北施心悦

在高中生物课程中，伴性遗传的特点及相关实验设计一直是重点，也是难点。从学生角度分析原因可能有：①没有充分认识伴性遗传的本质，不清楚伴性遗传与分离定律和自由组合定律的关系。②只知道伴性遗传与常染色体遗传不同，但没有认识到这些不同出现的真正原因。因此部分学生在学习中常常出现囫囵吞枣、死记硬背的现象，碰到相似性较高的题目无法区分，情景较新的题目不会分析，综合性较强的题目无从下手。

根据维果斯基的“最近发展区”理论，本文意图在学生已熟练掌握常染色体遗传的基础上，通过设置老问题（如图）的新思考角度，分析相似问题的区别和联系，充分调动学生的积极性，培养逻辑思维能力，发挥其潜能，从而达到举一反三、事半功倍的效果。

Ⅰ：X、Y 染色体同源区段

Ⅱ1：Y 染色体特有区段

Ⅱ2：X 染色体特有区段

注：下文的分析如无说明，不考虑从性遗传，只讨论XY 型性别决定生物，X 染色体特有区段上基因的遗传。

【课前热身】若一对等位基因A、a 控制一对相对性状，判断正误：

①若某对杂交组合后代显∶隐=1∶1，则一定是常染色体遗传

②若某对杂交组合后代显∶隐=3∶1，则一定是常染色体遗传

③若某对杂交组合后代中，雌雄个体中显∶隐均为1∶1，则一定是常染色体遗传

④若某对杂交组合后代中，雌雄个体中显∶隐均为3∶1，则一定是常染色体遗传

【参考答案】× × × √

【解析】①子代显∶隐=1∶1 是测交的分离比，因此杂合子和隐性个体杂交即可，伴性遗传有两个组合符合，即XAXa×XaY 或者XaXa×XAY。

②子代显∶隐=3∶1 是杂合子自交的分离比，因此伴性遗传有一个组合符合，即XAXa×XAY。

③子代雌性个体中显∶隐=1∶1，所以亲代雌性为XAXa，产生两种雌配子及其比例为XA∶Xa=1∶1，亲代雄性产生Xa雄配子；子代雄性个体中显∶隐=1∶1，所以亲代雌性为XAXa，产生两种雌配子及其比例为XA∶Xa=1∶1，亲代雄性产生Y 雄配子，所以伴性遗传符合条件的组合是XAXa×XaY。

④亲代的雌性只能产生一种配子或产生两种配子，比例为1∶1，与雄配子结合后，子代雌性全显或全隐或显∶隐=1∶1，子代雄性全显或全隐或显∶隐=1∶1，都不会出现子代雌雄个体中显∶隐均为3∶1 的分离比。

【设计意图】使学生熟悉伴性遗传的分离比，并且会分析子代出现相关分离比的原因。学生如果不能快速、准确作答，往往是因为对伴性遗传的本质没有充分的认识。

1.伴性遗传与分离定律

1.1 学生误区

学生易误认为分离定律是指控制同一性状的基因的分离，而X 染色体特有区段上控制某一性状的基因，Y 染色体上并没有与其相同的基因或等位基因，所以伴性遗传不遵循分离定律。

1.2 分析本质

若某对性状受性染色体上一对基因XA和Xa控制，这对基因遗传时___________（填“遵循”或“不遵循”）分离定律，因为性染色体是一对___________，减数分裂形成配子时，这对基因会随着___________的分开而分离。

【参考答案】遵循同源染色体性染色体

1.3 分析特殊之处

伴性遗传与常染色体遗传相比，有其特殊之处，主要原因是①基因在性染色体上，与性染色体连锁，随性染色体一起遗传给子代；如男性的X 染色体只传给女儿，Y 染色体只传给儿子，因此子代性状表现与性别相关联。②雄性个体中Y 染色体上没有这对基因。

1.4 实验设计

??????XAXA XAXa XaXa ???????XAY ?①雌显∶雄显=______1∶1?②雌显∶雄显∶雄___隐=2∶1∶1?③雌显∶雄_隐=1∶1???XaY ?④雌显∶雄显=1∶1?⑤雌显∶雌隐∶雄显∶雄隐=1∶1∶1∶1 ?⑥雌隐∶雄隐=1∶1?????

