高中生物教学中学生科学思维的建构

王闻雅

摘要：基因互作的特点是F₂出现表型与孟德尔假设不同的9∶3∶3∶1比例，本文就基因互作类型与高考真题遗传题科学思维的建构作一归纳综述。

关键词：9∶3∶3∶1 变式 基因互作

基因与性状不是简单的一对一的关系，而是一因多效，多因一效。即便是遗传典型分离比也会出现“例外”。[1]对于变式题，如何形成有效分析题干信息，明确出题者意图，掌握解题方法技巧，准确解题这一科学思维，是高中学生需具备的生物学科核心素养。[2]

一、非等位基因间的相互作用

基因互作的特点：F₂出现表现型与孟德尔假设不同的9∶3∶3∶1比例。

（一）9∶7

互补作用：两对独立遗传基因分别处于显性纯合或杂合状态时，共同决定一种性状表现；当只有一对基因是显性，或两基因都是隐性纯合时，则表现另一种性状。[3]

例：香豌豆花色遗传

科学思维一：预测子一代和子二代的基因型、表现型及其比例

香豌豆花色由两对基因（A/a，B/b）控制：

P      白花（AAbb）×白花（aaBB）

↓

F₁紫花（AaBb）

↓

F₂9紫花（A_B_）：7白花（3A_bb+3aaB_+1aabb）

（二）9∶6∶1与1∶4∶6∶4∶1

积加作用：积加作用是指两种显性基因同时存在时产生一种性状，单独存在时分别表现相似的另一种性状。

例：南瓜果形遗传

科学思维二：绘制遗传图解

P      扁形（AABB）×长形（aabb）

↓

F₁扁形（AaBb）

↓

F₂9扁形A_B_∶6球形（3aaB_+3A_bb）∶1长形aabb

规律：2种显性，1种显性，0种显性。

累加作用：所有的表现型是在隐性纯合体表现型的基础上，每增加一个显性基因即增加一个效应值。[4]

科学思维三：分析表型分离比

4个显性 AABB    1；3个显性 AaBB AABb   4；2个显性 AAbb aaBB AaBb  6；

1个显性 Aabb aaBb    4；0个显性 aabb   1。

科学思维四：归纳对比

9∶6∶1与1∶4∶6∶4∶1的差别是当表现型与显性基因种类数相关时，变式为9∶6∶1；当表现型与显性基因个数有关时，变式为1∶4∶6∶4∶1。

（三）13∶3和7∶6∶3

抑制作用：在两对独立基因中，一对基因本身不能控制性状表现，但其显性基因对另一对基因的表现却具有抑制作用。[5]

例：鸡的羽毛颜色遗传

P      白羽莱杭（AABB）×白羽温德（aabb）

↓

F₁白羽（AaBb）

↓

F₂13白羽（9A_B_+3aaB_+1aabb）：3有色羽（A_bb）

科学思维五：B/b基因本身不决定性状表现，但当显性基因B存在时对A/a基因的表现起抑制作用

抑制程度不同：若BB强抑制A，Bb弱抑制A，bb不抑制A，则7（3A_BB+3aaB_+1aabb） ∶ 6A_Bb∶3A_bb

（四）9∶3∶4和12∶3∶1

上位效应：一对基因影响了另一对非等位基因的效应。

隐性上位：在两对互作基因中，其中一对的隐性基因对另一对基因起上位性作用。

例：玉米胚乳蛋白质层颜色遗传：有色（A）/无色（a）；紫色（B）/红色（b）

P      红色（AAbb）×白色（aaBB）

↓

F₁紫色（A_B_）

↓

F₂9紫色（A_B_）∶3紅色（A_bb）∶4白色（3aaB_+1aabb）

其中a对B/b基因有隐性上位性作用。

显性上位：两对独立遗传基因共同对一对性状发生作用，而且其中一对基因对另一对基因的表现有遮盖作用。

例：燕麦颖色遗传

P          白颖（aabb）×黑颖（AABB）

↓

F₁黑颖（AaBb）

↓

F₂12黑颖（9A_B_+3A_bb）：3黄颖（aaB_）：1白颖（aabb）

科学思维六：其中A对B/b基因有显性上位性作用。

（五）15∶1

叠加效应：不同对基因对性状产生相同影响，只要两对等位基因中存在一个显性基因，表现为一种性状；只有双隐性个体表现另一种性状；F₂产生15∶1的比例。

例：荠菜蒴果形状遗传

P                     三角形（AABB）×卵形（aabb）

↓

F₁三角形（AaBb）

↓

F₂15三角形（9A_B_+3A_bb+3aaB_）：1卵形（aabb）

科学思维七：三对基因重叠作用情况下，F₂的表型分离比是63∶1

二、高考真题解析

（2019全国Ⅱ卷）某种甘蓝的叶色有绿色和紫色。已知叶色受2对独立遗传的基因A/a和B/b控制，只含隐性基因的个体表现隐性性状，其他基因型的个体均表现显性性状。某小组用绿叶甘蓝和紫叶甘蓝进行了一系列实验。

