2019年北京市高考生物学遗传育种题放大全透析

陈从兵

摘要：就2019年北京高考生物30题对性状分离比3：1与等位基因对数的关系、杂种优势、雄性不育与三系、连续回交得到纯种、自交杂交与杂种优势和标记性状与基因连锁定位等六个方面进行放大全方面透析，与大家一起分享喜忧参半的感受。

关键词：北京高考生物 遗传育种题 透析

中图分类号：G633.91 文献标志码：B

2019年北京理综卷生物第30题（遗传育种题）使教师眼睛一亮，但很快感到喜忧参半，喜的是此题立意高，悲的是题太偏。下面就此题对性状分离比3：1与等位基因对数的关系、杂种优势、雄性不育与三系、连续回交得到纯种、自交杂交与杂种优势和标记性状与基因连锁定位等六个方面进行放大全方面透析。

1 2019年北京高考理综生物30题真题呈现

油菜是我国重要的油料作物，培育高产优质新品种意义重大。油菜的杂种一代会出现杂种优势（产量等性状优于双亲），但这种优势无法在自交后代中保持。杂种优势的利用可显著提高油菜籽的产量。

（1）油菜具有两性花，去雄是杂交的关键步骤，但人工去雄耗时费力，在生产上不具备可操作性。我国学者发现了油菜雄性不育突变株（雄蕊异常，肉眼可辨），利用该突变株进行的杂交实验如图1所示。

①由杂交一结果推测，育性正常与雄性不育性状受——对等位基因控制。在杂交二中，雄性不育为——性性状。

②杂交一与杂交二的F1表现型不同的原因是育性性状由位于同源染色体相同位置上的3个基因（A1、A2、A3）决定。品系1、雄性不育株、品系3的基因型分别为A1A1、A2A2、A3A3。根据杂交一、二的结果，判断A1、A2、A3之间的显隐性关系是__。

（2）利用上述基因间的关系，可大量制备兼具品系1、3优良性状的油菜杂交种子（YFI），供农业生产使用，主要过程如下：

①经过图中虚线框内的杂交后，可将品系3的优良性状与__性状整合在同一植株上，该植株所结种子的基因型及比例为__。

②将上述种子种成母本行，将基因型为__的品系种成父本行，用于制备YF1。

③为制备YF1，油菜刚开花时应拔除母本行中具有某一育性性状的植株。否则，得到的种子给农户种植后，会导致油菜籽减产，其原因是__。

（3）上述辨别并拔除特定植株的操作只能在油菜刚开花时（散粉前）完成，供操作的时间短，还有因辨别失误而漏拔的可能。有人设想：“利用某一直观的相对性状在油菜开花前推断植株的育性”，请用控制该性状的等位基因（E、e）及其与A基因在染色体上的位置关系展示这一设想。

2参考答案

（1）①一显②A1对A3为显性A2对A3为显性

（2）①雄性不育A2A3：A3A3=1：1②A1A1③所得种子中混有AaA3自交产生的种子、A2A3与A3A3杂交所产生的种子，这些种子在生产上无杂种优势且部分雄性不育

（3）见图2

3性状分离比3：1与等位基因对数的关系

性状分离比为3：1一定是一对等位基因控制吗？见如图3～图5的遗传图解分析。

从以上分析可以看出：如果一对等位基因控制一对相对性状（条件A1）的性状分离比为3：1（条件B）;二对等位基因（包括位于同源染色体上和位于非同源染色体上）控制一对相对性状（条件A2）的性状分离比为3：1（条件B），那么，条件A1是条件B的充分不必要条件，同样条件A2是条件B的充分不必要条件，所以有条件B不一定有条件A1。此外，即使不分析学生也能填出第一问第一小问第一空，要么填“一”要么填“二”或其他，对学生的知识点考查不到位、辨别度不够。第一问第一小问第二空是在基于一对等位基因控制一对相对性状的情况下，可得出雄性不育为显性性状。由一对相对性状的两个亲本杂交，F1只表现出一种性状，则表现出来的性状就是显性性状。此空要么填“显”要么填“隐”。

