云南 杨玲珍
2022年的高考刚刚落下帷幕,2023年的高考备考正在进行中。每年高考结束,笔者都会让高二的学生完成当年高考试题的测试,每年都会发现有几道易错试题。今年也不例外,笔者让本班学生完成2022年高考全国甲卷生物试题,结果发现选择题第6题错误率很高,正答率只有42%。对此,笔者以2022年高考全国甲卷生物学选择题第6题为例,对本题的易错点进行分析研究,提出相应的突破策略,以期提升学生的关键能力和学科核心素养。
【试题呈现】某种自花传粉植物的等位基因A/a和B/b位于非同源染色体上。A/a控制花粉育性,含A的花粉可育;含a的花粉50%可育、50%不育。B/b控制花色,红花对白花为显性。若基因型为AaBb的亲本进行自交,则下列叙述错误的是
( )
A.子一代中红花植株数是白花植株数的3倍
B.子一代中基因型为aabb的个体所占比例是1/12
C.亲本产生的可育雄配子数是不育雄配子数的3倍
D.亲本产生的含B的可育雄配子数与含b的可育雄配子数相等
【分析】基因分离定律和自由组合定律的实质:进行有性生殖的生物在进行减数分裂产生配子的过程中,位于同源染色体的等位基因随同源染色体分离而分离,分别进入不同的配子中,随配子独立遗传给后代,同时位于非同源染色体上的非等位基因进行自由组合。分析题意可知:A/a和B/b基因位于非同源染色体上,独立遗传,遵循自由组合定律。
【详解】分析题意可知,两对等位基因独立遗传,故含a的花粉育性不影响B和b基因的遗传,所以Bb自交,子一代中红花植株(B__)∶白花植株(bb)=3∶1,A正确;基因型为AaBb的亲本产生的雌配子种类和比例为AB∶Ab∶aB∶ab=1∶1∶1∶1,由于含a的花粉50%可育,故雄配子种类及比例为AB∶Ab∶aB∶ab=2∶2∶1∶1,所以子一代中基因型为aabb的个体所占比例为1/4×1/6=1/24,B错误;由于含a的花粉50%可育,50%不可育,故亲本产生的可育雄配子是A+1/2a,不育雄配子为1/2a,由于Aa个体产生的A∶a=1∶1,故亲本产生的可育雄配子数量是不育雄配子数量的3倍,C正确;两对等位基因独立遗传,所以Bb自交,亲本产生的含B的雄配子数量和含b的雄配子数量相等,D正确。
【易错分析】在笔者所教的班级中,对参加这次测试的50名学生进行了相关调查,其中班级生物成绩前20名中有7人答错,调查的具体结果如表1和柱状图。
表1
根据表1和柱状图可以看出此题的正答率只有42%,而错误率比较高的是C选项。根据调查发现少部分学生没看懂题意,因此选了C答案,大部分学生选C 的原因是学生把a雄配子中还有50%雄配子可育遗漏,所以得出可育雄配子为A,不育雄配子是1/2a,即可育雄配子和不育雄配子是2∶1,还有部分学生由于审题不清计算配子时把花色基因也放入其中,即AaBb产生的雄配子为1/4AB∶1/4Ab∶1/8aB∶1/8ab,也是算出可育雄配子∶不可育雄配子=2∶1,这种思路也是把还有1/8aB和1/8ab可育配子遗漏。通过调查发现,不同层次的学生对试题的看法不一样,但学生觉得总体难度比较大。
此题以新情境为载体主要考查学生的获取信息和解读信息能力、综合分析能力和创新能力。从试题情境来看此题考查两对等位基因的遗传规律,其中一对等位基因控制花粉育性且含有a的花粉有一半不育,这与常见的性状——不影响育性或胚胎致死等不同,要求学生能准确把握题干信息的含义及其子代分析中的应用,需要学生在新情境下分析、解决问题,重点考查学生的创新能力。
要答对此题,首先要对试题题干进行认真剖析,抓住题干中两个关键信息,其一是两对等位基因位于非同源染色体上,符合自由组合定律;据此可知,由于两对基因符合自由组合定律,所以a花粉的育性不影响B和b基因的遗传,Bb个体自交,雄性亲本产生的雄配子B∶雄配子b=1∶1自交后代出现红花(B__)∶白花(bb)=3∶1,所以A选项和D选项正确;其二是含有a的雄配子50%可育、50%不可育,据此可知,AaBb自交,雌性亲本产生雌配子的种类和比例为AB∶Ab∶aB∶ab=1∶1∶1∶1,雄性亲本产生可育雄配子的种类和比例为AB∶Ab∶aB∶ab=2∶2∶1∶1 ,所以AaBb个体自交产生后代中基因型为aabb的概率为1/4×1/6=1/24,B选项错误;综合题干两个关键点可知,AaBb个体自交,雄性亲本中B和b花色基因不影响A和a花粉育性基因的遗传,所以Aa雄性亲本产生配子的种类和比例为A∶a=1∶1,又由于含a的花粉50%可育,50%不可育,所以雄性亲本产生可育配子=A+1/2a,不育配子=1/2a,故C选项正确。
