纳入“新信息”结合“棋盘法”破解一道遗传压轴题——山东省2020年普通高中学业水平等级考试题23的精析及反思

陈 龙

（新泰市教育科学研究中心 山东泰安 271200）

遗传学知识逻辑性强，是高中生物学的主干知识之一。一道遗传综合题便可考查考生的理解能力、解决问题能力和创新能力等，且难度大、区分度高，历年高考中备受高考命题专家的青睐。现与广大同仁共同赏析一道最新遗传学考题，并进行反思，以飨读者。

1 试题呈现

玉米是雌雄同株异花植物，利用玉米纯合雌雄同株品系M培育出雌株突变品系，该突变品系的产生原因是2号染色体上的基因Ts突变为ts，Ts对ts为完全显性。将抗玉米螟的基因A转入该雌株品系中获得甲、乙两株具有玉米螟抗性的植株，但由于A基因插入的位置不同，甲植株的株高表现正常，乙植株矮小。为研究A基因的插入位置及其产生的影响，进行了以下实验：

实验一：品系M（TsTs）×甲（Atsts）→F1中抗螟∶非抗螟约为1∶1。

实验二：品系M（TsTs）×乙（Atsts）→F1中抗螟矮株∶非抗螟正常株高约为1∶1。

（1）实验一中作为母本的是________________，实验二的F1中非抗螟植株的性别表现为_______（“雌雄同株”“雌株”或“雌雄同株和雌株”）。

（2）选取实验一的F1抗螟植株自交，F2中抗螟雌雄同株∶抗螟雌株∶非抗螟雌雄同株约为2∶1∶1。由此可知，甲中转入的A基因与ts基因_________（“是”或“不是”）位于同一条染色体上，F2中抗螟雌株的基因型是______________。若将F2中抗螟雌雄同株与抗螟雌株杂交，子代的表现型及比例为___________。

（3）选取实验二的F1抗螟矮株自交，F2中抗螟矮株雌雄同株∶抗螟矮株雌株∶非抗螟正常株高雌雄同株∶非抗螟正常株高雌株约为3∶1∶3∶1，由此可知，乙中转入的A基因_______（“位于”或“不位于”）2号染色体上，理由是____________________________。F2中抗螟矮株所占比例低于预期值，说明A基因除导致植株矮小外，还对F1的繁殖造成影响。结合实验二的结果推断这一影响最可能是_________________。F2抗螟矮株中ts基因的频率为__________________，为了保存抗螟矮株雌株用于研究，种植F2抗螟矮株使其随机受粉，并仅在雌株上收获籽粒，籽粒种植后发育形成的植株中抗螟矮株雌株所占的比例为_________。

2 参考答案

（1）甲 雌雄同株

（2）是 AAtsts 抗螟雌雄同株∶抗螟雌株=1∶1

（3）不位于 抗螟性状与性别性状间是自由组合的，因此A基因不位于Ts、ts基因所在的2号染色体上 含A基因的雄配子不育 1/2 1/6

3 试题精析

（1）“品系M为雌雄同株”信息直接呈现，又根据雌株突变品系相关信息可推知甲表现为雌株，故实验一中作为母本的只能是甲。由实验二的杂交信息可推知，F1中非抗螟正常株高植株中不含抗螟基因，且控制性别的基因型是Tsts，性别应该是雌雄同株。

（2）若甲转入的A基因与ts基因是不位于同一条染色体上。则F1抗螟植株（Atsts）自交，F2中抗螟非抗螟性状和性别性状之间应该自由组合，即出现4种性状，而实际情况只有3种性状，由此则考虑甲转入的A基因与ts基因是位于同一条染色体上，如图1所示。在此基础上再进行推理，F1抗螟植株的基因型如图2所示，其产生的雄配子Ats∶Ts为1∶1，雌配子Ats∶Ts为1∶1，其自交结果分析采用“棋盘法”分析见表1。

表1 利用“棋盘法”解题

图1 甲转入基因后的基因型

图2 F1抗螟植株的基因型

F2中抗螟雌雄同株：抗螟雌株∶非抗螟雌雄同株约为2∶1∶1，正如题中信息所示，因此甲转入的A基因与ts基因是位于同一条染色体上，F2中抗螟雌株的基因型是AAtsts，抗螟雌雄同株的基因型是ATsts，两者杂交，子代表现型及比例是抗螟雌雄同株∶抗螟雌株为1∶1。

