陳霞 郭瑤 肖海燕

1 問題提出

筆者所在學(xué)校期中考試試題：某植物花色由三對獨(dú)立遺傳的基因共同決定，花中相關(guān)色素的合成途徑如圖1所示，請回答如下問題：

若該植株自花傳粉或異花傳粉皆可，則理論上紫花植株的基因型有 ? 種。

2 問題研究

人教版生物教科收《必修2·遺傳與進(jìn)化》中，以孟德爾豌豆雜交試驗(yàn)為例詳細(xì)闡述了遺傳學(xué)兩大定律（基因分離定律和基因自由組合定律）。但孟德爾雜交試驗(yàn)中的豌豆性狀（如高頸和矮頸、圓粒和皺粒、黃粒和綠粒）都是由一對等位基因控制的，像這樣由單個基因控制一種性狀的遺傳方式叫單基因遺傳。本題中某植物由3對獨(dú)立遺傳的基因，來共同控制花的顏色性狀，像這樣由多個基因控制同一種性狀的遺傳方式叫多基因遺傳。而多基因遺傳比單基因遺傳復(fù)雜，試題難度較大。分析本題可知：

（1） 花色性狀為白色、紅色、紫色三種表現(xiàn)型。

（2） 白色前物質(zhì)在酶1作用下轉(zhuǎn)變成紅色，控制酶1為基因a，推測基因A表達(dá)則白色不能轉(zhuǎn)變成紅色。

（3） 紅色在酶2作用下轉(zhuǎn)變成紫色，控制酶2為基因B，推測基因b表達(dá)則紅色不能轉(zhuǎn)變成紫色。

（4） 白色前物質(zhì)在酶3作用下直接轉(zhuǎn)變成紫色，控制酶3為基因C，推測基因c表達(dá)則白色不能直接轉(zhuǎn)變成紫色。

（5） 紫色有兩條控制途徑：①為酶1（基因a）和酶2（基因B）必須同時表達(dá)，基因C可不表達(dá);②為酶3（基因C）表達(dá)，酶1（基因a）和酶2（基因B）可不表達(dá)。仔細(xì)觀察圖1，若把白色、紅色、紫色假想成物理電路中發(fā)出不同顏色的“燈泡”，酶的合成與否類比為物理學(xué)中“電路開關(guān)”，畫出“電路圖”如圖2所示，則題意可以理解為表1所示：

由于每個開關(guān)只有開啟、閉合兩種方式，推出整個“電路圖”中3個“開關(guān)”以不同的組合方式控制白色、紅色、紫色三種表現(xiàn)型，則“開關(guān)”組合方式共有2×2×2=8種。每個開關(guān)對應(yīng)的基因型各有3種（開關(guān)①開啟——基因型AA、Aa，開關(guān)①閉合——基因型aa;開關(guān)②開啟——基因型bb，開關(guān)②閉合——基因型BB、Bb;開關(guān)③開啟——基因型cc，開關(guān)③閉合——基因型CC、Cc），推出整個“電路圖”中3個“開關(guān)”不同組合方式對應(yīng)的基因型種類總共有3×3×3=27種。列表得出8種組合方式，對應(yīng)的27種基因型及其表現(xiàn)型見表2（表中“開啟”簡稱為“開”，“閉合”簡稱為“閉”）。

綜上分析可知，該植物通過三對等位基因獨(dú)立控制三種不同酶的合成來控制花的顏色，白色花基因型有6種，紅色花基因型有1種，紫色花基因型有20種。

3 問題討論

此題的得分率不到10%，說明大多數(shù)學(xué)生未能掌握此類多基因遺傳題的解題方法。究其可能原因：① 多基因遺傳問題確實(shí)復(fù)雜，學(xué)生學(xué)習(xí)難度很大;② 教材要求學(xué)生熟練掌握遺傳學(xué)第一、第二定律基本內(nèi)容及其應(yīng)用，即教材對單基因遺傳有較詳細(xì)的闡述，但對多基因遺傳問題闡述不足，只能依靠教師上課進(jìn)行拓展，可能教師拓展教學(xué)不夠;③ 學(xué)生做題思維并不夠開闊或思維定勢以及沒有認(rèn)真審題，所以碰到此類題型不知從何下手。

綜上所述，對于此類多基因獨(dú)立遺傳并控制同一性狀的遺傳題，解題基本思路：首先，拆分成單基因并分析每一個基因的遺傳規(guī)律，如本題中基因A（A_）不表達(dá)，基因a表達(dá)（aa）能合成酶1，則白色前體物質(zhì)轉(zhuǎn)化成紅色;基因a（aa）不表達(dá)，基因A（A_）表達(dá)，不能合成酶1，則白色前物質(zhì)不能轉(zhuǎn)化成紅色。同理，分析基因B/b、基因C/c。其次，由于三對等位基因都是控制花的顏色這一種性狀，因此須考慮三對等位基因的組合方式、各組合的所有基因型種類及其對應(yīng)的表現(xiàn)型。對此問題，若能積極轉(zhuǎn)換思維、運(yùn)用知識遷移能力，類比于物理學(xué)中的“開關(guān)”開啟與閉合，變抽象生物現(xiàn)象為具體事物，相信此類問題會變得更簡單。多基因遺傳問題是高中生物遺傳學(xué)中的一個難點(diǎn)，也是高考的?？键c(diǎn)，通過本文分析，希望可以給同學(xué)們一點(diǎn)點(diǎn)啟發(fā)。