微专题6 基因位置的判定及相关实验设计
题型一 连锁和互换的分析判断
【知识·方法】
1.两对等位基因位置关系的判断(三种可能)
(1)若基因的位置关系如图1,则该个体产生AB、Ab、aB、ab四种类型的配子,其自交后代的性状分离比为9∶3∶3∶1。
(2)若基因的位置关系如图2,则该个体产生AB、ab两种类型的配子,其自交后代的性状分离比为3∶1。
(3)若基因的位置关系如图3,则该个体产生Ab、aB两种类型的配子,其自交后代的性状分离比为1∶2∶1。
2.连锁和互换的分析判断
互换率和重组率:发生互换的初级性母细胞(如初级精母细胞)占所有初级性母细胞的比率,即互换率;发生互换后产生的重组型配子占所有配子的比率是重组率。
(1)连锁互换产生的配子(以精原细胞为例)。
①每个精原细胞发生一次图示互换,可得到一半重组类型和一半非重组类型的配子。例如,10%的精原细胞发生了图示互换,即互换率为10%,则重组率是5%。
②互换发生在减数分裂Ⅰ四分体时期的同源染色体的非姐妹染色单体之间。
(2)连锁和互换的判断:测交比例直接反映配子的基因型比,因此可以用测交来验证是否连锁和互换。
例:AaBb×aabb,若子代为AaBb∶aabb=1∶1,则AaBb产生的配子基因型及比例为AB∶ab=1∶1,则AB连锁、ab连锁;若子代为AaBb∶Aabb∶aaBb∶aabb=4∶1∶1∶4,推测AaBb产生的配子基因型及比例为AB∶Ab∶aB∶ab=4∶1∶1∶4,由于互换率的极限值为100%,即重组率一定小于50%,由此可判断A、B在一条染色体上,a、b在一条染色体上,且发生了互换。
【类题·精练】
1.(2024·湖南长沙模拟)黑腹果蝇是遗传学研究中常用的实验材料。分析并回答下列与之有关的遗传问题。
(1)灰体和黑体是一对相对性状,相对性状是指 。
(2)果蝇的灰体和黑体由B和b基因控制,B和b的根本区别是 。
(3)已知黑腹果蝇中灰体(B)对黑体(b)为显性,长翅(V)对残翅(v)为显性,两对基因均位于常染色体上,将多对纯合灰体长翅和纯合黑体残翅雌雄黑腹果蝇进行杂交得F1,F1测交,统计测交后代的表型及比例如下:
组合一:当F1中雄性个体与纯合黑体残翅雌性个体进行测交时,测交后代中灰体长翅∶黑体残翅=1∶1。
组合二:当F1中雌性个体与纯合黑体残翅雄性个体进行测交时,测交后代中灰体长翅∶灰体残翅∶黑体长翅∶黑体残翅=44∶6∶6∶44。
①组合一的后代出现两种表型,未出现预期的四种表型,最可能的原因是
;
②组合二的后代出现四种表型,但不符合1∶1∶1∶1的性状比例,可见实验结果不符合自由组合定律,最可能的原因是 。
【答案】 (1)同种生物同一性状的不同表现类型
(2)碱基的排列顺序不同 (3)①B(b)和V(v)基因位于一对同源染色体上,且B与V在一条染色体上,b与v在另一条染色体上 ②F1中雌性个体减数分裂过程中,部分初级卵母细胞同源染色体上的非姐妹染色单体间发生互换,导致染色单体上b和V、B和v的重组
【解析】 (1)相对性状是指同种生物同一性状的不同表现类型。
(2)B和b是等位基因,二者的根本区别是脱氧核苷酸(或碱基)的排列顺序不同。
(3)①纯合黑体残翅果蝇只产生bv一种配子,组合一的测交后代出现两种表型,未出现预期的四种表型,说明B(b)和V(v)基因位于一对同源染色体上,且B与V在一条染色体上,b与v在另一条染色体上。②组合二的测交后代出现四种表型,但不符合1∶1∶1∶1的性状比例,不符合自由组合定律,说明F1中雌性个体减数分裂过程中,部分初级卵母细胞同源染色体的非姐妹染色单体间发生互换,导致染色单体上b和V、B和v的重组。
题型二 利用已知基因定位
【知识·方法】
1.已知基因A、a位于某号染色体上,判断B、b在染色体上的位置
根据自由组合定律,若已知基因A、a位于某号染色体上,则AaBb个体自交或该基因型个体之间自由交配,子代出现符合自由组合定律的分离比(9∶3∶3∶1或其变式),可以说明B、b与A、a独立遗传,不位于A、a所在的同源染色体上。如果子代出现不符合自由组合定律的分离比(不是9∶3∶3∶1或其变式),则说明B、b与A、a不是独立遗传的,即两对基因连锁。
2.电泳分离法
已知基因A与a位于2号染色体上,基因B与b位于4号染色体上,另外一对基因C和c控制红花和白花,为了定位C和c的基因位置,利用纯合红花和白花的植株进行杂交实验,并对相关个体的相关基因进行PCR扩增和电泳分离检测,结果如图所示,依据结果可知c基因在a基因所在的2号染色体上。
【类题·精练】
2.(2024·北京模拟)甲虫体色由位于2号染色体上的一对等位基因A(红色)/a(棕色)控制,且AA致死;另一对等位基因B/b也影响甲虫的体色,只有B存在时,上述体色才表现,否则为黑色。红色甲虫甲与黑色甲虫乙杂交,F1红色∶棕色=2∶1。为判断B/b基因是否位于2号染色体上,取F1中一只红色雄性甲虫与F1中多只棕色雌性甲虫交配,统计F2的表型及比例(不考虑染色体互换)。下列叙述错误的是( )
[A] 亲本的基因型甲为AaBB、乙为Aabb
[B] 若F2表型及比例为红色∶棕色∶黑色=3∶3∶2,则B/b基因不在2号染色体上
