淺談高中生物三個測交實驗在概念教學中的差異

測交是指基因型未知的顯性個體與隱性純合體交配，以檢定顯性個體基因型的方法。人教版高中生物《必修2·遺傳與進化》中，孟德爾在發(fā)現(xiàn)基因的分離定律、基因的自由組合定律以及摩爾根在確定基因在染色體上的果蠅雜交實驗中都分別用到了“測交實驗”，然而，三者的作用卻不盡相同！

1.基因的分離定律中的測交實驗

孟德爾對豌豆一對相對性狀的雜交實驗做出4點假設之后，教材中這樣寫道“孟德爾的假說合理地解釋了豌豆一對相對性狀雜交試驗中出現(xiàn)的性狀分離現(xiàn)象。但是一種正確的假說，僅能解釋已有的實驗結果是不夠的，還應該能夠預測另一些實驗結果”。所以，在分離定律中運用測交試驗，孟德爾是為了“預測另一些實驗結果”。然而，孟德爾在這里為什么選擇了測交實驗呢？對于豌豆的高莖和矮莖這一對相對性狀的雜交試驗來說，存在這樣6種雜交組合：①AAxAA、②AAxAa、③AAxaa、④AaxAa、⑤Aaxaa、⑥aaxaa。其中①和⑥在自然界中普遍發(fā)生，無需預測；④和⑤在孟德爾的豌豆雜交實驗中已經(jīng)有了；而②也無法說明問題。所以⑤就成了孟德爾“巧妙設計”的驗證實驗。所以，基因的分離定律中運用測交實驗，是為了“能夠預測另一些實驗結果”。

2.基因的自由組合定律中的測交實驗

孟德爾在兩對相對性狀的雜交實驗中運用測交實驗又是為什么呢？首先，孟德爾對該實驗現(xiàn)象的解釋：F1在產(chǎn)生配子時，每對遺傳因子彼此分離，不同對的遺傳因子可以自由組合。這樣F1產(chǎn)生的雌配子和雄配子各有4種：YR、Yr、yR、yr，它們之間的數(shù)量比為1：1：1：1。而測交的一個性質(zhì)正好體現(xiàn)了這一點——測交后代表現(xiàn)型種類及比例與測交對象產(chǎn)生的配子的種類及比例相等。這樣也就有了教材中“孟德爾所做的測交實驗，無論是以F1作母本還是作父本，結果都符合預期的設想”。所以，自由組合定律中運用測交實驗，是為了“驗證F1產(chǎn)生的雌、雄配子各有4種，且比例相等”。

3.基因在染色體上的果蠅雜交實驗中的測交實驗

想要知道摩爾根為什么選用測交實驗了驗證結果，同樣先看他對其實驗的解釋，摩爾根對果蠅雜交實驗的解釋為：“控制白眼的基因（用w表示）在x染色體上，而Y染色體上不含有它的等位基因”。因此，只有得到XX個體，才能證明他的假設。所以，摩爾根選擇子一代的紅眼雌果蠅（XX）與白眼雄果蠅（XY）測交。在后代中有I/4紅眼雌果蠅、1/4白眼雌果蠅、1/4紅眼雄果蠅和1/4白眼雄果蠅。而“Y染色體上不含有它的等位基因”的驗證，在摩爾根設計的三組驗證實驗的另外兩組可以證明。所以，基因在染色體上的果蠅雜交實驗中運用測交實驗，是為了得到白眼雌果蠅個體，即XX。

“測交實驗”承載著《必修2·遺傳與進化》在整個高中生物課程中的重要價值之一——“領悟假說演繹科學方法及其在科學研究中的應用”。另外，作為核心概念，教師應該讓學生真正認識到測交在生物學相關核心問題中的作用和本質(zhì)。