新人教生物学一轮复习素养加强课：5　基因在染色体上位置的判断与探究（含答案）

新人教生物学一轮复习素养加强课
5　基因在染色体上位置的判断与探究
提升点1　根据信息判断基因的位置
1．根据题目信息判断基因位置
(1)依据子代性别、性状的数量分析确认基因位置：若后代中两种表型在雌雄个体中比例一致，说明遗传与性别无关，则可确定基因在常染色体上；若后代中两种表型在雌雄个体中比例不一致，说明遗传与性别有关，则可确定基因在性染色体上。
(2)示例分析
灰身、直毛 灰身、分叉毛 黑身、直毛 黑身、分叉毛
雌蝇 3/4 0 1/4 0
雄蝇 3/8 3/8 1/8 1/8
据表格信息：灰身与黑身的比例，雌蝇中为3∶1，雄蝇中也为3∶1，二者相同，故为常染色体遗传。直毛与分叉毛的比例，雌蝇中为4∶0，雄蝇中为1∶1，二者不同，故为伴X染色体遗传。
2．依据调查统计数据判断基因位置
1．(2022·广东惠州模拟)一只灰体直毛正常眼雄果蝇与一只黄体分叉毛正常眼雌果蝇杂交，子代中各性状的数量比见下表(子代数量足够，不考虑突变与互换)。根据表中数据，下列分析正确的是(　　)
子代性状 灰体直毛 正常眼雌性 灰体直毛 无眼雌性 黄体分叉毛正常眼雄性 黄体分叉毛无眼雄性
比例 3/8 1/8 3/8 1/8
A．果蝇的体色基因与眼型基因不遵循自由组合定律
B．果蝇的毛型基因与眼型基因不遵循自由组合定律
C．果蝇的体色基因与毛型基因不遵循自由组合定律
D．根据上述数据，三对性状中只能确定无眼性状是隐性性状
C　[子代灰体∶黄体＝1∶1，正常眼∶无眼＝3∶1，灰体正常眼雌性∶灰体无眼雌性∶黄体正常眼雄性∶黄体无眼雄性＝3∶1∶3∶1，说明果蝇的体色基因与眼型基因遵循自由组合定律，A错误；子代直毛∶分叉毛＝1∶1，正常眼∶无眼＝3∶1，直毛正常眼雌性∶直毛无眼雌性∶分叉毛正常眼雄性∶分叉毛无眼雄性＝3∶1∶3∶1，说明果蝇的毛型基因与眼型基因遵循自由组合定律，B错误；根据子代表型可知，灰体和直毛连锁遗传，黄体和分叉毛连锁遗传，故体色基因与毛型基因不遵循自由组合定律，C正确；一只灰体直毛正常眼的雄果蝇与一只黄体分叉毛正常眼雌果蝇杂交，子代中出现无眼个体，说明无眼为隐性性状，而雌性个体全为灰体直毛，雄性个体全为黄体分叉毛，可推断灰体直毛为显性性状，三对性状中均能确定显、隐性状，D错误。]
2．某XY型性别决定动物皮毛的黑色对白色为显性，相关等位基因用A、a表示；但是当另一对同源染色体上的基因(B、b)中的B存在时，含A基因的个体表现为白色。现取两只白色纯合的该种动物杂交，得F1，F1中的雌雄个体相互交配得F2，结果如表(不考虑XY染色体上同源区段的基因)。
亲本 F1 F2
甲(雌)×乙(雄) 雌性白色雄性白色 雌性白色； 雄性黑色∶白色＝3∶5
下列叙述错误的是(　　)
A．基因A与a位于常染色体上，B与b位于X染色体上
B．F1中的雌性个体全部是杂合子，F2雌性个体中杂合子所占比例为3/4
C．F2中白色雄性个体的基因型有4种，白色雌性个体的基因型有6种
D．F2中的雌性个体与乙随机交配，生出黑色雌性个体的概率为1/12
