高考遺傳試題中的“演繹推理”

趙 燕

(安徽省合肥市第一中學)

《普通高中生物學課程標準(2017年版2020年修訂)》(以下簡稱《課程標準》)提出以培養學生核心素養為學科教學宗旨,核心素養中的科學思維是運用科學的思維方法認識事物、解決實際問題的思維習慣和能力。演繹推理能力是學生在高中生物學學習過程中發展邏輯思維能力的重要途徑,也是高考考查的重點之一。教師要明確培養學生演繹推理能力的重要性,并以此為目標全面優化教學模式。本文分析演繹推理在近6年全國卷和課標卷遺傳基本規律試題中的應用,為生物學備考提供參考依據。

遺傳基本規律試題以選擇題和非選擇題兩種形式出現,相比其他考點的試題難度較大,考場上單位時間得分率較低。高考遺傳規律題常以下文六種考查模式呈現。

一、演繹推理在真題中的考查模式

(一)分離定律——復等位基因

(2023年全國甲卷6題)水稻的某病害是由某種真菌(有多個不同菌株)感染引起的。水稻中與該病害抗性有關的基因有3個(A1、A2、a);基因A1控制全抗性狀(抗所有菌株),基因A2控制抗性性狀(抗部分菌株),基因a控制易感性狀(不抗任何菌株),且A1對A2為顯性,A1對a為顯性、A2對a為顯性?，F將不同表現型的水稻植株進行雜交,子代可能會出現不同的表現型及其分離比。下列敘述錯誤的是

(A)

A.全抗植株與抗性植株雜交,子代可能出現全抗∶抗性=3∶1

B.抗性植株與易感植株雜交,子代可能出現抗性∶易感=1∶1

C.全抗植株與易感植株雜交,子代可能出現全抗∶抗性=1∶1

D.全抗植株與抗性植株雜交,子代可能出現全抗∶抗性∶易感=2∶1∶1

【演繹推理】

【高考啟示】本題以復等位基因為載體,考查對分離定律的理解和應用,考查內容較為基礎,學生利用演繹推理能力厘清基因和性狀的對應關系即可解出。

(二)自由組合定律——9∶3∶3∶1變式

(2023年全國甲卷32題節選)乙烯是植物果實成熟所需的激素,阻斷乙烯的合成可使果實不能正常成熟,這一特點可以用于解決果實不耐儲存的問題,以達到增加經濟效益的目的?，F有某種植物的3個純合子(甲、乙、丙),其中甲和乙表現為果實不能正常成熟(不成熟),丙表現為果實能正常成熟(成熟),用這3個純合子進行雜交實驗,F1自交得F2,結果如表。

實驗雜交組合F1表現型F2表現型及分離比①甲×丙不成熟不成熟∶成熟=3∶1②乙×丙成熟成熟∶不成熟=3∶1③甲×乙不成熟不成熟∶成熟=13∶3

回答下列問題。

(2)從實驗①和②的結果可知,甲和乙的基因型不同,判斷的依據是________________。

(3)已知丙的基因型為aaBB,且B基因控制合成的酶能夠催化乙烯的合成,則甲、乙的基因型分別是________。實驗③中,F2成熟個體的基因型是________,F2不成熟個體中純合子所占的比例為________。

【演繹推理】

【參考答案】(2)實驗①和實驗②的F1性狀不同,F2的性狀分離比不相同 (3)AABB、aabb aaBB和aaBb 3/13

(2023年新課標卷5題)某研究小組從野生型高稈(顯性)玉米中獲得了2個矮稈突變體。為了研究這2個突變體的基因型,該小組讓這2個矮稈突變體(親本)雜交得F1,F1自交得F2,發現F2中表型及其比例是高稈∶矮稈∶極矮稈=9∶6∶1。若用A、B表示顯性基因,則下列相關推測錯誤的是

(D)

