例析“化繁为简”思维在解生物遗传题中的作用

安永芳 李慧敏

摘要精选3道以果蝇为材料的遗传题，列举了解遗传题常用的几种化繁为简的思维方法，以期为生物学教学提供参考。

关键词 果蝇 配子 拆分组合 化繁为简

中图分类号G633. 91文献标志码B

果蝇是昆虫纲双翅目的一种小型蝇类，在制醋和有水果的地方常常可以看到。且果蝇易饲养，繁殖快，具有多对相对性状，所以常用作遗传学研究的实验材料。2019年高考生物全国Ⅰ卷的第32题以果蝇为实验材料，不仅考查生物学事实，而且对学生掌握的生物学概念、生物学原理以及解题的思维方法和技巧进行综合考查。

1真题及解析

某实验室保存有野生型和一些突变型果蝇。果蝇的部分隐性突变基因及其在染色体上的位置如图1所示。回答下列问题。

（1）同学甲用翅外展粗糙眼果蝇与野生型（正常翅正常眼）纯合子果蝇进行杂交，F2中翅外展正常眼个体出现的概率为。图中所列基因中，不能与翅外展基因进行自由组合的是。

（2）同学乙用焦刚毛白眼雄蝇与野生型（直刚毛红眼）纯合子雌蝇进行杂交（正交），则子代雄蝇中焦刚毛个体出现的概率为；若进行反交，子代中白眼个体出现的概率为。

（3）为了验证遗传规律，同学丙让白眼黑檀体雄果蝇与野生型（红眼灰体）纯合子雌果蝇进行杂交得到F1，F1相互交配得到F2。那么，在所得实验结果中，能够验证自由组合定律的F1表现型是，F2表现型及其分离比是；验证伴性遗传时应分析的相对性状是，能够验证伴性遗传的F2表现型及其分离比是。

1.1题干文字分析

题目提及两种果蝇，野生型为显性纯合子，突变型为隐性纯合子。果蝇有4对染色体，包括3对常染色体和1对性染色体，图1中2、3号染色体为常染色体，其上基因全为隐性突变产生的；白眼、焦刚毛属于隐性突变且位于X染色体上，遵循伴性遗传。

1.2解析过程

為了化繁为简，把每一对抽象相对性状转化成用具体的基因控制。图1中有6种细胞核中染色体上隐性突变基因，果蝇这六种隐性突变基因与正常基因组成6对等位基因，控制6对相对性状。题中的3个小题亲本都是两对相对性状的亲本，依题意先写出亲本杂交组合，再根据需要进行拆分组合。

（1）拆分组合法。果蝇的翅外展和正常翅是一对性对性状（用基因A、a表示），粗糙眼和正常眼是另一对相对性状（用基因B、b表示），由于题中图示基因均为隐性突变，因此亲本为翅外展粗糙眼（aabb）和野生型（AABB），F1为正常翅正常眼（AaBb）。F1雌雄个体相互交配，F2中翅外展正常眼aaB_个体出现概率是3/16。生殖细胞进行减数分裂时，同源染色体分离，非同源染色体自由组合，使非同源染色体上的非等位基因自由组合，图中所列基因中，翅外展和紫眼位于同一条染色体上，不能自由组合。

（2）拆分法。果蝇的焦刚毛和直刚毛是一对相对性状（用基因D、d表示），白眼和红眼是另一对相对性状（用基因W、w表示）。正交：焦刚毛雄蝇（XdY）×直刚毛雌性（XDXD），子代雄蝇的基因型为XDY，表现为直刚毛，则子代雄蝇中焦刚毛个体出现的概率为0。反交：白眼雌蝇（XwXw）×红眼雄蝇（XWY），子代XWXw、XwY分别表现为红眼和白眼，且比例为1∶1，白眼个体出现的概率为1/2。

（3）配子法。果蝇的黑檀体和灰体是一对相对性状（用基因E、e表示），白眼黑檀体雄果蝇（eeXwY）×纯合子红眼灰体雌蝇（EEXWXW），F1的基因型为EeXWXw、EeXWY，均表现为红眼灰体且比例为1∶1。F1代相互交配（EeXWXw×EeXWY），由于两对等位基因位于两对染色体上，遵循基因的自由组合，产生的雌配子EXW、eXW、EXw、eXw且比例为1∶1∶1∶1，雄配子EXW、eXW、EY、eY，比例为1∶1∶1∶1；经受精作用，F2表现型及其分离比为红眼灰体∶红眼黑檀体∶白眼灰体∶白眼黑檀体=9∶3∶3∶1。验证伴性遗传时应分析位于性染色体上的基因控制的性状，即红眼/白眼、焦刚毛/直刚毛；就眼的颜色分析，F1代相互交配（XWXw×XWY），F2表现型及其分离比是红眼雌蝇∶红眼雄蝇∶白眼雄蝇=（2∶1∶1）。