（3）实验二中的F1抗螟矮株自交，F2中出现了抗螟非抗螟性状和性别性状之间应该自由组合，故推测插入的A基因不位于2号染色体上。F1中的抗螟矮株的基因型是AaTsts（用a代表转入A的同源染色体对应位置没有等位基因），但F1抗螟矮株自交F2并没有呈现9∶3∶3∶1的分离比。结合题中信息“抗螟矮株所占比例低于预期值”，推测有可能是含A基因的配子不育，结合实验二结果，排除雌配子不育，因此极有可能是含A基因的雄配子不育。F1AaTsts自交，雌配子ATs∶Ats∶aTs∶ats为 1∶1∶1∶1，雄配子 ATs∶Ats∶aTs∶ats为1∶1∶1∶1。F2结果用棋盘法分析见表2。

表2 利用“棋盘法”解题

例如，“含A基因的雄配子不育”，正好满足抗螟矮株雌雄同株（AaTsTs1份、AaTsts2份）∶抗螟矮株雌株（Aatsts1份）∶非抗螟正常株高雌雄同株（aaTsTs1份、aaTsts2份）∶非抗螟正常株高雌株（aatsts1份）为3∶1∶3∶1。

F2抗螟矮株的基因型及比例为：AaTsTs∶AaTsts∶Aatsts为1∶2∶1，故ts基因的频率为1/2。为了保存抗螟矮株雌株用于研究，种植F2抗螟矮株使其随机受粉，如仅在雌株上收获籽粒，则基因型Aatsts植株作母本，基因型AaTsTs、AaTsts植株作父本，再用棋盘法进行分析见表3。

表3 利用“棋盘法”解题

最终在雌株上收获的籽粒种植后发育形成的植株中抗螟矮株雌株所占的比例为1/12÷（1/6+1/6+1/12+1/12）=1/6。

4 反思总结

通过对该遗传题的精细解析，教师可从以下几个方面出发，走出遗传学解题困境。

4.1 夯实基础，构建网络

高考要求学生能够触类旁通、融会贯通，既包括同一层面、横向的交互融合，也包括不同层面、纵向的融会贯通。以上考题涉及减数分裂、基因的分离定律和自由组合定律等主干知识。这就要求学生在复习遗传规律相关内容时，要根据知识的逻辑关系建立网络，以备考场上迅速提取，提升知识的应用能力。例如，以基因型AaBb为中心可构建辐射型网络如下：涉及AaBb两对等位基因的个体遗传，如单独分析一对等位基因（Aa或Bb）则符合基因的分离定律；如共同分析该两对等位基因的遗传，若两对等位基因位于两对同源染色体（常染色体）上，则符合基因的自由组合定律，若两对等位基因位于一对同源染色体（常染色体）上，则可通过减数分裂分析配子产生的种类问题；若其中一对等位基因位于性染色体上，则其遗传与性别相联系，如与另一对等位基因共同分析，仍然遵循基因的自由组合定律。

4.2 总结方法，提升能力

试题涉及致死、多基因一效应或一基因多效应的情况，通常采用棋盘法分析后代的基因型及表现型情况。解题过程中用到的关键方法“演绎与推理”属学科核心素养中的科学思维范畴，具体分析过程是：如果判断为发生某种变化或出现某种现象（如两对基因位于一对/两对同源染色体上、基因突变/染色体变异），则自交或杂交后代会出现某种现象，再根据题目信息判定，如符合，则该判断正确，如不符合，则是剩下的一种情况。学生按此思维模型分析，可快速顺利得出结论。

4.3 不畏情景，寻求突破

素质教育的突出特征之一是对创新性的强调。这就要求考题要创设合理情景，设置新颖的试题呈现方式和设问方式，体现创新意识和创新思维。具体表现是题目的文字量大，信息呈现方式多样（如杂交图解、模式图、表格数据等），甚至还会出现一些教材之外的新名词（完全显性、复等位基因等）；设问方式多样，既有简洁明确的选择类型设问（如上述例题中的二选一或三选一），也有体现学生思维能力及语言表达能力的原因分析型设问。教师要引导学生树立“题目虽新，我能战胜”的理念，紧抓教材基本原理，结合题目所给的信息作出综合判断，整合出正确规范的答案。同时，教师要选取高仿真的训练题供学生模拟训练、限时训练，逐步提升学生解决遗传学复杂问题的能力。