一道值得品味的遗传学高考题

一道值得品味的遗传学高考题

1005-2259(2009)11-0056-022009年高考理综四川卷中的第31题，是一道集高中遗传学主要内容为一体的典型题目，涉及两大遗传规律的分析及应用、单倍体育种、杂交育种、基因工程、细胞质遗传等，其知识面之广、综合性之强、能力要求之高是近年来高考题之少见。该题全面考查了学生对遗传学知识的认知、理解及应用水平，能够很好地体现对学生能力的考查，是一道符合高考水平要求且值得分析和品味的遗传学高考题目。现对该题作一赏析。1题目大豆是两性花植物。下面是大豆某些性状的遗传实验：(1)大豆子叶颜色（BB表现深绿；Bb表现浅绿；bb呈黄色，幼苗阶段死亡）和花叶病的抗性（由R、r基因控制）遗传的实验结果如下表：①组合一中父本的基因型是______，组合二中父本的基因型是______。②用表中的子叶浅绿抗病植株自交，在的成熟植株中，表现型的种类有______，其比例为______。③用子叶深绿与子叶浅绿植株杂交得，随机交配得到的成熟群体中，B基因的基因频率为______。④将表中的子叶浅绿抗病植株的花粉培养成单倍体植株，再将这些植株的叶肉细胞制成不同的原生质体。如要得到子叶深绿抗病植株，需要用______基因型的原生质体进行融合。⑤请选用表中植物材料设计一个杂交育种方案，要求在最短的时间内选育出纯合的子叶深绿抗病大豆材料。(2)有人试图利用细菌的抗病毒基因对不抗病大豆进行遗传改良，以获得抗病大豆品种。①构建含外源抗病毒基因的重组DNA分子时，使用的酶有______。②判断转基因大豆遗传改良成功的标准是______，具体的检测方法为______。(3)有人发现了一种受细胞质基因控制的大豆芽黄突变体（其幼苗叶片明显黄化，长大后与正常绿色植株无差异）。请你以该芽黄突变体和正常绿色植株为材料，用杂交实验的方法，验证芽黄性状属于细胞质遗传。（要求：用遗传图解表示）2题目分析2.1知识考查方面主要包括孟德尔遗传规律、基因型、表现型、基因频率、花药离体培养技术、植物细胞融合技术、单倍体育种、杂交育种、基因工程育种、细胞质遗传等知识。2.2能力考查方面主要考查了有效整合多种信息、综合分析问题、灵活应用知识解决问题的能力。具体涉及如下几个方面：相对性状显隐性的判断，基因型和表现型的分析及其比例的计算，多种育种方式的辨析，杂交育种方案的确定及其具体应用，基因工程操作过程中的检测方法，细胞质遗传的确定及相关遗传图解的书写等。总之，该题对能力要求较高，能较好地体现知识和能力相统一的考纲要求，也符合素质教育的基本目标。2.3解题要领首先要认真阅读试题，明确题目考查的主要指向，准确回顾题目所涉及的知识信息。其次要按照如下顺序思考：该题涉及几对相对性状，其显隐性关系如何？亲、子代的基因型及表现型的准确表示，相关比例的计算，各育种方式的辨析及其具体操作要求，最后再思考和完成遗传图解的书写。总之，要做到仔细阅读、认真分析、有序做题、谨防遗漏。3问题解决总体上可将题目中所涉及的问题归为三类，然后逐步解决。3.1基因型及表现型的准确判断及相关计算包括第(1)小题中的①②③④题。实际上，这里只要重点考虑花叶病这一对相对性状的遗传特点即可快速做出判断。从组合一可判断出与花叶病相关的相对性状中，抗病对不抗病为显性（因为亲代中有不抗病和抗病性状，但子代中只有抗病性状），再结合的表现型中只有抗病性状，据此可推测出组合一中母本的基因型为BBrr，父本的基因型为BbRR；在组合二中，的表现型中抗病与不抗病性状的数量接近1∶1，此为测交的特点之一，故可推测出母本的基因型为BBrr，父本的基因型为BbRr。由于无论是组合一或是组合二，中子叶浅绿抗病性状的基因型均为BbRr，这些植株的自交结果为：9/16B_R_：其中BBR_（深绿抗病）占3/16，BbR_（浅绿抗病）占6/16；3/16B_rr：其中BBrr（深绿不抗病）占1/16，Bbrr（浅绿不抗病）占2/16；3/16bbR_：幼苗阶段死亡；1/16bbrr：幼苗阶段死亡。据此可知②小题的答案应为：表现型为子叶深绿抗病、子叶深绿不抗病、子叶浅绿抗病、子叶浅绿不抗病，呈现出3∶1∶6∶2的性状分离比。第③题常规解法如下：随机交配的结果如下：1/2BB×1/2BB—→1/4BB；1/2Bb×1/2Bb—→1/16BB、1/8Bb、1/16bb（死亡）；1/2BB()×1/2Bb()—→1/8BB、1/8Bb；1/2BB()×1/2Bb()—→1/8BB、1/8Bb；成熟群体中有9/16BB、6/16Bb，二者的比值为3∶2，则在成活的个体中有3/5BB、2/5Bb，计算B基因频率=3/5+2/5×(1/2)=4/5=80%。显然，这种计算方法细致直观，且不易出错，但在高考过程中最宝贵的是时间，此方法也需要时间作保障。如果采用配子法，则要简便得多，使考生能在较短的时间内解决问题。具体如下：但由于是随机交配得到的，则产生的配子中，含B基因的配子概率为3/4，含b基因的配子概率为1/4。配子随机结合有如下3种基因型：BB：3/4×(3/4)=9/16Bb：3/4×(1/4)×2=6/16bb：1/4×(1/4)=1/16由于bb呈黄色，幼苗阶段死亡，则在成活的个体中有3/5BB、2/5Bb，计算B基因频率=3/5+2/5×(1/2)=4/5=80%。关于第④题，BbRr产生的配子共有4种，经花粉离体培养共获得如下单倍体：BR、Br、bR、br，要获得子叶深绿抗病(BBR_)植株，则需要BR与BR、BR与Br的单倍体植株的原生质体融合即可，但要注意的是，BR与BR单倍体植株原生质体融合的情况不能遗漏。3.2杂交育种和基因工程育种的应用及方案设计包括(1)小题的⑤和(2)小题。(1)小题中的⑤题要突出三个要点：一是要求选用表中植物作为育种材料；二是要求在最短的时间内选育；三是最后要获得纯合的子叶深绿抗病大豆（即基因型为BBRR）。如果不注意这些要点，盲目做题，很有可能会造成考虑不周而出现不必要的失分现象。要符合以上三点要求，可选用组合一的父本植株自交，在子代中选出子叶深绿类型即为符合要求的纯合子叶深绿抗病大豆。(2)小题主要考查考生对基因工程育种应用的识记程度，难度不大。在基因工程中用到的酶有限制性核酸内切酶和DNA连接酶；欲检测目的基因是否表达可直接用病毒感染待检植株，即可通过直接观察，比较植株的抗病性而做出判断。3.3细胞质遗传的验证及遗传图解的规范书写第(3)小题解决的核心问题是要明确细胞质基因遗传的特点，而验证细胞质基因遗传的常规方法是正交和反交。因为细胞质遗传的特点之一是该遗传属于母系遗传，即如果母本出现芽黄性状，则子代全出现芽黄性状，据此我们可以通过芽黄突变体和正常绿色植株进行正交和反交实验来验证芽黄性状属于细胞质遗传。参考答案(1)①BbRRBbRr②子叶深绿抗病、子叶深绿不抗病、子