浅谈遗传实验分析及设计题的解答技巧

湖北 陆龙志 蒋星强

(作者单位：湖北省十堰市房县第一中学)

近几年全国卷理综生物学部分及单科生物学试卷对于遗传部分的考查，主要侧重于探究(验证)遗传规律和基因位置的实验法判定的分析及设计。这些试题均通过创设实验情境，还原科学探究的真实过程，让考生体会真正的科学探究历程，把握科学探究思路，以培养考生的科学思维，同时能较好地考查考生的理解能力和实验探究能力，凸显科学思维和科学探究等学科核心素养。

考向1 判断是否符合遗传规律

解答技巧1 “提公因式法”判断任意两对等位基因是否遵循基因的自由组合定律

孟德尔自由组合定律的实质是研究两对或两对以上的基因分别位于不同对的同源染色体上的遗传问题。若面临三对或以上的等位基因的遗传问题时，可以将两个个体杂交产生的子代基因型相加，采用“提公因式法”，最后不能继续提取的一个多项式中的两对等位基因连锁，即位于一对同源染色体上；若只是给出一个三对等位基因的个体所产生的不同基因型的配子，也可将配子相加后提公因式进行同样的分析。

【例1】(改编)某动物细胞中位于染色体上的基因A、B、C对a、b、c为显性。用两个纯合个体交配得F1，F1测交结果为aabbCc∶AaBbcc∶aaBbCc∶Aabbcc=1∶1∶1∶1。则F1体细胞中三对基因在染色体上的位置是 ( )

【答案】C

【解析】结合题意并利用“提公因式法”：aabbCc+AaBbcc+aaBbCc+Aabbcc=abc(abC+ABc+aBC+Abc)=abc[aC(B+b)+Ac(B+b)]=abc(aC+Ac)(B+b)；由此可知，a、C和A、c各自连锁，并与B/b自由组合，所以这三对基因位于两对染色体上，其中A/a和C/c不遵循孟德尔遗传规律。

【思路点拨】解决此类问题的要点：(1)始终要紧扣测交的含义和特点，即将待测个体与隐性纯合子杂交，测交后代的表现型种类及比例完全取决于待测个体所产生的配子种类数及比例。(2)结合模型解法和题干信息，可采用“提公因式法”解决。

解答技巧2 “简笔画分析法”判断任意两对等位基因是否遵循基因的自由组合定律

若出现三对等位基因控制的性状遗传，要判断任意两对等位基因是否遵循基因的自由组合定律的问题，但题目中并没有告知杂交后代基因型及其比例，此时就不能用“提公因式法”判断基因在染色体上的位置，而要结合题目的信息换用“简笔画分析法”进行判断，即利用画细胞图像和遗传图解过程的方法快速进行分析判断。

【例2】(改编)某植株的花色由三对等位基因共同控制。显性基因同时存在表现为红花，其余都开白花，现用同一红花植株分别与三种白花植株杂交，结果如下(不考虑染色体交叉互换)。请回答下列问题：

甲组红花植株×aaBBrr→F1中红花植株占25%

乙组红花植株×AAbbrr→F1中红花植株占25%

丙组红花植株×aabbRR→F1中红花植株占50%

(1)根据甲、乙两组杂交结果推断，该红花植株的基因型为________，综合分析三组杂交结果，控制花色的三对等位基因位于________对同源染色体上，其中A、a与B、b的遗传________(填“遵循”或“不遵循”)基因自由组合定律。

(2)三组杂交所得F1中白花植株的基因型共有________种。在上述分析的基础上判断，若该红花植株自交一代，理论上后代的表现型及比例为________。

(3)若基因型为aabbRR的白花植株细胞中缺失一条基因a所在的染色体，则其正常减数分裂所产生的配子基因类型是________。

【答案】(1)AaBbRr 两 不遵循 (2)8 红花∶白花=9∶7 (3)abR和R

【解析】本题考查基因自由组合定律的相关知识，意在考查考生的理解能力和综合运用能力，培养考生的科学思维。(1)结合题意和“简笔画分析法”可知：若三对基因均位于非同源染色体上，则与丙组杂交结果不相符；若A/a与r/R连锁并与B/b自由组合，则与甲组、丙组杂交结果不相符；若A/a与B/b连锁并与R/r自由组合，则与三组杂交的结果均相符。综合以上分析，该红花植株的基因型为AaBbRr，控制花色的三对等位基因位于两对同源染色体上，其中A、a与B、b的遗传不遵循基因自由组合定律。(2)由以上分析可知，该红花植株可产生ABR、ABr、abR、abr四种基因型的配子，依据三组杂交实验的结果，甲、乙、丙三组分别产生三种、三种、两种基因型的白花植株。若该红花植株自交一代，理论上后代红花与白花比例为9∶7(表1)。

