閆 榮

(陜西省西安市第三中學(xué) 710048) 梁 芳 (陜西省西安市第八中學(xué) 710054)

1 概述

遺傳推理題的解答是高中生物學(xué)教學(xué)的難點(diǎn)。運(yùn)用矩形圖進(jìn)行分析，使思維過(guò)程和結(jié)果可視，能夠有效突破上述難點(diǎn)。在矩形圖里，展現(xiàn)了橫縱聯(lián)系，把事物關(guān)系結(jié)成一張網(wǎng)，通過(guò)對(duì)比、分析，可以快速找出所需答案。

這種思維可視化的解題方法，既可鞏固所學(xué)知識(shí)，又可激發(fā)學(xué)習(xí)的興趣和積極性，達(dá)到開發(fā)潛能，提高思考力的目的，從而實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新精神和創(chuàng)造能力提升的目標(biāo)。

2 實(shí)例分析

實(shí)例1 (2016年浙江卷節(jié)選) 若某研究小組用普通綿羊通過(guò)轉(zhuǎn)基因技術(shù)獲得了轉(zhuǎn)基因綿羊甲和乙各1頭，具體見(jiàn)下表。

綿羊性別轉(zhuǎn)入的基因基因整合位置表現(xiàn)型普通綿羊♀、♂--白色粗毛綿羊甲♂一個(gè)A+1號(hào)常染色體黑色粗毛綿羊乙♂一個(gè)B+5號(hào)常染色體白色細(xì)毛

(注：普通綿羊不含A+、B+基因，基因型用A-A-B-B-表示)

請(qǐng)回答：

(1)為選育黑色細(xì)毛的綿羊，以綿羊甲、綿羊乙和普通綿羊?yàn)橛H本雜交獲得F1，選擇F1中表現(xiàn)型為________的綿羊和________的綿羊雜交獲得F2。

(2)為獲得穩(wěn)定遺傳的黑色細(xì)毛綿羊，從F2中選出合適的1對(duì)個(gè)體雜交得到F3，再?gòu)腇3中選出2頭黑色細(xì)毛綿羊(丙、丁)并分析A+和B+基因的表達(dá)產(chǎn)物，結(jié)果如下圖所示。不考慮其他基因?qū)+和B+基因表達(dá)產(chǎn)物量的影響，推測(cè)綿羊丙的基因型是________，理論上綿羊丁在F3中占的比例是________。

解析：當(dāng)整體理解題目的目的和要點(diǎn)以后，接下來(lái)要做的是分離題目各項(xiàng)要點(diǎn)，即分離出求證目標(biāo)、已知條件、雜交對(duì)象等，還要推論個(gè)體的基因型和表現(xiàn)型，

具體分析如下：①求證目標(biāo)：通過(guò)2代雜交，獲得黑色細(xì)毛的綿羊(隱含信息：要同時(shí)含A+和B+)；②已有材料：據(jù)表格可知，親本♀只能為普通綿羊(縱軸)，親本♂或?yàn)榫d羊甲，亦或?yàn)榫d羊乙，亦或?yàn)槠胀ňd羊(橫軸)；③雜交條件：應(yīng)分析出有三種雜交組合可能性：普通綿羊×甲；普通綿羊×乙；普通綿羊× 普通綿羊；④其他條件：普通綿羊不含A+、B+基因；需要篩選符合條件的F1進(jìn)行交配，從F2代中選出黑色細(xì)毛的綿羊繼續(xù)雜交得F3，要對(duì)F3的表現(xiàn)型、基因型和比例進(jìn)行討論；⑤建立矩形圖，填寫橫縱軸項(xiàng)目；⑥推算F1，篩選F1中符合要求的個(gè)體，繼續(xù)推算F2和F3，填寫圖表，完成思維的可視化(圖1)。

