遼寧

孟德爾遺傳規(guī)律是高中生物學(xué)的重要知識(shí)點(diǎn)，也是高考必考內(nèi)容之一，試題圍繞孟德爾遺傳實(shí)驗(yàn)的科學(xué)方法、基因的分離定律和自由組合定律、基因與性狀的關(guān)系、伴性遺傳及遺傳規(guī)律在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用進(jìn)行考查，靈活多變，承載著較高的能力素養(yǎng)要求。在高三一輪復(fù)習(xí)時(shí)，聯(lián)系學(xué)生已有的知識(shí)基礎(chǔ)，從個(gè)體、細(xì)胞、分子三個(gè)水平設(shè)計(jì)不同梯度的問題，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性，引導(dǎo)學(xué)生層層深入地回歸遺傳規(guī)律的細(xì)胞學(xué)基礎(chǔ)，領(lǐng)會(huì)遺傳規(guī)律的本質(zhì)，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)知識(shí)的遷移和應(yīng)用，提升科學(xué)思維能力。

1.從個(gè)體水平的表現(xiàn)型比例入手

人類對(duì)遺傳規(guī)律的探索之路是從個(gè)體水平出發(fā)的，通過觀察生物雜交后代的性狀進(jìn)行推測和猜想。設(shè)計(jì)教學(xué)時(shí)，以人教版必修2教材第14頁的技能應(yīng)用為題源，從學(xué)生最熟悉的顯隱性判斷入手，然后有意識(shí)地由淺入深，由表及里設(shè)計(jì)問題，幫助學(xué)生逐步體會(huì)簡單背后隱藏的不簡單。

【例1】如圖1表示的是某種蝴蝶純合親本雜交產(chǎn)生的1 355只 F2的性狀。判斷哪些性狀是顯性的，哪些性狀是隱性的。對(duì)圖1中數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，解釋你的答案。

圖1

對(duì)于這道題學(xué)生很容易給出答案，即綠眼∶白眼 ≈3∶1，綠眼是顯性性狀。紫翅∶黃翅 ≈3∶1，紫翅是顯性性狀。

筆者在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)問題：①眼色和翅型的遺傳是否遵循基因的分離定律？為什么？為什么會(huì)出現(xiàn)3∶1的分離比呢？②要驗(yàn)證基因的分離定律一般采用什么交配方法？后代性狀分離比是多少？然后再追問選擇隱性純合子進(jìn)行測交實(shí)驗(yàn)有什么意義？

遺傳規(guī)律部分在高考中的考查題型有性狀的顯隱性判斷、純合子和雜合子判斷、遺傳規(guī)律類型判斷、致死問題、基因互作等問題，表面上考查的是遺傳現(xiàn)象的分析、判斷和概率計(jì)算，其實(shí)是在對(duì)遺傳規(guī)律本質(zhì)的理解的基礎(chǔ)上對(duì)規(guī)律的應(yīng)用，是對(duì)探究能力的考查。設(shè)計(jì)上述問題的目的就是要引導(dǎo)學(xué)生分析現(xiàn)象背后的原因。對(duì)于為什么一對(duì)雜交實(shí)驗(yàn)的眼色性狀分離比是 3∶1這個(gè)問題，學(xué)生能很快找到原因——子代基因型比例為 1∶2∶1，這時(shí)教師接著追問，子代基因型比例為 1∶2∶1出現(xiàn)的原因是什么呢？引導(dǎo)學(xué)生將思維點(diǎn)落到配子水平，即F1產(chǎn)生比例為1∶1的雌配子及比例為 1∶1的雄配子。這樣從現(xiàn)象分析入手，然后通過設(shè)問強(qiáng)調(diào)測交的作用，幫助學(xué)生理解測交是利用個(gè)體水平的表現(xiàn)型和比例，通過推測親本產(chǎn)生配子的種類和比例，過渡到細(xì)胞水平的研究，即配子是通過減數(shù)分裂產(chǎn)生的，進(jìn)一步去尋找遺傳規(guī)律在細(xì)胞水平的證據(jù)，深入理解基因分離定律的本質(zhì)。

2.從細(xì)胞水平的染色體行為推進(jìn)

