棋盘法在高中遗传学计算题中的应用及拓展

罗敏丽（福州第七中学，福建福州350012）

棋盘法在高中遗传学计算题中的应用及拓展

罗敏丽
（福州第七中学，福建福州350012）

棋盘法可以简单并直接地计算各种杂交后代基因型和表现型的概率。该种方法适用于一对或两对基因的自由组合。可快速、准确地解决高中遗传学计算题中相关概率的计算，也可以将棋盘法拓展应用到较复杂的遗传概率统计和相关基因频率的计算中。

棋盘法；基因分离定律；基因自由组合定律；概率

遗传学试题历来是高考的必考题，虽然目前对有关基因型和表现型的计算考查要求略有降低，但计算题仍然是遗传学试题中的热点题型。学生在复杂的分析和计算过程中，往往思维混乱，而降低得分率。如何快速并准确地利用题目所给的有效信息，计算出相应的概率，一直是学生学习的难点，也是教学的重点。［1］文章通过分析典型的遗传学试题，阐述棋盘法在高中生物学遗传计算题中的应用及拓展，以提高学生解题的效率及正确率。

一、棋盘法在基因分离定律中的应用

基因分离定律是解决复杂遗传题目的基础和关键，只有熟练掌握基因分离定律的解题技巧，准确分析每对相对性状的相关基因型和表现型的比例及概率，才能轻松地解决基因自由组合定律的各种组合类型题目。在一对相对性状的遗传题的解答过程中，常用的数据为子代基因型及表现型的比例及概率，可以利用棋盘法解决自交或杂交后代的基因型及比例、表现型及比例。［2］在此类型题目的解答过程中，首先求出雌、雄亲本产生配子的种类及比例，其次利用棋盘法一目了然地写出雌、雄配子的组合结果。

1.解决有关自交问题

例1.基因型为Dd的高茎豌豆自交，则子一代中各种基因型和表现型的概率及比例（如表1）。

表1 高茎豌豆（Dd）自交分析

经统计得出子一代F1各种基因型的概率及比例为DD=1/4，Dd=1/4+1/4=1/2，dd=1/4，DD:Dd:dd=1:2:1，高茎：矮茎=3:1

2.解决有关杂交问题

例2.基因型为Dd的高茎豌豆与基因型为dd的矮茎豌豆测交，测交后代中基因型和表现型的概率及比例（如表2）。

表2 高茎豌豆（Dd）与矮茎豌豆（dd）测交分析

经统计得出子一代F1各种基因型的概率及比例为Dd=1/2，dd=1/2，Dd:dd=1:1，高茎：矮茎=1:1

二、棋盘法在基因自由组合定律中的应用

快速并准确解决基因自由组合定律的关键是要熟练掌握基因分离定律，在熟练掌握基因分离定律的基础上，针对两对相对性状的亲本自交和杂交后代的基因型和表现型的种类及比例，可以将两对不同的性状单独分析、分别计算出每对相对性状的基因型和表现型的概率，最后利用乘法法则计算出所需的数据。棋盘法能清晰明了地展现此计算过程与结果。

1.解决有关自交问题

例3.基因型为YyRr的黄色圆粒豌豆自交，自交子一代F1中各种基因型和表现型的概率及比例如下。

基因型比例：1：2：1 1:2:1

由此推导出：①子一代两对相对性状的表现型的概率分别是：种皮颜色3/4黄色，1/4绿色；粒型3/4圆粒，1/4皱粒（如表3）。②子一代两对相对性状的基因型的概率分别是：种皮颜色1/4 YY，1/2Yy，1/4yy；粒型1/4RR，1/2Rr，1/4rr（如表4）。

表3 两对相对性状自由组合中表现型的分析

表4 两对相对性状自由组合中基因型的分析

2.解决有关杂交问题

例4.基因型为YyRr的黄色圆粒豌豆与基因型为yyrr的绿色皱粒豌豆测交，测交子一代F1中各种基因型和表现型的概率及比例如下。

基因型比例：1：1 1:1

由此推导出①子一代两对相对性状的表现型的概率分别是：种皮颜色1/2黄色，1/2绿色；粒型1/2圆粒，1/2皱粒（如表5）。②子一代两对相对性状的基因型的概率分别是：种皮颜色1/2Yy，1/2yy；粒型1/2Rr，1/2rr（如表6）