表1

(3)由“简笔画分析”知，a、b连锁并与RR自由组合，所以若基因型为aabbRR的白花植株细胞内缺失一条基因a所在的染色体，则在减数分裂过程中，两条含基因R的同源染色体在第一次减数分裂后期分别移向细胞两极，含基因a、b的染色体随机移向细胞一极，然后经过第二次减数分裂最终形成两种基因型的配子：abR和R。

【思路点拨】据题意及三组杂交实验结果，结合“简笔画分析法”可推理出红花植株的基因型及相关基因在染色体上的位置(图1、图2、图3)。

图1

图2

图3

解答技巧3 自交法或测交法验证遗传规律

控制两对或多对相对性状的基因位于一对同源染色体上，相应性状的遗传便符合分离定律；位于两对或多对同源染色体上，相应性状的遗传便符合自由组合定律。因此此类试题可转化成分离定律或自由组合定律的验证题型。具体方法如下。

①自交法：F1自交，如果后代性状分离比符合3∶1，则控制两对或多对相对性状的基因位于一对同源染色体上；如果后代性状分离比符合9∶3∶3∶1(或3∶1)n(n≥2)，则控制两对或多对相对性状的基因位于两对或多对同源染色体上。

②测交法：F1测交，如果测交后代性状分离比符合1∶1，则控制两对或多对相对性状的基因位于一对同源染色体上；如果测交后代性状分离比符合1∶1∶1∶1或(1∶1)n(n≥2)，则控制两对或多对相对性状的基因位于两对或多对同源染色体上。

【例3】某植物的性别由两对独立遗传的基因(T/t和D/d)控制，T_dd为雌株，ttD_为雄株，T_D_、ttdd为雌雄同株。叶片颜色深绿和浅绿由另一对独立遗传的等位基因控制。研究人员用深绿雄株和浅绿雌株杂交，所得后代(F1)中，深绿雌雄同株个体和深绿雄株个体各占一半。回答下列问题。

(1)叶片颜色中显性性状是________。两个亲本中，杂合子亲本是________。

(2)甲、乙两学习小组分别选用TtDd与ttdd杂交、TtDd自交的方法验证两对基因(T/t和D/d)的遗传遵循自由组合定律。若甲组的子代的性状及比例为________，乙组的子代的性状及比例为________，则能证明两对基因的遗传遵循自由组合定律。同学们讨论后认为，乙组所选方法优于甲组，其理由是________。

【答案】(1)深绿 浅绿雌株 (2)雌雄同株∶雌株∶雄株=2∶1∶1 雌雄同株∶雌株∶雄株=10∶3∶3 不用进行人工杂交，操作简便

【解析】本题考查遗传规律的应用，意在考查考生的分析判断能力。(1)根据题中信息可知，亲本的叶片颜色为深绿与浅绿，F1的叶片都表现为深绿，则深绿为显性性状。根据题中信息可知，亲本雄株的基因型为ttD_，雌株的基因型为T_dd，二者杂交所得后代中雌雄同株与雄株各占一半，而没有出现雌株(T_dd)，推断亲本雄株的基因型为ttDD，则亲本雌株的基因型为Ttdd，因此杂合亲本是浅绿雌株。(2)若T/t、D/d的遗传遵循自由组合定律，甲组中TtDd与ttdd杂交，所得后代的基因型及表现型为TtDd(雌雄同株)、Ttdd(雌株)、ttDd(雄株)、ttdd(雌雄同株)，表现型及其比例为雌株∶雌雄同株∶雄株=1∶2∶1。乙组中TtDd自交的表现型及比例为10(9TD+1ttdd雌雄同株)∶3Tdd(雌株)∶3ttD(雄株)。由于TtDd和ttdd都为雌雄同株，二者杂交时，需要对母本进行去雄处理，TtDd自交时可以省去去雄环节，故甲组操作比乙组复杂，因此乙组所选方法优于甲组。

【反思领悟】要验证两对等位基因的遗传是否遵循基因的自由组合定律，可用自交法或测交法；自交后代表现型比例9∶3∶3∶1或其特殊比，组合数为16；测交后代表现型比例1∶1∶1∶1或其特殊比。

