納入“新信息”結(jié)合“棋盤(pán)法”破解一道遺傳壓軸題——山東省2020年普通高中學(xué)業(yè)水平等級(jí)考試題23的精析及反思

陳 龍

（新泰市教育科學(xué)研究中心 山東泰安 271200）

遺傳學(xué)知識(shí)邏輯性強(qiáng)，是高中生物學(xué)的主干知識(shí)之一。一道遺傳綜合題便可考查考生的理解能力、解決問(wèn)題能力和創(chuàng)新能力等，且難度大、區(qū)分度高，歷年高考中備受高考命題專(zhuān)家的青睞?，F(xiàn)與廣大同仁共同賞析一道最新遺傳學(xué)考題，并進(jìn)行反思，以饗讀者。

1 試題呈現(xiàn)

玉米是雌雄同株異花植物，利用玉米純合雌雄同株品系M培育出雌株突變品系，該突變品系的產(chǎn)生原因是2號(hào)染色體上的基因Ts突變?yōu)閠s，Ts對(duì)ts為完全顯性。將抗玉米螟的基因A轉(zhuǎn)入該雌株品系中獲得甲、乙兩株具有玉米螟抗性的植株，但由于A基因插入的位置不同，甲植株的株高表現(xiàn)正常，乙植株矮小。為研究A基因的插入位置及其產(chǎn)生的影響，進(jìn)行了以下實(shí)驗(yàn)：

實(shí)驗(yàn)一：品系M（TsTs）×甲（Atsts）→F1中抗螟∶非抗螟約為1∶1。

實(shí)驗(yàn)二：品系M（TsTs）×乙（Atsts）→F1中抗螟矮株∶非抗螟正常株高約為1∶1。

（1）實(shí)驗(yàn)一中作為母本的是________________，實(shí)驗(yàn)二的F1中非抗螟植株的性別表現(xiàn)為_(kāi)______（“雌雄同株”“雌株”或“雌雄同株和雌株”）。

（2）選取實(shí)驗(yàn)一的F1抗螟植株自交，F(xiàn)2中抗螟雌雄同株∶抗螟雌株∶非抗螟雌雄同株約為2∶1∶1。由此可知，甲中轉(zhuǎn)入的A基因與ts基因_________（“是”或“不是”）位于同一條染色體上，F(xiàn)2中抗螟雌株的基因型是______________。若將F2中抗螟雌雄同株與抗螟雌株雜交，子代的表現(xiàn)型及比例為_(kāi)__________。

（3）選取實(shí)驗(yàn)二的F1抗螟矮株自交，F(xiàn)2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約為3∶1∶3∶1，由此可知，乙中轉(zhuǎn)入的A基因_______（“位于”或“不位于”）2號(hào)染色體上，理由是____________________________。F2中抗螟矮株所占比例低于預(yù)期值，說(shuō)明A基因除導(dǎo)致植株矮小外，還對(duì)F1的繁殖造成影響。結(jié)合實(shí)驗(yàn)二的結(jié)果推斷這一影響最可能是_________________。F2抗螟矮株中ts基因的頻率為_(kāi)_________________，為了保存抗螟矮株雌株用于研究，種植F2抗螟矮株使其隨機(jī)受粉，并僅在雌株上收獲籽粒，籽粒種植后發(fā)育形成的植株中抗螟矮株雌株所占的比例為_(kāi)________。

2 參考答案

（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 抗螟性狀與性別性狀間是自由組合的，因此A基因不位于Ts、ts基因所在的2號(hào)染色體上 含A基因的雄配子不育 1/2 1/6

3 試題精析

（1）“品系M為雌雄同株”信息直接呈現(xiàn)，又根據(jù)雌株突變品系相關(guān)信息可推知甲表現(xiàn)為雌株，故實(shí)驗(yàn)一中作為母本的只能是甲。由實(shí)驗(yàn)二的雜交信息可推知，F(xiàn)1中非抗螟正常株高植株中不含抗螟基因，且控制性別的基因型是Tsts，性別應(yīng)該是雌雄同株。

（2）若甲轉(zhuǎn)入的A基因與ts基因是不位于同一條染色體上。則F1抗螟植株（Atsts）自交，F(xiàn)2中抗螟非抗螟性狀和性別性狀之間應(yīng)該自由組合，即出現(xiàn)4種性狀，而實(shí)際情況只有3種性狀，由此則考慮甲轉(zhuǎn)入的A基因與ts基因是位于同一條染色體上，如圖1所示。在此基礎(chǔ)上再進(jìn)行推理，F(xiàn)1抗螟植株的基因型如圖2所示，其產(chǎn)生的雄配子Ats∶Ts為1∶1，雌配子Ats∶Ts為1∶1，其自交結(jié)果分析采用“棋盤(pán)法”分析見(jiàn)表1。

表1 利用“棋盤(pán)法”解題

圖1 甲轉(zhuǎn)入基因后的基因型

圖2 F1抗螟植株的基因型

F2中抗螟雌雄同株：抗螟雌株∶非抗螟雌雄同株約為2∶1∶1，正如題中信息所示，因此甲轉(zhuǎn)入的A基因與ts基因是位于同一條染色體上，F(xiàn)2中抗螟雌株的基因型是AAtsts，抗螟雌雄同株的基因型是ATsts，兩者雜交，子代表現(xiàn)型及比例是抗螟雌雄同株∶抗螟雌株為1∶1。

