一道值得品味的遺傳學(xué)高考題

1005-2259(2009)11-0056-022009年高考理綜四川卷中的第31題，是一道集高中遺傳學(xué)主要內(nèi)容為一體的典型題目，涉及兩大遺傳規(guī)律的分析及應(yīng)用、單倍體育種、雜交育種、基因工程、細(xì)胞質(zhì)遺傳等，其知識(shí)面之廣、綜合性之強(qiáng)、能力要求之高是近年來(lái)高考題之少見。該題全面考查了學(xué)生對(duì)遺傳學(xué)知識(shí)的認(rèn)知、理解及應(yīng)用水平，能夠很好地體現(xiàn)對(duì)學(xué)生能力的考查，是一道符合高考水平要求且值得分析和品味的遺傳學(xué)高考題目。現(xiàn)對(duì)該題作一賞析。1題目大豆是兩性花植物。下面是大豆某些性狀的遺傳實(shí)驗(yàn)：(1)大豆子葉顏色（BB表現(xiàn)深綠；Bb表現(xiàn)淺綠；bb呈黃色，幼苗階段死亡）和花葉病的抗性（由R、r基因控制）遺傳的實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下表：①組合一中父本的基因型是______，組合二中父本的基因型是______。②用表中的子葉淺綠抗病植株自交，在的成熟植株中，表現(xiàn)型的種類有______，其比例為______。③用子葉深綠與子葉淺綠植株雜交得，隨機(jī)交配得到的成熟群體中，B基因的基因頻率為______。④將表中的子葉淺綠抗病植株的花粉培養(yǎng)成單倍體植株，再將這些植株的葉肉細(xì)胞制成不同的原生質(zhì)體。如要得到子葉深綠抗病植株，需要用______基因型的原生質(zhì)體進(jìn)行融合。⑤請(qǐng)選用表中植物材料設(shè)計(jì)一個(gè)雜交育種方案，要求在最短的時(shí)間內(nèi)選育出純合的子葉深綠抗病大豆材料。(2)有人試圖利用細(xì)菌的抗病毒基因?qū)Σ豢共〈蠖惯M(jìn)行遺傳改良，以獲得抗病大豆品種。①構(gòu)建含外源抗病毒基因的重組DNA分子時(shí)，使用的酶有______。②判斷轉(zhuǎn)基因大豆遺傳改良成功的標(biāo)準(zhǔn)是______，具體的檢測(cè)方法為______。(3)有人發(fā)現(xiàn)了一種受細(xì)胞質(zhì)基因控制的大豆芽黃突變體（其幼苗葉片明顯黃化，長(zhǎng)大后與正常綠色植株無(wú)差異）。請(qǐng)你以該芽黃突變體和正常綠色植株為材料，用雜交實(shí)驗(yàn)的方法，驗(yàn)證芽黃性狀屬于細(xì)胞質(zhì)遺傳。（要求：用遺傳圖解表示）2題目分析2.1知識(shí)考查方面主要包括孟德爾遺傳規(guī)律、基因型、表現(xiàn)型、基因頻率、花藥離體培養(yǎng)技術(shù)、植物細(xì)胞融合技術(shù)、單倍體育種、雜交育種、基因工程育種、細(xì)胞質(zhì)遺傳等知識(shí)。2.2能力考查方面主要考查了有效整合多種信息、綜合分析問題、靈活應(yīng)用知識(shí)解決問題的能力。具體涉及如下幾個(gè)方面：相對(duì)性狀顯隱性的判斷，基因型和表現(xiàn)型的分析及其比例的計(jì)算，多種育種方式的辨析，雜交育種方案的確定及其具體應(yīng)用，基因工程操作過程中的檢測(cè)方法，細(xì)胞質(zhì)遺傳的確定及相關(guān)遺傳圖解的書寫等。總之，該題對(duì)能力要求較高，能較好地體現(xiàn)知識(shí)和能力相統(tǒng)一的考綱要求，也符合素質(zhì)教育的基本目標(biāo)。2.3解題要領(lǐng)首先要認(rèn)真閱讀試題，明確題目考查的主要指向，準(zhǔn)確回顧題目所涉及的知識(shí)信息。其次要按照如下順序思考：該題涉及幾對(duì)相對(duì)性狀，其顯隱性關(guān)系如何？親、子代的基因型及表現(xiàn)型的準(zhǔn)確表示，相關(guān)比例的計(jì)算，各育種方式的辨析及其具體操作要求，最后再思考和完成遺傳圖解的書寫。總之，要做到仔細(xì)閱讀、認(rèn)真分析、有序做題、謹(jǐn)防遺漏。3問題解決總體上可將題目中所涉及的問題歸為三類，然后逐步解決。3.1基因型及表現(xiàn)型的準(zhǔn)確判斷及相關(guān)計(jì)算包括第(1)小題中的①②③④題。實(shí)際上，這里只要重點(diǎn)考慮花葉病這一對(duì)相對(duì)性狀的遺傳特點(diǎn)即可快速做出判斷。