例析高中遗传试题中的“淘汰”现象
陈忠朱巧玲
(广东省广州市南武中学广东广州510220)
高中遗传试题常设置一些特殊条件,如雄性不育、致死、自交不亲和性等,其共同特征是导致部分配子或者合子被“淘汰”,进而影响子代分离比。下文把生物不同发育阶段所发生的淘汰现象归纳为配子淘汰和合子淘汰,结合典例对各种淘汰现象进行分析,旨在拓展遗传知识、总结解题方法,提升学生的解决问题能力。
配子淘汰是指基因或染色体在配子期发挥作用而导致部分配子不能正常遗传。配子致死、雄性不育和自交不亲和性是三种常见情境。
配子致死指由于配子中的致死基因(或其他基因)引起的配子死亡,也可能是由于染色体的异常(结构变异或数目变异)变化所致,雌性或雄性配子均可能致死。
【例1】一豌豆杂合子(Aa)植株自交时,下列叙述错误的是()
A.若自交后代的基因型比例是2∶3∶1,可能是含隐性基因的花粉50%死亡造成的
B.若自交后代的基因型比例是2∶2∶1,可能是隐性个体50%死亡造成的
C.若自交后代的基因型比例是4∶4∶1,可能是含隐性基因的配子有50%死亡造成的
D.若自交后代的基因型比例是1∶2∶1,可能是花粉有50%死亡造成的
参考答案:B。
解析:各选项致死情况不同,但A与a仍遵循基因分离定律,推理时变假设为前提条件,在遗传图解中调整配子比例,计算子代基因型比例,解答过程见表1。
表1子代基因型推理
配子致死时,细胞核基因遗传仍然遵循孟德尔遗传定律。依托遗传图解,学生能准确应用配子致死信息,快速推理子代基因型比例。
雄性不育指动、植物雄性生殖细胞或生殖器官丧失生理机能的现象。遗传的雄性不育分为细胞核雄性不育和质核互作雄性不育。
【例2】水稻存在雄性不育基因,其中R(雄性可育)对r(雄性不育)为显性,是存在于细胞核中的一对等位基因;N(雄性可育)与S(雄性不育)是存在于细胞质中的基因;只有细胞质和细胞核中均为雄性不育基因时,个体才表现为雄性不育。下列有关叙述正确的是()
A.水稻种群中雄性可育植株共有6种基因型
B.母本S(rr)与父本N(rr)的杂交后代雄性均为不育
C.R、r和N、S的遗传遵循基因的自由组合定律
D.S(rr)、N(rr)自由交配,子代均为雄性不育
参考答案:B。
解析:根据题意,水稻种群雄性可育基因型有5种,分别是N(RR)、N(Rr)、N(rr)、S(RR)、S(Rr),故A选项错误。母本S(rr)与父本N(rr)的杂交后代基因型为S(rr),雄性全部表现为不育,故B选项正确。N、S属于细胞质基因,子代细胞质基因与母本保持一致,R、r属于细胞核基因,遵循基因分离定律,两对基因不遵循基因自由组合定律,故C选项错误。S(rr)与N(rr)自由交配的子代,S(rr)植株上的种子基因型为S(rr),表现为雄性不育,而N(rr)植株上的种子基因型为N(rr),表现为雄性可育,故D选项错误。
雄性不育个体在杂交时只能充当母本,无需去雄操作,这是育种的一大优势。杂交子代的基因型变化应特别关注细胞核基因与细胞质基因的遗传差异。
自交不亲和性指具有完全花并可以形成正常雌、雄配子,但缺乏自花授粉结实能力的一种自交不育性。
【例3】某二倍体两性花植物的自交不亲和性是由15个共显性的等位基因S(S、S、…、S)控制的。该植物能产生正常的雌、雄配子,但当花粉与母本有相同的S基因时,就不能完成受精作用。针对S基因,下列叙述正确的是()
A.该植物有15种基因型分别为SS、SS、…、SS的纯合个体
B.自然杂交时,该植物种群可能存在着105种基因型植株
C.SS(父本)和SS(母本)杂交,F的基因型有4种
D.可以通过杂交育种的方法获得各种基因型的植株
参考答案:B。
解析:根据题意,当花粉与母本具有相同的S基因时,不能完成受精作用,因此无纯合个体,故A选项错误。自然杂交时,15个等位基因S,两两杂合,S与S……S共计14种,S与S……S共计13种,以此类推,最终形成的基因型数量=14+13+……+1=105,故B选项正确。SS(父本)和SS(母本)杂交,S花粉无法完成受精,子代只有SS、SS的个体,故C选项错误。纯合子无法通过杂交育种的方法获得,故D选项错误。
自交不亲和性植物的花粉和卵细胞的受精作用,会受到基因的影响,必须要根据条件淘汰部分花粉,进而确定子代的表现型与基因型概率。
合子淘汰指配子存活正常,形成的合子在胚前发育阶段不发育或者致死,也可能在胚后发育阶段因自然或人工选择而导致部分个体被淘汰。
突变产生的新基因可能导致生物个体死亡:如果是显性致死,一般在杂合时就有致死效应;若是隐性致死,则在纯合或半合子状态时才有致死作用。
【例4】将果蝇进行相关处理后,其X染色体上可发生隐性突变、隐性致死突变、隐性不完全致死突变或不发生突变等情况,