D　[据题意分析可知，基因A与a位于常染色体上，B与b位于X染色体上，A正确。F1中雌性个体的基因型为AaXBXb，全部是杂合子，F2雌性个体有1/8AAXBXB、1/8AAXBXb、2/8AaXBXB、2/8AaXBXb、1/8aaXBXB、1/8aaXBXb，其中杂合子所占比例为3/4，B正确。F1为AaXBXb、AaXBY，F2中白色雄性个体有AAXBY、AaXBY、aaXBY、aaXbY，基因型共有4种，白色雌性个体的基因型有AAXBXB、AAXBXb、AaXBXB、AaXBXb、aaXBXB、aaXBXb，共有6种，C正确。乙的基因型为aaXbY，F2中的雌性个体中A基因和a基因的频率各为1/2，随机交配后代Aa和aa各占1/2；雌性产生的雌配子为XB∶Xb＝3∶1，雄性产生的雄配子为Xb∶Y＝1∶1，随机交配后代XbXb占1/8，因此后代黑色雌性个体(AaXbXb)占1/16，D错误。]
3．(2021·江苏选择性考试改编)以下两对基因与果蝇眼色有关。眼色色素产生必需有显性基因A，aa时眼色白色；B存在时眼色为紫色，bb时眼色为红色。2个纯系果蝇杂交结果如图，请据图回答下列问题。
(1)果蝇是遗传学研究的经典实验材料，摩尔根等利用一个特殊眼色基因突变体开展研究，把基因传递模式与染色体在减数分裂中的分配行为联系起来，证明了______________________。
(2)A基因位于________染色体上，B基因位于________染色体上。若要进一步验证这个推论，可在2个纯系中选用表型为__________________________________的果蝇个体进行杂交。
(3)上图F1中紫眼雌果蝇的基因型为________，F2中紫眼雌果蝇的基因型有________种。
(4)若亲代雌果蝇在减数分裂时偶尔发生X染色体不分离而产生异常卵，这种不分离可能发生的时期有______________________，该异常卵与正常精子受精后，可能产生的合子主要类型有____________________。
(5)若F2中果蝇单对杂交实验中出现了一对果蝇的杂交后代雌雄比例为2∶1，由此推测该对果蝇的________性个体可能携带隐性致死基因；若继续对其后代进行杂交，后代雌雄比为________时，可进一步验证这个假设。
[解析]　(1)摩尔根等利用一个特殊眼色基因突变体开展研究，把基因传递模式与染色体在减数分裂中的分配行为联系起来，利用假说—演绎法，证明了基因位于染色体上。(2)据题图分析可知，A基因位于常染色体上，B基因位于X染色体上。若要进一步验证这个推论，可在2个纯系中选用红眼雌果蝇(AAXbXb)和白眼雄果蝇(aaXBY)杂交，子代为AaXBXb(紫眼雌性)、AaXbY(红眼雄性)，即可证明。(3)据分析可知，F1中紫眼雌果蝇的基因型为AaXBXb，F1中紫眼雄果蝇的基因型为AaXBY，杂交后，F2中紫眼雌果蝇的基因型为A_XBX－，有2×2＝4种。(4)亲代纯系白眼雌为aaXBXB，若亲代雌果蝇在减数分裂时偶尔发生X染色体不分离而产生异常卵，这种不分离可能发生在减数分裂Ⅰ后期(同源染色体未分离)或减数分裂Ⅱ后期(姐妹染色单体未分离)，产生的异常卵细胞基因型为aXBXB或aO。P红眼雄(AAXbY)产生的精子为AXb和AY，该异常卵与正常精子受精后，可能产生的合子主要类型有AaXBXBXb、AaXbO、AaXBXBY、AaYO。(5)若F2中果蝇单对杂交实验中出现了一对果蝇的杂交后代雌雄比例为2∶1，说明雄性个体有一半致死，雌性正常，致死效应与性别有关联，设致死基因为r则可推测r基因纯合致死，该对果蝇的雌性个体可能携带隐性致死基因，则该F2亲本为XRXr和XRY杂交，F3为雌性1/2XRXR、1/2XRXr，雄性为XRY、XrY(致死)。若假设成立，继续对其后代进行杂交，后代为3XRXR、1XRXr、3XRY、1XrY(致死)，雌雄比为4∶3。