[C] 若F2表型及比例为红色∶棕色∶黑色=2∶1∶1,则B/b基因不在2号染色体上
[D] 若F2表型及比例为红色∶棕色∶黑色=1∶2∶1,则B/b基因在2号染色体上
【答案】 C
【解析】 由题干信息分析可知:红色甲虫(AaB )与黑色甲虫( bb)杂交,F1中红色(AaB )∶棕色(aaB )=2∶1,说明亲本都含a基因且甲不含b基因,因此亲本基因型甲为AaBB,乙为Aabb;若B/b基因不位于2号染色体上,则遵循自由组合定律:F1中红色雄性甲虫的基因型是AaBb,多只棕色雌性甲虫的基因型是aaBb,则杂交后代的基因型及比例是(1Aa∶1aa)(3B ∶1bb)=3AaB ∶1Aabb∶3aaB ∶1aabb,表型及比例为红色∶棕色∶黑色=3∶3∶2;若B/b基因位于2号染色体上,则不遵循自由组合定律,遵循连锁定律:AaBb产生的配子的类型及比例是AB∶ab=1∶1或aB∶Ab=1∶1,aaBb产生的配子的类型及比例是aB∶ab=1∶1,雌雄配子随机结合产生后代的基因型及比例是AaBB∶AaBb∶aaBb∶aabb=1∶1∶1∶1或AaBb∶Aabb∶aaBB∶aaBb=1∶1∶1∶1,即红色∶棕色∶黑色=2∶1∶1或红色∶棕色∶黑色=1∶2∶1。
3.(2024·河北沧州月考)利用SSR技术可以进行基因在染色体上的定位。SSR是DNA中的简单重复序列,不同染色体的SSR差异很大,可利用电泳技术将其分开,用于基因的定位。请分析回答下列问题。
(1)小麦雄性育性性状由等位基因R、r控制。为确定基因R、r是否位于4号染色体上,研究者提取亲本及F2中雄性不育植株和可育植株4号染色体的DNA,检测4号染色体上特异的SSR部分结果如图所示。
据此判断,雄性不育基因为 (填“显性”或“隐性”)基因,且 (填“位于”或“不位于”)4号染色体上,判断依据是 。
F2可育植株中电泳结果与个体1相同的个体占 。
(2)水稻的紫粒和白粒受1对等位基因A/a控制,研究人员将纯种紫粒和白粒水稻杂交,F1全为紫粒,F1自交后提取F2中结白色籽粒的50株单株的叶肉细胞DNA,利用4号染色体上特异的SSR进行PCR扩增,结果如图所示。
①根据图中扩增结果推测:基因A/a (填“位于”或“不位于”)4号染色体上,判断依据是 。
②2号和47号单株出现特殊的扩增结果,原因是
。
【答案】 (1)隐性 位于 F2中不育植株电泳带与亲本不育植株相同,而可育植株存在杂合现象 1/3
(2)①位于 结白色籽粒的F2单株的4号染色体的SSR扩增结果与白粒水稻亲本4号染色体的SSR扩增结果基本一致 ②F1产生配子时基因A与a(或两种SSR标记)发生了染色体片段互换
【解析】 对比亲本F2中可育与不育植株4号染色体SSR的电泳结果,所有不育植株的电泳带均相同,可知基因R、r位于4号染色体上,且部分可育植株为杂合子,因此雄性不育基因为隐性基因。由电泳结果可知,亲本的雄性育性基因均为纯合RR×rr,F1基因型为Rr,自交得到的F2中,RR∶Rr∶rr=1∶2∶1,因此F2可育植株中电泳结果与个体1(RR)相同的个体占1/3。
题型三 三对基因位于2对或3对同源染色体上
【知识·方法】
【类题·精练】
4.(经典高考改编)已知某种昆虫的有眼(A)与无眼(a)、正常刚毛(B)与小刚毛(b)、正常翅(E)与斑翅(e)这三对相对性状各受一对等位基因控制。现有三个纯合品系:①aaBBEE、②AAbbEE和③AABBee。假定不发生染色体变异和染色体互换,若A/a、B/b、E/e这三对等位基因都位于常染色体上,请以上述品系为材料,设计实验来确定这三对等位基因的位置。
(1)实验思路:选择①×②、②×③两个杂交组合,分别得到F1并自交得到F2,分别统计两组F2的表型。
试评价上述实验思路并修正实验思路。
评价与修正方案:
。
(2)结果预测:
若 ,
则可确定这三对等位基因分别位于三对同源染色体上。
若 ,
则可确定这三对等位基因中有两对等位基因位于同一对同源染色体上。
若 ,
则可确定这三对等位基因都位于同一对同源染色体上。
【答案】 (1)仅选用上述两个杂交组合,只能确定A/a与B/b及E/e与B/b的位置关系,无法确定A/a与E/e的位置关系。因此需要增加①×③杂交组合,得到F1并自交得到F2,统计该组合F2的表型
(2)各组杂交组合的F2中均出现四种表型,且比例为9∶3∶3∶1 一组杂交组合的F2中出现三种表型,且比例为1∶2∶1,其他两组杂交组合的F2中均出现四种表型,且比例为9∶3∶3∶1 各组杂交组合的F2中均出现三种表型,且比例为1∶2∶1
【解析】 (1)①×②杂交组合能确定A/a与B/b的位置关系,②×③杂交组合能确定E/e与B/b的位置关系,但无法确定A/a与E/e的位置关系。因此需要增加①×③杂交组合,得到F1并自交得到F2,统计该组合F2的表型。