由此可知，为避免学生思维扩散误入岐途，应在题干给出条件“雄性不育和雄性育性正常为一组复等位基因控制”，也就是第一问第二小问给出的信息“育性性状由位于同源染色体相同位置上的3个基因（A1、A2、A3）决定”。如果由第一问第二小问的信息去推第一小问，那么第一小问就没有存在的必要，同时第一小问和第二小问有点重复，既然能判断出雄性不育（A2A2）相对品系3（A3 A3，育性正常）为显性，难道还不能得出A2对A3显性。

4杂种优势

杂种优势是杂合体在一种或多种性状上优于两个亲本的现象，分为杂种旺势也称假杂种优势（有利生产）和真正的杂种优势（生存和繁殖能力提高，适应进化）。当然也有杂种劣势，生存能力反而比亲本减退。

而此题中杂种优势的机理为显性假说，多数显性基因有利于个体的生长和发育，相对的隐性基因不利于生长和发育。杂合个体进行自交或近交就会增加子代纯合体出现的机会，暴露出隐性基因所代表的有害性状，因而造成自交衰退。如果选用不同的自交后代纯系（自交系）来进行杂交，那么由一个亲本带入子代杂合体中的某些隐性基因会被另一亲本的显性等位基因所遮盖，从而增进了杂合子代的生长势。由于有害的隐性基因和有利的显性基因难免相连锁，所以要把为数较多的有利基因全部以纯合状态集中到一个自交后代个体中的概率是微乎其微的，因而不可能获得一个同杂种生长势一样强的自交系。在杂交F1AaBb中则几乎全部的有害基因的作用都为其有利基因所遮盖，因而出现杂种优势。

理解了杂种优势的原理才可能理解油菜杂交种子（YF1）的制备，当然杂种优势还有其他的机理。

5雄性不育与三系

雄性不育就植物来说是指花药或花粉不能正常发育的现象，一旦形成是可遺传，雄性不育的植株雌蕊能正常发育。雄性不育分细胞核雄性不育（分显性核不育和隐性核不育）、细胞质雄性不育和核质互作雄性不育三种。此题涉及的是细胞核雄性不育。雄性不育育种与三系有关，三系为不育系、保持系和恢复系。

不育系接受保持系的花粉，后代仍然是不育系。不育系接受恢复系的花粉，后代则是大田生产上使用的杂交种子。不育系是自交不育的留作杂交种的母本。保持系也叫雄性不育保持系，是一种发育正常的品种，用它的花粉授给不育系后，所产生后代仍然是雄性不育的。因此，所谓保持系就是保持母本不育特性的材料。恢复系也叫雄性不育恢复系，也是一种发育正常的品种，用它的花粉授给不育系后，所产生的杂交种子育性恢复正常，能自交结实。如果该杂交种有优势的话，经过一系列的试验示范程序，待品种审定后就可用于生产。

作物杂交种在生产上能利用杂种一代，因此每年需要大量杂交制種和换种。大部分自花传粉作物不可能人工去雄大量制种，必须利用雄性不育系大量生产杂交种，雄性不育系在杂交制种时用作母本而不用去雄。通过回交转育和选择，培育出雄性不育基因杂合而其他性状纯合稳定的品系。

6连续回交得到纯种

连续回交的遗传图解如图6所示。连续多次杂交，其实就是连续回交，将品系3的纯合优良性状与育性不育性状整合在同一植株上。设品系3的优良性状是由B基因控制的。

由上可知：回交第四次得到的雄性不育含有品系3优良性状（B基因控制）的纯合子占15/16=93.75%;回交第五次得到的雄性不育含有品系3优良性状（B基因控制）的纯合子占31/32=96.875%;回交第六次得到的雄性不育含有品系3优良性状（B基因控制）的纯合子占63/64=98.4375%;回交第七次得到的雄性不育含有品系3优良性状（B基因控制）的纯合子占127/128=99.21875%;回交第八次得到的雄性不育含有品系3优良性状（B基因控制）的纯合子占255/256=99.609375%。通常回交4～6次得到的雄性不育就可认为全部为品系3优良性状基因纯合子即AzA3BB，因为从回交第七次开始纯合子比例比上一次回交的提升很少，这样又消耗时间而收效不大，并且永远也不可能得到100%的纯种。同样，得到的育性正常的植株也认为全部达到品系3优良性状基因纯合子的状态即A3A3BB。这样的回交也称之为“饱和回交”。