A.親本的基因型為aaBB和AAbb,F1的基因型為AaBb

B.F2矮稈的基因型有aaBB、AAbb、aaBb、Aabb,共4種

C.基因型是AABB的個體為高稈,基因型是aabb的個體為極矮稈

D.F2矮稈中純合子所占比例為1/2,F2高稈中純合子所占比例為1/16

【演繹推理】

【高考啟示】這兩道題均為9∶3∶3∶1變式,考查點源自教材中的基本內容,在求解概率時注意占比的范圍。

(三)自由組合定律——致死類型

1.個體致死

(2023年全國乙卷6題)某種植物的寬葉/窄葉由等位基因A/a控制,A基因控制寬葉性狀:高莖/矮莖由等位基因B/b控制,B基因控制高莖性狀。這2對等位基因獨立遺傳。為研究該種植物的基因致死情況,某研究小組進行了兩個實驗,實驗①:寬葉矮莖植株自交,子代中寬葉矮莖∶窄葉矮莖=2∶1;實驗②:窄葉高莖植株自交,子代中窄葉高莖∶窄葉矮莖=2∶1。下列分析及推理中錯誤的是

(D)

A.從實驗①可判斷A基因純合致死,從實驗②可判斷B基因純合致死

B.實驗①中親本的基因型為Aabb,子代中寬葉矮莖的基因型也為Aabb

C.若發現該種植物中的某個植株表現為寬葉高莖,則其基因型為AaBb

D.將寬葉高莖植株進行自交,所獲得子代植株中純合子所占比例為1/4

【演繹推理】

2.配子致死

(2022全國甲卷6題)某種自花傳粉植物的等位基因A/a和B/b位于非同源染色體上。A/a控制花粉育性,含A的花粉可育;含a的花粉50%可育、50%不育。B/b控制花色,紅花對白花為顯性。若基因型為AaBb的親本進行自交,則下列敘述錯誤的是

(B)

A.子一代中紅花植株數是白花植株數的3倍

B.子一代中基因型為aabb的個體所占比例是1/12

C.親本產生的可育雄配子數是不育雄配子數的3倍

D.親本產生的含B的可育雄配子數與含b的可育雄配子數相等

【演繹推理】

【高考啟示】遺傳致死題型首先明確是個體致死還是配子致死,其次需確認致死的概率,再演繹推理中用數字比例呈現更易解答。

(四)自由組合定律和伴性遺傳

1.XY型

(2023年新課標卷34題)果蠅常用作遺傳學研究的實驗材料。果蠅翅型的長翅和截翅是一對相對性狀,眼色的紅眼和紫眼是另一對相對性狀,翅型由等位基因T/t控制,眼色由等位基因R/r控制。某小組以長翅紅眼、截翅紫眼果蠅為親本進行正反交實驗,雜交子代的表型及其比例分別為,長翅紅眼雌蠅∶長翅紅眼雄蠅=1∶1(雜交①的實驗結果);長翅紅眼雌蠅∶截翅紅眼雄蠅=1∶1(雜交②的實驗結果)?；卮鹣铝袉栴}。

(1)根據雜交結果可以判斷,翅型的顯性性狀是________,判斷的依據是________________。

(2)根據雜交結果可以判斷,屬于伴性遺傳的性狀是________,判斷的依據是____________________。雜交①親本的基因型是________,雜交②親本的基因型是________。

(3)若雜交①子代中的長翅紅眼雌蠅與雜交②子代中的截翅紅眼雄蠅雜交,則子代翅型和眼色的表型及其比例為________________。

【演繹推理】

【參考答案】(1)長翅 親代是長翅和截翅果蠅,雜交①子代全是長翅 (2)翅型 翅型的正反交實驗結果不同 RRXTXT、rrXtY rrXtXt、RRXTY (3)紅眼長翅雌蠅∶紅眼截翅雌蠅∶紅眼長翅雄蠅∶紅眼截翅雄蠅∶紫眼長翅雌蠅∶紫眼截翅雌蠅∶紫眼長翅雄蠅∶紫眼截翅雄蠅=3∶3∶3∶3∶1∶1∶1∶1

2.ZW型

(2022全國乙卷6題)依據雞的某些遺傳性狀可以在早期區分雌雄,提高養雞場的經濟效益。已知雞的羽毛性狀蘆花和非蘆花受1對等位基因控制。蘆花雞和非蘆花雞進行雜交,正交子代中蘆花雞和非蘆花雞數目相同,反交子代均為蘆花雞。下列分析及推斷錯誤的是

(C)