圖1 例1思維可視化的過(guò)程

求解此題需要建構(gòu)3個(gè)矩形圖，形成遞進(jìn)關(guān)系。每一個(gè)矩形圖都涵蓋了假說(shuō)演繹的思想，通過(guò)分類、比較、分析、綜合建模的思維展示，把復(fù)雜的思維結(jié)構(gòu)化、程序化、外顯化，在一瞥間可以看出解題的關(guān)鍵點(diǎn)：第一個(gè)矩形圖可排除共有的白色粗毛綿羊(A-A-B-B-)，找到特有的黑色粗毛綿羊(A+A-B-B-)和白色細(xì)毛綿羊(A-A-B+B-)；第二個(gè)矩形圖可顯示出F2中只有1/4為黑色細(xì)毛綿羊(A+A-B+B-)，即可推知它就是F3的親本；F3中相關(guān)基因型及比例可類比于孟德爾實(shí)驗(yàn)中YyRr的自交結(jié)果來(lái)快速求解。參考答案：(1)黑色粗毛 白色細(xì)毛；(2)A+A+B+B-1/16。

實(shí)例2 (2013年全國(guó)新課標(biāo)1卷)一對(duì)相對(duì)性狀可受多對(duì)等位基因控制，如某種植物花的紫色(顯性)和白色(隱性)。這對(duì)相對(duì)性狀就受多對(duì)等位基因控制。科學(xué)家從該種植物的一個(gè)紫花品系中選育出5個(gè)基因型不同的白花品系，且這5個(gè)白花品系與該紫花品系都只有一對(duì)等位基因存在差異。某同學(xué)在大量種植該紫花品系時(shí)，偶然發(fā)現(xiàn)了1株白花植株，將其自交，后代均表現(xiàn)為白花?；卮鹣铝袉?wèn)題：

(1)假設(shè)上述植物花的紫色(顯性)和白色(隱性)這對(duì)相對(duì)性狀受8對(duì)等位基因控制，顯性基因分別用A、B、C、D、E、F、G、H表示，則紫花品系的基因型為________；上述5個(gè)白花品系之一的基因型可能為________(寫出其中一種基因型即可)。

(2)假設(shè)該白花植株與紫花品系也只有一對(duì)等位基因存在差異，若要通過(guò)雜交實(shí)驗(yàn)來(lái)確定該白花植株是一個(gè)新等位基因突變?cè)斐傻?，還是屬于上述5個(gè)白花品系中的一個(gè)，則：

該實(shí)驗(yàn)的思路________；

預(yù)期的實(shí)驗(yàn)結(jié)果及結(jié)論________。

解析：①求證目標(biāo)：待測(cè)白花個(gè)體來(lái)自突變體，亦或是來(lái)自原來(lái)的白花品系(縱軸)；②已有材料：紫花品系、5種白花品系(橫軸)；③雜交條件：可以有兩種雜交組合：待測(cè)白花個(gè)體×紫花品系；待測(cè)白花個(gè)體×白花品系；④挖掘隱含條件：轉(zhuǎn)換問(wèn)題形式，這是推理的核心，即將上述三種親本轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的基因型；⑤附加條件：各品系為純合子；5種白花品系間只有一對(duì)基因差異；新出現(xiàn)的白花植株是純合子，它與紫花品系也只有一對(duì)等位基因存在差異；⑥建立矩形圖，填寫橫縱軸項(xiàng)目；⑦推算，填寫圖表，完成思維的可視化(表1)。

表1 例2思維可視化的過(guò)程

本題是一道難度極高的推理題，而用矩形圖展示思維過(guò)程會(huì)使解題思路一目了然：待測(cè)白花個(gè)體與紫花個(gè)體相交方案不可取，只能選擇與5種白花品系雜交，預(yù)期的實(shí)驗(yàn)結(jié)果和結(jié)論也躍然紙上。參考答案：(1)AABBCCDDEEFFGGHH， aaBBCCDDEEFFGGHH(寫出其中一種即可)； (2)用該白花植株的后代分別與5個(gè)白花品系雜交，觀察子代花色。如果子代全部為紫花，說(shuō)明該白花植株是新等位基因突變?cè)斐傻?；?個(gè)雜交組合中如果4個(gè)組合的子代為紫花1個(gè)組合的子代為白花，說(shuō)明該白花植株屬于這5個(gè)白花品系之一。

3 思維可視化解題思維步驟小結(jié)

利用矩形圖求解遺傳推理題的步驟可概括為：①明確解題目標(biāo)；②提煉已知條件；③挖隱含條件；④設(shè)計(jì)橫縱軸項(xiàng)目，建立矩形圖；⑤推算并填圖；⑥對(duì)比分析，得出結(jié)論。