對摩爾根果蠅雜交實驗的疑問與解惑5頁

1、對摩爾根果蠅雜交實驗的疑問與解惑高中生物必修2第2章第2節(jié)基因在染色體上一節(jié)，是培養(yǎng)學生思維的很好素材。本節(jié)介紹了科學家對遺傳現(xiàn)象的探究過程，難點較多，有教師和學生對摩爾根的果蠅交配實驗的描述和解釋存有疑問。結合這些疑問，我通過查閱資料和分析理解，對問題進行了解答。 1  疑問1：開始發(fā)現(xiàn)的白眼果蠅進行幾次交配？1.1  疑問來源       教材32頁“科學家的故事”介紹：在實驗室，白眼果蠅臨死前抖擻精神，與一只紅眼果蠅交配，把突變基因傳了下來。教師教學用書57頁敘述同上，但58頁第二段敘述：“摩爾根做了回交實驗。用最初出現(xiàn)的那只白

2、眼雄蠅和它的后代中的紅眼雌蠅交配，結果”。        顯然以上兩處敘述有矛盾。1.2  資料描述       查找的國內遺傳學著作，也有兩種不同的敘述。但在美國學者的相關著作中都沒有提到“用最初出現(xiàn)的那只白眼雄蠅和它的后代中的紅眼雌蠅交配”。     遺傳學的先驅摩爾根評傳第五章敘述：它這樣養(yǎng)精蓄銳，終于同一只正常的紅眼雌蠅交配以后才死去，留下了突變基因，以后繁衍成一個大家系。之后敘述是：用白眼雄蠅同正常雌蠅雜交，后代全為紅眼；白眼雌蠅與正常雄蠅雜交，后代一半為白眼，而且

3、全為雄性。       在摩爾根的基因論中提到“孫代白眼雄蠅”與紅眼雌蠅交配。1.3  分析解答      綜合有關資料可以得出以下結論：      結論（1）：最初出現(xiàn)的白眼雄蠅死亡前應該與多只紅眼雌蠅進行了交配，只是在與某只紅眼雌蠅交配后死去。      因為摩爾根所用的黑腹果蠅最多一次只能產生上百個后代，而很多資料顯示F1得到1237個個體。很顯然得到這么多后代，只能是開始那一只白眼雄蠅與多只紅眼雌蠅交配的結果。正常情況下，摩爾根為了能讓那只白眼果蠅

4、順利實現(xiàn)交配，他會將那只白眼果蠅與多只未交配的雌蠅放在一起，這樣那只“白眼兒”就可能與多只雌蠅交配。      結論（2）：最初出現(xiàn)的那只白眼雄蠅沒有進行回交，教師教學用書58頁第二段敘述有誤。      很多資料描述摩爾根所做的回交實驗有：（1）讓F2的白眼雄蠅與F1的紅眼雌蠅交配；（2）讓F3的白眼雌蠅與F1的紅眼雄蠅交配。 2   疑問2：摩爾根通過哪種測交，進一步驗證了解釋2.1  問題來源       教材29頁最下一行：后來他們又通過測交等方法，進一步驗

5、證了這些解釋。       按照孟德爾的設計，測交實驗是讓F1與隱性純合子雜交。然而此處根據假設，F(xiàn)1雌雄個體的基因型是不同的，因此與隱性純合子的測交有兩種情況。那么，摩爾根通過哪種測交，進一步驗證了自己的解釋（即假設）？2.2  問題分析分析兩種測交實驗：方式1：讓F1的紅眼雌蠅與F2的白眼雄蠅交配                      F1紅眼雌蠅  ×  F2白眼雄蠅 

6、60;      基因型         XWXw             XwY                                              配子       

7、0; XW     Xw        Xw     Y預期結果：子代基因型    XWXw        XwXw        XWY        XwY    表現(xiàn)型  紅眼雌蠅   白眼雌蠅   紅眼雄蠅   白眼雄蠅      之比      1

8、   ：    1    ：   1    ：   1方式2：讓F1的紅眼雄蠅與白眼雌蠅交配                    F1的紅眼雄蠅   ×   白眼雌蠅        基因型          XWY        

9、;       XwXw                                                 配子        XW     Y             Xw 

