遗传学解题指导之正推法和逆推法

2022-10-16

1 正推法

即依照题目所给的条件, 根据课文所学的遗传学基本定律的知识, 依次进行推导, 最终获取正确的答案。

例如:2006年全国卷I的31小题:

(原题目) 从一个自然果蝇种群中选出一部分未交配过的灰色和黄色两种体色的果蝇, 这两种体色的果蝇数量相等, 每种体色的果蝇雌雄各半。已知灰色和黄色这对相对性状受一对等位基因控制, 所有果蝇均能正常生活, 性状的分离符合遗传的基本定律。

请回答下列问题:

(1) 种群中的个体通过繁殖将各自的_________传递给后代。

(2) 确定某性状由细胞核基因决定, 还是由细胞质基因决定, 可采用的杂交方法是________。

(3) 如果控制体色的基因位于常染色体上, 则该自然果蝇种群中控制体色的基因型有______种;如果控制体色的基因位于X染色体上, 则种群中控制体色的基因型有种。

(4) 现用两个杂交组合:灰色雌蝇×黄色雄蝇、黄色雌蝇×灰色雄蝇, 只做一代杂交试验, 每个杂交组合选用多对果蝇。推测两个杂交组合的子一代可能出现的性状, 并以此为依据, 对哪一种体色为显性性状, 以及控制体色的基因位于X染色体上还是常染色体上这两个问题, 做出相应的推断。 (要求:只写出子一代的性状表现和相应推断的结论)

本题的第 (3) 、 (4) 小题均可采用正推法得出正确的答案。

第 (3) 问中, 根据所学遗传学知识, 常染色体上的基因所控制的遗传, 基因型只可能有三种。而性染色体上位于X染色体上的基因控制的遗传, 学生学过关于人类色盲的遗传, 男性的基因型有两种, 女性的基因型有三种, 而果蝇也属于XY型的性别决定, 故跟人类相似, 同样, 总共是五种。

第 (4) 问中, 如果能采用假设的方法, 在草稿纸上稍微画一画, 正推得到结果, 然后倒过来写, 便也能很快得到正确的答案。

方法如下:

根据题意, 体色控制的情形有四种, 即:

(1) 控制灰色的基因属于常染色体上的显性基因, 控制黄色的基因属于常染色体上的隐性基因;

(2) 控制黄色的基因属于常染色体上的显性基因, 控制灰色的基因属于常染色体上的隐性基因;

(3) 控制灰色的基因属于X染色体上的显性基因, 控制黄色的基因属于X染色体上的隐性基因;

(4) 控制黄色的基因属于X染色体上的显性基因, 控制灰色的基因属于X染色体上的隐性基因。

假设灰色性状属于常染色体上的显性基因 (A) 控制, 黄色性状属于常染色体上的隐性基因 (a) 控制, 则与性别无关。杂交组合灰色雌蝇×黄色雄蝇可计为:A__×aa, 同样杂交组合黄色雌蝇×灰色雄蝇可记为:aa×A, 由于A___有两种情形:AA和Aa, 故两种杂交组合后代中均是灰色个体多, 黄色个体少, 且无性别差异。

同理, 假设黄色性状属于常染色体上的显性基因 (A) 控制, 灰色性状属于常染色体上的隐性基因 (a) 控制, 则把上述结论子代中的灰色和黄色调个位置就行了。

假设灰色性状属于X染色体上的显性基因 (XA) 控制, 则黄色性状属于常染色体上的隐性基因 (Xa) 控制, 性状表现与性别有关。杂交组合灰色雌蝇×黄色雄蝇可有两种情形:XAXA×Xa Y和XAXa×Xa Y, 明显可看出, 子代中灰色个体明显多于黄色个体;而杂交组合黄色雌蝇×灰色雄蝇可记为:Xa Xa×XAY, 亦明显可看出, 子代中雌性个体全为灰色, 雄性全部表现黄色。

同样, 假设黄色性状属于X染色体上的显性基因 (XA) 控制, 则灰色性状属于常染色体上的隐性基因 (Xa) 控制, 则把上述结论子代中的灰色和黄色调个位置就行了。

在书写时, 先写子代的可能表现型, 再写相关结论就可以了。

本题参考答案:

