王開誠

(湖南省婁底市第一中學)

涉及染色體異常知識的遺傳題,基因在遺傳過程中,仍會遵循孟德爾遺傳規律,但由于染色體變異的存在,遺傳現象更復雜。這類題型一般包括染色體變異類型的判斷、染色體變異產生的機理、配子的產生等考點,隨之產生配子受精能力的變化、后代各種基因型的個體生存能力的變化及由此導致的后代各種表現型個體的比例變化等都使其變得與常規遺傳題不同。本文將從以上幾個層次逐步揭示這類題型的表現形式和解題步驟,有效提高學生的解題能力。

1.染色體變異的類型

2.染色體變異產生的機理與例題展示

2.1 染色體結構變異的機理

由X射線、γ射線或其他射線、某些化學藥物或體內代謝作用的產物引起。具有隨機性和不定向性。發生染色體結構變異時,染色體均會斷裂,且斷裂后發生重組,導致染色體結構變異。

2.2 染色體數目變異的機理

染色體數目變異一般是有絲分裂或減數分裂過程中,姐妹染色單體或同源染色體沒有正常分離造成的。如低溫、秋水仙素、射線等因素都可以導致染色體數目變異。

2.3 例題展示

例1:在有絲分裂中期,觀察到某二倍體植物細胞中某一條染色體的兩條染色單體上具有相同的重復片段,請回答:

這種變異屬于染色體____________________變異中的________________。這種變異發生的時間____________(填“早于”或“晚于”)S期,原因是________________________。

(參考答案:結構變異 重復 早于 兩條染色單體上具有的重復片段是相同的,可見是先發生染色體結構變異,后進行復制)

例2:基因型為Bb的二倍體番茄植株,其自交后代出現了一株基因型為Bbb的三體(某對染色體多一條)植株。該三體植株產生的最可能原因:

如果是減數第一次分裂發生差錯,則原因:________。如果是減數第二次分裂發生差錯,則原因:________。

(參考答案:減數第一次分裂時含B和b的同源染色體未分離最終產生了含Bb的配子 減數第二次分裂時含b的兩個染色單體未分離而移向同一極,最終產生了含bb的配子)

這兩道例題分別考查了染色體結構變異和染色體數目變異的機理及發生的時間,并與染色體的復制和細胞的分裂有機地結合在一起,體現了對科學思維和綜合能力的考查。

3.染色體變異與配子的產生

在遺傳題中,往往要對各種雜交(含自交、測交)的結果進行分析,這都需要先分析配子的種類和比例。

3.1 配子產生過程的分析

配子的產生可以通過對減數分裂過程進行分析,也可以通過模擬實驗判斷,還可以通過畫圖分析。

如一個基因型為Bbb的三體植株,減數分裂產生的配子種類及比例可用模擬法進行分析,取2黑(代表b基因)1白(代表B基因)的圍棋子,放在不透明的盒內,搖晃后隨機抓出一顆,并記錄抓出的圍棋子和盒中剩余的兩顆圍棋子的組合;將抓出的圍棋子放回盒中,搖晃后再抓一顆……重復該動作50次乃至更多。數據按下表記錄。

隨機抓取小球的組合種類及比例配子種類B(白)bb(黑黑)b(黑)Bb(白黑)次數比例

最終得到的結果接近于B∶bb∶Bb∶b=1∶1∶2∶2。

還可以進一步讓學生分析其機理,引導學生理解“三體產生配子時,三條同源染色體中的任意兩條配對與分離,第三條染色體則隨機移向一極”。

3.2 常見染色體變異與配子種類的總結

基因型發生的變異變異后的基因型產生的配子種類配子的比例Aa(二倍體)含a基因的染色體片段缺失AO含A和不含A(a)基因的配子1∶1含a基因的染色體增加一條Aaa(三體)A、aa、Aa、a1∶1∶2∶2含a基因的染色體增加一組Aaa(三倍體)聯會紊亂一般不能產生配子染色體數加倍AAaa(四倍體)AA、Aa、aa1∶4∶1

4.染色體異常類遺傳題分析

4.1 解題思路

此類遺傳題的解題思路可以概括:

審題→判斷變異類型→判斷遵循的遺傳定律→配子分析→根據題目要求進一步解題。

4.2 例題

玉米籽粒的黃色(A)對白色(a)為顯性,已知基因A、a位于9號染色體上,且無正常9號染色體的花粉不能參與受精作用。現有基因型為Aa的植株甲,其細胞中9號染色體如圖1所示。

圖1

①植株甲的變異類型屬于染色體結構變異中的________。

②為了確定植株甲的A基因是位于正常染色體上,還是異常染色體上,讓其進行自交產生F1,F1的表現型及比例為________,證明A基因位于異常染色體上。

③以植株甲為父本,以正常的白色籽粒植株為母本,雜交產生的F1中,發現了一株黃色籽粒植株乙,其染色體及基因組成如圖2所示。該植株形成的可能原因:________。

圖2

④若植株乙在減數第一次分裂過程中,3條9號染色體隨機移向細胞兩極,并最終形成含1條或2條9號染色體的配子,那么以植株乙為父本,以正常的白色籽粒植株為母本進行測交,后代的表現型及比例是________。

4.3 分析

審題:獲取“無正常9號染色體的花粉不能參與受精作用”這一信息。

染色體變異類型的判斷:圖1所示細胞發生了染色體結構變異中的缺失,且缺失的是一條9號染色體上的一個片段。圖2所示細胞則進一步發生了染色體數目變異。

遵循的遺傳定律:由于只涉及一對基因,所以遵循“基因的分離定律”。

配子分析:

根據圖1分析,植株甲產生的配子有兩種,分別為含正常9號染色體和不含正常9號染色體的配子,比例為1∶1(無正常9號染色體的精子不能參與受精作用,所以父本只能產生一種可育的雄配子)。

根據圖2分析,首先將植物乙按三體的情況分析,產生4種配子,分別為A∶aa∶Aa∶a=1∶1∶2∶2,再考慮染色體結構變異,其中,只含A基因的雄配子不育。

綜上所述,不難得出①缺失 ②黃色∶白色=1∶1 ③父本減數(第一次)分裂過程中同源染色體(9號染色體)未分離 ④黃色∶白色=2∶3。

5.總結

染色體異常類遺傳題的解題思路可簡單概括為以下幾點:

審題,了解與把握題目信息(這一步至關重要);

通過文字、圖形或特殊的比例判斷變異的類型;

根據變異的類型確定相關個體的基因型、相應性狀的遺傳方式;

分析產生配子的種類和比例、配子的育性或后代的存活狀況;

根據題目要求解題。