(2)若这三对等位基因分别位于三对同源染色体上,则符合自由组合定律。让①aaBBEE和②AAbbEE杂交、①aaBBEE和③AABBee杂交、③AABBee和②AAbbEE杂交,得到的F1均为两对基因杂合一对基因为显性纯合子的个体,F1自交,则各组杂交组合的F2中均出现四种表型,且比例为9∶3∶3∶1;若这三对等位基因中有两对等位基因位于同一对同源染色体上,假设A/a与B/b位于一对同源染色体上,E/e位于另一对同源染色体上,让①aaBBEE和②AAbbEE杂交、①aaBBEE和③AABBee杂交、②AAbbEE和③AABBee杂交,①×②杂交组合中,F1基因型为AaBbEE,F1自交得到的F2会出现3种表型,且比例为1∶2∶1,①×③杂交组合中,F1基因型为AaBBEe,F1自交得到的F2会出现4种表型,且比例为9∶3∶3∶1,②×③杂交组合中,F1基因型为AABbEe,F1自交得到的F2会出现4种表型,且比例为9∶3∶3∶1,同理,假设A/a与E/e位于一对同源染色体上,B/b位于另一对同源染色体上(假设B/b与E/e位于一对同源染色体上,A/a位于另一对同源染色体上)也会出现类似的结果;若这三对等位基因都位于一对同源染色体上,让①aaBBEE和②AAbbEE杂交、①aaBBEE和③AABBee杂交、③AABBee和②AAbbEE杂交,得到的F1均为两对基因杂合一对基因为显性纯合子的个体,各组杂交组合的F2中均出现三种表型,且比例为1∶2∶1。
题型四 外源基因整合到宿主细胞染色体上的位置判断
【知识·方法】
由于外源基因整合到宿主细胞染色体上的位置是随机的,因此需先绘出简图明确可能的位置情况,再利用自交或测交法判断基因的位置和位置关系。此时应考虑单拷贝、多拷贝插入的不同情形。以导入两个抗病基因为例,如图所示:
【类题·精练】
5.(2024·山东泰安月考)玉米是雌雄同株异花植物,利用玉米纯合雌雄同株品系M培育出雌株突变品系,该突变品系的产生原因是2号染色体上的基因Ts突变为ts,Ts对ts为完全显性。将抗玉米螟的基因A转入该雌株品系中获得甲、乙两株具有玉米螟抗性的植株,但由于A基因插入的位置不同,甲植株的株高表现正常,乙植株矮小。为研究A基因的插入位置及其产生的影响,进行了以下实验:
实验一:品系M(TsTs)×甲(Atsts)→F1中抗螟∶非抗螟约为1∶1
实验二:品系M(TsTs)×乙(Atsts)→F1中抗螟矮株∶非抗螟正常株高约为1∶1
(1)实验一中作为母本的是 ,实验二的F1中非抗螟植株的性别表现为 (填“雌雄同株”“雌株”或“雌雄同株和雌株”)。
(2)选取实验一的F1抗螟植株自交,F2中抗螟雌雄同株∶抗螟雌株∶非抗螟雌雄同株约为2∶1∶1。由此可知,甲中转入的A基因与ts基因 (填“是”或“不是”)位于同一条染色体上,F2中抗螟雌株的基因型是 。若将F2中抗螟雌雄同株与抗螟雌株杂交,子代的表现型及比例为 。
(3)选取实验二的F1抗螟矮株自交,F2中抗螟矮株雌雄同株∶抗螟矮株雌株∶非抗螟正常株高雌雄同株∶非抗螟正常株高雌株约为3∶1∶3∶1,由此可知,乙中转入的A基因 (填“位于”或“不位于”)2号染色体上,理由是 。
F2中抗螟矮株所占比例低于预期值,说明A基因除导致植株矮小外,还对F1的繁殖造成影响,结合实验二的结果推断这一影响最可能是 。F2抗螟矮株中ts基因的频率为 ,为了保存抗螟矮株雌株用于研究,种植F2抗螟矮株使其随机受粉,并仅在雌株上收获籽粒,籽粒种植后发育形成的植株中抗螟矮株雌株所占的比例为 。
【答案】 (1)甲 雌雄同株
(2)是 AAtsts 抗螟雌雄同株∶抗螟雌株=1∶1
(3)不位于 抗螟性状与性别性状间是自由组合的,因此A基因不位于Ts、ts基因所在的2号染色体上 含A基因的雄配子不育 1/2 1/6
【解析】 (1)据题干信息可知,品系M为雌雄同株,甲为雌株突变品系,因此实验一中作为母本的是甲。实验二的F1中非抗螟植株的基因型为Tsts,Ts对ts为显性,因此该植株为雌雄同株。 (2)实验一中F1抗螟植株的基因型为ATsts,F2中抗螟雌雄同株∶抗螟雌株∶非抗螟雌雄同株≈2∶1∶1,说明甲中转入的A基因与ts基因位于同一条染色体上。F1抗螟植株中A和ts位于一条染色体上,另一条染色体上的基因为Ts,F1抗螟植株自交产生的F2中抗螟雌株的基因型为AAtsts,其产生的配子为Ats,抗螟雌雄同株的基因型为ATsts,其产生的配子为1/2Ats、1/2Ts,二者杂交,子代的基因型及比例为AAtsts∶ATsts=1∶1,表现型及比例为抗螟雌株∶抗螟雌雄同株=1∶1。(3)实验二中F1抗螟矮株基因型为ATsts,F2中抗螟矮株雌雄同株∶抗螟矮株雌株∶非抗螟正常株高雌雄同株∶非抗螟正常株高雌株≈3∶1∶3∶1,是(1∶1) (3∶1)的组合,说明两对基因独立遗传,因此乙中转入的A基因不位于2号染色体上。分析F2中性状表现可知,抗螟∶非抗螟≈1∶1,雌雄同株∶雌株≈3∶1,由此可判断含A基因的雌配子或含A基因的雄配子不育,再结合实验二信息(乙可产生正常配子)可推断含A基因的雄配子不育。F2中抗螟矮株的基因型为1/4ATsTs、2/4ATsts、1/4Atsts,ts基因的频率为1/2。F2中抗螟矮株雌株的基因型为Atsts,抗螟矮株雌雄同株的基因型为1/3ATsTs、2/3ATsts,又含A基因的雄配子不育,因此能受粉的雄配子的基因型为2/3Ts、1/3ts,因此F3中抗螟矮株雌株占1/6。
题型五 基因在性染色体上的位置判断