1.3试题参考答案

（1）3/16紫眼基因（2）01/2（3）红眼灰体红眼灰体∶红眼黑檀体∶白眼灰体∶白眼黑檀体= 9∶3∶3∶1红眼/白眼红眼雌蝇∶红眼雄蝇∶白眼雄蝇（2∶1∶1）。

2迁移训练

果蝇灰身与黑身是一对相对性状，受等位基因A、a控制，红眼与白眼是另一对相对性状，受等位基因B、b控制。现有若干组灰身红眼雌雄果蝇杂交，F1表现型为灰身红眼雌果蝇400只，灰身红眼雄果蝇200只，灰身白眼雄果蝇200只，黑身红眼雌果蝇200只，黑身红眼雄果蝇100，黑身白眼雄果蝇100只。回答下列问题：

（1）亲本雄果蝇的基因型是。

（2）F1中灰身红眼雌果蝇的基因型是，纯合子占。

（3）F1中的灰身红眼雌果蝇与灰身白眼雄果蝇杂交，F2的表现型及比例是。

解析：（1）先拆分，F1表现型及比例为灰身红眼雌果蝇∶灰身红眼雄果蝇∶灰身白眼雄果蝇∶黑身红眼雌果蝇∶黑身红眼雄果蝇∶黑身白眼雄果蝇=4∶2∶2∶2∶1∶1。F1灰身∶黑身=（4+2+2）∶（2+1+1）=2∶1，推知杂交亲本为Aa×Aa，且A基因纯合致死。另一对相对性状：F1雌性子代全是红眼，雄性子代中红眼∶白眼（2+1）∶（2+1）=1∶1。推知杂交亲本为XBXb×XBY；再组合亲本为∶灰身红眼雌性（AaXBXb）×灰身红眼雄性（AaXBY），则亲本雄果蝇基因型为AaXBY。

（2）由于A基因纯合致死，F1中灰身红眼雌果蝇的基因型及所占比例是AaXBXB（1/2）、AaXBXb（1/2），纯合子概率为0。

（3）F1中的灰身红眼雌果蝇为AaXBXB（1/2）、AaXBXb（1/2），灰身白眼雄果蝇AaXbY。计算杂交子代的性状分离比，采用先拆分：Aa×Aa，由于AA纯合致死，F2灰身果蝇Aa占2/3，黑身果蝇aa占1/3。另一对相对性状：XBXB×XbY、XBXb×XbY，F2红眼果蝇占3/4，白眼果蝇占1/4。再组合：F2中灰身红眼=2/3×（3/4）=6/12，灰身白眼=2/3×（1/4）=2/12，黑身红眼=1/3×（3/4）=3/12，黑身白眼=1/3×（1/4）=1/12；F2表现型及比例是灰身红眼∶灰身白眼∶黑身红眼∶黑身白眼=6∶2∶3∶1。

思维小结：以化繁为简思维为导向，求亲本基因型及所占比例。解题时，把与性状对应的基因型尽可能写出来，写不出来的根据子代表现型先推知子代基因型，进而再推测亲本的基因型，在推测分析过程中注意致死现象引起的基因型概率变化。求子代个体表现型及所占比例，先按分离定律拆分，将几种表现型所占比例分别求出后，再组合并乘积，计算表现型所占比例时，注意考虑致死现象影响所占比例的变化。

3拓展训练

果蝇红眼与朱红眼、有眼与无眼分别由基因A（a）、B（b）控制，其中有一对基因位于性染色体上，且存在两对隐性基因纯合致死现象。一只红眼雌性个体与一只朱红眼雄性个体交配，F1雌性个体中有红眼和无眼，雄性个体全为红眼。让F1雌雄个体随机交配得F2，F2的表现型及比例见表1。

回答下列问题：

（1）有眼对无眼为性，控制有眼与无眼的B（b）基因位于染色体上。

（2）若要验证F1红眼雄性个体的基因型，能否用测交方法？其原因是。

（3）F2红眼雄性个体有种基因型，让其与F2红眼雌性个体随机交配，产生的F3有种表现型，F3中致死个体所占的比例为。F3中无眼雌性占的比例。

解析：（1）假设逆推法。根据亲代有眼杂交产生的F1代出现无眼，无眼（b）为隐性，有眼为显性。又雄性的F1和F2代均为有眼，雌性的F1和F2代出现有眼和无眼两种性状。可见，有眼和无眼性状在性染色体上；若只在Y上，雌性子代不可能出现有眼，即不是只在Y上；若只在X上，雄性子代应出现有眼和无眼两种性状。而题中雄性子代均为有眼，可见不是只在X上；若位于X、Y的同源区段上，符合题意。

（2）配子法。根据F1雌性个体中有红眼和无眼，雄性个体全为红眼，则亲本为红眼雌性（AAXBXb）、朱红眼雄性（aaXbYB）；亲本产生的雌配子的基因型为AXB、AXb，雄配子的基因型为aXb、aYB。雌雄配子随机结合，F1基因型为AaXBXb、AaXbXb、AaXBYB、AaXbYB，表现型及比例为雌性红眼∶雌性无眼∶雄性红眼∶雄性红眼（1∶1∶1∶1）。