针对该易错题,笔者选取了4道与其易错点相似的试题,作为易错巩固练习题。
【变式训练1】一杂合子(Dd)植株自交时,含有隐性配子的花粉有50%的死亡率,则自交后代的基因型比例是
( )
A.1∶1∶1 B.4∶4∶1
C.2∶3∶1 D.1∶2∶1
【答案】C
【分析】分离定律的实质是等位基因随着同源染色体的分开而分离,分别进入不同的配子中,随配子独立遗传给后代。正常情况下Dd产生配子的种类和比例是D∶d=1∶1,植株自交产后代的基因型及比例是D__∶dd=3∶1。
【详解】隐性配子的花粉有50%的死亡率,说明雄配子中D∶d=2∶1,而雌配子中D∶d=1∶1,用棋盘法即可求得DD∶Dd∶dd=2∶(1+2)∶1。结果见表2。
表2
【易错点拨】此题由育性问题迁移到致死问题,目的是引导学生找到育性问题和致死问题之间的相关性,培养学生利用所学知识解决实际问题的能力。此题的易错点是学生无法正常写出雌雄配子的种类和比例,所以解决此题的关键是根据题意写出雌雄配子的种类和比例,特别是雄配子的种类和比例,然后根据提示答题。
【变式练习2】某自花传粉植物两对独立遗传的等位基因(A/a和B/b)分别控制两对相对性状,等位基因间均为完全显性。现让基因型为AaBb的植物自交产生F1,下列分析中错误的是
( )
A.若此植物F1中表型的比例为6∶2∶3∶1,则推测原因可能是AA个体致死
B.若此植物F1中表型的比例为7∶1∶1,则推测原因可能是基因型为ab雌、雄配子都致死
C.若此植物F1中表型的比例为5∶3∶3∶1,则推测原因可能是AB雄配子一半致死
D.若此植物F1中表型的比例为15∶5∶3∶1,则推测原因可能是a花粉有1/2不育
【答案】C
【分析】按照自由组合定律,正常情况下基因型为AaBb的个体产生的配子类型及比例是AB∶Ab∶aB∶ab=1∶1∶1∶1,自交后代的基因型及比例是A__B__∶A__bb∶aaB__∶aabb=9∶3∶3∶1。
【详解】两对基因独立遗传,若此植物存在AA个体致死现象,则上述F1中表型的比例为6(4AaBb、2AaBB)∶2(2Aabb)∶3(aaBB、2aaBb)∶1(aabb)或者若F1分离比为6∶3∶2∶1,与A__B__∶A__bb∶aaB__∶aabb=9∶3∶3∶1对照可推测可能是某对基因显性纯合致死,A正确;若此植物存在ab雌、雄配子都致死现象,则该植物产生雌、雄配子均为1/3AB、1/3aB、1/3Ab,则上述F1中表型的比例为7(A__B__)∶1(aaBB)∶1(AAbb),B正确;若此植物存在AB雄配子一半致死现象,则该植物产生雌配子为AB、aB、Ab、ab,产生雄配子为1AB、2aB、2Ab、2ab,根据配子法可得F1中表型的比例为7(A__B__)∶3(A__bb)∶3(aaB__)∶1(aabb),C错误;若此植物存在a花粉有1/2不育现象,则亲本产生的卵细胞有AB、Ab、aB、ab且比值为1∶1∶1∶1,精子为AB、Ab、aB、ab且比例为2∶2∶1∶1,则上述F1中表型的比例为15∶5∶3∶1,D正确。
【易错点拨】此题通过表型的特殊比例来推测出现特殊比例的原因,而且进行育性和致死问题综合考查,目的是培养学生综合运用能力和逆向思维能力。突破此题的方法有两种,一种是利用9∶3∶3∶1去联想推测,另一种是用逆推法。如A选项先给出F1的表型再推测原因,方法1为若F1分离比为6∶3∶2∶1,与A__B__∶A__bb∶aaB__∶aabb=9∶3∶3∶1对照推测可能是某对基因显性纯合致死,所以可能是AA个体致死,A项正确,方法2是先假设AA个体致死,然后将两对基因分开考虑,Aa和Bb分别自交分别得出(AA、2Aa、aa)和(BB、2Bb、bb),由于AA致死所以性状分离比为(2∶1)(3∶1)=6∶2∶3∶1 ,A项正确。虽然两种方法都能得出答案,但第一种方法适用于思维能力等综合素质较好的学生。大部分学生在此阶段思维能力等综合素质还有待提高,所以笔者更倾向引导学生采用第二种方法。
【变式训练3】某种雌雄异株的植物有宽叶和狭叶两种类型,宽叶由显性基因B控制,狭叶由隐性基因b控制,B和b均位于X染色体上。基因b使雄配子致死。下列说法正确的是
( )