【知识·方法】
1.探究基因位于常染色体上还是X染色体上
(1)性状的显隐性是“未知的”,且亲本均为纯合子时。
提醒 此方法还可以用于判断基因是位于细胞核中还是细胞质中。若正反交结果不同,且子代只表现母本的性状,则控制该性状的基因位于细胞质中。
(2)性状的显隐性是“已知的”。
(3)在确定雌性个体为杂合子的条件下。
2.探究基因位于X染色体上还是位于X染色体与Y染色体的同源区段上
3.探究基因是位于常染色体上还是仅位于X、Y染色体的同源区段上
【类题·精练】
6.(2024·吉林期末)下面是探究基因位于X、Y染色体的同源区段还是只位于X染色体上的实验设计思路,请判断下列说法中正确的是( )
方法1:纯合显性雌性个体×纯合隐性雄性个体→F1。
方法2:纯合隐性雌性个体×纯合显性雄性个体→F1。
结论:①若子代雌雄全表现显性性状,则基因位于X、Y染色体的同源区段。
②若子代雌性个体表现显性性状,雄性个体表现隐性性状,则基因只位于X染色体上。
③若子代雄性个体表现显性性状,则基因只位于X染色体上。
④若子代雌性个体表现显性性状,则基因位于X、Y染色体的同源区段。
[A] “方法1+结论①②”能够完成上述探究任务
[B] “方法1+结论③④”能够完成上述探究任务
[C] “方法2+结论③④”能够完成上述探究任务
[D] “方法2+结论①②”能够完成上述探究任务
【答案】 D
【解析】 从方法设计上讲,方法1达不到设计目的,因为不管基因是位于X、Y染色体的同源区段,还是只位于X染色体上,结果都相同,即子代雌雄全表现显性性状。方法2的设计是正确的,假设控制某一相对性状的基因A(a)位于X、Y染色体的同源区段,那么纯合隐性雌性个体的基因型为XaXa,纯合显性雄性个体的基因型为XAYA,XaXa×XAYA→XAXa、XaYA,则得出结论①;假设基因只位于X染色体上,XaXa×XAY→XAXa、XaY,则得出结论②,因此“方法2+结论①②”能够完成题述探究任务。
7.(2025·河北邯郸期中)家蚕是二倍体生物(2n=56),雌、雄个体性染色体组成分别是ZW、ZZ。某研究所在野生家蚕资源调查中发现了一些隐性纯合突变体。这些突变体的表型、基因及基因所在染色体见表。回答下列问题。
突变体表型 基因 基因所在染色体
第二隐性灰卵 a 12号
第二多星纹 b 12号
抗浓核病 d 15号
幼蚕巧克力色 e Z
(1)幼蚕巧克力色的控制基因位于性染色体上,该性状的遗传总是和性别相关联,这种现象称为 。
(2)表中所列的基因,不能与b基因进行自由组合的是 。
(3)正常情况下,雌家蚕的1个染色体组含有 条染色体,雌家蚕处于减数分裂Ⅱ后期的细胞含有 条W染色体。
(4)幼蚕不抗浓核病(D)对抗浓核病(d)为显性,黑色(E)对巧克力色(e)为显性。为鉴定一只不抗浓核病黑色雄性幼蚕的基因型,某同学将其饲养至成虫后,与若干只基因型为ddZeW的雌蚕成虫交配,产生的F1幼蚕全部为黑色,且不抗浓核病与抗浓
核病个体的比例为1∶1,则该雄性幼蚕的基因型是 。
(5)家蚕的成虫称为家蚕蛾,已知家蚕蛾有鳞毛和无鳞毛这对相对性状受一对等位基因控制。现有纯合的有鳞毛和无鳞毛的家蚕蛾雌、雄个体若干只,设计实验探究控制有鳞毛和无鳞毛的基因是位于常染色体上还是Z染色体上(不考虑Z、W同源区段),并判断有鳞毛和无鳞毛的显隐性。要求简要写出实验思路、预期结果及结论。
【答案】 (1)伴性遗传 (2)a (3)28 0或2 (4)DdZEZE (5)实验思路:让纯合的有鳞毛和无鳞毛的家蚕蛾雌、雄个体进行正反交实验,得到F1,观察并统计F1个体的表型及比例。预期结果及结论:若正反交结果只出现一种性状,则表现出来的性状为显性性状,且控制有鳞毛和无鳞毛的基因是位于常染色体上;若正反交结果不同,则控制有鳞毛和无鳞毛的基因是位于Z染色体上,且F1中雄性个体表现出的性状为显性性状。
【解析】 (1)位于性染色体上的基因控制的性状在遗传上总是和性别相关联,这种现象叫作伴性遗传。(2)a与b基因都位于12号染色体上,位于一对同源染色体上的基因不能发生自由组合。(3)家蚕是二倍体生物(2n=56),正常情况下,雌家蚕的1个染色体组含有28条染色体,减数分裂Ⅱ后期的细胞中染色体着丝粒分裂,含有W染色体的条数为0或2。(4)该只不抗浓核病黑色雄性成虫与若干只基因型为ddZeW的雌蚕成虫交配,产生的F1幼蚕全部为黑色,说明该雄性关于该性状的基因型为ZEZE。且F1中不抗浓核病与抗浓核病个体的比例为1∶1,说明该雄性关于该性状的基因型为Dd,综上分析雄性幼蚕的基因型是DdZEZE。(5)需要通过实验来探究控制有鳞毛和无鳞毛的基因是位于常染色体上还是Z染色体上(不考虑Z、W同源区段),但由于不知道显隐性关系,可以利用正反交实验来探究。实验思路:让纯合的有鳞毛和无鳞毛的家蚕蛾雌、雄个体进行正反交实验,得到F1,观察并统计F1个体的表型及比例(假设相关基因为A和a)。预期结果及结论:若控制有鳞毛和无鳞毛的基因是位于常染色体上,正反交分别为AA×aa、aa×AA,其子一代基因型都为Aa,只出现一种性状,且子一代表现出来的性状为显性性状;若有鳞毛和无鳞毛的基因是位于Z染色体上,正反交分别为ZAZA×ZaW(后代雌雄全为显性性状)、ZaZa×ZAW(后代雄性全为显性性状,雌性全为隐性性状),则正反交结果不同,且F1中雄性个体表现出的性状为显性性状。