7自交、杂交与杂种优势

在制作杂交种时，作母本行的应是雄性不育的，而此题中用的是雄性不育株所结种子种成的母本行，其种子的基因型有A3A3BB和A2A3BB且比例是1：1的。而要制备兼具品系3和品系1优良性状的油菜杂交种子（YF1），其父本行就应该为品系1的纯种（A1A1CC，设品系1的优良性状由C基因控制）。就品系1和品系3的两种优良性状以及是否可育三对相对性状来说，作为母本行植株的基因型有A3A3BBcc和A2A3BBcc，作为父本行植株的基因型为AIAlbbCC，其之间自交与杂交情况如图7所示。

由上可知，母本行中育性正常的植株（A3A3BBcc）自交产生的种子（A3A3BBcc）不具杂种优势;同时与母本行中雄性不育株（A2A3BBcc）杂交在雄性不育株上产生的种子（A3A3BBcc、AzA3BBcc）也不具备杂种优势是假杂种，并且A2A3BBcc基因型种子为雄性不育。尽管，它与父本行育性正常植株（AIAIbbCC）杂交在自身植株上产生的种子（A1A3BbCc）具杂种优势，但这部分种子量很少。所以，应将母本行中育性正常的植株拔掉，收获母本行中雄性不育株上所结种子，此种子就是母本行中的雄性不育株（A2A3BBcc）与父本行育性正常植株（&AIbbCC）杂交产生的种子（AIAzBbCc、A1A3BbCc），就是杂交种（YF1）即同时具备品系1和品系3两种优良性状。

品系1（A1A1bbCC）和品系3（A3A3BBcc）可杂交产生杂交种子（A1A3BbCc）具杂种优势，但品系1（AIAlbbCC）和品系3（A3A3BBcc）同时也可自交但不能产生杂种种子，因此进行杂交的一个问题是需要让亲本不能自交，否则产生的后代就不只是杂交种子了。这就需要在亲本自然授粉前去除亲本的雄蕊。手工去除雄蕊对与大量育种来说无疑是个巨大的工程，尤其是雌雄同花等情况。另一个选择是喷洒药物杀雄，存在的问题有药物的效率、喷洒时间的掌握等。最好的办法就是获得雄性不育系，这样只要将雄性不育系最为母本，和雄性可育的父本在大田中间隔种植，不育系产生的种子就是杂交的F1代。然而，杂种优势是不会稳定遗传的，根据遗传定律杂种F1自交后会出现性状分离，要保持作物的杂种优势，必须年年配制第一代杂交种。

8标记性状与基因连锁定位

要区别母本行中雄性不育株（A2A3）与育性正常株（A3A3）可用某一直观的相对性状（由E、e基因控制）来判断，也就是用E、e基因的出现来判断A2、A3基因的有无，因此，雄性不育株（AzA3）就应为一个杂合子Ee，育性正常株（A3A3）就应该是一个纯合子而且为隐性纯合子ee才能与雄性不育株（A2A3）相区别。

也就是说有A2出现就一定有E基因出现，这样就必定考虑基因连锁情况，从而得出A2与E基因连锁在一起，A3与e基因连锁在一起。即，出现了ee基因型控制的隐性表现型植株就将其拔掉，拔掉的就是育性正常株。

综上可知：学生若不能掌握杂种优势的原理、不懂得连续回交得到显性纯合子的道理和不理解基因连锁定律的内容，都不可能对利用雄性不育株来制作杂交种子作出好的理解应用。所以，此题命题立意太高大上、而考查的知识点太偏，导致区分度不明显，绝大部分学生很难作答，即使作答对了，也很难理解其中的原理而失去其意义。