备课素材（知识点）：果蝇眼色都是伴X遗传吗 高中生物学必修二

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2023年新课标卷第34题选取的试题情境是长翅红眼、截翅紫眼果蝇为亲本的正反交实验，根据实验结果分别判断翅型的显隐性、相关基因所在染色体及亲子代的基因型等。其中，试题中“果蝇眼色”容易给考生带来疑惑的点，因为各版本教材在介绍摩尔根的果蝇实验中，得到的结论都是控制果蝇眼色（红眼和白眼）的基因在X染色体上。学生据此误认为：此题中果蝇眼色（红眼和紫眼）与摩尔根实验中的果蝇眼色（红眼和白眼）都有共同的红眼，既然红眼基因在X染色体上，那么紫色基因作为红眼基因的等位基因，自然也应该在X染色体上，造成该题的误判。那么果蝇的眼色究竟受哪些基因控制？又有哪些具体表现？
1.真题再现
果蝇常用作遗传学研究的实验材料。果蝇翅型的长翅和截翅是一对相对性状，眼色的红眼和紫眼是另一对相对性状，翅型由等位基因T/t控制，眼色由等位基因R/r控制。某小组以长翅红眼、截翅紫眼果蝇为亲本进行正反交实验，杂交子代的表型及其比例分别为长翅红眼雌蝇：长翅红眼雄蝇=1:1（杂交①的实验结果）；长翅红眼雌蝇：截翅红眼雄蝇=1:1（杂交②的实验结果）。回答下列问题。
（1）根据杂交结果可以判断，翅型的显性性状是 ，判断的依据是 。
（2）根据杂交结果可以判断，属于伴性遗传的性状是 ，判断的依据是 。杂交①亲本的基因型是 ，杂交②亲本的基因型是 。
（3）若杂交①子代中的长翅红眼雌蝇与杂交②子代中的截翅红眼雄蝇杂交，则子代翅型和眼色的表型及比例为 。
2.试题解析及答案
试题的解答忌讳学生秉持经验主义，看到果蝇红紫眼就直接联想到果蝇的红白眼，并做出简单、错误的判断：红紫眼的性状是属于伴性遗传，翅型的性状遗传属于常染色体遗传，导致该题出错。通过试题的信息可判断，长翅红眼、截翅紫眼果蝇为亲本进行正反交，在眼色表现上，杂交①②的子代全表现为红眼，说明红眼是显性，紫眼为隐性，且眼色基因位于常染色体上；在翅型表现上，杂交①的子代全部为长翅，则说明长翅为显性，杂交①②的子代表现结果不同，则说明翅型的性状遗传属于伴性遗传。以上信息确定后，该题运用分离定律和自由组合定律可作出正确解答。
具体答案为：（1）长翅；只有当长翅为显性性状，截翅为隐形性状时，杂交①的子代才会全部为长翅。（2）翅型；杂交①的子代全部为长翅，杂交②的子代中既有长翅又有截翅，正反交结果不一致，因此翅型是伴性遗传。（3）RRXTXT、rrXtY；rrXtXt、RRXTY。（3）长翅红眼：长翅紫眼：截翅红眼：截翅紫眼=3:1:3:1。
3.控制果蝇眼色的基因
仔细分析本题题干中“果蝇眼色”的情境信息，查阅相关资料发现果蝇的眼色有十几种，如红眼、白眼、亮红眼、猩红眼、褐色眼、伊红眼等。野生型果蝇的复眼里会合成两类色素，即由色氨酸通过酶促反应得到眼黄素、由鸟嘌呤经喋啶中间体所合成的果蝇蝶呤。这两类色素组合在一起导致野生型果蝇的复眼眼色一般为红褐色，两类色素合成的比例不同就会导致眼色表现不同。研究发现，控制果蝇眼色的基因有80多对。这些基因主要分为3大类，分别控制眼色素物质的合成、眼色素前体物质运输载体的合成和眼色素颗粒物质的沉积等。它们分布在果蝇的多条染色体上，如大家熟悉的红、白眼基因在X染色体上，褐色眼和猩红眼基因分别在II号和III号染色体上。因此，果蝇的眼色并非简单的单基因控制性状表现，而是在不同发育阶段受多对基因控制的。控制果蝇眼色的基因遵循孟德尔遗传定律和其他多种遗传规律。在遗传方式上，果蝇眼色的遗传可以有伴性遗传、常染色体遗传。在基因位置上，有复等位基因，如控制红眼、伊红眼和白眼的基因存在X染色体上的同一基因座位上；有拟等位基因（非结构性等位基因），如控制杏色眼和白眼的基因在X染色体上的同一基因座位，但是两种基因处于染色体的不同位点，在形成配子时，能够发生互换；在性状效应上，有眼色剂量效应，如朱红眼相对红色为隐形，其杂合子表现为红色，在杂合子基础上再加一个朱红基因，该果蝇眼色表现出朱红眼。此外，80多对基因共同控制果蝇的眼色机制和环节还有很多，如互补基因、跳动基因、基因互作等。