21世纪教育网(www.21cnjy.com)(共52张PPT)
微专题6
1.两对等位基因位置关系的判断(三种可能)
(1)若基因的位置关系如图1,则该个体产生AB、Ab、aB、ab四种类型的配子,其自交后代的性状分离比为9∶3∶3∶1。
(2)若基因的位置关系如图2,则该个体产生AB、ab两种类型的配子,其自交后代的性状分离比为3∶1。
(3)若基因的位置关系如图3,则该个体产生Ab、aB两种类型的配子,其自交后代的性状分离比为1∶2∶1。
2.连锁和互换的分析判断
互换率和重组率:发生互换的初级性母细胞(如初级精母细胞)占所有初级性母细胞的比率,即互换率;发生互换后产生的重组型配子占所有配子的比率是重组率。
(1)连锁互换产生的配子(以精原细胞为例)。
①每个精原细胞发生一次图示互换,可得到一半重组类型和一半非重组类型的配子。例如,10%的精原细胞发生了图示互换,即互换率为10%,则重组率是5%。
②互换发生在减数分裂Ⅰ四分体时期的同源染色体的非姐妹染色单体之间。
(2)连锁和互换的判断:测交比例直接反映配子的基因型比,因此可以用测交来验证是否连锁和互换。
例:AaBb×aabb,若子代为AaBb∶aabb=1∶1,则AaBb产生的配子基因型及比例为AB∶ab=1∶1,则AB连锁、ab连锁;若子代为AaBb∶Aabb∶
aaBb∶aabb=4∶1∶1∶4,推测AaBb产生的配子基因型及比例为AB∶Ab∶aB∶ab=4∶1∶1∶4,由于互换率的极限值为100%,即重组率一定小于50%,由此可判断A、B在一条染色体上,a、b在一条染色体上,且发生了互换。
【解析】 (1)相对性状是指同种生物同一性状的不同表现类型。
1.(2024·湖南长沙模拟)黑腹果蝇是遗传学研究中常用的实验材料。分析并回答下列与之有关的遗传问题。
(1)灰体和黑体是一对相对性状,相对性状是指 。
同种生物同一性状的不同表现类型
(2)果蝇的灰体和黑体由B和b基因控制,B和b的根本区别是
。
碱基的排列顺序不同
【解析】 (2)B和b是等位基因,二者的根本区别是脱氧核苷酸(或碱基)的排列顺序不同。
(3)已知黑腹果蝇中灰体(B)对黑体(b)为显性,长翅(V)对残翅(v)为显性,两对基因均位于常染色体上,将多对纯合灰体长翅和纯合黑体残翅雌雄黑腹果蝇进行杂交得F1,F1测交,统计测交后代的表型及比例如下:
组合一:当F1中雄性个体与纯合黑体残翅雌性个体进行测交时,测交后代中灰体长翅∶黑体残翅=1∶1。
组合二:当F1中雌性个体与纯合黑体残翅雄性个体进行测交时,测交后代中灰体长翅∶灰体残翅∶黑体长翅∶黑体残翅=44∶6∶6∶44。
①组合一的后代出现两种表型,未出现预期的四种表型,最可能的原因是
;
B(b)和V(v)基因
位于一对同源染色体上,且B与V在一条染色体上,b与v在另一条染色体上
【解析】 (3)①纯合黑体残翅果蝇只产生bv一种配子,组合一的测交后代出现两种表型,未出现预期的四种表型,说明B(b)和V(v)基因位于一对同源染色体上,且B与V在一条染色体上,b与v在另一条染色体上。
②组合二的后代出现四种表型,但不符合1∶1∶1∶1的性状比例,可见实验结果不符合自由组合定律,最可能的原因是
。
F1中雌性个体减数分裂过程中,
【解析】 ②组合二的测交后代出现四种表型,但不符合1∶1∶1∶1的性状比例,不符合自由组合定律,说明F1中雌性个体减数分裂过程中,部分初级卵母细胞同源染色体的非姐妹染色单体间发生互换,导致染色单体上b和V、B和v的重组。
部分初级卵母细胞同源染色体上的非姐妹染色单体间发生互换,导致染色单体上b和V、B和v的重组
1.已知基因A、a位于某号染色体上,判断B、b在染色体上的位置
根据自由组合定律,若已知基因A、a位于某号染色体上,则AaBb个体自交或该基因型个体之间自由交配,子代出现符合自由组合定律的分离比(9∶3∶3∶1或其变式),可以说明B、b与A、a独立遗传,不位于A、a所在的同源染色体上。如果子代出现不符合自由组合定律的分离比(不是9∶3∶3∶1或其变式),则说明B、b与A、a不是独立遗传的,即两对基因连锁。
2.电泳分离法
已知基因A与a位于2号染色体上,基因B与b位于4号染色体上,另外一对基因C和c控制红花和白花,为了定位C和c的基因位置,利用纯合红花和白花的植株进行杂交实验,并对相关个体的相关基因进行PCR扩增和电泳分离检测,结果如图所示,依据结果可知c基因在a基因所在的2号染色体上。
2.(2024·北京模拟)甲虫体色由位于2号染色体上的一对等位基因A(红色)/a(棕色)控制,且AA致死;另一对等位基因B/b也影响甲虫的体色,只有B存在时,上述体色才表现,否则为黑色。红色甲虫甲与黑色甲虫乙杂交,F1红色∶棕色=2∶1。为判断B/b基因是否位于2号染色体上,取F1中一只红色雄性甲虫与F1中多只棕色雌性甲虫交配,统计F2的表型及比例(不考虑染色体互换)。下列叙述错误的是( )
[A] 亲本的基因型甲为AaBB、乙为Aabb