（3）實(shí)驗(yàn)二中的F1抗螟矮株自交，F(xiàn)2中出現(xiàn)了抗螟非抗螟性狀和性別性狀之間應(yīng)該自由組合，故推測(cè)插入的A基因不位于2號(hào)染色體上。F1中的抗螟矮株的基因型是AaTsts（用a代表轉(zhuǎn)入A的同源染色體對(duì)應(yīng)位置沒(méi)有等位基因），但F1抗螟矮株自交F2并沒(méi)有呈現(xiàn)9∶3∶3∶1的分離比。結(jié)合題中信息“抗螟矮株所占比例低于預(yù)期值”，推測(cè)有可能是含A基因的配子不育，結(jié)合實(shí)驗(yàn)二結(jié)果，排除雌配子不育，因此極有可能是含A基因的雄配子不育。F1AaTsts自交，雌配子ATs∶Ats∶aTs∶ats為 1∶1∶1∶1，雄配子 ATs∶Ats∶aTs∶ats為1∶1∶1∶1。F2結(jié)果用棋盤(pán)法分析見(jiàn)表2。

表2 利用“棋盤(pán)法”解題

例如，“含A基因的雄配子不育”，正好滿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）為3∶1∶3∶1。

F2抗螟矮株的基因型及比例為：AaTsTs∶AaTsts∶Aatsts為1∶2∶1，故ts基因的頻率為1/2。為了保存抗螟矮株雌株用于研究，種植F2抗螟矮株使其隨機(jī)受粉，如僅在雌株上收獲籽粒，則基因型Aatsts植株作母本，基因型AaTsTs、AaTsts植株作父本，再用棋盤(pán)法進(jìn)行分析見(jiàn)表3。

表3 利用“棋盤(pán)法”解題

最終在雌株上收獲的籽粒種植后發(fā)育形成的植株中抗螟矮株雌株所占的比例為1/12÷（1/6+1/6+1/12+1/12）=1/6。

4 反思總結(jié)

通過(guò)對(duì)該遺傳題的精細(xì)解析，教師可從以下幾個(gè)方面出發(fā)，走出遺傳學(xué)解題困境。

4.1 夯實(shí)基礎(chǔ)，構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)

高考要求學(xué)生能夠觸類(lèi)旁通、融會(huì)貫通，既包括同一層面、橫向的交互融合，也包括不同層面、縱向的融會(huì)貫通。以上考題涉及減數(shù)分裂、基因的分離定律和自由組合定律等主干知識(shí)。這就要求學(xué)生在復(fù)習(xí)遺傳規(guī)律相關(guān)內(nèi)容時(shí)，要根據(jù)知識(shí)的邏輯關(guān)系建立網(wǎng)絡(luò)，以備考場(chǎng)上迅速提取，提升知識(shí)的應(yīng)用能力。例如，以基因型AaBb為中心可構(gòu)建輻射型網(wǎng)絡(luò)如下：涉及AaBb兩對(duì)等位基因的個(gè)體遺傳，如單獨(dú)分析一對(duì)等位基因（Aa或Bb）則符合基因的分離定律；如共同分析該兩對(duì)等位基因的遺傳，若兩對(duì)等位基因位于兩對(duì)同源染色體（常染色體）上，則符合基因的自由組合定律，若兩對(duì)等位基因位于一對(duì)同源染色體（常染色體）上，則可通過(guò)減數(shù)分裂分析配子產(chǎn)生的種類(lèi)問(wèn)題；若其中一對(duì)等位基因位于性染色體上，則其遺傳與性別相聯(lián)系，如與另一對(duì)等位基因共同分析，仍然遵循基因的自由組合定律。

4.2 總結(jié)方法，提升能力

試題涉及致死、多基因一效應(yīng)或一基因多效應(yīng)的情況，通常采用棋盤(pán)法分析后代的基因型及表現(xiàn)型情況。解題過(guò)程中用到的關(guān)鍵方法“演繹與推理”屬學(xué)科核心素養(yǎng)中的科學(xué)思維范疇，具體分析過(guò)程是：如果判斷為發(fā)生某種變化或出現(xiàn)某種現(xiàn)象（如兩對(duì)基因位于一對(duì)/兩對(duì)同源染色體上、基因突變/染色體變異），則自交或雜交后代會(huì)出現(xiàn)某種現(xiàn)象，再根據(jù)題目信息判定，如符合，則該判斷正確，如不符合，則是剩下的一種情況。學(xué)生按此思維模型分析，可快速順利得出結(jié)論。

4.3 不畏情景，尋求突破

素質(zhì)教育的突出特征之一是對(duì)創(chuàng)新性的強(qiáng)調(diào)。這就要求考題要?jiǎng)?chuàng)設(shè)合理情景，設(shè)置新穎的試題呈現(xiàn)方式和設(shè)問(wèn)方式，體現(xiàn)創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新思維。具體表現(xiàn)是題目的文字量大，信息呈現(xiàn)方式多樣（如雜交圖解、模式圖、表格數(shù)據(jù)等），甚至還會(huì)出現(xiàn)一些教材之外的新名詞（完全顯性、復(fù)等位基因等）；設(shè)問(wèn)方式多樣，既有簡(jiǎn)潔明確的選擇類(lèi)型設(shè)問(wèn)（如上述例題中的二選一或三選一），也有體現(xiàn)學(xué)生思維能力及語(yǔ)言表達(dá)能力的原因分析型設(shè)問(wèn)。教師要引導(dǎo)學(xué)生樹(shù)立“題目雖新，我能戰(zhàn)勝”的理念，緊抓教材基本原理，結(jié)合題目所給的信息作出綜合判斷，整合出正確規(guī)范的答案。同時(shí)，教師要選取高仿真的訓(xùn)練題供學(xué)生模擬訓(xùn)練、限時(shí)訓(xùn)練，逐步提升學(xué)生解決遺傳學(xué)復(fù)雜問(wèn)題的能力。