孟德尔测交实验在遗传题中的应用

    何明杰

    摘 要：遗传部分是高考必考知识，高考考查重在应用，学生对此难以适应，得分率不够高。本文从测交的本质出发，探讨测交思维在解决遗传题中的应用。强调学生在解题中如何抓住关键信息利用测交思维快速解决遗传题。

    关键词：测交本质 高考遗传题 解题应用

    一、测交实验的应用

    1.测交实验的常规应用

    测交基础应用是用于推测杂交组合中除隐性亲本外另一亲本基因型。通常是F1与隐性纯合子进行杂交，据后代表现型显性：隐性=1：1推测F1基因型为Aa。这个学生在初次接触测交实验时就能基本掌握。所以不作详细解析。

    2.应用在群体的测交实验

    测交实验除能够应用在个体基因型的探测外，还能用在特殊种群上测交，推测群体中各基因型的比例。原理与个体测交相同。在该种群进行测交产生的后代中决定后代表现型的不是隐性亲本产生的配子，而是该种群所产生的配子。后代的显隐比例转变成种群产生配子类型比例。通过配子比例推出该种群中各基因型比例。以下题分析。

    例：（节选）假设某植物种群只开红花（显性），现用开白花同种植株（隐性）与该种群进行杂交。测交后代表现型及比例为红花：白花=5：1。问该种群中显性纯合子与显性杂合子比例为--

    分析如下：后代有隐性个体，所以该种群中存在着Aa个体，存在AaXaa的杂交组合。该杂交组合后代基因型Aa和aa的比例一致。题中测交后代显性隐性比例为5：1，去掉与隐性后代比例一致的显性后代，余下全为显性，说明种群中除Aa个体外余下全为AA个体。大部分学生能够判断出種群的基因型为AA、Aa。

    但在求解基因型比例问题上很多学生不能够解决。学生在分析完种群基因型有AA、Aa两种后，误以为去除1：1后的4份显性后代可以通过一个AAXaa杂交组合产生，由此判断种群基因型AA：Aa=1：1。但学生没有考虑孟德尔理论要求后代数量是一致的。即：假设AaXaa杂交组合产生2个后代，那AAXaa杂交组合也产生2个后代，这两个杂交组合共产生4个后代，与题中显隐比例为5：1的六个后代差两个。还需一个AAXaa杂交组合，据此该种群中基因型比列为AA：Aa=2：1。

    学生往往忘记遗传定律要求后代数量一致而导致出错，但用测交思维解决比例问题相对简单。

    题中用隐形亲本杂交，隐性亲本提供的配子不决定后代表现型。群体测交后代表现为显性：隐性=5：1的原因是另一个亲本们共提供比例为5：1的A和a配子。这反映该种群的基因组成和比例。一个体含有一对等位基因，六个基因能组合出一个Aa和两个AA。所以该种群中AA：Aa=2：1。

    3.测交确定某类配子的可育性

    某些情况下，个体产生的配子是不育的，对后代表现型及比例造成影响，偏离原有比例，对学生解题造成影响。若题目要求学生通过实验证明那种配子致死或不育，学生不会。这类题目要求证明配子的种类。这可用测交思维解决。因测交能测出配子种类和比例。以例题分析。

    例：（节选）果蝇是常用的遗传学实验材料，其体色有黄身（H）、黑身（h）之分、翅型有长翅（V）、残翅（v）之分。有两种纯合果蝇杂交，F2出现4种类型且比例为5：3：3：1，已知果蝇有一种精子不具有受精能力。现有多种不同类型的果蝇，从中选取亲本通过杂交实验来验证不能完成受精作用的精子的基因型。

    题中要求学生通过实验验证不育精子的基因型，本质要求确定亲本产生配子的类型和比例。只要学生理解到这一点，明白测交实验功能，就能通过测交来完成验证。

    要验证不育精子的类型，所以将题中F1雄果蝇为父本，选择隐性雌果蝇为母本。实验过程：F1雄果蝇和隐性雌果蝇杂交，统计后代表现型及比例。结果分析：在自由组合定律的测交实验中，没有其它限制情况下，测交后代将有四种表现型且比例为1：1：1：1。因母本提供的配子不决定后代存活和表现型。测交后代表现型由父本提供的配子决定，测交后代能够真实反映父本提供的配子的类型和比例。加上测交后代中每种类型只有一份，若对应精子不育，将导致对应后代消失。原1：1：1：1比例将会改变，根据信息，测交后代第一种类型消失，固不育精子基因型是HV。

    测交实验除能够确定配子可育性外还能测出个体生产某种配子的存活率。原理跟上述情况是一样的，不再做分析。

    4.特殊的测交

    配子除会因基因问题导致不育或死亡外，还会因染色体结构变异的缺失造成不育或死亡，或者因缺失造成显性基因消失。这两种情况会使自交实验变成“测交”实验。以例题分析

    例：紫罗兰花瓣形态的单瓣和重瓣是由一对等位基因（B、b）控制的相对形状，让单瓣紫罗兰自交得F1，从F1选择单瓣紫罗兰继续自交得F2，如此自多代，发现每一代中总会出现单瓣：重瓣=1：1的现象。取实验中F1单瓣紫罗兰花粉进行离体培养，获得植株只表现为重瓣，研究发现，引起某种配子不育是由于等位基因所在的染色体缺失造成的。下列分析不正确的是

    B.紫罗兰某个染色体缺失后，与花瓣形态相关的基因并没有丢失

    C.亲代单瓣花中含B基因的花粉不育，而含有b基因花粉可育

    学生疑惑是自交实验怎么出现了测交结果。学生不懂如何分析。后代出现1：1只能是杂合子通过测交产生。题中是杂合子自交，但本质是测交。自交如何变测交呢？题中信息明确缺失造成一种配子不育。若两种雄配子（B和b）中有一种不育，两种雌配子（B和b）都可育，反之亦然。这使自交变测交。本题出现测交结果是因含B基因配子不育，只剩b配子。与测交试验隐性亲本只提供隐性配子相同。根据选择花粉培育成单倍体只有一种形状（正常有两种）说明花粉中有一种配子不育。所以C正确。因为自交，在雌雄配子都存在含有染色体缺失的配子，若雌配子中染色体缺失部分含B基因，将使自交后代全为隐性性状，与信息不符。所以缺失部分不含与B基因。B正确。

    染色体丢失或染色体部分缺失使杂合子产生配子时造成染色体数目少的配子或含部分缺失染色体的配子不育，使原产生两种配子变产生一种配子，在缺失显性基因情况下自交变成“测交”。

    结语

    通过例题分析，知道掌握测交本质的重要性。在教学过程中，老师应该将测交的功能告知学生，让学生能够体会掌握本质，方便学生在解答个体产生配子种类及其比例的问题上大胆使用测交思维解决问题。