[B] 若F2表型及比例为红色∶棕色∶黑色=3∶3∶2,则B/b基因不在2号染色体上
[C] 若F2表型及比例为红色∶棕色∶黑色=2∶1∶1,则B/b基因不在2号染色体上
[D] 若F2表型及比例为红色∶棕色∶黑色=1∶2∶1,则B/b基因在2号染色体上
C
【解析】 由题干信息分析可知:红色甲虫(AaB )与黑色甲虫( bb)杂交,F1中红色(AaB )∶棕色(aaB )=2∶1,说明亲本都含a基因且甲不含b基因,因此亲本基因型甲为AaBB,乙为Aabb;若B/b基因不位于2号染色体上,则遵循自由组合定律:F1中红色雄性甲虫的基因型是AaBb,多只棕色雌性甲虫的基因型是aaBb,则杂交后代的基因型及比例是(1Aa∶1aa)(3B ∶1bb)=3AaB ∶1Aabb∶3aaB ∶1aabb,表型及比例为红色∶棕色∶黑色=3∶3∶2;若B/b基因位于2号染色体上,则不遵循自由组合定律,遵循连锁定律:AaBb产生的配子的类型及比例是AB∶ab=1∶1或aB∶Ab=1∶1,aaBb产生的配子的类型及比例是aB∶ab=1∶1,雌雄配子随机结合产生后代的基因型及比例是AaBB∶AaBb∶aaBb∶
aabb=1∶1∶1∶1或AaBb∶Aabb∶aaBB∶aaBb=1∶1∶1∶1,即红色∶棕色∶黑色=
2∶1∶1或红色∶棕色∶黑色=1∶2∶1。
3.(2024·河北沧州月考)利用SSR技术可以进行基因在染色体上的定位。SSR是DNA中的简单重复序列,不同染色体的SSR差异很大,可利用电泳技术将其分开,用于基因的定位。请分析回答下列问题。
(1)小麦雄性育性性状由等位基因R、r控制。为确定基因R、r是否位于4号染色体上,研究者提取亲本及F2中雄性不育植株和可育植株4号染色体的DNA,检测4号染色体上特异的SSR部分结果如图所示。
据此判断,雄性不育基因为 (填“显性”或“隐性”)基因,且 (填“位于”或“不位于”)4号染色体上,判断依据是
。
F2可育植株中电泳结果与个体1相同的个体占 。
隐性
位于
F2中不育植株电泳带与亲本
不育植株相同,而可育植株存在杂合现象
1/3
(2)水稻的紫粒和白粒受1对等位基因A/a控制,研究人员将纯种紫粒和白粒水稻杂交,F1全为紫粒,F1自交后提取F2中结白色籽粒的50株单株的叶肉细胞DNA,利用4号染色体上特异的SSR进行PCR扩增,结果如图所示。
①根据图中扩增结果推测:基因A/a (填“位于”或“不位于”)4号染色体上,判断依据是
。
②2号和47号单株出现特殊的扩增结果,原因是
。
位于
结白色籽粒的F2单株的4号染色体的SSR扩增结果与
白粒水稻亲本4号染色体的SSR扩增结果基本一致
F1产生配子时基因A与a
(或两种SSR标记)发生了染色体片段互换
【解析】 对比亲本F2中可育与不育植株4号染色体SSR的电泳结果,所有不育植株的电泳带均相同,可知基因R、r位于4号染色体上,且部分可育植株为杂合子,因此雄性不育基因为隐性基因。由电泳结果可知,亲本的雄性育性基因均为纯合RR×rr,F1基因型为Rr,自交得到的F2中,RR∶Rr∶rr=1∶2∶1,因此F2可育植株中电泳结果与个体1(RR)相同的个体占1/3。
4.(经典高考改编)已知某种昆虫的有眼(A)与无眼(a)、正常刚毛(B)与小刚毛(b)、正常翅(E)与斑翅(e)这三对相对性状各受一对等位基因控制。现有三个纯合品系:①aaBBEE、②AAbbEE和③AABBee。假定不发生染色体变异和染色体互换,若A/a、B/b、E/e这三对等位基因都位于常染色体上,请以上述品系为材料,设计实验来确定这三对等位基因的位置。
(1)实验思路:选择①×②、②×③两个杂交组合,分别得到F1并自交得到F2,分别统计两组F2的表型。
试评价上述实验思路并修正实验思路。
评价与修正方案:
。
仅选用上述两个杂交组合,只能确定A/a与B/b及E/e与B/b的位置关系,无法确定A/a与E/e的位置关系。因此需要增加①×③杂交组合,得到F1并自交得到F2,统计该组合F2的表型
【解析】 (1)①×②杂交组合能确定A/a与B/b的位置关系,②×③杂交组合能确定E/e与B/b的位置关系,但无法确定A/a与E/e的位置关系。因此需要增加①×③杂交组合,得到F1并自交得到F2,统计该组合F2的表型。
(2)结果预测:
若 ,
则可确定这三对等位基因分别位于三对同源染色体上。
若
,
则可确定这三对等位基因中有两对等位基因位于同一对同源染色体上。
若 ,
则可确定这三对等位基因都位于同一对同源染色体上。
各组杂交组合的F2中均出现四种表型,且比例为9∶3∶3∶1
一组杂交组合的F2中出现三种表型,且比例为1∶2∶1,其他两组杂交组合的F2中均出现四种表型,且比例为9∶3∶3∶1
各组杂交组合的F2中均出现三种表型,且比例为1∶2∶1
【解析】 (2)若这三对等位基因分别位于三对同源染色体上,则符合自由组合定律。让①aaBBEE和②AAbbEE杂交、①aaBBEE和③AABBee杂交、③AABBee和②AAbbEE杂交,得到的F1均为两对基因杂合一对基因为显性纯合子的个体,F1自交,则各组杂交组合的F2中均出现四种表型,且比例为9∶3∶3∶1;若这三对等位基因中有两对等位基因位于同一对同源染色体上,假设A/a与B/b位于一对同源染色体上,E/e位于另一对同源染色体上,让①aaBBEE和②AAbbEE杂交、①aaBBEE和③AABBee杂交、②AAbbEE和③AABBee杂交,