[答案]　(1)基因位于染色体上　(2)常　X　红眼雌性和白眼雄性　(3)AaXBXb　4　(4)减数分裂Ⅰ后期或减数分裂Ⅱ后期　AaXBXBXb、AaXbO、AaXBXBY、AaYO　(5)雌　4∶3
(教师用书独具)
1．公鸭的性染色体组成是ZZ，母鸭的性染色体组成是ZW。某种鸭的羽毛有白、灰、黄、褐四种颜色，由两对独立遗传的基因A、a和B、b控制。基因A和基因B分别控制酶A和酶B的合成，酶A能使羽色呈灰色，酶B能使羽色呈黄色，两种酶同时存在时羽色呈褐色。为研究羽毛颜色的遗传规律，用甲、乙、丙三个纯合品系进行了下表所示的杂交实验。下列叙述不正确的是(　　)
亲本 F1
实验一 黄色母鸭(甲) ×灰色公鸭(乙) 母鸭全为灰色，公鸭全为褐色
实验二 灰色公鸭(乙) ×白色母鸭(丙) 全为灰色
实验三 实验一F1公鸭×实验二F1母鸭 ？
A．a位于Z染色体上
B．实验一和实验二的F1均为杂合子
C．乙品系个体的基因型为AAZbZb
D．实验三F1的公鸭羽色为白色的概率为1/8
A　[若a位于Z染色体上，则甲基因型为BBZaW，乙基因型为bbZAZA，则子代基因型应为BbZAW、BbZAZa，子代公鸭和母鸭表型应相同，均为褐色，与实验一杂交结果不符，A错误；由实验一和A选项分析可知，子代表型与性别相关联，故B/b基因应位于Z染色体上，故甲、乙、丙的基因型分别为aaZBW、AAZbZb、aaZbW，故实验一和实验二的F1均为杂合子，B正确；乙品系个体的基因型为AAZbZb，C正确；实验一F1公鸭基因型为AaZBZb，实验二F1母鸭基因型为AaZbW，二者交配，子代公鸭羽色为白色(aaZbZb)的概率为1/4×1/2＝1/8，D正确。]
2．牛的有角和无角这对相对性状的遗传方式有多种可能，可能是单基因遗传、多基因遗传、伴X染色体遗传和常染色体遗传等。请回答：
(1)若某种牛角的性状是单基因遗传：
①某学习小组为了验证无角是隐性性状，以自然繁殖多年的牛群为实验材料，设计了三组实验并预期了实验结果，请你补全：
实验一：让多对有角牛杂交，子代中会出现无角性状。
实验二：让多对有角牛与无角牛杂交，子代中_____________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
实验三：_____________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
②为了进一步确定有角和无角是伴X染色体遗传还是常染色体遗传，可以调查“实验一”中子代________(填“雄”或“雌”)性牛是否出现无角性状，若不出现，则说明该无角性状的基因位于________染色体上；还可调查“实验二”中亲代________(填“雄”或“雌”)性有角牛所生雄性子代是否出现有角性状来判断。
(2)若另一种牛角的性状是多基因遗传，受四对位于常染色体上的等位基因控制(具有独立性)，显性基因对角长度的增长效应相同且累加，则基因型为AaBbCcDd的一对牛所生的子代出现基因型为AABBCCDD的概率是________，出现与AAbbccdd表型相同的其他个体概率是________。
