一道高中生物遗传题的两种解法

刘宪

【摘要】在高中生物中绕不开的话题，就是遗传计算，其中包括育种、遗传病、基因频率等。只要牵涉到生物计算，很多学生要么无法带入生物知识，要么运算方法不科学效率低；另外有些老师一味追求难度，陷入题海不能自拔。这对考试解题都产生较大负面影响，下面从一道例题进行探讨。

【关键词】分离定律 自由组合定律 基因型 遗传平衡 基因频率

【中图分类号】G633.91 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2017）25-0191-01

高中生物学习中遗传学是重要組成部分，也是每年高考的必考内容，所以现在的高中遗传题多如牛毛。因而有些老师和学生可能走入盲目解题的误区，反而忽略对书本孟德尔规律的深入领会。

例题：科学家发现多数抗旱型农作物能通过细胞代谢，产生一种代谢产物，调节根部细胞液的渗透压，此代谢产物在叶肉细胞和茎部细胞中却很难找到。

（1）该代谢产物能够使细胞液的渗透压 增大 （填“增大”或“减小”）。

（2）这种代谢产物在茎部和叶肉细胞中很难找到，而在根部细胞中却能产生的根本原因是 基因的选择性表达 。

（3）现有一抗旱植物，其体细胞内有一个抗旱基因R，其等位基因为r（旱敏基因）。R、r的部分核苷酸序列如下：r： ATAAGCATGACATTA；R： ATAAGCAAGACATTA。抗旱基因突变为旱敏基因的根本原因是 碱基对的替换 。研究得知与抗旱有关的代谢产物主要是糖类，该抗旱基因控制抗旱性状是通过 通过控制酶的合成来控制生物的新陈代谢进而控制生物体的性状 实现的。

（4）已知抗旱型（R）和多颗粒（D）属于显性性状，且控制这两种性状的基因位于两对同源染色体上。纯合的旱敏型多颗粒植株与纯合的抗旱型少颗粒植株杂交，F1自交：

①F2抗旱型多颗粒植株中双杂合子所占比例是 4/ 9 。

②若拔掉F2中所有的旱敏型植株后，剩余植株自交。从理论上讲F3中旱敏型植株所占比例是 1 / 6 。

③某人用一植株和一旱敏型多颗粒的植株作亲本进行杂交，发现后代出现4种表现型，性状的统计结果显示抗旱∶旱敏=1∶1，多颗粒∶少颗粒=3∶1。若只让F1中抗旱型多颗粒植株相互受粉，F2的性状分离比是 24：8：3：1 。

（5）请设计一个快速育种方案，利用抗旱型少颗粒（Rrdd）和旱敏型多颗粒（rrDd）两植物品种作亲本，通过一次杂交，使后代个体全部都是抗旱型多颗粒杂交种（RrDd），用文字简要说明：先用基因型为Rrdd和rrDd的植株通过单倍体育种得到基因型为RRdd和rrDD的植株，然后让它们杂交得到抗旱型多颗粒杂交种（RrDd）。

其他的答案对于学生来讲都没有太大的问题，但对于（4）②③的问题就没有那么顺利了。特别是很多理科的学生总是想一步到位，尽快解决，直接从基因型计算，例如：②中F2能够产生的旱敏感型的基因型包括RrD__有6份，Rrdd有2份，除去拔掉的rr D__的3份和rrdd的1份，因而在F2中只有12份，植株自交，后代旱敏感型rr =（6+2）/12×1/4=1/6，真正可以准确把这些基因型找出来的同学并不多，因为他们总是将旱型和多粒型一起考虑，而实际上由于题目只是要求旱敏型，所以只需要考虑在F2中Rr占2/3，自交后代旱敏感型rr=2/3×1/4=1/6，就可快速得出答案，而且不容易出错。老师一定要在平时教学中积极引导学生领会到问题的本质。

再如（4）③首先要确定两植株的基因型，根据题目条件，一般情况下比较容易知道亲本的基因型是RrDd和rrDd，后代是RrDD、RrDd、Rrdd、rrDD、rrDd、rrdd，选择其中的RrDD、RrDd（RrDD=1/3、RrDd=2/3）相互授粉，意味着能够自由交配，因而此时运用哈-温定律即遗传平衡，两种基因型产生的配子一共有四种分别是RD=2/6 、rD=2/6、Rd=1/6、 rd=1/6 ，R__D__=RD×RD+2×RD ×rD +2×RD×Rd+2×RD×rd+2×rD×Rd= 2/6×2/6+2×2/6×2/6+2×2/6×1/6+2×2/6×1/6+2×2/6×1/6=24/36， R__dd=Rd×Rd+2×Rd×rd=1/6×1/6+2×1/6×1/6=3/36，rr D__=2×rD×rD+2×rD×rd=2/6×2/6+2×2/6×1/6=8/36，rrdd= rd×rd=1/6×1/6=1/36，因而4种类型的分离比是R__D__：R__dd：rr D__：rrdd=24：3：8：1。如果用以上的计算方法，确实能够从综合的角度去确定四种类型的比例，但是运算和列式相当繁琐，结果也非常容易出错，假如换一思路结合分离和自由组合定律解决，那么就没有上面那么复杂。因为RrDD、RrDd都含有Rr，所以单独考虑Rr产生的两种配子R=r=1/2，交配之后R__=3/4，rr=1/4。另外两种配子分别是D=2/3，d=1/3，推出后代D__=8/9，dd=1/9，再利用自由组合定律R__D__= R__×D__=3/4×8/9=24/36，R__dd= R__×dd=3/4×1/9=3/36，rr D__= rr×D__=1/4×8/9=8/36，rrdd=rr×dd=1/4×1/9=1/36，可以快速得出24：3：8：1的比值，并且计算量小，不容易出错，学生还容易接受。

根据以上所举的例子可以看出遗传题的计算关键是透彻理解分离定律和自由组合定律，熟练运用分离思想把复杂的问题简化成简单的小问题，因为高中生物遗传计算几乎都是围绕分离的实质和思维来解决问题。老师教学和学生练习过程中千万不能，为了追求题目的变化和解题技巧，而忘却真正抓住课本所传授的孟德尔规律的精髓。

参考文献：

[1]周影.基因频率要点归纳与解析[J].中学生物教学.2015，（8）：45-46

[2]赵沛荣，魏燎群.例谈遗传平衡定律的使用条件[J].中学生物教学.2016（15）：51-53