1.4.1 设计实验验证分离定律

技巧：Y 染色体可理解成YO，从对子代性状的影响来看，相当于Ya，XAY 相当于Aa，XaY 相当于aa。

应用：要证明其遗传遵循分离定律，可选杂合子自交或测交。所以组合②和⑤可证明雌性个体的基因遗传遵循分离定律，组合②和③可证明雄性个体的基因遗传遵循分离定律。

1.4.2 设计实验区分常染色体遗传和X 染色体特有区段遗传

技巧：亲代雌性个体的两条X 染色体遗传给子代的雌性或雄性的概率一样，所以对子代雌雄个体的性状表现的影响也一样。关键区别在于亲代雄性（XAY）个体中，XA上的显性基因只传给女儿，Y 相当于隐性基因，只传给儿子，从而使子代雌雄个体的性状表现产生差异。雌性亲本不能选XAXA，因为该个体只产生XA配子，与任何一种雄配子结合，子代都是显性，遮盖了雄配子基因的差异。

应用：要判断某对基因是在常染色体上还是X 染色体特有区段上，可选雌隐×雄显或雌显（杂）×雄显这两种杂交方案。

【例1】某同学为了确定M/m 是位于X 染色体上，还是位于常染色体上，让多对纯合黑毛母羊与纯合白毛公羊交配，子二代中黑毛∶白毛＝3∶1，我们认为根据这一实验数据，_____________（填“能”或“不能”）确定M/m 是位于X 染色体上，还是位于常染色体上。还需要补充数据，如_____________，若_____________，则说明M/m 是位于X 染色体上；若_____________，则说明M/m 是位于常染色体上。

【参考答案】不能统计子二代中白毛个体的性别比例白毛个体全为雄性白毛个体中雄性∶雌性＝1∶1（合理即可）

技巧：如果只统计子代的性状分离比，而不与性别相联系，那么采用任何杂交方案，出现任何分离比，都无法判断某对基因的位置。可统计子代不同性别的性状分离比，或不同性状个体的性别比。

1.5 拓展应用

上述分析方法也可用于分析X、Y 染色体同源区段的遗传。

1.5.1 学生误区

学生易误以为X、Y 染色体同源区段上的基因在X 和Y 染色体上都有，因此不是伴性遗传。

1.5.2 分析本质

X、Y 染色体同源区段上的基因，也与性染色体连锁，如雄性的X 染色体只传给女儿，Y 染色体只传给儿子，因此也是伴性遗传。

1.5.3 分析区别

X、Y 染色体同源区段遗传与常染色体遗传的区别：如果基因在X、Y 染色体同源区段上，雌性个体的两条X 染色体传给子代雌性和雄性个体的概率一样，因此真正使子代雌、雄个体性状不同的是亲代的雄性个体。如果X 染色体和Y 染色体上的基因不同，则对子代雌、雄个体性状的影响不同。

X、Y 染色体同源区段遗传与X 染色体特有区段遗传的区别：两种遗传中雌性个体对子代雌、雄个体性状的影响都一样，主要区别在雄性个体。X 染色体特有区段上雄性个体只有两种基因型，分别为XAY 和XaY，在X、Y 染色体同源区段上雄性个体有四种基因型，分别为XAYA、XAYa、XaYA、XaYa，其中XAYa与XAY，XaYa与XaY 对子代影响完全一样，而XAYA和XaYA上都含YA基因，其只遗传给子代的雄性。

1.5.4 实验设计

思考：判断基因在常染色体上还是在X、Y 染色体同源区段上，可怎样设计实验？

技巧：可选雄性杂合子与雌性隐性个体杂交。若基因在常染色体上，则子代雌、雄个体中显∶隐均为1∶1。若基因在X、Y 染色体同源区段上，雄性杂合子X 染色体和Y 染色体上的基因不同，则对子代雌、雄个体性状的影响不同。有两种情况：XaXa×XAYa或XaXa×XaYA，前者子代雌显∶雄隐=1∶1，后者子代雌隐∶雄显=1∶1。也可选雄性杂合子与雌性杂合子杂交。

思考：如果要设计实验判断基因是在X 染色体特有区段上还是在X、Y 染色体同源区段上，可怎样设计实验？

技巧：如果基因在X、Y 染色体同源区段，XAYA和XaYA上都含YA基因，只遗传给子代的雄性。因此，可利用YA基因。如可选自然种群中的多对雌性隐性个体与雄性显性个体杂交。若其在X 染色体特有区段上，则每一对的子代均为雌显雄隐。若是在X、Y 染色体同源区段上，有三种情况，XaXa×XAYA，子代雌显∶雄显=1∶1；XaXa×XAYa，子代雌显∶雄隐=1∶1；XaXa×XaYA，子代雌隐∶雄显=1∶1。也可选多对雌性杂合子与雄性显性个体杂交。

课前热身的四个问题，如果考虑X、Y 染色体同源区段的遗传，也可以用上述方法快速分析判断。