例谈整体法在自由交配类问题中的应用

王慧英

自由交配类问题因其计算量大，是高中生物遗传部分的难点。整体法是一种从局部到全局的思维过程，指对问题的整个系统或过程进行分析、研究的方法，在物理问题的研究中运用普遍。高中生物学科核心素养的表现之一是理性思维，指学生需习得的思维习惯和方法[1]，笔者认为，将整体法这种思维方法用于生物教学中自由交配类问题的计算，可帮助学生理解自由交配的实质，简化计算过程，提高生物科学素养。

一、在常染色体遗传自由交配中的应用

高中阶段常用遗传平衡定律解决自由交配问题，遗传平衡定律是指一个种群在一定情况下，所有雌雄个体自由交配，各等位基因的基因频率和基因型频率保持不变[2]。当等位基因只有一对Aa时，设A、a的基因频率分别为m、n，则PA+Pa=m+n=1，子代中AA+Aa+aa=m2+2mn+n2=1，很多学生只知道该公式符合数学原理，却不解其中的生物学意义，不知什么情况下用该公式，就按自由交配的字面含义，罗列棋盘去计算，往往结合方式繁多，耗费时间，且在结果统计中易出差错，但用整体法就简单、高效。以基因型为Aa的群体自由交配2代，所得F2为例说明：

自由交配一代，即由基因型为Aa的亲本交配得F1，有3种基因型：

aa，每种基因型中雌雄皆有可能，故F1自由交配，就有3种雌性和3种雄性分别结合，产生9种结合方式，显然计算量很大。

用整体法：F1不同基因型的雌雄个体随机交配，可视为F1所有雌性产生的卵子和F1所有雄性产生的精子随机结合，将所有雌性视为一个整体，所有雄性视为一个整体，如图所示：

由下图可知F1的 A卵子和 F1的 A精子结合，就是F2的AA，PAA等于F1的PA·PA=

F1的 a卵子和 F1的 a精子结合，就是F2的aa，Paa等于F1的PA·Pa=

F1的 A卵子和 F1的 a精子结合及F1的 a卵子和 F1的 A精子结合，就是F2的Aa，PAa等于F1的2PA·Pa=2×

这样，学生就可从生物学角度理解遗传平衡公式中字母的含义，字母之间结合代表的生物学过程及其对应的结果，口算即可得知后代的基因型及比例，事半功倍。

二、在伴性遗传中的应用

伴性遗传因决定性状的基因在性染色体上，与常染色体有所不同，故相关计算不可用遗传平衡定律，但仍可用整体法解决。以某种蝴蝶的体色遗传为例：

蝴蝶的体色黄色R对白色r为显性，位于Z染色体上，现有黄色雄性ZRZr与白色雌性ZrW杂交，得F1，F1自由交配得F2，F2中黄翅、白翅的比例为：

首先，根据亲本可知F1有4种基因型，比例为ZRZr：ZrZr：ZRW：ZrW=1：1：1：1，从自由交配的字面含义理解，F1代有4种交配组合：ZRZr×ZRW ZRZr×ZrW ZrZr×ZRW ZrZr×ZrW，统计4组交配的结果并计算其概率，计算量也是很大。

用整体法：将F1雄性视为一个整体，F1雌性视为一个整体，F1雌雄个体随机交配实质为F1雌性产生的卵子和F1雄性产生的精子隨机结合。需要注意的是，F1雄性中有

ZrZr，可知F1雄性中PR=

，与F1雄配子中R和r出现的概率分别相等。F1雌性中有

，即F1雌性中R和r的基因频率与之出现在配子中的概率不相等，故不可使用遗传平衡定律解决。整体法思维过程如下：

这样，可快速计算出后代的基因型及比例，可见，遗传平衡定律在一定情况下只适用于常染色体遗传的自由交配计算，但整体法既适用于常染色体遗传，也适用于伴性遗传。

参考文献：

[1]周丽萍.提高中学生的生物学核心素养的探索[J].中学生物学，2016.32 （12）.

[2]普通高中课程标准实验教科书——《遗传与进化》教师用书[M].人民教育出版社，2015.5