從組合一可判斷出與花葉病相關(guān)的相對(duì)性狀中，抗病對(duì)不抗病為顯性（因?yàn)橛H代中有不抗病和抗病性狀，但子代中只有抗病性狀），再結(jié)合的表現(xiàn)型中只有抗病性狀，據(jù)此可推測(cè)出組合一中母本的基因型為BBrr，父本的基因型為BbRR；在組合二中，的表現(xiàn)型中抗病與不抗病性狀的數(shù)量接近1∶1，此為測(cè)交的特點(diǎn)之一，故可推測(cè)出母本的基因型為BBrr，父本的基因型為BbRr。由于無(wú)論是組合一或是組合二，中子葉淺綠抗病性狀的基因型均為BbRr，這些植株的自交結(jié)果為：9/16B_R_：其中BBR_（深綠抗病）占3/16，BbR_（淺綠抗病）占6/16；3/16B_rr：其中BBrr（深綠不抗病）占1/16，Bbrr（淺綠不抗病）占2/16；3/16bbR_：幼苗階段死亡；1/16bbrr：幼苗階段死亡。據(jù)此可知②小題的答案應(yīng)為：表現(xiàn)型為子葉深綠抗病、子葉深綠不抗病、子葉淺綠抗病、子葉淺綠不抗病，呈現(xiàn)出3∶1∶6∶2的性狀分離比。第③題常規(guī)解法如下：隨機(jī)交配的結(jié)果如下：1/2BB×1/2BB—→1/4BB；1/2Bb×1/2Bb—→1/16BB、1/8Bb、1/16bb（死亡）；1/2BB()×1/2Bb()—→1/8BB、1/8Bb；1/2BB()×1/2Bb()—→1/8BB、1/8Bb；成熟群體中有9/16BB、6/16Bb，二者的比值為3∶2，則在成活的個(gè)體中有3/5BB、2/5Bb，計(jì)算B基因頻率=3/5+2/5×(1/2)=4/5=80%。顯然，這種計(jì)算方法細(xì)致直觀，且不易出錯(cuò)，但在高考過程中最寶貴的是時(shí)間，此方法也需要時(shí)間作保障。如果采用配子法，則要簡(jiǎn)便得多，使考生能在較短的時(shí)間內(nèi)解決問題。具體如下：但由于是隨機(jī)交配得到的，則產(chǎn)生的配子中，含B基因的配子概率為3/4，含b基因的配子概率為1/4。配子隨機(jī)結(jié)合有如下3種基因型：BB：3/4×(3/4)=9/16Bb：3/4×(1/4)×2=6/16bb：1/4×(1/4)=1/16由于bb呈黃色，幼苗階段死亡，則在成活的個(gè)體中有3/5BB、2/5Bb，計(jì)算B基因頻率=3/5+2/5×(1/2)=4/5=80%。關(guān)于第④題，BbRr產(chǎn)生的配子共有4種，經(jīng)花粉離體培養(yǎng)共獲得如下單倍體：BR、Br、bR、br，要獲得子葉深綠抗病(BBR_)植株，則需要BR與BR、BR與Br的單倍體植株的原生質(zhì)體融合即可，但要注意的是，BR與BR單倍體植株原生質(zhì)體融合的情況不能遺漏。3.2雜交育種和基因工程育種的應(yīng)用及方案設(shè)計(jì)包括(1)小題的⑤和(2)小題。(1)小題中的⑤題要突出三個(gè)要點(diǎn)：一是要求選用表中植物作為育種材料；二是要求在最短的時(shí)間內(nèi)選育；三是最后要獲得純合的子葉深綠抗病大豆（即基因型為BBRR）。如果不注意這些要點(diǎn)，盲目做題，很有可能會(huì)造成考慮不周而出現(xiàn)不必要的失分現(xiàn)象。要符合以上三點(diǎn)要求，可選用組合一的父本植株自交，在子代中選出子葉深綠類型即為符合要求的純合子葉深綠抗病大豆。(2)小題主要考查考生對(duì)基因工程育種應(yīng)用的識(shí)記程度，難度不大。在基因工程中用到的酶有限制性核酸內(nèi)切酶和DNA連接酶；欲檢測(cè)目的基因是否表達(dá)可直接用病毒感染待檢植株，即可通過直接觀察，比較植株的抗病性而做出判斷。3.3細(xì)胞質(zhì)遺傳的驗(yàn)證及遺傳圖解的規(guī)范書寫第(3)小題解決的核心問題是要明確細(xì)胞質(zhì)基因遺傳的特點(diǎn)，而驗(yàn)證細(xì)胞質(zhì)基因遺傳的常規(guī)方法是正交和反交。因?yàn)榧?xì)胞質(zhì)遺傳的特點(diǎn)之一是該遺傳屬于母系遺傳，即如果母本出現(xiàn)芽黃性狀，則子代全出現(xiàn)芽黃性狀，據(jù)此我們可以通過芽黃突變體和正常綠色植株進(jìn)行正交和反交實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證芽黃性狀屬于細(xì)胞質(zhì)遺傳。參考答案(1)①BbRRBbRr②子葉深綠抗病、子葉深綠不抗病、子