細(xì)胞水平的研究，先從顯微鏡下可以觀察到的花粉，也就是配子開始。以人教版必修2教材第8頁的基礎(chǔ)題第3題為題源，進(jìn)行適當(dāng)?shù)淖兪?，有效促進(jìn)學(xué)生從細(xì)胞水平理解遺傳規(guī)律的本質(zhì)。因?yàn)榛ǚ坭b定法也是微觀層面的研究，筆者在課后習(xí)題的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)習(xí)題情境：圖2表示在同一載玻片上隨機(jī)所得的四個(gè)視野中花粉粒的分布狀況。黑色圓點(diǎn)表示藍(lán)黑色花粉粒，白色圓點(diǎn)表示橙紅色花粉粒。請(qǐng)同學(xué)統(tǒng)計(jì)四個(gè)視野內(nèi)方框中兩種花粉粒的數(shù)目，說出這一水稻品系中兩種花粉粒數(shù)量的比例，推測該品系水稻是純合子還是雜合子，幫助學(xué)生理解“F1花粉鑒定法”，理解基因分離定律的本質(zhì)。

圖2 四個(gè)視野中花粉粒的分布狀況

在此情境的基礎(chǔ)上，再展示例2，幫助學(xué)生理解基因自由組合定律的本質(zhì)。

【例2】水稻的非糯性（B）和糯性（b）是一對(duì)相對(duì)性狀，非糯性花粉中所含的淀粉為直鏈淀粉，遇碘變藍(lán)黑色，而糯性花粉中所含的是支鏈淀粉，遇碘變橙紅色?，F(xiàn)在用純種的非糯性水稻和糯性水稻雜交，取F1花粉加碘液染色，在顯微鏡下觀察，半數(shù)花粉呈藍(lán)黑色，半數(shù)呈橙紅色，請(qǐng)回答：（1）花粉出現(xiàn)這種比例的原因是什么？（2）非糯性（B）對(duì)糯性（b）為顯性，F(xiàn)1產(chǎn)生配子的基因型是什么？實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了什么？F1自交，后代的基因型和表現(xiàn)型的比例分別是多少？（3）若抗?。═）對(duì)染?。╰）為顯性，花粉粒長形（D）對(duì)圓形（d）為顯性，三對(duì)等位基因位于三對(duì)同源染色體上，非糯性花粉遇碘液變藍(lán)黑色，糯性花粉遇碘液為橙紅色?，F(xiàn)有四種純合子基因型分別為Ⅰ.BBTTdd，Ⅱ.BBttDD，Ⅲ.BBttdd，Ⅳ.bbttdd。若采用花粉鑒定法驗(yàn)證基因的分離定律，應(yīng)選擇親本Ⅰ與幾號(hào)雜交？若選擇抗?。═）對(duì)染?。╰）這對(duì)性狀個(gè)體雜交來驗(yàn)證基因的分離定律，可以讓Ⅰ和Ⅱ進(jìn)行雜交后取F1的花粉進(jìn)行怎樣的處理？這種方法叫作什么？若采用花粉鑒定法驗(yàn)證基因的自由組合定律，雜交時(shí)應(yīng)選擇的親本組合是什么？將雜交所得F1的花粉涂在載玻片上，加碘液染色，置于顯微鏡下觀察，預(yù)期結(jié)果是什么？

花粉鑒定法是從配子也就是細(xì)胞水平反映雜合子產(chǎn)生的配子情況，直接證明基因的分離定律或者自由組合定律。單倍體育種是生物技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)物，從個(gè)體水平間接反映雜合子產(chǎn)生的配子情況。從兩個(gè)角度同時(shí)出發(fā)，可以幫助學(xué)生進(jìn)一步理解配子和個(gè)體間的關(guān)系，個(gè)體與性狀的關(guān)系。之后教師再提問配子和合子之間的關(guān)系，幫助學(xué)生們進(jìn)一步理解雜合子自交產(chǎn)生性狀分離比為 3∶1（9∶3∶3∶1）是配子1∶1（1∶1∶1∶1）隨機(jī)結(jié)合的結(jié)果，理解自交方法可以驗(yàn)證基因的分離定律（自由組合定律）的原因。

教師進(jìn)一步提問基因的分離定律和自由組合定律發(fā)生在什么過程中？然后展示圖3，提問在產(chǎn)生比例為1∶1∶1∶1的四種配子的過程中，染色體的典型行為是什么？并請(qǐng)同學(xué)用豎線（︱）表示相關(guān)染色體，用點(diǎn)（·）表示相關(guān)基因位置，畫出圖3四分體時(shí)期和減數(shù)第一次分裂后期相應(yīng)細(xì)胞的基因示意圖。

故障車的混合汽修正值是向負(fù)的方向偏大，同時(shí)ECU在縮短噴油脈寬，說明故障車的混合汽過濃。為了驗(yàn)證故障車的混合汽是否真的過濃，筆者進(jìn)行了故障碼清除工作，以便在混合汽短期修正值和長期修正值都?xì)w零后，再重新讀取發(fā)動(dòng)機(jī)的失火數(shù)據(jù)(表2)。