[解析]　(1)①实验二：因实验目的是验证无角为隐性，隐性性状在群体中个体较少，故让多对有角牛与无角牛杂交，子代中有角牛个体多于无角牛个体。实验三：因前两组实验分别为多对有角牛杂交、多对有角牛与无角牛杂交，而实验三也是为了验证无角为隐性性状，故应让多对无角牛杂交，因预设假设为无角为隐性，则无角牛均为隐性纯合子，其杂交子代全为无角牛。②为了进一步确定有角和无角是伴X染色体遗传还是常染色体遗传，则可调查“实验一”中子代雌性牛是否出现无角性状：若基因位于常染色体上，则子代表型与性别无关，即雌雄个体中均有无角性状；若基因位于X染色体上，亲本基因型及组合可能为XAY×XAXA、XAY×XAXa，无角性状只在雄性中出现(雌性中不出现无角性状)。实验二，若基因位于X染色体上，雌性个体的X染色体均来自父本，故可调查“实验二”中亲代雄性有角牛所生雄性子代是否出现有角性状来判断。(2)因为四对基因独立遗传，则其遗传符合自由组合定律。每一对杂合子基因与杂合子基因杂交，产生显性纯合子的概率为1/4，故四对基因均为显性纯合子的概率为(1/4)4＝1/256；因为角的长度为显性基因个数的累加，所以与AAbbccdd相同性状的个体的基因型中有两个显性基因，基因型为aaBBccdd(还有其他2种类型)＋AaBbccdd(其余还有5种)＝3×(1/4×1/4×1/4×1/4)＋6×(2/4×2/4×1/4×1/4)＝27/256。
[答案]　(1)①有角牛个体多于无角牛个体　让多对无角牛杂交，子代均为无角牛　②雌　X　雄　(2)1/256　27/256
提升点2　基因在染色体上位置的实验验证和探究
1．探究基因位于X染色体上还是位于常染色体上
(1)若相对性状的显隐性是未知的，且亲本均为纯合子，则用正交和反交的方法。即：
正反交实验
(2)若相对性状的显隐性已知，只需一个杂交组合判断基因的位置。
①基本思路一：隐性雌性个体与显性雄性纯合个体杂交。即：
②基本思路二：用“杂合显性雌×纯合显性雄”进行杂交。即：

2．探究基因是伴X染色体遗传还是X、Y染色体同源区段的遗传
适用条件：已知性状的显隐性和控制性状的基因在性染色体上。
(1)基本思路一：用“隐性雌×纯合显性雄”进行杂交，观察分析F1的性状。即：

(2)基本思路二：用“杂合显性雌×纯合显性雄”进行杂交，观察分析F1的性状。即：

3．探究基因位于常染色体还是X、Y染色体同源区段
(1)设计思路
隐性的雌性个体与显性的纯合雄性个体杂交，获得的F1全表现为显性性状，再选子代中的雌雄个体杂交获得F2，观察F2表型情况。即：
1．在一个自由交配多代的果蝇种群中，果蝇的黑腹与红腹受一对等位基因控制，黑腹(A)对红腹(a)为显性。现设计一个实验验证果蝇的黑腹和红腹基因位于X染色体上，下列说法正确的是(　　)
A．亲代雌果蝇不能选择黑腹纯合子
B．亲代雄果蝇不能选择XAY
C．亲代雌果蝇只能选择XAXa
D．亲代雄果蝇只能选择红腹
A　[欲设计实验证明黑腹基因和红腹基因位于X染色体上，可以通过雌性的红腹果蝇与雄性的黑腹果蝇杂交，观察子代性状。也可以通过杂合的黑腹雌蝇与红腹雄蝇杂交，观察子代性状。故A选项正确。]
2．果蝇的细眼(B)和粗眼(b)是一对相对性状，现有纯种的细眼果蝇和粗眼果蝇雌雄若干。
(1)选择____________进行一次杂交实验，若F1_____________，则可判断B、b位于常染色体或X、Y同源区段，而不在X、Y非同源区段。
(2)继续通过一次杂交实验，探究B、b是位于X、Y同源区段还是常染色体上，预测子代的结果并得出结论。
杂交方案：___________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
预测结果及结论：____________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
