高考遗传试题中的“演绎推理”

2023-12-07赵燕

教学考试(高考生物) 2023年5期

赵燕

(安徽省合肥市第一中学)

《普通高中生物学课程标准(2017年版2020年修订)》(以下简称《课程标准》)提出以培养学生核心素养为学科教学宗旨,核心素养中的科学思维是运用科学的思维方法认识事物、解决实际问题的思维习惯和能力。演绎推理能力是学生在高中生物学学习过程中发展逻辑思维能力的重要途径,也是高考考查的重点之一。教师要明确培养学生演绎推理能力的重要性,并以此为目标全面优化教学模式。本文分析演绎推理在近6年全国卷和课标卷遗传基本规律试题中的应用,为生物学备考提供参考依据。

遗传基本规律试题以选择题和非选择题两种形式出现,相比其他考点的试题难度较大,考场上单位时间得分率较低。高考遗传规律题常以下文六种考查模式呈现。

一、演绎推理在真题中的考查模式

(一)分离定律——复等位基因

(2023年全国甲卷6题)水稻的某病害是由某种真菌(有多个不同菌株)感染引起的。水稻中与该病害抗性有关的基因有3个(A1、A2、a);基因A1控制全抗性状(抗所有菌株),基因A2控制抗性性状(抗部分菌株),基因a控制易感性状(不抗任何菌株),且A1对A2为显性,A1对a为显性、A2对a为显性。现将不同表现型的水稻植株进行杂交,子代可能会出现不同的表现型及其分离比。下列叙述错误的是

(A)

A.全抗植株与抗性植株杂交,子代可能出现全抗∶抗性=3∶1

B.抗性植株与易感植株杂交,子代可能出现抗性∶易感=1∶1

C.全抗植株与易感植株杂交,子代可能出现全抗∶抗性=1∶1

D.全抗植株与抗性植株杂交,子代可能出现全抗∶抗性∶易感=2∶1∶1

【演绎推理】

【高考启示】本题以复等位基因为载体,考查对分离定律的理解和应用,考查内容较为基础,学生利用演绎推理能力厘清基因和性状的对应关系即可解出。

(二)自由组合定律——9∶3∶3∶1变式

(2023年全国甲卷32题节选)乙烯是植物果实成熟所需的激素,阻断乙烯的合成可使果实不能正常成熟,这一特点可以用于解决果实不耐储存的问题,以达到增加经济效益的目的。现有某种植物的3个纯合子(甲、乙、丙),其中甲和乙表现为果实不能正常成熟(不成熟),丙表现为果实能正常成熟(成熟),用这3个纯合子进行杂交实验,F1自交得F2,结果如表。

实验杂交组合F1表现型F2表现型及分离比①甲×丙不成熟不成熟∶成熟=3∶1②乙×丙成熟成熟∶不成熟=3∶1③甲×乙不成熟不成熟∶成熟=13∶3

回答下列问题。

(2)从实验①和②的结果可知,甲和乙的基因型不同,判断的依据是________________。

(3)已知丙的基因型为aaBB,且B基因控制合成的酶能够催化乙烯的合成,则甲、乙的基因型分别是________。实验③中,F2成熟个体的基因型是________,F2不成熟个体中纯合子所占的比例为________。

【演绎推理】

【参考答案】(2)实验①和实验②的F1性状不同,F2的性状分离比不相同 (3)AABB、aabb aaBB和aaBb 3/13

(2023年新课标卷5题)某研究小组从野生型高秆(显性)玉米中获得了2个矮秆突变体。为了研究这2个突变体的基因型,该小组让这2个矮秆突变体(亲本)杂交得F1,F1自交得F2,发现F2中表型及其比例是高秆∶矮秆∶极矮秆=9∶6∶1。若用A、B表示显性基因,则下列相关推测错误的是

(D)

A.亲本的基因型为aaBB和AAbb,F1的基因型为AaBb

B.F2矮秆的基因型有aaBB、AAbb、aaBb、Aabb,共4种

C.基因型是AABB的个体为高秆,基因型是aabb的个体为极矮秆

D.F2矮秆中纯合子所占比例为1/2,F2高秆中纯合子所占比例为1/16

【演绎推理】

【高考启示】这两道题均为9∶3∶3∶1变式,考查点源自教材中的基本内容,在求解概率时注意占比的范围。

(三)自由组合定律——致死类型

1.个体致死

(2023年全国乙卷6题)某种植物的宽叶/窄叶由等位基因A/a控制,A基因控制宽叶性状:高茎/矮茎由等位基因B/b控制,B基因控制高茎性状。这2对等位基因独立遗传。为研究该种植物的基因致死情况,某研究小组进行了两个实验,实验①:宽叶矮茎植株自交,子代中宽叶矮茎∶窄叶矮茎=2∶1;实验②:窄叶高茎植株自交,子代中窄叶高茎∶窄叶矮茎=2∶1。下列分析及推理中错误的是

