利用生產生活實踐講好高考遺傳學中的育種問題

肖翠

一、新課標下的高考遺傳題概況及學生答題出現的問題

縱觀近兩年新高考的遺傳題目，以育種為背景的居多。主要考查了：

1.遺傳的細胞學基礎，主要形式為分析雜交實驗結果，得出性狀由幾對基因控制，以及基因與染色體的位置關系。

2.遺傳的分子基礎，主要形式為分析親代和子代的核酸和蛋白質電泳圖，如圖1（2022 福建），分析親代和子代的基因型和表現型。

2022年福建卷：圖1是對F1和F2中四種蛋白質電泳分析的結果。其中Lox1、2、3是三種脂氧酶，從圖中可以看出F2中有7s蛋白缺失和不缺失兩種性狀，有脂氧酶1缺失，脂氧酶2、3缺失，脂氧酶1、2、3都缺失和脂氧酶1、2、3都不缺失四種性狀。

3.考查育種流程，如2021年福建卷對留種問題的考查，用乙植株自交留種的同時，單株作為父本分別與母本甲植株雜交，單株收獲的種子種成株系，統計性狀分離比，從而選擇出符合要求的乙植株。2022年湖南卷對株系的分析判斷：將雜交組合①的F2所有高軒植株自交，分別統計單株自交后代的表現型及比例，分為三種類型。其中單株自交后代的統計方法就是單株收獲種子種成株系，分析株系的性狀分離比。

4.學生答題情況。從近兩年的學生答題情況看，學生在解決育種相關問題的時候，對于遺傳的細胞學基礎，也就是基因與染色體的位置關系的判斷還是相對較熟練的。通過大量的訓練，學生對電泳結果的分析也日漸嫻熟。比較困難的，還是對育種流程中的一些細節的把握，如沒有留種的意識、對株系概念理解不到位。這跟學生對育種相關知識的掌握只停留在理論層面，知識片段化，缺少與生產實踐的結合，對育種相關知識缺乏系統性有關。

二、如何結合生產生活實踐講好高考遺傳學中的育種問題

（一）幫助學生從自然變異和人工變異兩個角度，梳理種質資源的來源

圖2中所呈現的就是種質資源的兩種來源自然變異和人工變異，以及從選育到推廣的育種流程。使學生對育種的過程有更加系統的理解。

（二）了解植物和動物的一些常用的真實育種流程

1.幫助學生整理如下植物育種的常用方法，抓住自交系、株系、雜交、回交、留種等關鍵詞。

方法1：利用自然資源進行植物育種，如系統選擇法。系統選擇法是直接從自然變異中進行選擇并通過比較試驗選育新品種的途徑。系統選擇其實也是人工變異育種的基礎，雜交育種、單倍體育種、多倍體育種和基因工程育種的最后一步都是選育。

教師可以給學生介紹兩種基本的選擇方法加深學生對株系和選育留種這兩個重要概念的理解。單株選擇法（圖3）：從原始群體→選擇優良單株→下一年種成株系→分別與標準品種比較。混合選擇法（圖4）：從混雜的原始群體中選取典型優良（或變異）單株→混合留種（脫粒）→下一代播種在混選區里，與標準品種（當地優良品種）和原始群體的小區相鄰栽種，進行比較鑒定。

方法2：利用人工變異進行植物育種，雜交育種。系譜法（圖5）雜交育種是快速獲得植物種質資源的最常用方法。如圖5所示，A、B兩個品系有互補的優良性狀，二者雜交得到F1，F1自交得到F2，從F2中選擇有優良性狀的單株，單株脫粒種成株系得到F3，從F3中的優良株系中選則優良單株再種成株系得到F4，直到達到育種目的。

玉米和水稻有明顯的雜種優勢，但需要年年制種。引導學生分析得出：玉米和水稻可以自交，因此需要培育雄性不育系作為母本，來獲得雜種優勢；雄性不育系不能自交，因此要通過培育保持系與雄性不育系雜交得到雄性不育系留種；將恢復系與雄性不育系雜交留種，即可得到雜交種。

其中恢復系的恢復性能要強，對不育系具有很強的恢復能力，其與不育系雜交產生的雜種一代在自然授粉情況下結實率應在90%以上，套袋自交結實一般也不應低于80%；配合力高，與常用不育系雜交能表現出強大的雜種優勢；要有理想的農藝性狀，主要性狀要與不育系互補；雄蕊發育好，花粉量大，散粉能力強，單性花發達等。

方法3：回交育種，就是將一自交系存在的一個或兩個方面的缺點，通過另外一個自交系把所需彌補的性狀轉育過來，又能保持原來系的配合力的一種方法。例如，某一自交系有多方面的優良性狀，但不抗倒，這樣可選擇另外一個抗倒的自交系與之雜交，然后在其后代中選擇抗病植株再與兩個自交系中的其中一個進行回交，回交的代數主要看其后代是否已將需要彌補的抗倒性狀結合過去，直到符合要求為止。這樣經過若干代回交后，再自交一次，就可以選得優良而抗倒的改良自交系。

方法4：多倍體育種，在我國小麥的育種上有重要的應用，也是結合生產實踐教學的很好素材。可以引導學生書寫普通的六倍體小麥和八倍體小黑麥的育種過程。同時對異源二倍體、異源三倍體、異源四倍體不育的原因進行分析。