①×②杂交组合中,F1基因型为AaBbEE,F1自交得到的F2会出现3种表型,且比例为1∶2∶1,①×③杂交组合中,F1基因型为AaBBEe,F1自交得到的F2会出现4种表型,且比例为9∶3∶3∶1,②×③杂交组合中,F1基因型为AABbEe,F1自交得到的F2会出现4种表型,且比例为9∶3∶3∶1,同理,假设A/a与E/e位于一对同源染色体上,B/b位于另一对同源染色体上(假设B/b与E/e位于一对同源染色体上,A/a位于另一对同源染色体上)也会出现类似的结果;若这三对等位基因都位于一对同源染色体上,让①aaBBEE和②AAbbEE杂交、①aaBBEE和③AABBee杂交、③AABBee和②AAbbEE杂交,得到的F1均为两对基因杂合一对基因为显性纯合子的个体,各组杂交组合的F2中均出现三种表型,且比例为1∶2∶1。
由于外源基因整合到宿主细胞染色体上的位置是随机的,因此需先绘出简图明确可能的位置情况,再利用自交或测交法判断基因的位置和位置关系。此时应考虑单拷贝、多拷贝插入的不同情形。以导入两个抗病基因为例,如图所示:
5.(2024·山东泰安月考)玉米是雌雄同株异花植物,利用玉米纯合雌雄同株品系M培育出雌株突变品系,该突变品系的产生原因是2号染色体上的基因Ts突变为ts,Ts对ts为完全显性。将抗玉米螟的基因A转入该雌株品系中获得甲、乙两株具有玉米螟抗性的植株,但由于A基因插入的位置不同,甲植株的株高表现正常,乙植株矮小。为研究A基因的插入位置及其产生的影响,进行了以下实验:
实验一:品系M(TsTs)×甲(Atsts)→F1中抗螟∶非抗螟约为1∶1
实验二:品系M(TsTs)×乙(Atsts)→F1中抗螟矮株∶非抗螟正常株高约为1∶1
(1)实验一中作为母本的是 ,实验二的F1中非抗螟植株的性别表现为 (填“雌雄同株”“雌株”或“雌雄同株和雌株”)。
甲
雌雄同株
【解析】 (1)据题干信息可知,品系M为雌雄同株,甲为雌株突变品系,因此实验一中作为母本的是甲。实验二的F1中非抗螟植株的基因型为Tsts,Ts对ts为显性,因此该植株为雌雄同株。
(2)选取实验一的F1抗螟植株自交,F2中抗螟雌雄同株∶抗螟雌株∶非抗螟雌雄同株约为2∶1∶1。由此可知,甲中转入的A基因与ts基因 (填“是”或“不是”)位于同一条染色体上,F2中抗螟雌株的基因型是 。若将F2中抗螟雌雄同株与抗螟雌株杂交,子代的表现型及比例为
。
是
AAtsts
抗螟雌雄同株∶
抗螟雌株=1∶1
【解析】 (2)实验一中F1抗螟植株的基因型为ATsts,F2中抗螟雌雄同株∶抗螟雌株∶非抗螟雌雄同株≈2∶1∶1,说明甲中转入的A基因与ts基因位于同一条染色体上。F1抗螟植株中A和ts位于一条染色体上,另一条染色体上的基因为Ts,F1抗螟植株自交产生的F2中抗螟雌株的基因型为AAtsts,其产生的配子为Ats,抗螟雌雄同株的基因型为ATsts,其产生的配子为1/2Ats、1/2Ts,二者杂交,子代的基因型及比例为AAtsts∶ATsts=1∶1,表现型及比例为抗螟雌株∶抗螟雌雄同株=1∶1。
(3)选取实验二的F1抗螟矮株自交,F2中抗螟矮株雌雄同株∶抗螟矮株雌株∶非抗螟正常株高雌雄同株∶非抗螟正常株高雌株约为3∶1∶3∶1,由此可知,乙中转入的A基因
(填“位于”或“不位于”)2号染色体上,理由是
。
F2中抗螟矮株所占比例低于预期值,说明A基因除导致植株矮小外,还对F1的繁殖造成影响,结合实验二的结果推断这一影响最可能是 。F2抗螟矮株中ts基因的频率为 ,为了保存抗螟矮株雌株用于研究,种植F2抗螟矮株使其随机受粉,并仅在雌株上收获籽粒,籽粒种植后发育形成的植株中抗螟矮株雌株所占的比例为 。
不位于
抗螟性状与性别性状间是
自由组合的,因此A基因不位于Ts、ts基因所在的2号染色体上
含A基因的雄配子不育
1/2
1/6
【解析】 (3)实验二中F1抗螟矮株基因型为ATsts,F2中抗螟矮株雌雄同株∶抗螟矮株雌株∶非抗螟正常株高雌雄同株∶非抗螟正常株高雌株≈3∶1∶3∶1,是(1∶1) (3∶1)的组合,说明两对基因独立遗传,因此乙中转入的A基因不位于2号染色体上。分析F2中性状表现可知,抗螟∶非抗螟≈1∶1,雌雄同株∶雌株≈3∶1,由此可判断含A基因的雌配子或含A基因的雄配子不育,再结合实验二信息(乙可产生正常配子)可推断含A基因的雄配子不育。F2中抗螟矮株的基因型为1/4ATsTs、2/4ATsts、1/4Atsts,ts基因的频率为1/2。F2中抗螟矮株雌株的基因型为Atsts,抗螟矮株雌雄同株的基因型为1/3ATsTs、2/3ATsts,又含A基因的雄配子不育,因此能受粉的雄配子的基因型为2/3Ts、1/3ts,因此F3中抗螟矮株雌株占1/6。
1.探究基因位于常染色体上还是X染色体上
(1)性状的显隐性是“未知的”,且亲本均为纯合子时。