(D)

A.从实验①可判断A基因纯合致死,从实验②可判断B基因纯合致死

B.实验①中亲本的基因型为Aabb,子代中宽叶矮茎的基因型也为Aabb

C.若发现该种植物中的某个植株表现为宽叶高茎,则其基因型为AaBb

D.将宽叶高茎植株进行自交,所获得子代植株中纯合子所占比例为1/4

【演绎推理】

2.配子致死

(2022全国甲卷6题)某种自花传粉植物的等位基因A/a和B/b位于非同源染色体上。A/a控制花粉育性,含A的花粉可育;含a的花粉50%可育、50%不育。B/b控制花色,红花对白花为显性。若基因型为AaBb的亲本进行自交,则下列叙述错误的是

(B)

A.子一代中红花植株数是白花植株数的3倍

B.子一代中基因型为aabb的个体所占比例是1/12

C.亲本产生的可育雄配子数是不育雄配子数的3倍

D.亲本产生的含B的可育雄配子数与含b的可育雄配子数相等

【演绎推理】

【高考启示】遗传致死题型首先明确是个体致死还是配子致死,其次需确认致死的概率,再演绎推理中用数字比例呈现更易解答。

(四)自由组合定律和伴性遗传

1.XY型

(2023年新课标卷34题)果蝇常用作遗传学研究的实验材料。果蝇翅型的长翅和截翅是一对相对性状,眼色的红眼和紫眼是另一对相对性状,翅型由等位基因T/t控制,眼色由等位基因R/r控制。某小组以长翅红眼、截翅紫眼果蝇为亲本进行正反交实验,杂交子代的表型及其比例分别为,长翅红眼雌蝇∶长翅红眼雄蝇=1∶1(杂交①的实验结果);长翅红眼雌蝇∶截翅红眼雄蝇=1∶1(杂交②的实验结果)。回答下列问题。

(1)根据杂交结果可以判断,翅型的显性性状是________,判断的依据是________________。

(2)根据杂交结果可以判断,属于伴性遗传的性状是________,判断的依据是____________________。杂交①亲本的基因型是________,杂交②亲本的基因型是________。

(3)若杂交①子代中的长翅红眼雌蝇与杂交②子代中的截翅红眼雄蝇杂交,则子代翅型和眼色的表型及其比例为________________。

【演绎推理】

【参考答案】(1)长翅亲代是长翅和截翅果蝇,杂交①子代全是长翅 (2)翅型翅型的正反交实验结果不同 RRXTXT、rrXtY rrXtXt、RRXTY (3)红眼长翅雌蝇∶红眼截翅雌蝇∶红眼长翅雄蝇∶红眼截翅雄蝇∶紫眼长翅雌蝇∶紫眼截翅雌蝇∶紫眼长翅雄蝇∶紫眼截翅雄蝇=3∶3∶3∶3∶1∶1∶1∶1

2.ZW型

(2022全国乙卷6题)依据鸡的某些遗传性状可以在早期区分雌雄,提高养鸡场的经济效益。已知鸡的羽毛性状芦花和非芦花受1对等位基因控制。芦花鸡和非芦花鸡进行杂交,正交子代中芦花鸡和非芦花鸡数目相同,反交子代均为芦花鸡。下列分析及推断错误的是

(C)

A.正交亲本中雌鸡为芦花鸡,雄鸡为非芦花鸡

B.正交子代和反交子代中的芦花雄鸡均为杂合体

C.反交子代芦花鸡相互交配,所产雌鸡均为芦花鸡

D.仅根据羽毛性状芦花和非芦花即可区分正交子代性别

【演绎推理】用ZA、Za表示这对等位基因

【高考启示】本题型在2021年全国甲卷、乙卷、2019年新课标Ⅰ中均出现。在2022年全国乙卷中则以课本为基,考查了ZW型性别决定的遗传方式。

(五)自由组合定律——融合酶和基因对性状的控制

(2023年全国乙卷32题节选)某种观赏植物的花色有红色和白色两种。花色主要是由花瓣中所含色素种类决定的,红色色素是由白色底物经两步连续的酶促反应形成的,第1步由酶1催化,第 2步由酶2催化,其中酶1的合成由A基因控制,酶2的合成由B基因控制。现有甲、乙两个不同的白花纯合子,某研究小组分别取甲、乙的花瓣在缓冲液中研磨,得到了甲、乙花瓣的细胞研磨液,并用这些研磨液进行不同的实验。

