基于核心素養的遺傳題的解題方法探究

摘 要：遺傳題是高考的必考內容，充分利用科學思維和科學探究、熟練掌握基本的解題思路和技巧并加以靈活運用是做好遺傳題的關鍵。

關鍵詞：科學思維;遺傳題;解題思路;逆向思維;組合

生物學核心素養主要包括生命觀念、科學思維、科學探究和社會責任等。在人教版高中生物必修二課本中，孟德爾對兩大遺傳規律的研究過程利用了假說演繹法、統計學方法、歸納與概括，充分體現了科學思維和科學探究，給我們以啟迪。遺傳題作為高考的必考題型，變化多難度大，既消耗時間又不容易得分，做好遺傳題需要學生具備較強的邏輯推理能力和計算能力以及表達能力。很多學生在做遺傳題的時候出現思維混亂、推理和計算能力差等問題。本次研究將闡述遺傳題的一般解題思路和常見的解題技巧，向廣大師生分享其中滲透的科學思維和科學探究方法。

一、遺傳題的一般解題思路

高考中遺傳題主要考察基因的分離定律和自由組合定律，其基本解題方法就是根據題意正確地畫出遺傳圖解、輔以一定的技巧推斷出親代或者子代的基因型、表現型及其比例。關于概率計算，涉及到的原理有兩個：“加法原理”和“乘法原理”。對于涉及自由組合定律的題目，其解題思路是：由于多對相對性狀之間互相不干擾，獨立遺傳，所以可以化繁為簡先考慮其中每一對相對性狀再進行組合，其解題方法可以概括為“分離組合法”。

例如孟德爾的兩對相對性狀的雜交試驗中，要求出F2中有幾種基因型，幾種表現型，分離比是多少？如果采用課本介紹的棋盤法或者配子交叉法，既費時又費力，還容易出錯，如果采用分離組合法，就能夠化繁為簡，很容易得出答案而且又不容易出錯。圖解如下：

利用這個簡單的圖解，既求出了基因型的種類又求出了表現型的種類以及比例，非常簡潔直觀，而且可擴展性強，很容易由2對相對性狀推廣到n對相對性狀，該方法利用了數學中組合的思想，它是解決自由組合定律的普適方法。

二、遺傳題的常見解題技巧

（一）逆向思維

所謂逆向思維，通俗地講就是沿著事物的相反方向去思考，它能解決很多常規思維很難解決或者不能解決的問題。

對于有些遺傳題，大多數學生由于思維定勢，習慣從“親代”推導“子代”，這樣就很容易陷入死胡同，掉入了出題人設置的陷阱，這時如果能換種思維方式--逆向思維，能比較容易得出正確答案，真正體會到“山重水復疑無路，柳暗花明又一村”的感覺。

[例1]：AaBb×Aabb的雜交后代中，雜合體占多少？

[解析]

常規解法：先從雜交后代中篩選出雜合體的基因型，分別為：AABb、aaBb、AaBb、Aabb，經過計算其比例依次是1/4×1/2，1/4×1/2，1/2×1/2，1/2×1/2，它們相加等于3/4，解題過程比較繁瑣而且也容易出現錯誤。

逆向思維：根據題意，推出雜交后代為（AA+2Aa+aa）（Bb+bb），其中純合子的比例為1/2×1/2=1/4，然后利用集合論中補集的思想求出后代中雜合體的比例為1―1/4=3/4。在求雜合子的比例時，我們通常利用逆向思維，先求純合子，因為只有純合子×純合子結果才是純合子，種類要少些。

[例2]在遺傳病的計算中，我們經常遇到這樣的題目：有甲乙兩種遺傳病，問患病的概率是多少，如果按照常規思路來解，患病有多種情況，即：兩病均患、患甲不患乙、患乙不患甲，分別算出它們的概率再相加，這樣的解法比較復雜也較容易出錯。這時如果我們換一個思路采用逆向思維，先算出正常的概率，然后利用集合論中補集的思想得出患病的概率：1-正常的概率，是不是更加簡單也不容易出錯？

[例3]：豌豆黃色（Y）對綠色（y）呈顯性，圓粒（R）對皺粒（r）呈顯性，這兩對基因獨立遺傳。甲豌豆（YyRr）與乙豌豆雜交，其后代中四種表現型的比例為3：3：1：1，則乙豌豆的基因型是（ ）

A.YyRr B.YyRR C.yyRR D.yyRr或Yyrr

解題思路：這個題目屬于已知子代表現型比例求親代基因型，考察學生的推理能力和逆向思維能力。甲豌豆（YyRr）與乙豌豆雜交，其后代四種表現型的比例是3：3：1：1。而3：3：1：1可以分解成（3：1）×（1：1），由3：1逆向推出親本為雜合子×雜合子，由1：1逆向推出親本為測交類型，所以乙豌豆的基因型為Yyrr或yyRr，選D。

