遗传学计算的一题多解及淘汰类问题新发现
(中山市第一中学广东中山528400)
遗传学在高中生物学中是一个重点,也是一个难点。遗传学的命题方式多种多样、十分灵活,其中一类题型就是遗传题中涉及的计算。怎样解决这个大难题,是我们老师需要考虑的一个问题。先前已有较多文献总结了各种计算方法,但对于基础薄弱的学生来说,很难将理论方法运用到实际题目中来。本文下面通过两个例题,更加具体的介绍了在解题中可运用到的解题方法,各种方法的适用范围,以及在计算淘汰类问题时的新发现,旨在给薄弱学生提供更加实际可操作的解题套路。
【例1】在孟德尔两对相对性状的杂交实验中,用纯合的黄色圆粒和绿色皱粒豌豆作亲本杂交得F1,F1全为黄色圆粒,F1自交得F2。在F2中,①用绿色皱粒人工传粉给黄色圆粒豌豆,②用绿色圆粒人工传粉给黄色圆粒豌豆,③让黄色圆粒自交,三种情况独立进行实验,则子代的表现型比例分别为()
A.①4∶2∶2∶1②15∶8∶3∶1③64∶8∶8∶1
B.①3∶3∶1∶1②4∶2∶2∶1③25∶5∶5∶1
C.①1∶1∶1∶1②6∶3∶2∶1③16∶8∶2∶1
D.①4∶2∶2∶1②16∶8∶2∶1③25∶5∶5∶1
根据题意,用纯合的黄色圆粒和绿色皱粒豌豆作亲本杂交得F1,F1全为黄色圆粒,可见黄色、圆粒均为显性性状。若用A表示黄色基因,B表示圆粒基因,则F2中黄色圆粒豌豆基因型有4种,AABB∶AaBb∶AaBB∶AABb=1∶4∶2∶2,减数分裂产生配子及其比例为AB∶Ab∶aB∶ab=4∶2∶2∶1。
①用绿色皱粒(aabb只产生ab配子)人工传粉给黄色圆粒豌豆,画出棋盘如表1所示。
表1亲本为绿色皱粒和黄色圆粒豌豆杂交棋盘表
可知子代AaBb∶Aabb∶aaBb∶aabb=4∶2∶2∶1,即四种表现型黄圆∶绿圆∶黄皱∶绿皱为4∶2∶2∶1。
②用绿色圆粒(aaBB∶aaBb=1∶2,产生配子aB∶ab=2∶1)人工传粉给黄色圆粒豌豆,画出棋盘如表2所示。
表2亲本为绿色圆粒和黄色圆粒豌豆杂交棋盘表
所以四种表现型黄圆∶绿圆∶黄皱∶绿皱为16∶8∶2∶1。
③让黄色圆粒自交,有同学依据上面的方法,可轻易画出棋盘如表3所示。
表3亲本为黄色圆粒豌豆自交棋盘表
表4某油菜品系不同亲代杂交实验
所以四种表现型黄圆∶绿圆∶黄皱∶绿皱为64∶8∶8∶1。但实际上第三问自交的情况下,我们画如此棋盘,得到的结果一定是错误的。
因为F2中黄色圆粒豌豆基因型有4种,AABB∶AaBb∶AaBB∶AABb=1∶4∶2∶2,题目所说“自交”一定是每种基因型自己交配,而不是各种基因型之间自由交配。以上的棋盘法就是犯了这个错误,混淆了自交和自由交配。
总结:棋盘法适用于一种基因型的自交,或多种基因型的相互交配(如①②所示)。
那么第③问让黄色圆粒自交,这种涉及多种基因型分别自交的题目应该如何求解呢?具体如下:
因为F2中黄色圆粒豌豆基因型有4种,AABB∶AaBb∶AaBB∶AABb=1∶4∶2∶2,即1/9AABB、4/9AaBb、2/9AaBB、2/9AABb分别自交,1/9AABB自交产生1/9×100%AABB;4/9AaBb自交产生4/9×9/16A_B_、4/9×3/16A_bb、4/9×3/16aaB_、4/9×1/16aabb;2/9AaBB自交产生2/9×3/4A_BB、2/9×1/4aaBB;2/9AABb自交产生2/9×3/4AAB_、2/9×1/4AAbb。
综上所述:A_B_占1/9×100%+4/9×9/16+2/9×3/4+2/9×3/4=25/36;aaB_占4/9×3/16+2/9×1/4=5/36;A_bb占4/9×3/16+2/9×1/4=5/36;aabb占4/9×1/16=1/36。即黄圆:绿圆:黄皱:绿皱为25∶5∶5∶1。
总结:系数相乘法适用于多种基因型的分别自交(如③所示),但多种基因型的相互交配时(如①②所示),使用此方法则相对比较困难。
其实在求解“例1”这一类复杂的自由组合定律的题目时,我们还可以将题目看成是两次甚至多次分离定律来求解,这也是很多难题的通用求解通法,具体如下:
根据题意,用纯合的黄色圆粒和绿色皱粒豌豆作亲本杂交得F1,F1全为黄色圆粒,可见黄色、圆粒均为显性性状。若用A表示黄色基因,B表示圆粒基因,则F2中黄色圆粒豌豆基因型有4种,AABB∶AaBb∶AaBB∶AABb=1∶4∶2∶2,即F2中黄色个体AA∶Aa=1∶2,圆粒个体BB∶Bb=1∶2。
①用绿色皱粒(aabb)人工传粉给黄色圆粒豌豆。先分开求,用绿色个体(aa,只产生a配子)人工传粉给黄色个体(AA∶Aa=1∶2,产生配子A∶a=2∶1),画棋盘(此处省略)得Aa∶