A.正交親本中雌雞為蘆花雞,雄雞為非蘆花雞

B.正交子代和反交子代中的蘆花雄雞均為雜合體

C.反交子代蘆花雞相互交配,所產雌雞均為蘆花雞

D.僅根據羽毛性狀蘆花和非蘆花即可區分正交子代性別

【演繹推理】用ZA、Za表示這對等位基因

【高考啟示】本題型在2021年全國甲卷、乙卷、2019年新課標Ⅰ中均出現。在2022年全國乙卷中則以課本為基,考查了ZW型性別決定的遺傳方式。

(五)自由組合定律——融合酶和基因對性狀的控制

(2023年全國乙卷32題節選)某種觀賞植物的花色有紅色和白色兩種?；ㄉ饕怯苫ò曛兴胤N類決定的,紅色色素是由白色底物經兩步連續的酶促反應形成的,第1步由酶1催化,第 2步由酶2催化,其中酶1的合成由A基因控制,酶2的合成由B基因控制?，F有甲、乙兩個不同的白花純合子,某研究小組分別取甲、乙的花瓣在緩沖液中研磨,得到了甲、乙花瓣的細胞研磨液,并用這些研磨液進行不同的實驗。

實驗一:探究白花性狀是由A或B基因單獨突變還是共同突變引起的

①取甲、乙的細胞研磨液在室溫下靜置后發現均無顏色變化。

②在室溫下將兩種細胞研磨液充分混合,混合液變成紅色。

③將兩種細胞研磨液先加熱煮沸,冷卻后再混合,混合液顏色無變化。

實驗二:確定甲和乙植株的基因型

將甲的細胞研磨液煮沸,冷卻后與乙的細胞研磨液混合,發現混合液變成了紅色。

(2)實驗一②中,兩種細胞研磨液混合后變成了紅色,推測可能的原因是________________。

(3)根據實驗二的結果可以推斷甲的基因型是________,乙的基因型是________;若只將乙的細胞研磨液煮沸,冷卻后與甲的細胞研磨液混合,則混合液呈現的顏色是________。

【演繹推理】

【參考答案】(2)甲乙均為單基因突變,且突變的基因不同,兩種植株的細胞分別含有酶1和酶2,混合前各缺少一種酶無法形成紅色色素,細胞研磨液混合后,白色底物在兩種酶的作用下形成紅色色素 (3)AAbb aaBB 白色

【高考啟示】本題以自由組合定律為依托,考查酶和基因對性狀的控制,此題型在2022年全國乙卷、2020全國Ⅱ卷中也曾出現。學生需要根據題目線索厘清題干所述,梳理演繹推理過程。本題考查實驗現象分析、結果預測等科學探究能力,對學生的科學思維能力要求較高。

(六)其他考查模式

1.自由組合定律——實驗設計

(2022全國甲卷32題節選)玉米是我國重要的糧食作物。玉米通常是雌雄同株異花植物(頂端長雄花序,葉腋長雌花序),但也有的是雌雄異株植物。玉米的性別受兩對獨立遺傳的等位基因控制,雌花花序由顯性基因B控制,雄花花序由顯性基因T控制,基因型bbtt個體為雌株?，F有甲(雌雄同株)、乙(雌株)、丙(雌株)、丁(雄株)4種純合體玉米植株。

(2)乙和丁雜交,F1全部表現為雌雄同株;F1自交,F2中雌株所占比例為________,F2中雄株的基因型是________;在F2的雌株中,與丙基因型相同的植株所占比例是________。

(3)已知玉米籽粒的糯和非糯是由1對等位基因控制的相對性狀。為了確定這對相對性狀的顯隱性,某研究人員將糯玉米純合體與非糯玉米純合體(兩種玉米均為雌雄同株)間行種植進行實驗,果穗成熟后依據果穗上籽粒的性狀,可判斷糯與非糯的顯隱性。若糯是顯性,則實驗結果是________________;若非糯是顯性,則實驗結果是________________。

【演繹推理】

(2)

(3)

【參考答案】(2)1/4 bbTT、bbTt 1/4 (3)非糯玉米植株的果穗上有糯玉米的籽粒,糯玉米植株的果穗上全為糯玉米籽粒 糯玉米植株的果穗有非糯玉米的籽粒,非糯玉米植株的果穗上全部為非糯玉米的籽粒

【高考啟示】第(2)(3)小問重點考查演繹推理和科學思維。實驗設計的考查在2019新課標Ⅲ卷、2020全國新課標Ⅰ和2020全國新課標Ⅲ卷的大題中均出現。

2.多對等位基因的推理

(2021全國乙卷6題)某種二倍體植物的n個不同性狀由n對獨立遺傳的基因控制(雜合子表現顯性性狀)。已知植株A的n對基因均雜合。理論上,下列說法錯誤的是

(B)