10、預期結果：子代基因型         XWXw              XwY     表現(xiàn)型        紅眼雌蠅         白眼雄蠅      之比           1       ：      1   

11、;    以上兩種方式結果不同，哪種是摩爾根進行的測交實驗？       如果只根據方式1的測交結果是不能令人信服的。我們現(xiàn)在知道果蠅的X與Y染色體也具有同源區(qū)段，同源區(qū)段存在有相同基因或等位基因。如果X與Y染色體同源區(qū)段存在控制眼色的基因，摩爾根的實驗也可以解釋，如下：P         紅眼雌蠅   ×   白眼雄蠅           XWXW        

12、   XwYw           F1           XWXw         XWYw            紅眼雌蠅     紅眼雄蠅                    F1相互交配F2      XWX

13、W       XWXw       XWYw       XwYw        紅眼雌蠅   紅眼雌蠅   紅眼雄蠅   白眼雄蠅      假設X與Y同源區(qū)段都有控制眼色基因，以上方式1的測交實驗結果是：                           F1紅

14、眼雌蠅    ×   白眼雄蠅              XWXw              XwYw                子代基因型：   XWXw     XwXw      XWYw     XwYw表現(xiàn)型：    

15、60; 紅眼雌蠅白眼雌蠅 紅眼雄蠅 白眼雄蠅       以上可知，按照方式1進行測交實驗兩種情況結果相同。2.3  問題解決       只根據方式1的測交實驗，不能確定控制眼色的基因只存在于X染色體上的。但方式2進行測交實驗兩種情況結果不同。因此，最能驗證摩爾根解釋的測交實驗是方式2（讓紅眼雄蠅與F3的白眼雌蠅交配）。       事實上，以上兩種測交實驗摩爾根都做了，而且還有其它的雜交實驗：讓F2中白眼雄蠅分別與F2中紅眼雌蠅進行交配；讓F3的白眼雌蠅與F2的

16、白眼雄蠅交配等。并且在每種實驗結果產生之前，摩爾根都根據假設先進行了預期，最終發(fā)現(xiàn)實驗結果與預期是相符的。通過對多種交配結果的綜合分析，得出控制眼色的基因只存在于X染色體上。       教材通過“后來他們又通過測交等方法，進一步驗證了這些解釋”一句話進行簡述，我認為是很合理的安排。一個原因，摩爾根當時是根據很多實驗結果分析得出結論的，測交實驗只是其中一部分實驗，當然是必不可少的實驗。此處簡潔描述，可以說是突出主要，去其繁節(jié)。另一原因，教材這樣處理，更能讓教師和學生利用教材，充分發(fā)揮想象，去思考去探究，給了我們更大的思維空間。 3  

17、疑問3：課本所說的“白眼的遺傳與X染色體遺傳相似”是什么意思？3.1  問題來源       教材29頁：由于白眼的遺傳和性別相聯(lián)系，而且與X染色體的遺傳相似，于是，摩爾根及其同事設想       什么原因讓摩爾根將果蠅眼色遺傳聯(lián)系上X染色體？摩爾根所認為的白眼的遺傳與X染色體遺傳相似是什么意思？       我們渴望探尋摩爾根的思維過程。3.2  問題分析       查閱資料顯示，很多資料都描述了用F3的白眼雌蠅

18、與紅眼雄蠅交配的實驗，而且都認為這是一個關鍵實驗，教師教學用書也是如此描述：這三個實驗中，以第二個實驗最為關鍵。關鍵在何處？仔細分析，豁然開朗。圖解如下：P     白眼雌蠅    ×   紅眼雄蠅        F1      紅眼雌蠅         白眼雄蠅       根據史蒂文斯的研究結果已知果蠅性別決定方式，雌果蠅有兩條X染色體，雄果蠅有XY。雄性后代從母本得到一條X染色體，從父本得到一條Y染色體；雌性后代分別從親本各得到一條X染色體。從以上圖解可知，雄性后代從母本得到白眼性狀，雌性后代從父本得到紅眼性狀。        正是這一關鍵實驗現(xiàn)象促使摩爾根及其同事設想控制眼色的基因只位于X染色體上。       事