(1) 基因; (2) 正交和反交; (3) 3, 5; (4) 如果两个杂交组合的子一代中都是黄色个体多于灰色个体, 并且体色的遗传与性别无关, 则黄色为显性, 基因位于常染色体上。

如果两个杂交组合的子一代中都是灰色个体多于黄色个体, 并且体色的遗传与性别无关, 则灰色为显性, 基因位于常染色体上。

如果在杂交组合灰色雌蝇×黄色雄蝇中, 子一代中的雄性全部表现灰色, 雌性全部表现黄色;在杂交组合黄色雌蝇×灰色雄蝇中, 子一代中的黄色个体多于灰色个体, 则黄色为显性, 基因位于X染色体上。

如果在杂交组合黄色雌蝇×灰色雄蝇中, 子一代中的雄性全部表现黄色, 雌性全部表现灰色;在杂交组合灰色雌蝇×黄色雄蝇中, 子一代中的灰色个体多于黄色个体, 则灰色为显性, 基因位于X染色体上。

2 逆推法

逆推法中的“逆推”指逆向演绎推理, 简单的说就是从未知到已知的过程。即由所需的结论根据一定的依据, 寻找所需的条件, 一直推到已知的条件为止。或者说, 是从习题目标出发, 逐步探索中间条件, 以构成由习题条件到习题目标的推理链, 称逆推法。

如2008年全国卷II的第31小题:

(原题) 某植物块根的颜色由两对自由组合的基因共同决定。只要基因R存在, 块根必为红色, rrYY或rrYy为黄色, rryy为白色;在基因M存在时果实为复果型, mm为单果型。现要获得白色块根、单果型的三倍体种子。

(1) 请写出以二倍体黄色块根、复果型 (rrYyMm) 植株为原始材料, 用杂交育种的方法得到白色块根、单果型三倍体种子的主要步骤。

(2) 如果原始材料为二倍体红色块根、复果型的植株, 你能否通过杂交育种方法获得白色块根、单果型的三倍体种子?为什么?

本题的第 (1) 小题就可以采用逆推法, 而第 (2) 小题则可采用正推法。我们来先看第 (1) 小题, 如何应用高中所学知识, 通过逆推法回到所给条件, 从而得到正确的答案。

思考方法如下:

如果要得到白色块根、单果型三倍体种子 (其基因型为rrryyymmm) , 则应该由二倍体 (rryymm) 植株与四倍体 (rrrryyyymmmm) 植株杂交, 植株上所结的种子即为白色块根、单果型三倍体种子。

四倍体 (rrrryyyymmmm) 植株可由二倍体 (rryymm) 植株幼苗经秋水仙素处理后获得。关键是要获得二倍体种子 (rryymm) , 二倍体 (rryymm) 植株上所结种子才能肯定是所需种子, 所以要先选育出二倍体 (rryymm) 植株。

根据题目所给原始材料基因型为 (rrYyMm) 的二倍体黄色块根、复果型植株, 可知道:由此植株作亲本自交, 子代会发生性状分离, 所结种子中, 就会有基因型为 (rryymm) 的种子, 这就回到了题干所给的条件了。当然要注意亲本植株上的种子的基因型我们是从外表看不出来的, 不能直接选出基因型为 (rryymm) 的种子, 需要将这些种子播种下去, 当其长成植株结果时, 我们就能找出黄色块根、复果型植株 (rrYyMm) , 该植株上所结种子就是我们所需二倍体黄色块根、复果型 (rrYyMm) 种子。

然后, 在作答时, 根据已知条件一路写下去, 就得到所需的正确答案了。

第 (2) 小题由于已知材料表现型, 可以推知所给材料的基因型, 则用正推法就可以得到答案了。

本题参考答案:

(1) 步骤。

(1) 二倍体植株 (rrYy Mm) 自交, 得到种子;

(2) 从自交后代中选择白色块根、单果型的二倍体植株, 并收获其种子 (甲) ;

(3) 播种种子甲, 长出的植株经秋水仙素处理得到白色块根、单果型四倍体植株, 并收获其种子 (乙) ;

(4) 播种甲、乙两种种子, 长出植株后, 进行杂交, 得到白色块根、单果型三倍体种子。

(2) 不一定。

因为表现型为红色块根、复果型的植株有多种基因型, 其中具有基因型为RrYyMm或RryyMm的植株自交后代才能出现基因型为rryymm的二倍体植株。