（二）組合的巧妙運用

在遺傳學中，我們可以把生物問題抽象化，轉化為數學中的組合問題進行求解，比方說求配子的種類數、累加效應等。

[例4]基因型為AaBbCc的個體，三對等位基因均可獨立遺傳，可產生幾種配子？

[解析]常規解法：在減數分裂時，等位基因分離非等位基因自由組合，可用分支法表示（圖略）。由此推知，基因型為AaBbCc的個體能產生8種不同類型的配子。

應用組合思想的解法：在減數分裂過程中，配子中只含成對基因中的一個，可轉化為數學中的組合問題，即依次從每對等位基因中選取一個（即C21），故計算式為C21·C21·C21=23=8。

[例5]某自花閉花受粉植物的株高受第1號染色體上的A、a基因，第7號染色體上的B、b基因和第11號染色體上的C、c基因控制，且三對等位基因作用效果相同，該植物會在基本高度8cm的基礎上，每增加一個顯性基因，植株高度就增加2cm。當株高為14cm時該植株基因型有幾種？

[解析]常規解法：列出基因型，算出每種基因型的株高，再統計出株高為14cm的有多少種，這種列舉法比較耗時，而且容易漏掉一些情況。

應用組合思想的解法：本題中出現三對基因，分別位于三對同源染色體上，即它們是獨立遺傳的，互相不干擾，滿足基因的自由組合定律。根據推理株高為14cm時的植株應該含有（14-8）/2=3個顯性基因，可分為兩種情況：（1）含有33顯性基因（A、B、C），利用組合思想其計算式為C33;（2）含有三3個顯性基因（A、B、C）中的任意2個，但有1個基因為重復的（如基因型為AABbcc等），利用組合思想，先從3種顯性基因中選2種，再在剛才選出的2種顯性基因中選1個基因（重復的）。因此株高為14cm的植株基因型種類計算式為C33+C32·C21=7種。

（三）“湊數法”解決9：3：3：1的變式問題

解遺傳學題目時，數字比例往往是解題的突破口。比例的背后必有其對應的遺傳學規律。

“9：3：3：1”的變式是高考遺傳學的熱點問題，由于基因互作、致死、累加效應，9：3：3：1可以演化出很多不同的變式，如9：7，6：3：2：1，1：4：6：4：1等等，這類題的解答方法是首先利用分離組合法寫出F2的表達式，然后結合基因互作、致死、累加效應等進行綜合分析求解。比如9：7，它可以寫成9：（3+3+1），這個屬于基因互作，“雙顯”為一種表現型，其它屬于一種表現型。

[例6]（2017·新課標Ⅱ卷.6）若某哺乳動物毛色由3對位于常染色體上的、獨立分配的等位基因決定，其中：A基因編碼的酶可使黃色素轉化為褐色素;B基因編碼的酶可使該褐色素轉化為黑色素;D基因的表達產物能完全抑制A基因的表達;相應的隱性等位基因a、b、d的表達產物沒有上述功能。若用兩個純合黃色品種的動物作為親本進行雜交，F1均為黃色，F2中毛色表現型出現了黃∶褐∶黑=52∶3∶9的數量比，則雜交親本的組合是（ ）

A.AABBDD×aaBBdd，或AAbbDD×aabbdd

B.aaBBDD×aabbdd，或AAbbDD×aaBBDD

C.aabbDD×aabbdd，或AAbbDD×aabbdd

D.AAbbDD×aaBBdd，或AABBDD×aabbdd

[解析]常規解法：由題意可知有3對等位基因，利用正向思維，從親代推到F1再到F2怎么也推不出52：3：9來，茫然無助，一個個選項進行驗證的話似乎也比較困難。平時做題和課堂上也沒有講過52：3：9這樣詭異的分離比，怎么辦？

湊數法+逆向思維：F2中毛色表現型出現了黃∶褐∶黑=52∶3∶9，湊數52+3+9=64=43，這不就是三對等位基因的自由組合時F2中數量比之和嗎？說明F1為3雜合，只有D符合，選D。至于為什么是52：3：9？那不是該題要求解決的問題，我們大可置之不理。利用常規方法難以解決的問題，運用一些小技巧能夠輕松地解決，這就是科學思維的魅力。

結束語

素有“百變遺傳”之稱的遺傳題，出題形式變化多端，對思維能力和計算能力有較高的要求，但是萬變不離其宗，只要深刻理解兩大遺傳定律的本質，緊緊抓住“一個方法（分離組合法）和兩個原理（加法原理和乘法原理）”，充分運用科學思維和科學探究，熟練掌握基本的解題思路，熟悉相關的解題技巧，并加以靈活運用，經過適當的訓練，是可以突破的。當然科學思維不是一天兩天可以培養出來的，需要我們老師在課堂上多引導學生去思考，去開拓他們的思維，多讓他們嘗試一題多解和多題一解，假以時日，“思維之花”一定可以綻放的。

參考文獻

[1]唐春明.淺談遺傳學習題教學中逆向思維能力的培養.新課程導學，2009（10）

[2]于彥軍.Cnm在遺傳題計算中的應用[J].趣味互動

作者簡介：潘新水.1979年9月25，男，漢，本科學歷籍貫;湖北浠水，研究方向，中學生物一級教師