遗传题中基因频率法使用误区初探

江苏 瞿 栗

遗传题一直是高考的必考题型，在历年高考或模拟考试中往往都是压轴题，有一定难度。由于学生们能力具有差异，所以遗传题往往具有较大的区分度，也更容易拉开学生间的差距。江苏省高考在2020届之前采用“3+2”的模式，选修科目采用等级考核制度，分值转换成等级之后差异不显著，但2021届开始实行“3+3”的高考新方案，选修科目采用等级赋分制度，最后计入高考总成绩。因此，遗传题做得好不好，在成绩上体现得十分明显。

笔者在解析某一模拟试卷中的遗传题时，遇到了采用两种不同解法得出不同答案的困惑，在此进行简单探讨。

1.解题分析

野生型果蝇的腹部和胸部都有短刚毛(相关基因用A和a表示)，眼色为红眼(相关基因用B和b表示)。现有一只突变果蝇S，研究者利用其进行如图所示杂交实验。请分析回答问题。

(1)果蝇红眼的遗传方式是________，果蝇S刚毛性状的突变类型是________性突变。

(2)F1中，类型①②的基因型分别是________；F2中，类型⑦的基因型是________。

(3)F2中，基因型与实验2的亲本基因型相同的个体所占比例为________。

(4)若让F2中的类型⑤⑧充分混合后并进行随机交配，则后代中腹部长刚毛白眼雌果蝇所占比例为________。

(5)观察发现，F2中的类型⑤⑥中，各有1/3的果蝇胸部无刚毛。而实验中其他果蝇的胸部均有刚毛，出现这一现象的原因最可能是______________。

【参考答案】(1)伴X染色体显性遗传 显 (2)AaXBXb、AaXbY aaXBXb、aaXBY (3)1/4 (4)1/32 (5)两个A基因抑制果蝇胸部长出刚毛，只有一个A基因时无此效应

根据题干信息可以推断出P中的果蝇S基因型为AaXbXb，野生型个体基因型为aaXBY。则F1中①1/4腹部长刚毛红眼雌蝇基因型为AaXBXb，②1/4腹部长刚毛白眼雄蝇基因型为AaXbY，③1/4腹部短刚毛红眼雌蝇基因型为aaXBXb，④1/4腹部短刚毛白眼雄蝇基因型为aaXbY。进一步根据实验2中F1中的①AaXBXb与②AaXbY个体间随机交配，可计算出F2的基因型及比例。此时，有3种常见的解题方法：个体棋盘法(交配法)、配子棋盘法(配子法)、乘法原则(基因频率法)。3种方法所得F2基因型结果均一致(表1)。

表1 F2基因型及比例

据第(4)小问的题干信息，让F2中的类型⑤⑧充分混合后并进行随机交配，同样有3种解题方法：个体棋盘法(交配法)、配子棋盘法(配子法)、乘法原则(基因频率法)，因个体棋盘法在此处的计算十分烦琐，故而不再展开赘述，只讨论配子棋盘法和基因频率法。

⑤⑧充分混合后，所得雌性中：1/4AAXBXb、2/4AaXBXb、1/4aaXbXb；所得雄性中：1/4AAXBY、2/4AaXBY、1/4aaXbY。两对独立的等位基因随机交配的问题，可以拆分成两对分离定律的问题来解决，采用基因频率法(表2、表3)。符合题意的腹部长刚毛白眼雌果蝇(AAXbXb、AaXbXb)所占的比例为3/4(AA+Aa)×5/64(XbXb)=15/256。

表2 基因频率法1

表3 基因频率法2

若采用配子棋盘法，符合题意的腹部长刚毛白眼雌果蝇(AAXbXb、AaXbXb)所占的比例为2/64(表4)。与基因频率法所得结果不一致。

表4 配子棋盘法

2.错因探讨

依据解题过程中由F1中的①与②随机交配得到F2的情况可知，配子棋盘法和基因频率法所得到的结果应该是一致的。但是由⑤与⑧充分混合后随机交配的结果可见，配子棋盘法和基因频率法计算得到的结论是有出入的，这其中势必有一种方法是值得商榷的。

回顾⑤与⑧随机交配的解题过程，可以发现，在利用基因频率法计算时，最终得到的子代有3种(AA、Aa、aa)乘5种(XBXB、XBXb、XbXb、XBY、XbY)，共15种基因型，而配子棋盘法得到的子代中只有14种基因型，AAXbXb这种基因型没有出现。追根溯源，是因为⑤⑧中无法产生基因型为AXb的雄配子，而采用基因频率法解题时，这种基因型配子的情况被一并考虑在内了。

(1)缺失配子，某种配子无法由亲本产生

⑤⑧混合后的雄性中：1/4AAXBY、2/4AaXBY、1/4aaXbY，无法产生基因型为AXb的雄配子，故而在采用配子棋盘法计算的过程中，雄性个体只产生5种配子。而基因频率法计算时，所有6种雄配子都会出现。正是因为存在配子缺失的情况，若此时采用基因频率法计算就会出现错误。

(2)配子不缺失，组合比例不准确

并不是配子组合情况完整，就说明配子棋盘法和基因频率法是通用的。如：1/5BBXAXa，2/5BbXAXA，2/5BbXAXa能产生全部4种类型的配子，但采用配子棋盘法和基因频率法计算时，得出的结果却也是不一致的。再比如1/3AaBB，1/3AABb，1/3AaBb同样能产生全部4种类型的配子，但这两种方法计算结果也不一致。

(3)特例分析

例题第(4)小问还有一种简单的解法，观察⑤⑧中雌雄个体基因型组成情况，结合题干设问，想要得到腹部长刚毛白眼雌果蝇(AAXbXb、AaXbXb)，只有⑤⑧中的雄性：1/4aaXbY和雌性：1/4AAXBXb、2/4AaXBXb交配，才能得到相应后代，此种计算方法更为简单，省去了烦琐的棋盘法计算。所以，在解题时，要先观察题目设问，不能拿到题目就开始一味地进行计算。

3.总结与反思

在实际解题过程中，大部分情况下，两对等位基因位于两对同源染色体上，遵循基因自由组合定律的遗传题，配子棋盘法和基因频率法是通用的，但也会存在一些题目，如文中例题的第(4)小问，就不适用基因频率法，而只能用配子棋盘法。所以，虽然在解题时基因频率法能简化解题过程，减小计算量，但该方法没有百分百的适用性，而配子棋盘法是具有通用性的。

这是因为自由交配(随机交配)是指群体中任一配子可以和任一异性配子结合，本质是雌雄配子随机结合，在群体水平实现。而自由组合定律是个体在产生配子的过程中，等位基因分离，非等位基因自由组合，在个体层面实现。采用基因频率法解题时，默认的是在群体水平产生配子，此时若生搬硬套分离定律和自由组合定律，会额外多考虑情况，某些配子不能出现，却被一并考虑在内，与事实相悖。