拆分组合法。F1雌雄个体随机交配，雌性基因型为AaXBXb（1/2）、AaXbXb（1/2），雄性基因型为AaXBYB（1/2）、AaXbYB（1/2）。①Aa×Aa，F2基因型为AA、Aa、aa（1∶2∶1），表现型及比例为红眼∶朱红眼=3∶1。②雌性基因型为XBXb（1/2）、XbXb（1/2），雄性基因型为XBYB（1/2）、XbYB（1/2），产生雌配子XB（1/4）、Xb（3/4），雄配子XB（1/4）、Xb（1/4）、YB（1/2）。雌配子与雄配子随机结合，F2的基因型为：XBXB（1/16）、XBXb（3/16）、XBXb（1/ 16）、XbXb（3/16）、XBYB（1/8）、XbYB（3/8）。依题意中表格数据，得知：F2个体中雄性32/61，而雌性29/61，得知3/64雌性个体死亡，即aaXbXb致死，致死概率为1/4×（3/16）=3/64，1-3/64=61/64成活。因雌性aaXbXb致死，所以不能用测交法验证F1红眼雄性个体的基因型。

（3）F1雌雄个体随机交配，雌性基因型为AaXBXb（1/2）、AaXbXb（1/2），雄性基因型为AaXBYB（1/2）、AaXbYB（1/2）。F2红眼有AA、Aa两种基因型，雄性有眼为XBYB、XbYB两种基因型，则F2红眼雄性有4种基因型，分别为AAXBYB、AAXbYB、AaXBYB、AaXbYB，其中F2红眼雄性AaXbYB概率为2/3×（3/4）=1/2，F2红眼雌性个体中AaXBXb概率为2/3×（4/5）=8/15。

F3表现型和基因型有红眼雌性A_XBX-、朱红眼雌性aaXBX-、无眼雌性A_XbXb、红眼雄性A_X-YB、朱红眼雄性aaX-YB，共5种。根据表格中的结果，雄性子代因没有隐性纯合子，不出现致死现象。计算F3雌性子代aaXbXb致死概率，只需F2红眼雌性个体基因型为AaXBXb（8/15），F2红眼雄性个体基因型为AaXbYB（1/2），F3雌性子代aaXbXb致死概率为8/15×（1/2）×（1/4）×（1/ 4）=1/60，成活概率为1-1/60=59/60。

先拆分：①F2红眼雄性的基因型为AA（1/3）、Aa（2/3），F2红眼雌性的基因型为AA（1/3）、Aa（2/3），F3代A_概率为1-2/3×（2/3）×（1/4）=8/9。②F2代另一对性状中雌性基因型为XBXB（1/16）、XBXb（3/16）、XBXb（1/ 16）、XbXb（3/16），雄性基因型为XBYB（1/8）、XbYB（3/8），得知F2红眼雌性XBXB（1/5）、XBXb（4/5），F2红眼雄性XBYB（1/4）、XbYB（3/4），F3代XbXb概率为4/5×（3/4）×（1/ 4）=3/20。再组合：F3中无眼雌性A_XbXb概率为8/9×（3/20）=2/15，F3中无眼雌性A_XbXb所占的比例为2/ 15/（59/60）=8/59。

思维小结：①首先分析基因的位置，复杂的问题就变得简单了。某一性状的两杂合亲本杂交，子代雌雄个体表现型及其分离比不同，且与性别有关，推测控制此性状的基因位于性染色体上。然后，再根据子代表现型分析基因只位于Y上，仅位于X上，还是位于X、Y的同源区段上。②在做题过程中，根据亲本的表现型，把亲本性状对应的基因型尽可能写出来，有些性状对应的基因型需要根据子代的表现型及基因型推测。在解复杂遗传题中，若用配子法解题，首先要正确无误求出雌雄配子各自所占的比例，然后计算性状所占的比例。在做题过程中，若出现子代雌雄个体所占的比例不同，判断可能存在致死现象，依据题中数据计算致死概率，进而推测致死基因和致死基因型。

4教学启示

遗传学内容是生物高考中重点考查的内容，涉及生命观念、科学思维和科学探究的考查。考查的题型内容来源于生活，解题所需要的知识原理、方法均是生物必修2模块内孟德尔豌豆杂交实验中知识点的迁移，学生要在掌握重要概念、原理、方法的基础上，灵活地把假设法、逆推法、配子法、拆分组合法等用于解遗传题。教师要注意总结系统化知识，精选试题巩固提升能力，更要注重化繁为简思维能力的培养，巧妙运用化抽象为具体、化繁为简的思维方法。這样，学生解类似遗传题时，就能够做到触类旁通了。