表2

【例4】某科研小组对野生黑身果蝇(野生果蝇均为纯合子)进行X射线处理，得到一只雄性灰身果蝇。对该雄性灰身果蝇初步研究发现，突变性状是由位于一条染色体上的某基因突变产生的，该基因可能位于X染色体上，也可能位于常染色体上，但Y染色体上没有。该小组想进一步弄清突变后基因的显隐性及其在染色体上的位置，请帮助他们设计一个一代杂交实验方案，并写出预期的结果与结论。

(1)杂交方法：________。

(2)预期结果与结论：

①若子代雌果蝇和雄果蝇均为一半黑身、一半灰身，说明突变基因位于常染色体上，突变后基因为显性。

②________。

③________。

(3)现已知果蝇的体色灰身和黑身受一对等位基因(A、a)控制，另一对同源染色体上的等位基因(B、b)会影响黑身果蝇的体色深度，两对基因Y染色体上都没有。科研人员选用一只黑身雌蝇与一只灰身雄蝇进行杂交，F1全为灰身，F1自由交配，F2的表现型为灰身雄∶灰身雌∶黑身雄∶黑身雌∶深黑身雄=6∶6∶1∶2∶1，则亲本中雌、雄果蝇的基因型分别为________。让F2中黑身果蝇相互杂交，则F3中黑身果蝇所占比例为________。

【答案】(1)让该雄性灰身果蝇与多只野生雌性黑身果蝇杂交，观察并记录子代雌雄果蝇的体色及比例 (2)若子代雌果蝇和雄果蝇均全为黑身，说明突变基因位于X染色体上，突变后基因为隐性 若子代雌果蝇全为灰身，雄果蝇全为黑身，说明突变基因位于X染色体上，突变后基因为显性 (3)aaXBXB和AAXbY 7/8

【解析】(1)要设计实验证明基因的显隐性及其在染色体上的位置，杂交方法是让该雄性灰身果蝇与多只野生雌性黑身果蝇杂交，观察并记录子代雌雄果蝇的体色及比例。

(2)预期结果与结论：①若子代雌果蝇和雄果蝇均为一半黑身、一半灰身，说明突变基因位于常染色体上，突变后基因为显性。

②若子代雌果蝇和雄果蝇全为黑身，说明突变基因位于X染色体上，突变后基因为隐性；

③若子代雌果蝇全为灰身，雄果蝇全为黑身，说明突变基因位于X染色体上，突变后基因为显性。

(3)一只黑身雌蝇与一只灰身雄蝇进行杂交，F1全为灰身，说明灰身为显性，F1自由交配，F2的表现型为雌性中灰∶黑=3∶1，雄性中灰∶黑∶深黑=6∶1∶1，雌雄表现不一致，说明至少一对基因位于性染色体上，且F1基因型为AaXBXb，AaXBY，说明亲代基因型为aaXBXB和AAXbY，让F2中黑身果蝇(aaXBX-，aaXBY)相互杂交，后代中只有黑色和深黑色两种类型，深黑色aaXbY为1/4×1/2=1/8，黑色的基因型为1-1/8=7/8。

【思路点拨】解决本题的关键：(1)探究基因位于常染色体上还是X染色体上时，①若已知性状的显隐性，一般用隐性雌与显性雄杂交；②若未知性状的显隐性，一般用正反交法。(2)第(3)小题可根据F2的表现型及比例并利用“分离法”逆推F1的基因型，从而推知亲本基因型。

近年来生物学高考试题总体呈现出“稳中求变、立意创新”的特点。“稳”指的是考查的内容相对稳定，考查内容主要集中在分离定律、自由组合定律、伴性遗传等遗传部分的核心知识上；“变”指的是考查形式和考查角度在不断变化，如考查基因显隐性关系的判别、基因型的判定、遗传特例及其应用、基因定位等。预测2022年高考对遗传部分的考查仍然强调“能力为主，素养为先”的命题思想，以遗传规律和基因位置的判断的实验分析和设计等为热门考查角度。朱熹说过：“读书无疑，须教有疑，有疑者无疑，至此方是长进。”通过上述试题的探究分析，笔者深刻地认识到，要大面积提高学生的学习成绩，除了狠抓学生主动学习的习惯外，教师必须苦练内功，善于摸索，精于研究，深钻教材，方能提高教学效率，提升学生的综合能力。