A.若后代全为宽叶雄株个体,则其亲本基因型为XBXb、XbY
B.若后代全为宽叶,雌、雄植株各半时,则其亲本基因型为XBXb、XbY
C.若后代全为雄株,宽叶和狭叶个体各半时,则其亲本基因型为XBXb、XBY
D.若后代性别比为1∶1,宽叶个体占3/4,则其亲本基因型为XBXb、XBY
【答案】D
【分析】性染色体上基因的遗传属于伴性遗传,其遗传遵循基因分离定律。分析题意可知宽叶由显性基因B控制,狭叶由隐性基因b控制,B和b均位于X染色体上,基因b使雄配子致死,即自然界中不存在XbXb的个体。
【详解】若后代全为宽叶雄株个体(基因型为XBY),说明亲本雌性只能产生XB一种配子,则其亲本基因型为XBXB、XbY,A错误;若后代全为宽叶,雌、雄植株各半,说明雄性亲本产生Y和X的两种配子,根据题意可知,基因b使雄配子致死,因此雄性亲本的基因型是XBY,后代的雄性植株全是宽叶,说明雌性亲本只产生一种XB的配子,因此雌性亲本的基因型是XBXB,B错误;若后代全为雄株,宽叶和狭叶个体各半,说明亲本雄性个体只能产生含有Y染色体的配子,雌性亲本能产生两种配子,则其亲本基因型为XBXb、XbY, C错误;若后代性别比为1∶1,说明雄性亲本产生Y和X的两种配子,又根据题意,基因b使雄配子致死,因此雄性亲本的基因型是XBY,宽叶个体占3/4,即后代宽叶与狭叶之比是3∶1,说明雌性亲本的基因型是XBXb, D正确。
【易错点拨】此题考查性染色体上的配子致死问题,目的是培养学生的发散思维,鼓励学生摆脱思维定式的束缚,促使学生在新情境下利用所学的知识解决实际问题。此题的易错点是学生认为雄配子没有X或由于不理解题意认为只要是Xb配子都致死。故解决此题的关键是理解题意,抓住含b的雄配子致死这个关键点,然后按照分离定律解题即可。
【变式训练4】某二倍体雌雄同株植物,雄性育性受一组复等位基因(在种群中,同源染色体的相同位点上存在两种以上的等位基因)控制,其中M为不育基因,Mf为恢复可育基因,m为可育基因,且其显隐性强弱关系为Mf>M>m。该种植物雄性不育植株不能产生可育花粉,但雌蕊发育正常。表3为雄性可育植株的杂交组合及结果,请分析回答下列问题:
表3
(1)该种植物雄性不育与可育的遗传________(填“遵循”或“不遵循”)基因分离定律。
(2)该种植物雄性不育的基因型有________,其在杂交育种的操作过程中,最显著的优点是________________。
(3)现有某雄性不育植株丁,请从甲、乙、丙三种雄性可育植株中选择合适材料来鉴定该植株丁的基因型。简要写出①实验思路,②预期实验结果及结论。
【答案】(1)遵循 (2)MM、Mm 无需对母本去雄
【分析】根据题干信息分析,该种植物是雌雄同株植物,雄性育性受一组复等位基因(在种群中,同源染色体的相同位点上存在两种以上的等位基因)控制,其中M为不育基因,Mf为恢复可育基因,m为可育基因,且其显隐性强弱关系为Mf>M>m,因此雄性可育基因型为MfMf、MfM、Mfm、mm,雄性不育基因型为MM、Mm。
【详解】(1)该种植物雄性育性受一组复等位基因控制,所以其遗传遵循基因分离定律。(2)根据分析可知,该种植物雄性不育的基因型有MM、Mm,雄性不育品系在杂交育种过程中,可以作为雌性且不需要进行去雄处理。 (3)根据题意可知,丁为雄性不育,则其基因型是MM或Mm,要验证丁的基因型,就要选隐性纯合子,根据表3杂交结果可知,植株乙的基因型是mm,故可得出此题答案。
【易错点拨】此题从实验设计思路的角度考查育性问题,实验设计思路是高考的高频考点,通过此题可以培养学生的科学思维和科学探究能力。本题创设了一个新情境即复等位基因,易错点是不能正确写出可育与不可育的基因型及实验设计思路,所以解答本题的关键是根据题干提取有效信息,判断雄性可育和雄性不育可能的基因型,进而根据基因的分离定律结合提示分析答题,教师可以引导学生形成解答遗传实验设计题实验思路的答题模型。模型如下:
实验思路:让××和××杂交,得F1(或再让F1自交或F1和××杂交),观察后代的表型及比例。 预期结果和结论:若……(实验结果),则……(实验结论)。
以上是笔者以高考易错题和变式题中的“致死”和“不育”为问题情境,以遗传的基本规律为必备知识,以关键能力为重点,以学科核心素养为导向构建的致死类和不育类的解题思路和方法,期许能对后期的高三备考复习有一定的导向作用。