表5 两对相对性状自由组合中表现型的分析

表6 两对相对性状自由组合中基因型的分析

三、棋盘法在高中遗传学计算题中的拓展

1.有关自由交配中基因概率的计算

在高中遗传学计算题中，还经常遇到计算有关自由交配的后代基因型及比例、表现型及比例，以及在自由交配过程中有关筛选或致死等情况下，计算相关基因概率。解答此类型题目时，应理清有关筛选或致死的情况，分析亲本以及子代的基因型及比例，根据筛选或致死情况，计算出相关基因概率，并画出棋盘。

例5.果蝇的灰体和黑檀体受常染色体上的一对等位基因控制，灰体（A）对黑檀体（a）为显性。现用纯种的灰体果蝇与黑檀体果蝇作为亲本（亲本果蝇均选自未交配过的果蝇）杂交，在子二代果蝇中，若只选取灰体果蝇进行自由交配，试求出自由交配的后代中各种体色果蝇的概率？

因题目要求在子二代中选取灰体果蝇进行自由交配，因此要淘汰掉aa，则灰体果蝇中AA占1/3，aa占2/ 3，由此计算出A的基因概率为1/3+2/3*1/2=2/3，a的基因概率为2/3*1/2=1/3，然后画棋盘(如表7）。

表7 子二代F2中雌雄配子的随机组合情况

经统计得出自由交配后代各种基因型的概率及比例为：AA=4/9，Aa=2/9+2/9=4/9，aa=1/9；AA:Aa:aa=4:4:1；灰体：黑檀体=8:1。

2.有关两种独立遗传的人类遗传病概率计算

在有关人类遗传病的相关计算中，由于涉及到不同的遗传病，而且不同的遗传病遗传方式有所不同。棋盘法在解决这一类型题目的时候，可以将两种不同的遗传病逐一分析计算，然后绘制棋盘，这样可以快速并准确地解答各种相关概率计算（如表8）。［3］

表8 两种人类遗传病的自由组合情况分析

例6.图1为某家族甲、乙两种遗传病的遗传系谱图［2］。已知甲、乙两种遗传病，甲病由一对位于常染色体上的等位基因（E、e）控制，乙病由另一对等位基因（F、f）控制，Ⅱ4的父亲不携带乙病基因，两对等位基因独立遗传。试求出Ⅱ2和Ⅱ3后代患病情况？

图1 某家族的遗传病系谱图

解析：①分析乙病的遗传方式。根据图1可知，乙病为隐性遗传，因为Ⅰ4不携带乙病的致病基因，所以可判断乙病的遗传方式为X染色体隐性遗传病。②分析Ⅱ2和Ⅱ3的基因型及概率。Ⅱ2：E XFY，其中1/3EEXFY、2/3Ee XFY。Ⅱ3：EeXFX-，其中1/ 2 EeXFXF、1/2 EeXFXf。③甲病患病概率：2/3*1/4=1/6，正常概率：1-1/6=5/6。乙病患病概率：1/2*1/4=1/8，正常概率：1-1/8=7/8。④绘制棋盘（如表9）。

表9 甲、乙两种人类遗传病的自由组合情况分析

综上分析，棋盘法将生物学与数学统计学有效结合，在高中遗传学计算题中，可快速、准确地解决相关概率计算，也可以将该种方法拓展到较复杂的遗传学概率统计和相关基因频率的计算中。但是对于超过两对相对性状的自由组合情况计算，棋盘法的优势无法很好地体现。对于高中遗传学相关计算题来说，棋盘法还是能提高学生解决相关遗传概率计算的速度和准确率，具有一定的研究价值。

［1］路平.遗传学中“棋盘法”的解读及拓展应用［J］.中学生物学，2009（7）.

［2］范亚平.配子棋盘法在解遗传题的应用［J］.课程教育研究，2016（12）.

［3］徐新河.关于人类遗传病复杂概率计算的推理［J］.试题与研究（教学论坛），2013（35）.

（责任编辑：陈欣）

2015年度福建省教育科学“十二五”规划一般课题“普通中学高质量课堂的教学策略研究”（项目编号：FJJK15-511）。