提醒 此方法还可以用于判断基因是位于细胞核中还是细胞质中。若正反交结果不同,且子代只表现母本的性状,则控制该性状的基因位于细胞质中。
(2)性状的显隐性是“已知的”。
(3)在确定雌性个体为杂合子的条件下。
2.探究基因位于X染色体上还是位于X染色体与Y染色体的同源区段上
3.探究基因是位于常染色体上还是仅位于X、Y染色体的同源区段上
6.(2024·吉林期末)下面是探究基因位于X、Y染色体的同源区段还是只位于X染色体上的实验设计思路,请判断下列说法中正确的是( )
方法1:纯合显性雌性个体×纯合隐性雄性个体→F1。
方法2:纯合隐性雌性个体×纯合显性雄性个体→F1。
结论:①若子代雌雄全表现显性性状,则基因位于X、Y染色体的同源区段。
②若子代雌性个体表现显性性状,雄性个体表现隐性性状,则基因只位于X染色体上。
③若子代雄性个体表现显性性状,则基因只位于X染色体上。
④若子代雌性个体表现显性性状,则基因位于X、Y染色体的同源区段。
[A] “方法1+结论①②”能够完成上述探究任务
[B] “方法1+结论③④”能够完成上述探究任务
[C] “方法2+结论③④”能够完成上述探究任务
[D] “方法2+结论①②”能够完成上述探究任务
D
【解析】 从方法设计上讲,方法1达不到设计目的,因为不管基因是位于X、Y染色体的同源区段,还是只位于X染色体上,结果都相同,即子代雌雄全表现显性性状。方法2的设计是正确的,假设控制某一相对性状的基因A(a)位于X、Y染色体的同源区段,那么纯合隐性雌性个体的基因型为XaXa,纯合显性雄性个体的基因型为XAYA,XaXa×XAYA→XAXa、XaYA,则得出结论①;假设基因只位于X染色体上,XaXa×XAY→XAXa、XaY,则得出结论②,因此“方法2+结论①②”能够完成题述探究任务。
7.(2025·河北邯郸期中)家蚕是二倍体生物(2n=56),雌、雄个体性染色体组成分别是ZW、ZZ。某研究所在野生家蚕资源调查中发现了一些隐性纯合突变体。这些突变体的表型、基因及基因所在染色体见表。回答下列问题。
突变体表型 基因 基因所在染色体
第二隐性灰卵 a 12号
第二多星纹 b 12号
抗浓核病 d 15号
幼蚕巧克力色 e Z
(1)幼蚕巧克力色的控制基因位于性染色体上,该性状的遗传总是和性别相关联,这种现象称为 。
伴性遗传
【解析】 (1)位于性染色体上的基因控制的性状在遗传上总是和性别相关联,这种现象叫作伴性遗传。
(2)表中所列的基因,不能与b基因进行自由组合的是 。
a
【解析】 (2)a与b基因都位于12号染色体上,位于一对同源染色体上的基因不能发生自由组合。
(3)正常情况下,雌家蚕的1个染色体组含有 条染色体,雌家蚕处于减数分裂Ⅱ后期的细胞含有 条W染色体。
28
【解析】 (3)家蚕是二倍体生物(2n=56),正常情况下,雌家蚕的1个染色体组含有28条染色体,减数分裂Ⅱ后期的细胞中染色体着丝粒分裂,含有W染色体的条数为0或2。
0或2
(4)幼蚕不抗浓核病(D)对抗浓核病(d)为显性,黑色(E)对巧克力色(e)为显性。为鉴定一只不抗浓核病黑色雄性幼蚕的基因型,某同学将其饲养至成虫后,与若干只基因型为ddZeW的雌蚕成虫交配,产生的F1幼蚕全部为黑色,且不抗浓核病与抗浓核病个体的比例为1∶1,则该雄性幼蚕的基因型是 。
【解析】 (4)该只不抗浓核病黑色雄性成虫与若干只基因型为ddZeW的雌蚕成虫交配,产生的F1幼蚕全部为黑色,说明该雄性关于该性状的基因型为ZEZE。且F1中不抗浓核病与抗浓核病个体的比例为1∶1,说明该雄性关于该性状的基因型为Dd,综上分析雄性幼蚕的基因型是DdZEZE。
DdZEZE
(5)家蚕的成虫称为家蚕蛾,已知家蚕蛾有鳞毛和无鳞毛这对相对性状受一对等位基因控制。现有纯合的有鳞毛和无鳞毛的家蚕蛾雌、雄个体若干只,设计实验探究控制有鳞毛和无鳞毛的基因是位于常染色体上还是Z染色体上(不考虑Z、W同源区段),并判断有鳞毛和无鳞毛的显隐性。要求简要写出实验思路、预期结果及结论。
【答案】 (5)实验思路:让纯合的有鳞毛和无鳞毛的家蚕蛾雌、雄个体进行正反交实验,得到F1,观察并统计F1个体的表型及比例。预期结果及结论:若正反交结果只出现一种性状,则表现出来的性状为显性性状,且控制有鳞毛和无鳞毛的基因是位于常染色体上;若正反交结果不同,则控制有鳞毛和无鳞毛的基因是位于Z染色体上,且F1中雄性个体表现出的性状为显性性状。
【解析】 (5)需要通过实验来探究控制有鳞毛和无鳞毛的基因是位于常染色体上还是Z染色体上(不考虑Z、W同源区段),但由于不知道显隐性关系,可以利用正反交实验来探究。实验思路:让纯合的有鳞毛和无鳞毛的家蚕蛾雌、雄个体进行正反交实验,得到F1,观察并统计F1个体的表型及比例(假设相关基因为A和a)。预期结果及结论:若控制有鳞毛和无鳞毛的基因是位于常染色体上,正反交分别为AA×aa、aa×AA,其子一代基因型都为Aa,只出现一种性状,且子一代表现出来的性状为显性性状;若有鳞毛和无鳞毛的基因是位于Z染色体上,正反交分别为ZAZA×ZaW(后代雌雄全为显性性状)、ZaZa×ZAW
(后代雄性全为显性性状,雌性全为隐性性状),则正反交结果不同,且F1中雄性个体表现出的性状为显性性状。