A.植株A的測交子代會出現2n種不同表現型的個體

B.n越大,植株A測交子代中不同表現型個體數目彼此之間的差異越大

C.植株A測交子代中n對基因均雜合的個體數和純合子的個體數相等

D.n≥2時,植株A的測交子代中雜合子的個體數多于純合子的個體數

【演繹推理】

【高考啟示】此類遺傳規律推理題在解答時,學生必須明確此題需要從特殊到一般,用一對、兩對、三對基因的規律總結出n對基因的遺傳規律,從而快速破解問題設置。

3.基因位置的推理

(2020新課標Ⅰ卷5題)已知果蠅的長翅和截翅由一對等位基因控制。多只長翅果蠅進行單對交配(每個瓶中有1只雌果蠅和1只雄果蠅),子代果蠅中長翅∶截翅=3∶1。據此無法判斷的是

(C)

A.長翅是顯性性狀還是隱性性狀

B.親代雌蠅是雜合子還是純合子

C.該等位基因位于常染色體還是X染色體上

D.該等位基因在雌蠅體細胞中是否成對存在

【演繹推理】

【高考啟示】本題只涉及課本中出現的常染色體和僅位于X染色體上兩種情況,對于XY同源區并未涉及,難度不大。但高考備考需要對于基因在XY同源區的題目進行拓展應用。

4.遺傳定律實質的推理

(2021全國甲卷32題)植物的性狀有的由1對基因控制,有的由多對基因控制。一種二倍體甜瓜的葉形有缺刻葉和全緣葉,果皮有齒皮和網皮。為了研究葉形和果皮這兩個性狀的遺傳特點,某小組用基因型不同的甲乙丙丁4種甜瓜種子進行實驗,其中甲和丙種植后均表現為缺刻葉網皮。雜交實驗及結果見下表(實驗②中F1自交得F2)。

實驗親本F1F2①甲×乙1/4缺刻葉齒皮,1/4缺刻葉網皮,1/4全緣葉齒皮,1/4全緣葉網皮/②丙×丁缺刻葉齒皮9/16缺刻葉齒皮,3/16缺刻葉網皮,3/16全緣葉齒皮,1/16全緣葉網皮

(1)根據實驗①可判斷這2對相對性狀的遺傳均符合分離定律,判斷的依據是__________________________。根據實驗②,可判斷這 2對相對性狀中的顯性性狀是________。

(2)甲乙丙丁中屬于雜合體的是________。

(3)實驗②的F2中純合體所占的比例為__________________________。

(4)假如實驗②的F2中缺刻葉齒皮∶缺刻葉網皮∶全緣葉齒皮∶全緣葉網皮不是9∶3∶3∶1,而是45∶15∶3∶1,則葉形和果皮這兩個性狀中由1對等位基因控制的是__________________,判斷的依據是__________________。

【演繹推理】

【參考答案】(1)實驗①F1中缺刻葉∶全緣葉=1∶1,齒皮∶網皮=1∶1 缺刻葉、齒皮 (2)甲、乙 (3)1/4 (4)果皮 F2中缺刻葉∶全緣葉=15∶1,齒皮∶網皮=3∶1

【高考啟示】兩道高考題都涉及分離定律和自由組合定律實質的考查,此類題型需要在備考中予以重視。2018新課標Ⅰ卷的大題中也考查了該題型。

二、備考建議

高考對于遺傳規律的考查,常立足于生物學核心素養,重視分離定律、自由組合定律和伴性遺傳的基本概念、基本原理,在復習中需要優化課堂內容、高效有序備考。

(一)回扣挖掘教材

近年高考生物試題在情境設計及解決問題方面的考查比例加大,但仍注重對教材的挖掘。在備考教學中,培養學生演繹推理能力時要重視教材,有效使用教材可豐富學生演繹推演能力培養的途徑,同時培養其生物學核心素養。

(二)精練演繹推理

演繹推演能力一方面對學生的基礎知識有較高的要求,另一方面也要求學生具備一定的邏輯推理素養。演繹推理能力的重要意義在于從一般到特殊,通過推理的方式挖掘前提和結論之間的必然聯系,有效提升學生對生物理論內容的理解和記憶,完善其生物核心素養。

(三)厘清遺傳思路

高考試題中運用遺傳規律解決相關問題,要求學生具有邏輯性和較高的生物學核心素養水平,從而發揮高考對教與學的導向作用。

(四)滲透核心素養