“配子比”模型的构建及其在高中生物遗传情境中的应用

摘 要：本文以性状分离比的模拟实验构建“配子比”模型，运用“配子比”模型与建模方法就常染色体遗传和伴性遗传在相应的情境试题中展开讨论，并能够运用“生殖模型”解释一些遗传现象。

关键词：“配子比”模型;杂交;自由交配;基因型;数量比

以性状分离比的模拟实验构建“配子比”模型，突出模型在遗传实际情境中的应用。体会“配子比”模型中正常与异常雌雄配子结合为线索，引发思考、科学探究出子代基因型、表现型等情况，在教学中能训练学生的理性思维，最终运用模型与建模解释一些遗传现象和解决相关遗传学问题。

一、“配子比”模型与常染色体遗传

例题1：某植物自然条件下既可以自交也可以杂交，现有基因型AA、Aa植物进行相关遗传实验分析，请回答问题：（1）AA×Aa，在F1中AA：Aa：aa=1：1：0。

基因型分别为AA、Aa的两植物个体杂交，子代的基因型种类及数量比取决于基因型Aa的植物个体所产生的配子种类及其比例。“配子比”模型的原理是基因的分离定律，位于一对同源染色体的等位基因上，在减数分裂过程中，等位基因随同源染色体的分开而分离，分别进入到不同的配子中。根据“配子比”模型得出基因型Aa的植物个体所产生的配子种类及其比例情况是A∶a=1∶1，而基因型AA的植物个体产生只含A基因的一种配子，雌雄配子的结合是随机的，因此子代的基因型种类及数量比是AA∶Aa=1∶1（图1）。

（2）AA×Aa，若亲本产生含有隐性基因的配子有50%会死亡，则在F1中AA∶Aa∶aa=2∶1∶0

题干条件不变，增加一条件“亲本产生含有隐性基因的配子有50%会死亡”。基因型为AA的植物个体产生的配子种类及数量比不变，但是基因型Aa的植物个体产生了含有隐性基因a的配子，该类型的配子有50%会死亡。根据“配子比”模型，基因型Aa的植物个体所产生的配子种类及其比例情况是A∶a=2∶1，最终得出子代的基因型种类及比例是AA∶Aa=2∶1（图2）。

（3）该植物种群中基因型为AA和Aa的植物个体数量比是1∶2，让该种群的显性个体自由交配，在F1中AA∶Aa∶aa=4∶4∶1。

基因型为AA的植物个体只产生含有A基因的一种配子，而基因型为Aa能产生含有A或a基因的比例相同的两种类型的配子。该种群中能自由交配的是基因型为AA和Aa的显性性状的植物，且这两种植物个体数量比是1：2，因此该植物种群产生的含显性A基因的配子占2/3，产生的含隐性a基因的配子占1/3。自由交配实现的是雌雄配子之间的随机结合，根据“配子比”模型数据得出F1代的基因型及数量比是AA∶Aa∶aa=4∶4∶1（图3）。

（4）该植物种群中基因型为AA和Aa的植物个体数量比是1∶2，让该种群的显性个体自由交配，若亲本产生含有隐性基因的配子有50%会死亡，则在F1中AA∶Aa∶aa=16∶8∶1。

题干前提条件不变化，增加一个条件“若亲本产生含有隐性基因的配子有50%会死亡”。基因型为AA的植物个体产生的配子种类及数量比不受影响，但基因型为Aa的植物个体产生的含有隐性基因a的配子中有50%会死亡。通过计算得知该种群中含隐性基因a的配子仅余1/6，含显性基因A的配子仍有2/3，此时该植物种群中配子的种类及比值变为A∶a=4∶1，即含隐性基因a的配子占1/5，含显性基因A的配子占4/5。自由交配是通过雌雄配子间随机结合实现的。根据“配子比”模型数据得出F1代的基因型及数量比是AA∶Aa∶aa=16∶8∶1（图4）。

例题2：现有AA、Aa、aa三种基因型个体组成的动物种群，已知该种群中具有繁殖能力的个体间通过随机交配进行繁殖，而基因型为aa的个体不具有繁殖能力，该种群繁殖一代，若F1中aa占1/16，则亲代中AA与Aa的数量比为1：1。

利用“配子比”模型，通过计算亲本产生的配子种类及数量比从而推算子代的基因型及比例，正向推导遗传实验结果。也可以根据子代基因类型及比例关系进行反向推导。根据子代基因型aa占1/16，推出含有隐性基因a的配子比例占1/4。该种群中具有繁殖能力的个体间通过随机交配进行繁殖，而基因型为aa的个体不具有繁殖能力，即显性性状基因型为AA或Aa的个体才能产生可育的配子进行繁殖后代。根据“配子比”模型推算出该动物种群中基因型為Aa的个体数量占比即y=1/2，基因型为AA的动物个体数占1/2（图5）。

二、“配子比”模型与伴性遗传

例题：某观赏鸟（性别决定类型为ZW型）的彩羽对灰羽为显性，分别由等位基因R、r控制，而长羽对短羽为显性，分别由等位基因B、b控制，基因与染色体的位置关系如图所示。不考虑基因突变和交叉互换，回答下列相关问题：

（1）若只考虑R、r和B、b两对等位基因，则该观赏鸟种群内雄鸟有10种基因型，雌鸟有8种基因型。

鸟类性别决定类型为ZW型，雄鸟性染色体组成是有两条Z染色体，雌鸟性染色体组成是一条Z染色体和一条W染色体。据图得知，亲本产生包含Z染色体的配子有4种，分别是ZRB、ZRb、ZrB、Zrb，亲本产生包含W染色体的配子有2种，分别是Wb、WB。根据亲本产生的配子类型能逆推亲本的基因型，对于雌鸟来说，雌鸟的基因型可以是ZRBWb、ZRbWb、ZrBWb、ZrbWb、ZRBWB、ZRbWB、ZrBWB、ZrbWB等8种。雄鸟性染色体的组成包含两条Z染色体，因此亲本雄鸟的基因型组成可以是：ZRBZRB、ZRBZRb、ZRBZrB、ZRBZrb、ZRbZRb、ZRbZrB、ZRbZrb、ZrBZrB、ZrBZrb、ZrbZrb等10种基因型。

通过构建“配子比”模型教会学生应用模型去理解生物学原理，把握生命现象的共性与规律，提高学生归纳推理能力和缜密的逻辑论证能力。通过分析遗传现象，帮助学生形成生命观念。自然界的生命多彩多样，每一种生命的存在都有其合理性，学生在这个过程中逐渐形成了尊重生命的意识，培养了用生命观念看待、解释复杂生命现象的能力。基于遗传学的认识，学生将树立社会责任感，辨别迷信与伪科学，培养解决实际生活中遗传学相关问题的担当和能力。

参考文献

[1]叶建伟.运用模型方法提高课堂教学的效率[J]中学生物教学，2013，（1-2）：28-30

[2]杨繁荣.数学模型在生物教学中的应用[J]中学教学研究，2015，（6）：75

作者简介：雷美华.女;出生年月：1983.02;籍贯：福建;民族：汉;最高学历：硕士研究生;目前职称：中学一级教师;研究方向：高中生物新课程教学与研究