圖3 減數(shù)分裂部分圖解

通過繪制減數(shù)分裂四分體時(shí)期及減數(shù)第一次分裂后期相應(yīng)細(xì)胞基因型示意圖，復(fù)習(xí)細(xì)胞水平上的染色體行為，學(xué)生自然而然地可以理解基因?yàn)槭裁捶蛛x，為什么自由組合；理解配子的比例分別是1∶1和1∶1∶1∶1的根本原因；基因的分離定律中的“分離 ”發(fā)生在誰與誰之間；基因分離與性狀分離之間的關(guān)系是什么。

3.從分子水平的基因行為深入

性狀是由基因控制的，基因的分離和自由組合的行為是與染色體的行為一致的。

接下來教師適時(shí)給出兩個(gè)判斷題：（1）基因的分離定律的本質(zhì)是等位基因分離，基因的自由組合定律的本質(zhì)是非等位基因的自由組合，基因的行為與染色體的行為一致。（2）若AaBb個(gè)體可產(chǎn)生四種配子：AB∶Ab∶aB∶ab=1∶1∶1∶1，說明兩對(duì)基因的遺傳遵循基因的自由組合定律。通過這兩道題，幫助學(xué)生梳理易錯(cuò)點(diǎn)：考慮交叉互換時(shí)非等位基因自由組合的情況，能讓學(xué)生理解自由組合定律的本質(zhì)中為什么要加入“非同源染色體”，明確非等位基因可能位于一對(duì)同源染色體上或非同源染色體上，即自由組合定律發(fā)生在非同源染色體上的非等位基因之間；同時(shí)指出即使基因型相同，由于基因在染色體的位置上的差別，產(chǎn)生的配子并不相同，即使產(chǎn)生的配子種類相同，因?yàn)榛蛑亟M，四種配子的比例也可能不是1∶1∶1∶1 。然后再回到人教版必修2教材第14頁的技能應(yīng)用，在例1的基礎(chǔ)上繼續(xù)設(shè)問，形成例3。

【例3】例1題目中眼色和翅型的遺傳是否一定遵循基因的自由組合定律，為什么？若這種蝴蝶紫翅（P）對(duì)黃翅（p）是顯性，綠眼（G）對(duì)白眼（g）為顯性，請(qǐng)用豎線（︱）表示相關(guān)染色體，用點(diǎn)（·）表示相關(guān)基因位置，在圖4圓圈中畫出PpGg體細(xì)胞的基因型示意圖，并寫出每種情況產(chǎn)生配子的基因型和自交及測交后代的表現(xiàn)型比例（假設(shè)兩對(duì)基因完全顯性）。

圖4 學(xué)生活動(dòng)一

在前面畫出減數(shù)第一次分裂四分體時(shí)期和后期相應(yīng)細(xì)胞基因型示意圖的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)畫出PpGg的體細(xì)胞的基因型示意圖，并寫出每種情況產(chǎn)生配子的基因型和自交、測交后代的表現(xiàn)型比例的學(xué)生活動(dòng)，是對(duì)前面復(fù)習(xí)的知識(shí)進(jìn)行整合及能力提升的過程，也幫助學(xué)生依次從基因、細(xì)胞、個(gè)體三個(gè)水平層面理解遺傳規(guī)律，可以深化對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解和掌握。學(xué)生遷移、運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題的能力是科學(xué)素養(yǎng)的核心，在學(xué)生自主填寫，相互討論、完善之后，教師將高考題、經(jīng)典題進(jìn)行簡單改編，形成例4，進(jìn)一步設(shè)計(jì)新的變式情境，有利學(xué)生知識(shí)、能力的拓展和提升。

【例4】植物甲具有極強(qiáng)的耐旱性，其耐旱性與某種基因有關(guān)。若從該植物中獲得該耐旱基因2個(gè)x，并將其同時(shí)轉(zhuǎn)移到耐旱性低的植物乙中，有可能提高后者的耐旱性。假如用得到的二倍體轉(zhuǎn)基因耐旱植株自交，子代中耐旱與不耐旱植株的數(shù)量比為3∶1時(shí)，則可推測該耐旱基因整合到了__________________________（填“同源染色體的一條上”或“同源染色體的兩條上”）。

師生一起分析，由子代中耐旱與不耐旱植株的數(shù)量比為3∶1可以得到兩個(gè)基因應(yīng)該整合到了同源染色體的一條上，請(qǐng)同學(xué)用豎線（︱）表示相關(guān)染色體，用點(diǎn)（·）表示相關(guān)基因位置，在圓圈內(nèi)畫出相應(yīng)細(xì)胞的基因示意圖。然后再設(shè)問，如果是整合到了同源染色體的兩條上，則相應(yīng)細(xì)胞的基因示意圖應(yīng)該怎么畫？如果整合得到的二倍體轉(zhuǎn)基因耐旱植株自交，子代中耐旱與不耐旱植株的數(shù)量比為15∶1時(shí)，則相應(yīng)細(xì)胞的基因示意圖又應(yīng)該怎么畫？