[解析]　(1)现有纯种的细眼果蝇和粗眼果蝇雌雄若干，因此选择隐性性状的雌蝇与显性性状的雄蝇杂交，可区分基因是只位于X染色体上还是位于常染色体或X、Y同源区段上，若F1雌蝇都为细眼，雄蝇都为粗眼，则可判断B、b只位于X染色体上；若F1均为细眼果蝇，则可判断B、b位于常染色体或X、Y同源区段，而不在X、Y非同源区段。(2)B、b位于常染色体或X、Y同源区段，则F1的基因型为Bb或XBXb和XbYB，要进一步判断B、b是位于X、Y同源区段还是常染色体上，有两种方案：一是让F1雌、雄果蝇相互交配，观察F2的表型及比例；二是F1雄果蝇和粗眼雌果蝇杂交，观察F2的表型及比例。
[答案]　(1)粗眼雌蝇和细眼雄蝇　均为细眼果蝇
(2)方案一：F1雌、雄果蝇自由交配　若后代雌雄均有细眼、粗眼，则B、b位于常染色体上；若后代雌果蝇出现细眼和粗眼，雄果蝇均为细眼，则B、b位于X、Y同源区段
方案二：F1雄果蝇和粗眼雌果蝇杂交　若后代雌雄均有细眼、粗眼，则B、b位于常染色体上；若后代雌果蝇均为粗眼，雄果蝇均为细眼，则B、b位于X、Y同源区段
3．(2022·山东菏泽期末)家蚕(2n＝56)的性别决定方式是ZW型，有斑、无斑受D、d基因控制，黄血、白血受2号染色体上的H、h基因控制。让一只有斑白血雌蚕和一只无斑黄血雄蚕进行杂交，F1全为有斑黄血蚕。请回答下列问题(不考虑ZW染色体同源区段)：
(1)对家蚕基因组测序应检测________条染色体的核苷酸序列。
(2)亲本基因型为________________________。若让F1有斑黄血雌、雄蚕相互交配，F2中雌、雄蚕表型及比例均为有斑黄血∶有斑白血∶无斑黄血＝2∶1∶1，据此结果，请在下图染色体上标注F1雌蚕相关基因的位置。
继续让F2中雌、雄蚕自由交配，F3的表型及比例为________________________。若F3中出现了无斑白血蚕，最可能的原因是____________________________
_____________________________________________________________________。
(3)野生型家蚕翅为白色，饲养过程中偶然发现一只黄翅雄蚕，让该黄翅雄蚕与多只野生型白翅雌蚕杂交，结果为子代雌蚕∶雄蚕＝1∶1，雌雄子代中白翅∶黄翅均为1∶1。推测黄翅的出现属于________(填“显性”或“隐性”)突变。请利用上述子代家蚕为实验材料，设计两个独立实验判断黄、白翅基因在常染色体上还是在Z染色体上。
实验一：杂交组合__________________，预测实验结果及结论______________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
实验二：杂交组合____________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
(只写出杂交组合即可)。
[答案]　(1)29　(2)DDhh和ddHH　如图，在图中标注基因
有斑黄血∶有斑白血∶无斑黄血＝2∶1∶1　F2雌雄个体在减数分裂Ⅰ前期发生了四分体中非姐妹染色单体(交叉)互换，产生dh的雌雄配子，该种雌雄配子结合产生无斑白血蚕　(3)显性　♀黄翅雌蚕×黄翅雄蚕　若子代无论雌雄，黄翅∶白翅都为3∶1，则基因位于常染色体上；若子代雌性中黄翅∶白翅为1∶1，雄性全为黄翅，则基因位于Z染色体上　♀黄翅雌蚕×白翅雄蚕(或♀黄翅雌蚕×白翅雄蚕　若子代无论雌雄，黄翅∶白翅都为1∶1，则基因位于常染色体上；若子代雌性全为白翅，雄性全为黄翅，则基因位于Z染色体上　♀黄翅雌蚕×黄翅雄蚕)