“配子比”模型的構建及其在高中生物遺傳情境中的應用

摘 要：本文以性狀分離比的模擬實驗構建“配子比”模型，運用“配子比”模型與建模方法就常染色體遺傳和伴性遺傳在相應的情境試題中展開討論，并能夠運用“生殖模型”解釋一些遺傳現象。

關鍵詞：“配子比”模型;雜交;自由交配;基因型;數量比

以性狀分離比的模擬實驗構建“配子比”模型，突出模型在遺傳實際情境中的應用。體會“配子比”模型中正常與異常雌雄配子結合為線索，引發思考、科學探究出子代基因型、表現型等情況，在教學中能訓練學生的理性思維，最終運用模型與建模解釋一些遺傳現象和解決相關遺傳學問題。

一、“配子比”模型與常染色體遺傳

例題1：某植物自然條件下既可以自交也可以雜交，現有基因型AA、Aa植物進行相關遺傳實驗分析，請回答問題：（1）AA×Aa，在F1中AA：Aa：aa=1：1：0。

基因型分別為AA、Aa的兩植物個體雜交，子代的基因型種類及數量比取決于基因型Aa的植物個體所產生的配子種類及其比例。“配子比”模型的原理是基因的分離定律，位于一對同源染色體的等位基因上，在減數分裂過程中，等位基因隨同源染色體的分開而分離，分別進入到不同的配子中。根據“配子比”模型得出基因型Aa的植物個體所產生的配子種類及其比例情況是A∶a=1∶1，而基因型AA的植物個體產生只含A基因的一種配子，雌雄配子的結合是隨機的，因此子代的基因型種類及數量比是AA∶Aa=1∶1（圖1）。

（2）AA×Aa，若親本產生含有隱性基因的配子有50%會死亡，則在F1中AA∶Aa∶aa=2∶1∶0

題干條件不變，增加一條件“親本產生含有隱性基因的配子有50%會死亡”。基因型為AA的植物個體產生的配子種類及數量比不變，但是基因型Aa的植物個體產生了含有隱性基因a的配子，該類型的配子有50%會死亡。根據“配子比”模型，基因型Aa的植物個體所產生的配子種類及其比例情況是A∶a=2∶1，最終得出子代的基因型種類及比例是AA∶Aa=2∶1（圖2）。

（3）該植物種群中基因型為AA和Aa的植物個體數量比是1∶2，讓該種群的顯性個體自由交配，在F1中AA∶Aa∶aa=4∶4∶1。

基因型為AA的植物個體只產生含有A基因的一種配子，而基因型為Aa能產生含有A或a基因的比例相同的兩種類型的配子。該種群中能自由交配的是基因型為AA和Aa的顯性性狀的植物，且這兩種植物個體數量比是1：2，因此該植物種群產生的含顯性A基因的配子占2/3，產生的含隱性a基因的配子占1/3。自由交配實現的是雌雄配子之間的隨機結合，根據“配子比”模型數據得出F1代的基因型及數量比是AA∶Aa∶aa=4∶4∶1（圖3）。

（4）該植物種群中基因型為AA和Aa的植物個體數量比是1∶2，讓該種群的顯性個體自由交配，若親本產生含有隱性基因的配子有50%會死亡，則在F1中AA∶Aa∶aa=16∶8∶1。

題干前提條件不變化，增加一個條件“若親本產生含有隱性基因的配子有50%會死亡”。基因型為AA的植物個體產生的配子種類及數量比不受影響，但基因型為Aa的植物個體產生的含有隱性基因a的配子中有50%會死亡。通過計算得知該種群中含隱性基因a的配子僅余1/6，含顯性基因A的配子仍有2/3，此時該植物種群中配子的種類及比值變為A∶a=4∶1，即含隱性基因a的配子占1/5，含顯性基因A的配子占4/5。自由交配是通過雌雄配子間隨機結合實現的。根據“配子比”模型數據得出F1代的基因型及數量比是AA∶Aa∶aa=16∶8∶1（圖4）。

例題2：現有AA、Aa、aa三種基因型個體組成的動物種群，已知該種群中具有繁殖能力的個體間通過隨機交配進行繁殖，而基因型為aa的個體不具有繁殖能力，該種群繁殖一代，若F1中aa占1/16，則親代中AA與Aa的數量比為1：1。

利用“配子比”模型，通過計算親本產生的配子種類及數量比從而推算子代的基因型及比例，正向推導遺傳實驗結果。也可以根據子代基因類型及比例關系進行反向推導。根據子代基因型aa占1/16，推出含有隱性基因a的配子比例占1/4。該種群中具有繁殖能力的個體間通過隨機交配進行繁殖，而基因型為aa的個體不具有繁殖能力，即顯性性狀基因型為AA或Aa的個體才能產生可育的配子進行繁殖后代。根據“配子比”模型推算出該動物種群中基因型為Aa的個體數量占比即y=1/2，基因型為AA的動物個體數占1/2（圖5）。

二、“配子比”模型與伴性遺傳

例題：某觀賞鳥（性別決定類型為ZW型）的彩羽對灰羽為顯性，分別由等位基因R、r控制，而長羽對短羽為顯性，分別由等位基因B、b控制，基因與染色體的位置關系如圖所示。不考慮基因突變和交叉互換，回答下列相關問題：

（1）若只考慮R、r和B、b兩對等位基因，則該觀賞鳥種群內雄鳥有10種基因型，雌鳥有8種基因型。

鳥類性別決定類型為ZW型，雄鳥性染色體組成是有兩條Z染色體，雌鳥性染色體組成是一條Z染色體和一條W染色體。據圖得知，親本產生包含Z染色體的配子有4種，分別是ZRB、ZRb、ZrB、Zrb，親本產生包含W染色體的配子有2種，分別是Wb、WB。根據親本產生的配子類型能逆推親本的基因型，對于雌鳥來說，雌鳥的基因型可以是ZRBWb、ZRbWb、ZrBWb、ZrbWb、ZRBWB、ZRbWB、ZrBWB、ZrbWB等8種。雄鳥性染色體的組成包含兩條Z染色體，因此親本雄鳥的基因型組成可以是：ZRBZRB、ZRBZRb、ZRBZrB、ZRBZrb、ZRbZRb、ZRbZrB、ZRbZrb、ZrBZrB、ZrBZrb、ZrbZrb等10種基因型。

通過構建“配子比”模型教會學生應用模型去理解生物學原理，把握生命現象的共性與規律，提高學生歸納推理能力和縝密的邏輯論證能力。通過分析遺傳現象，幫助學生形成生命觀念。自然界的生命多彩多樣，每一種生命的存在都有其合理性，學生在這個過程中逐漸形成了尊重生命的意識，培養了用生命觀念看待、解釋復雜生命現象的能力。基于遺傳學的認識，學生將樹立社會責任感，辨別迷信與偽科學，培養解決實際生活中遺傳學相關問題的擔當和能力。

參考文獻

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[2]楊繁榮.數學模型在生物教學中的應用[J]中學教學研究，2015，（6）：75

作者簡介：雷美華.女;出生年月：1983.02;籍貫：福建;民族：漢;最高學歷：碩士研究生;目前職稱：中學一級教師;研究方向：高中生物新課程教學與研究