圖5 學(xué)生活動(dòng)二

接下來，教師再進(jìn)一步深入，提問如何通過現(xiàn)代分子生物學(xué)技術(shù)將基因定位在染色體上。學(xué)生能很快回答出采用熒光標(biāo)記技術(shù)，然后給出例5，幫助學(xué)生變換情境，引導(dǎo)學(xué)生聯(lián)系減數(shù)分裂過程，進(jìn)行綜合分析，從深層次理解知識(shí)本質(zhì)。

【例5】用三種不同顏色的熒光分別標(biāo)記一個(gè)基因型為AaBB的小鼠精原細(xì)胞的基因A、a、B，觀察其分裂過程，若發(fā)現(xiàn)某個(gè)次級(jí)精母細(xì)胞有三種不同顏色的4個(gè)熒光點(diǎn)，其原因是什么？

從分子水平設(shè)問，回歸到孟德爾遺傳規(guī)律的細(xì)胞水平，將基因定位在染色體上（如例6），幫助學(xué)生進(jìn)一步理解基因在染色體上，隨同源染色體的分離而分離，非同源染色體的自由組合而組合。

【例6】（2019年，全國卷Ⅰ，第32題）某實(shí)驗(yàn)室保存有野生型和一些突變型果蠅。果蠅的部分隱性突變基因及其在染色體上的位置如圖6所示?；卮鹣铝袉栴}。

圖6

（1）同學(xué)甲用翅外展粗糙眼果蠅與野生型（正常翅正常眼）純合子果蠅進(jìn)行雜交，F(xiàn)2中翅外展正常眼個(gè)體出現(xiàn)的概率為 ___________。圖6中所列基因中，不能與翅外展基因進(jìn)行自由組合的是____________________________。

（2）同學(xué)乙用焦剛毛白眼雄蠅與野生型（直剛毛紅眼）純合子雌蠅進(jìn)行雜交（正交），則子代雄蠅中焦剛毛個(gè)體出現(xiàn)的概率為___________；若進(jìn)行反交，子代中白眼個(gè)體出現(xiàn)的概率為____________。

（3）為了驗(yàn)證遺傳規(guī)律，同學(xué)丙讓白眼黑檀體雄果蠅與野生型（紅眼灰體）純合子雌果蠅進(jìn)行雜交得到F1，F(xiàn)1相互交配得到F2。那么，在所得實(shí)驗(yàn)結(jié)果中，能夠驗(yàn)證自由組合定律的F1表現(xiàn)型是_________________，F(xiàn)2表現(xiàn)型及其分離比是_______________________；驗(yàn)證伴性遺傳時(shí)應(yīng)分析的相對(duì)性狀是_____________________，能夠驗(yàn)證伴性遺傳的F2表現(xiàn)型及其分離比是_________________________________。

【答案】（1）3/16 紫眼基因 （2）0 1/2

（3）紅眼灰體 紅眼灰體∶紅眼黑檀體∶白眼灰體∶白眼黑檀體=9∶3∶3∶1 紅眼/白眼 紅眼雌蠅∶紅眼雄蠅∶白眼雄蠅=2∶1∶1

4.三個(gè)水平的整體升華

圖7 驗(yàn)證遺傳規(guī)律方法的深度解讀

最后和學(xué)生一起歸納驗(yàn)證孟德爾遺傳規(guī)律的方法有哪些；基因與性狀、基因與染色體的關(guān)系如何，從個(gè)體、細(xì)胞和基因三個(gè)水平層次幫助學(xué)生深化對(duì)孟德爾遺傳規(guī)律的理解。幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)到許多非常規(guī)的遺傳題目，如與染色體變異聯(lián)系起來判斷基因是否在某條染色體上，或者在伴性遺傳中分析基因在親子代之間的傳遞規(guī)律，如果能夠理解基因控制生物性狀，并站在“染色體”的角度去思考，充分理解基因在染色體上，能夠?qū)⒒蚝腿旧w的行為聯(lián)系起來，抽象出基因在染色體上的位置情況，將有助于學(xué)生分析出數(shù)據(jù)和現(xiàn)象背后的本質(zhì)原因，將觀察的結(jié)果與遺傳現(xiàn)象聯(lián)系起來，有效解決問題，提升科學(xué)素養(yǎng)，理解知識(shí)本質(zhì)。