如普通小麥育種：一粒小麥（AA）與斯氏麥草（BB）雜交得到雜種1（AB），由于AB是異源染色體組，減數分裂時不能正常聯會，所以不育。雜種1經染色體加倍得到擬二粒小麥（AABB），此時出現同源染色體組可正常聯會，因此擬二粒小麥可育。擬二粒小麥（AABB）與滔氏麥草（DD）雜交，得到雜種2（ABD），由于是三組異源染色體，因此雜種2也是不育的。雜種2經染色體加倍后得到六倍體普通小麥（AABBDD），由于出現同源染色體組，因此恢復育性。接下來可以進一步引導學生寫出六倍體普通小麥與黑麥（EE）雜交，培育八倍體小黑麥的育種流程。

方法5：基因工程育種，將現代生物技術手段應用到動植物育種中，是一個熱門的領域，我國在這方面也有了飛躍性的進展。由于一個外源基因進入的時候會與已知等位基因存在幾種位置關系：分別位于兩對同源染色體上；位于一對同源染色體上，與顯性基因連鎖；位于一對同源染色體上，與隱性基因連鎖；位于細胞質中。因此可以作為遺傳的細胞學基礎的訓練素材，引導學生就外源基因的位置進行畫圖分析，并設計雜交實驗進行驗證。

2.幫助學生梳理如下動物育種常用方法，抓住本地系、近交系、雜交、封閉繁殖等關鍵詞。

方法1：雜交育種，動物的純系品種往往是通過封閉繁育獲得的近交系。常用的方法有正反交反復選擇法（圖6）、三元雜交法、近交系雙雜交法。正反交反復選擇法：A系與B系都是通過封閉繁育得到的近交系。第一年將A系的雄性與B系的雌性進行正交，將A系的雌性與B系的雄性進行反交。從正反交子代中選擇出高產品系。再用正交的高產子代中的A系與反交的高產子代中的A系進行雜交留種。同時再用正交的高產子代中的B系與反交的高產子代中的B系進行雜交留種。

方法2：魚類的多倍體育種，通過雜交、物理學方法和化學方法，如靜水壓法、溫度休克法和電休克法聚乙二醇（PEG）、6-二甲基氨基嘌呤（6-DMAP）、秋水仙素、咖啡因和N2O等，抑制第二極體的釋放或抑制第一次卵裂，而使染色體倍數增加，可以獲得多倍體的魚類。

（三）學生對育種方法的綜合應用還需要進行有效的針對性訓練

1.訓練素材要結合生產實踐，注重對育種過程的書寫訓練。

以玉米的育種為例：玉米的出籽率由基因B、b控制，現有一定數量的基因型為BB和bb的籽粒，農科所想每年都獲得生產所需的雜交種，請用遺傳圖解和必要的文字說明表示其育種流程。

學生在書寫育種流程時，基本上都可以將大田用的雜交種是如何獲得的寫清楚，但是沒有自交留種的意識，也缺少必要的文字說明。如兩個低出籽率的品種自交后獲得的種子如何分配，哪些種子是符合生產要求的。

2.盡量使用整體情景，使學生對育種方法達到靈活綜合運用。

以水稻的抗草甘膦除草劑品種育種過程為例，可以做如下設計：

提供資料：草甘膦除草劑是一種常用的農田、果園除草劑。抗草甘膦植物中EPSPS基因拷貝數是敏感型植株的100倍。假如你是育種工作者，為了培育抗草甘膦除草劑的水稻，請以現有的敏感型水稻純系品種為材料，綜合應用多種育種方法，設計育種方案。

方案1：利用自然變異選擇育種

在生產大田中噴灑該除草劑，將抗除草劑植株通過多次單株選擇法選育留種。

方案2：雜交育種

將敏感型水稻品系與野生型抗除草劑雄性不育品系雜交，選育留種，同時培育雄性不育保持系留種。

方案3：誘變育種

用γ射線照射上述敏感型水稻幼苗，用該除草劑噴灑幼苗，將抗除草劑植株選育留種。

問題拓展：為了探究抗除草劑突變體的遺傳機制，可以采用什么方法進行探究？

（1）將突變品系與敏感型品系進行雜交，F1進行自交，統計F2表現型和比例。（2）用電泳的方法分析親本和F1F2植株的基因組成。（3）用電泳的方法對敏感型和突變品系的EPSPS蛋白進行分析。（4）對敏感型和突變品系的抗除草劑基因進行基因測序，分析突變機制。

方案4：基因工程育種

將抗除草劑基因導入敏感型水稻的愈傷組織細胞，通過組織培養獲得轉基因的抗除草劑水稻，再通過自交，選育得到抗除草劑的純和品系。

問題拓展：已知水稻的高桿和矮桿受一對等位基因Dd控制，用農桿菌轉化法導入的抗除草劑基因與Dd的位置關系有幾種情況，畫圖分析。

學生通過畫圖分析可知外源基因可以與已知基因位于非同源染色體上；也可與D基因或d基因連鎖。可將抗除草劑轉基因植株自交進行驗證。

總之，如果在高考復習中能夠將知識的復習結合生產生活實踐，并進行有效的針對性訓練，那么難度較高的遺傳題也可以得到有效的突破。

（作者單位：石獅市第三中學）

編輯：曾彥慧