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巧用模拟基因型求解基因组成异常类试题

摘要针对一条染色体上存在隐含基因、重复基因以及经转基因导入的目的基因三类试题情境，提出高效而易操作的判定与计算策略，巧用模拟基因写出变形后的基因型，并归纳各题型的计算方法。

关键词隐含基因染色体缺失与重复转基因遗传计算

中图分类号Ｇ633.91文献标志码B

生物学学科中有关计算的题型并不多，主要集中于遗传类试题，在解题过程中往往需要借助分离定律与自由组合定律进行求解。大多数师生已掌握常规试题的求解步骤，但当其面对一些新颖且非常规的遗传题时，常感到难以讲授或作答。笔者将采用较为简便的解题策略，尝试简化复杂的试题情景，使其重归于学生熟知的类型，助力学生提高解题效率。以下例题均选自泰兴中学的大型考试，并以选修生物学的高三普通班学生为研究对象计算得分率。

1具有隐含基因及重复基因类试题的分析

试题呈现的细胞中常常只标出与题干直接相关的基因，未知基因的类型仍需从试题中探寻。通过挖掘隐含信息先写出细胞基因型，再分析试题，有助于得出结果。

【例1】在某严格自花传粉的二倍体植物中，发现甲、乙两类矮生突变体。已知矮化植株无A基因，且矮化程度与染色体上a基因的数量呈正相关，丙为花粉不育突变体，含b基因的花粉将败育。如图1所示，甲、乙、丙均为纯合体，下列叙述错误的是（）

A.甲类变异属于基因突变，乙类变异是在甲类变异的基础上发生的染色体结构变异

B.乙减数分裂产生2种花粉，在分裂中期，一个次级精母细胞最多带有4个a基因

C.乙的自交后代中，F1有3种矮化类型，F2植株矮化程度由低到高，数量比为3∶2∶3

D.若a与b基因位于同一对染色体，丙（♀）×甲（♂）得F1，F1自交后代中只有一种矮生类型

参考答案：D。

得分率及原因分析：试题得分率为51%，学生错误主要集中在C选项，由于学生素质中等，一般的概率计算题对其而言难度并不高。但该试题得分率偏低，可能是因为学生未注意题目包含的隐藏信息，即甲、乙细胞含有B基因，丙细胞中有A基因。该认知误区的存在，導致近半数学生无法判断D选项是否错误，而误选C选项的学生可能是因为不知道如何处理染色体结构异常相关试题的计算。

解题指导：对选项A的分析主要集中于乙细胞的变异原因，题干明确表明甲、乙是两类矮生突变体，且矮化植株不含A基因，这说明矮化基因a由正常基因A突变而来。学生对乙变异原因的判定，易受“甲细胞中两个a位于一对同源染色体上”信息的误导，错以为同源染色体间发生交叉互换，引发基因重组。

此外，还有部分学生认为乙的变异类型是染色体结构变异中的易位。因此，在分析试题时，教师可先提出问题：①与甲细胞相比，乙是不是因为同源染色体间的交叉互换而引起的基因重组？②是否因易位而引起的染色体结构变异？并借助相关示意图展开分析，以明确两种变异发生的条件。就乙细胞中基因发生异常的原因，可通过比较甲、乙细胞中的每条染色体展开分析，即可得乙细胞中较短的染色体和长染色体形成的原因分别是染色体结构变异中的缺失与重复。

针对选项B，当细胞发生减数分裂时，同源染色体在减数第一次分裂后期分离会产生两种次级精母细胞，其中一种含两条短染色体，另一种含两条长染色体，而后者细胞中含有4个a。

对于错误率最高的选项C，乙在自交过程中，由于细胞中存在的一对同源染色体比较特殊，一条染色体不含相关基因，而另一条却含2个a基因，这会为学生的计算增添一定难度。为此，可用两个全新的字母标记这两条染色体，如用D、d分别表示短、长的染色体。此时，乙种植株的基因型可看作Dd，自交后代F1基因组成为DD∶Dd∶dd=1∶2∶1，对应的基因型及比例为不含a∶含aa∶含aaaa=1∶2∶1，属于3种表现型，连续自交两代得到的F2基因组成为DD∶Dd∶dd=3∶2∶3，对应的基因型及比例为不含a∶含aa∶含aaaa=3∶2∶3，结合“矮化程度与染色体上a基因的数量呈正相关”的题干信息，推断F2有3种表现型。

选项D的求解需要同时研究两对等位基因A、a与B、b，而甲、丙细胞（图1）均只显示一种基因。为准确计算，首先要找出各细胞中隐含的基因类型，由于题干描述甲、乙为矮化突变体，而丙是花粉不育突变体，且三株植物均为纯合体，故分析甲、乙细胞含两个B基因，丙中有两个A基因。同时，题目假设a基因与b基因位于同一对染色体上，故甲（♂）aaBB、丙（♀）AAbb产生的配子分别为aB、Ab，杂交后代F1基因型为AaBb。在F1自交产生F2的过程中，需要引导学生分析“F1产生的雌雄配子是否为等比例的四种类型”，并要求学生归纳、总结求解该类试题的关键：①非等位基因能否自由组合？②两对基因间是否存在连锁遗传？③是否存在特定种类配子致死的情况？由于a与B、A与b连锁，且存在b花粉的植