4.教考衔接的教学启示
上述高考试题精选学生熟悉的素材（果蝇），呈现出新的性状表现（红紫眼），立足生物学学科特有的科学思维特征，考查学生分析问题、解决问题、表达观点的关键能力和必备品格。为了避免学生机械记忆、感知定势等类似思维的存在，未来的教学需要做到挖掘教材隐含的信息、用好真实情境的素材和表达探究思维的历程等，做好教考有效衔接。
4.1 挖掘教材隐含的信息
教材是学生获取知识的最关键资源。引导学生学习时，需要对教材进行深度挖掘，尤其是隐含在插图和旁栏中的信息。例如，人教版生物学教材必修2第2章第2节“基因和染色体的关系”一节中就有插图“2-11 果蝇X染色体上一些基因的示意图”。这幅图上标注着眼色相关基因有白眼、红宝石眼、朱红眼、深红眼等，此外还有截翅、棒状眼等。很多教师在教学中，仅仅利用该图强调基因在染色体上呈线性排列，而忽略了这幅图中隐含信息的解读。教师可以以该图为情境，引导学生思考：这条染色体上标注的基因有几个是控制眼色的？除了这些基因还有其他控制果蝇眼色的基因吗？眼色、翅型和眼状之间有什么关系？如果该图中的X染色体来自某雄性果蝇，请问该果蝇的眼色的表型是什么？当学生能找出这些问题的答案，他对基因、染色体、性状等关系的认识就会更全面。这种教学下的考试，学生对待熟悉果蝇的各种性状也就会有科学的认识和正确的对待。
4.2 用好真实情境的素材
随着新一轮课改的推进，当下的教学越发重视真实情境的创设。要想获取符合中学生学习的真实情境，需要教师留意生活经验、抽提出经典科学史和相关研究实验成果等。越来越多的老师发现，情境教学的关键并不在于情境本身的创设，而在于如何用好这些情境素材。用好真实情境的素材，需要引导学生从真实情境中提出问题。从提出问题切入，联系情境素材、学生个人经历、社会生活和生产实践，鼓励学生通过观察、思考并结合已有的知识经验提岀可能性解释，进而为寻找证据和检验假设，确定大致的学习方向和方式。例如在“基因和染色体的关系”一节的学习中，利用眼色不同的亲本果蝇的实验实际需求，引导学生提出问题：如何判断子代果蝇的性别呢？能否通过眼色来判断其性别？学生在提出问题后再思考：用红眼雄果蝇与白眼雌果蝇杂交，其子代果蝇性别与眼色关联对应，可判断其性别；而红眼雌果蝇与白眼雄果蝇杂交子代不能通过眼色判断其性别。从果蝇亲本正反交的选择，作出详细分析，既发展思维也提供了实践的机会。这种用好情境教学，不仅仅把情境作为提高学生学习兴趣的话题，而是基于情境作出引导他们提出真问题，并提出解决问题的真办法。学生未来再遇到上述高考试题中正反交等问题，解决起来也就轻车熟驾了。
4.3 表达探究思维的历程
教学既要关注学生学习过程中所表现出来的发现问题、提出问题、分析问题、实践操作，又要关注学生思维活动的深入性、规范性和对知识的结构化和理解程度等。这就需要教师引导学生主动获取证据、作出判断。因此，生物学教学需要重视学生推理想象，更需要培养学生解决具体问题的表达与交流能力，也就是达探究思维历程。如通过实验、观察和调查、查阅或分析资料等活动获取证据，通过整理、分析得出合理的结论。这些探究的过程和结论不能仅仅停留在思维上，还需要用规范的文字、表格、示意图和曲线图等形式呈现出来。例如，依据杂交子代性状判断性别的亲本果蝇有哪些？当思维上能把这个问题梳理清楚，甚至也得出答案，那么如何把思路和结果用文字表述出来，对于很多学生来说，是亟待提高的关键能力。教是为了学生素养得到发展和提升，学是回应自身发展的需求，高考是达成为国选材的必经途径。这就需要做好教考衔接，在平时教学中，将教与学的过程与考试评价的标准统一起来，侧重发展学生对生命概念的理解、知识的迁移与应用能力、科学思维与科学探究能力等，从而最终落实和完成立德树人根本任务。