对浙江省2018年4月生物选考第28题遗传题的解题思考

1、对浙江省 2018 年 4 月生物选考第 28 题遗传题的解题思考（2018年4月第28题 【加试题】 ） 为研究某种植物 3种营养成分 （A B和C） 含量的遗传机制， 先 采用CRISPR/Cas9基因编辑技术，对野生型进行基因敲除突变实验，经分子鉴定获得3 个突变植株（M1、M2 M3），其自交一代结果见下表，表中高或低指营养成分含量高或低。植株（表现型）自交一代植株数目（表现型）野生型（A 低 B 低 C 高）150 （ A 低 B 低 C 高）M1（ A 低 B 低 C 高）60（ A 高 B 低 C 低）、181（ A 低 B 低 C 高）、79（ A 低 B 低 C 低）:M2（

2、 A 低 B 低 C 高）122（ A 高 B 低 C 低）、91（ A 低 B 高 C 低）、272 （ A 低 B 低 C 高）M3（ A 低 B 低 C 高）59（ A 低 B 高 C 低）、179（ A 低 B 低 C 高）、80（ A 低 B 低 C 低）;F 列叙述正确的是A.从 M1 自交一代中取纯合的（A 高 B 低 C 低）植株，与 M2 基因型相同的植株杂交，理论上其 杂交一代中只出现（A 高 B 低 C 低）和（A 低 B 低 C 高）两种表现型，且比例一定是1:1B.从 M2 自交一代中取纯合的（A 低 B 高 C 低）植株，与 M3 基因型相同的植株杂交，理论上其杂交

3、一代中，纯合基因型个体数：杂合基因型个体数一定是1:1C. M3 在产生花粉的减数分裂过程中，某对同源染色体有一小段没有配对，说明其中一个同源染 色体上一定是由于基因敲除缺失了一个片段D.可从突变植株自交一代中取 A 高植株与 B 高植株杂交，从后代中选取 A 和 B 两种成分均高的 植株，再与 C 高植株杂交，从杂交后代中能选到A B 和 C 三种成分均高的植株解军析：选考试题中出现了 CRISPR/Cas9 基因编辑技术，这个是学科热点，考试要求中确实有关 注学科热点的要求，因此复习中适当地拓展一些学生容易接受和理解的生物热点知识，有目的的进 行学习和延伸，也是很有必要的。但本题对于考生来

4、讲，大可不必去理会CRISPR/Cas9 基因编辑技术以及基因敲除的具体过程，而应将关注点放在3 个突变植株以及实验目的“研究某种植物3 种营养成分（A、B 和 C）含量的遗传机制”。突变我们可以理解为基因突变，结果是产生了新的等位基因；遗传机制上就是要弄清控制3 种营养成分（A、B 和 C）含量的基因分别有几对，是否遵循基因的自由组合定律，3 种营养成分（AB 和 C）即 3 种性状之间是否也遵循自由组合定律。在弄清关注点及实验目的后，解题的第一步就是信息处理。在处理表格中自交一代数据上，大 多数学生都能完成如下表的数据处理：植株（表现型）自交一代植株数目（表现型）野生型（A 低 B 低 C

5、 高）全为（A 低 B 低 C 高）M1（ A 低 B 低 C 高）3 （A 高 B 低 C 低）：9 （A 低 B 低 C 高）：4 （A 低 B 低 C 低）M2（ A 低 B 低 C 高）4 （A 高 B 低 C 低） : 3 （A 低 B 高 C 低）：9 （A 低 B 低 C 高）M3（ A 低 B 低 C 高）3 （A 低 B 高 C 低）：9 （A 低 B 低 C 高）：4（A 低 B 低 C 低）从突变植株自交一代的比例来看，均是双杂合子自交后代9： 3: 3： 1 表现型比例的变形，因此如果不看括号内的内容，可以推出M1、M2 M3 均为双杂合子，各对基因之间遵循自由组合定律

6、。但因为看到自交一代括号内具体3 种营养物质 A、B C 含量高低是有不同的，所以可能有的小伙伴会按照习惯先就一种营养物质进行分析，这样就会得出每种营养物质各自由两对等位基因控制、且遵循基因的自由组合的结论。但这样实际上马上就可以推翻。因为先就一种营养物质进行分析， 是建立在 3 种营养物质 A、B C 各自独立遗传的基础上的，这样 3 种营养物质AB C 之间也应遵 循自由组合。但实际上，就拿M1 的自交一代来看，营养物质 A 有高、低两种表现型，营养物质 B 只1 / 2有低一种表现型，营养物质 C 有高、低两种表现型，如果 3 种营养物质AB C 各自独立遗传的话， 自交一代应该有 2X