实验一:探究白花性状是由A或B基因单独突变还是共同突变引起的

①取甲、乙的细胞研磨液在室温下静置后发现均无颜色变化。

②在室温下将两种细胞研磨液充分混合,混合液变成红色。

③将两种细胞研磨液先加热煮沸,冷却后再混合,混合液颜色无变化。

实验二:确定甲和乙植株的基因型

将甲的细胞研磨液煮沸,冷却后与乙的细胞研磨液混合,发现混合液变成了红色。

(2)实验一②中,两种细胞研磨液混合后变成了红色,推测可能的原因是________________。

(3)根据实验二的结果可以推断甲的基因型是________,乙的基因型是________;若只将乙的细胞研磨液煮沸,冷却后与甲的细胞研磨液混合,则混合液呈现的颜色是________。

【演绎推理】

【参考答案】(2)甲乙均为单基因突变,且突变的基因不同,两种植株的细胞分别含有酶1和酶2,混合前各缺少一种酶无法形成红色色素,细胞研磨液混合后,白色底物在两种酶的作用下形成红色色素 (3)AAbb aaBB 白色

【高考启示】本题以自由组合定律为依托,考查酶和基因对性状的控制,此题型在2022年全国乙卷、2020全国Ⅱ卷中也曾出现。学生需要根据题目线索厘清题干所述,梳理演绎推理过程。本题考查实验现象分析、结果预测等科学探究能力,对学生的科学思维能力要求较高。

(六)其他考查模式

1.自由组合定律——实验设计

(2022全国甲卷32题节选)玉米是我国重要的粮食作物。玉米通常是雌雄同株异花植物(顶端长雄花序,叶腋长雌花序),但也有的是雌雄异株植物。玉米的性别受两对独立遗传的等位基因控制,雌花花序由显性基因B控制,雄花花序由显性基因T控制,基因型bbtt个体为雌株。现有甲(雌雄同株)、乙(雌株)、丙(雌株)、丁(雄株)4种纯合体玉米植株。

(2)乙和丁杂交,F1全部表现为雌雄同株;F1自交,F2中雌株所占比例为________,F2中雄株的基因型是________;在F2的雌株中,与丙基因型相同的植株所占比例是________。

(3)已知玉米籽粒的糯和非糯是由1对等位基因控制的相对性状。为了确定这对相对性状的显隐性,某研究人员将糯玉米纯合体与非糯玉米纯合体(两种玉米均为雌雄同株)间行种植进行实验,果穗成熟后依据果穗上籽粒的性状,可判断糯与非糯的显隐性。若糯是显性,则实验结果是________________;若非糯是显性,则实验结果是________________。

【演绎推理】

(2)

(3)

【参考答案】(2)1/4 bbTT、bbTt 1/4 (3)非糯玉米植株的果穗上有糯玉米的籽粒,糯玉米植株的果穗上全为糯玉米籽粒糯玉米植株的果穗有非糯玉米的籽粒,非糯玉米植株的果穗上全部为非糯玉米的籽粒

【高考启示】第(2)(3)小问重点考查演绎推理和科学思维。实验设计的考查在2019新课标Ⅲ卷、2020全国新课标Ⅰ和2020全国新课标Ⅲ卷的大题中均出现。

2.多对等位基因的推理

(2021全国乙卷6题)某种二倍体植物的n个不同性状由n对独立遗传的基因控制(杂合子表现显性性状)。已知植株A的n对基因均杂合。理论上,下列说法错误的是

(B)

A.植株A的测交子代会出现2n种不同表现型的个体

B.n越大,植株A测交子代中不同表现型个体数目彼此之间的差异越大

C.植株A测交子代中n对基因均杂合的个体数和纯合子的个体数相等

D.n≥2时,植株A的测交子代中杂合子的个体数多于纯合子的个体数

【演绎推理】

【高考启示】此类遗传规律推理题在解答时,学生必须明确此题需要从特殊到一般,用一对、两对、三对基因的规律总结出n对基因的遗传规律,从而快速破解问题设置。

3.基因位置的推理

(2020新课标Ⅰ卷5题)已知果蝇的长翅和截翅由一对等位基因控制。多只长翅果蝇进行单对交配(每个瓶中有1只雌果蝇和1只雄果蝇),子代果蝇中长翅∶截翅=3∶1。据此无法判断的是

(C)

A.长翅是显性性状还是隐性性状

B.亲代雌蝇是杂合子还是纯合子

C.该等位基因位于常染色体还是X染色体上

D.该等位基因在雌蝇体细胞中是否成对存在

【演绎推理】

【高考启示】本题只涉及课本中出现的常染色体和仅位于X染色体上两种情况,对于XY同源区并未涉及,难度不大。但高考备考需要对于基因在XY同源区的题目进行拓展应用。

4.遗传定律实质的推理

(2021全国甲卷32题)植物的性状有的由1对基因控制,有的由多对基因控制。一种二倍体甜瓜的叶形有缺刻叶和全缘叶,果皮有齿皮和网皮。为了研究叶形和果皮这两个性状的遗传特点,某小组用基因型不同的甲乙丙丁4种甜瓜种子进行实验,其中甲和丙种植后均表现为缺刻叶网皮。杂交实验及结果见下表(实验②中F1自交得F2)。