实验①：让绿叶甘蓝（甲）的植株进行自交，子代都是绿叶

实验②：让甲植株与紫叶甘蓝（乙）植株杂交，子代个体中绿叶∶紫叶＝1∶3

回答下列问题。

（1）甘蓝叶色中隐性性状是________，实验①中甲植株的基因型为________。

（2）实验②中乙植株的基因型为________，子代中有________种基因型。

（3）用另一紫叶甘蓝（丙）植株与甲植株杂交，若杂交子代中紫叶和绿叶的分离比为1∶1，则丙植株所有可能的基因型是____________________；若杂交子代均为紫叶，则丙植株所有可能的基因型是____________________；若杂交子代均为紫叶，且让该子代自交，自交子代中紫叶与绿叶的分离比为15∶1，则丙植株的基因型为________。

科学思维八：问题串式思考——1.如何判断显隐性？

解析：由实验①可知，甲自交后代未发生性状分离，因而，甲为纯合子。

2.问题台阶——为什么实验②子代个体中出现绿叶∶紫叶＝1∶3的分离比？

解析：乙植株为双杂合子。

综上，子叶为显性性狀，绿叶为隐性性状。

3.如何用配子思想解题？

解析：将问题转化为不能产生ab配子。

4.自交子代中紫叶与绿叶的表型分离比为15∶1的原因？

解析：逆推子一代和亲代基因型。

三、模考题解析

（东北三省三校二模考试）某自花授粉植物的塑果形状有三角形和卵形两种，果实形状由两对独立等位基因决定，而且两对基因为自由组合，A、a、B、b来表示。做了三组杂交实验，结果如下：

实验一：三角形×卵形，F₁均为三角形，F₂表现为15三角形：1卵形；

实验二：三角形×卵形，F₁均为三角形，F₂表现为27三角形：5卵形；

实验三：三角形×卵形，F₁均为三角形，F₂表现为3三角形：1卵形。

（1）将实验一的F₁与基因型为aabb的个体杂交，子代的表现型及比例为_______。

（2）实验二中的三角形亲本的基因型为_______。

（3）实验三中的三角形个体自交后代表现型及比例为_______。

（4）该植物开红花（EE）的个体与开白花（ee）的个体杂交，F₁杂合体（Ee）的花为粉红色。亲本甲（AABBEE）和亲本乙（aabbee）杂交，得F₁，将F₁自交得到F₂，如果F₂的表现型有_______种，且他们的比例为_______，则这三对形状的遗传符合基因自由组合定律。F₂个体中，自交后代不发生性状分离的红花、三角形果实的个体占F₂的_______，这部分红花、三角形果实个体中纯合子占该部分的_______。

科学思维九：平行思维

15：1是谁的变式？子一代一定只有一种基因型吗？

问题转换为：不能产生哪种配子？在特殊分离比中，自交后代不发生性状分离的个体一定是纯合子吗？

学生通过一连串科学思维训练，阐明基因自由组合定律中9：3：3：1的几种变式。形成批判性思维、创新思维、提高沟通能力和协作能力。总结遗传规律及答题技巧。

参考文献：

[1]黎娇华，胡要文.大单元模式下“孟德尔的豌豆杂交实验（二）”教学设计[J].中学生物学，2023，39（2）：47-50.

[2]束家宽.例析高考生物试题中自由组合定律“变式题”[J].中学生物教学，2012（8）：50-52.

[3]戴立军，何亚丹.高中生物教学中学生分析能力的培养[J].考试周刊，2017（11）：138.

[4]郑晓璇，科学论证在“基因的自由组合定律”复习课中的应用[J].生物学通报，2022（08）.

[5]尹娜.课堂教学中社会责任素养的提升策略——以“基因的分离与自由组合定律”复习课为例[J].生物学教学，2021（12）.