7、1X2 = 4 种表现型。以此类推， M2 自交一代应该有 2X2X2 = 8 种表现型，M3 自 交一代应该有 1X2X2 = 4 种表现型。但这样的结果明显与表格中数据不符，所以3 种营养物质AB、C 不是各自独立遗传的，不遵循自由组合，不能一对性状一对性状进行分析。结合以上分析，既可以反证出控制3 种营养物质AB、C 遗传的基因各自只有一对，不同对基因之间遵循自由组合定律，同时又可以得出三种基因之间能相互作用（基因互作），3 种营养物质 A、B、C 之间存在相互转化的关系，不是各自独立遗传的关系。这样就可以根据“3 种营养物质 A、B、C 之间存在相互转化的关系”进行第二步，建立“3 种

8、营养成分（A、B 和 C）含量的遗传机制”模型。假设营养物质 A、B、C 分别由等位基因 A/a、B/b、C/c 控制，根据表中数据分析，不难得出，野生 型（A 低 B低 C 高）的基因型为三显纯合子（ AABBCC, Ml M2 M3 的基因型均为三显杂合子 A_B_C_ （双杂一纯）。“ 3种营养成分（A、B 和 C）含量的遗传机制”模型可能为以下3 种：1.二-工2. -厂八卜.厂匚比较这三种模型，编者认为前两种是小伙伴们最常见也最易理解的。Ml M2 M3 的基因型分别为 _、_ 、_;Ml M2 M3 的基因型分别为_Ml M2 M3 的基因型分别为 _、_ 、_。AaBBCc AA

9、BbCc、AaBBCc AaBbCC AaBBCc AaBbCC AABbCC当推出 Ml M2 M3 的基因型后，就可以判断 A、B、C D 哪个选项正确。以下为第一种模型情况 下的的选项分析：A 选项中，Ml 子代中纯合的（A 高 B 低 C 低）植株基因型为 AAbbCC 与 M2 基因型相同的植株即 AABbCc杂交，子代表现型分别为 AABbC_（A 低 B 低 C 高）：AAbbC_ （A 高 B 低 C 低）=l:l,故 A 正确。B 选项中，M2 子代中纯合的（A 低 B 高 C 低）植株基因型为 AABBcc,与 M3 基因型相同的植株即 AaBBCc杂，子代基因型分别为 A

10、ABBC、AABBcc AaBBCc AaBBcc,其中，纯合基因型个体数：杂 合基因型个体数=l:3。故 B 错误。C 选项，采用 CRISPR/Cas9 基因编辑技术，对野生型进行基因敲除，其原理是先将双链DNA 断裂，后在 DNA 自我修复过程中随机插入、缺失或替换几个甚至几十个碱基，这种变异本质上还是基 因突变。而M3 在产生花粉的减数分裂过程中，某对同源染色体有一小段没有配对，很可能是其中一 个同源染色体发生了染色体结构变异如缺失、重复等而导致的，而不是因为基因敲除。故C 错误。D 选项，营养物质 A 含量高的基因型为 A_bb_,营养物质 B 含量高的基因型为 A_B_cc,营养物

11、 质 C 含量高的基因型为 A_B_C_,不可能培养出营养物质 A B 两种成分均高的植株，更不可能培养出 营养物质 A、B 和 C 三种成分均高的植株。故D 错。启示：本题属于近几年来在考查孟德尔遗传定律一一自由组合定律的题目中难度最大的题目。难点 在于一是题目没有直接给出3 种营养成分（A、B 和 C）含量的遗传机制，而是开放式的要我们去推理各种可能性；二是 3 种营养成分（A、B 和 C）含量高低看似是三种相对性状，很容易误入先一对 一对相对性状分析，再自由组合的传统解题死胡同。因此本题的解题过程简单地讲，就是：1. 先一对一对相对性状分析，再自由组合验证，发现三种相对性状间不遵循自由组合，但三种相对性状各由一对等位基因控制，且