【高考突破方案】必修二 专题5 微专题4　基因在染色体上位置的判断 -讲义（教师版） 高考生物一轮复习

微专题四　基因在染色体上位置的判断
一、探究基因位于X染色体上还是常染色体上
已知果蝇的灰体和黄体受一对等位基因控制，但这对相对性状的显隐性关系和该等位基因所在的染色体是未知的。同学甲用一只灰体雌蝇与一只黄体雄蝇杂交，子代中♀灰体∶♀黄体∶♂灰体∶♂黄体为1∶1∶1∶1。同学乙用两种不同的杂交实验都证实了控制黄体的基因位于X染色体上，并表现为隐性。请根据上述结果，回答下列问题：
(1)仅根据同学甲的实验，______(填“能”或“不能”)证明控制黄体的基因位于X染色体上，并表现为隐性。
(2)请用同学甲得到的子代果蝇为材料设计两个不同的实验，这两个实验都能独立证明同学乙的结论(要求：每个实验只用一个杂交组合，并指出支持同学乙结论的预期实验结果)。
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
【审题关键】(1)常染色体杂合子测交情况下也符合题干中的比例，故仅根据同学甲的实验，既不能判断控制黄体的基因是否位于X染色体上，也不能证明控制黄体的基因表现为隐性。
(2)设控制灰体的基因为A，控制黄体的基因为a，假定相关基因位于X染色体上，则同学甲的实验中，亲本黄体雄果蝇基因型为XaY，而杂交子代出现4种表型且分离比为1∶1∶1∶1，则亲本灰体雌蝇为杂合子，即XAXa。F1的基因型为XAXa、XaXa、XAY、XaY。F1果蝇中杂交方式共有4种。其中，灰体雌蝇和黄体雄蝇杂交组合与亲本相同，由(1)可知无法证明同学乙的结论。而黄体雌蝇与黄体雄蝇杂交组合中，子代均为黄体，无性状分离，亦无法证明同学乙的结论。故应考虑采用灰体雌蝇与灰体雄蝇、黄体雌蝇与灰体雄蝇的杂交组合，遗传图解如下。
F1灰体雌蝇与灰体雄蝇杂交：
F1　　XAXa　　×　　XAY
　　　灰雌　　　　 　灰雄
　　　　　　 　↓
F2　　XAXA　　XAXa　　XAY　　　　 XaY
　　　灰雌　　　灰雌　　　　灰雄　　　黄雄
　　　　1　∶　　　1　∶　　　　1　∶　　　1
由图解可知，F1中灰体雌蝇与灰体雄蝇杂交，后代中雌性个体全为灰体，雄性个体灰体与黄体比例接近1∶1。
F1黄体雌蝇与灰体雄蝇杂交：
F1 　　　XaXa　　×　　XAY
　　　　黄雌　　　　　灰雄
　　　　　　　　↓
F2　　　XAXa　　　　　XaY
　　　　灰雌　　　　　黄雄
　　　　　1　　∶　　　　1
由图解可知，F1中黄体雌蝇与灰体雄蝇杂交，后代中雌性个体全为灰体，雄性个体全为黄体。
【答案】(1)不能　(2)实验1：♀灰体×♂灰体。预期结果：子代中所有的雌性都表现为灰体，雄性中一半表现为灰体，另一半表现为黄体。实验2：♀黄体×♂灰体。预期结果：子代中所有的雌性都表现为灰体，雄性都表现为黄体。
判断基因在X染色体上还是在常染色体上
(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?
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)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，则用隐性雌性个体与显性雄性纯合个体杂交的方法。
(3)调查法
1.果蝇的卷曲翅(A)对正常翅(a)为显性。现有卷曲翅♂(甲)、卷曲翅♀(乙)、正常翅♂(丙)和正常翅♀(丁)四种果蝇若干只，欲通过杂交实验确定等位基因A、a在常染色体上还是在X染色体上，则下列关于各杂交实验的预期结果与结论不对应的是(　　)
A.乙×丙，若子代的表型及比例为卷曲翅∶正常翅＝1∶0，则基因位于常染色体上
B.甲×乙，若子代的表型及比例为卷曲翅∶正常翅♂＝3∶1，则基因位于X染色体上
C.乙×丙，若子代的表型及比例为卷曲翅∶正常翅＝1∶1，则基因位于常染色体或X染色体上
D.甲×丁，若子代的表型及比例为卷曲翅♀∶正常翅♂＝1∶1，则基因位于X染色体上
【解析】A　由题干可知，该题考查的是在已知显隐性的情况下判断基因位于常染色体还是X染色体。乙×丙，若子代的表型及比例为卷曲翅∶正常翅＝1∶0，即子代中均为卷曲翅，可推导出乙应为显性纯合子，即为XAXA或AA；若子代的表型及比例为卷曲翅∶正常翅＝1∶1，可推导出乙为杂合子，即为XAXa或Aa。甲×乙，若子代的表型及比例为卷曲翅∶正常翅♂＝3∶1，即存在性别差异，说明基因位于X染色体上。甲×丁，若子代的表型及比例为卷曲翅♀∶正常翅♂＝1∶1，即存在性别差异，说明基因位于X染色体上。
2.(2024·广东调研)某昆虫的性别决定类型为XY型，该种昆虫的星眼、圆眼由位于常染色体上的一对等位基因A/a控制，体色红色、白色由等位基因B/b控制。现让白色星眼雌虫与红色星眼雄虫杂交，获得的F1性状分离比为白色星眼雄虫∶白色圆眼雄虫∶红色星眼雌虫∶红色圆眼雌虫＝2∶1∶2∶1。不考虑X、Y染色体的同源区段的遗传，回答下列问题：
(1)控制体色的基因位于______(填“常”或“X”)染色体上，理由是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(2)F1中星眼∶圆眼＝2∶1的原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________；
F1中星眼与圆眼昆虫自由交配，子代中圆眼个体所占的比例是________。
(3)假设某隐性致死突变基因有纯合致死效应(胚胎纯合致死)，无其他性状效应。有一只雄虫接受射线辐射处理，发生隐性致死突变，为探究该突变基因位于常染色体上，还是X染色体上，请设计杂交实验进行探究并预测实验结果。
实验思路：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
预期结果：若________________，则隐性致死突变基因在X染色体上；若F2中雄虫占1/2(F2中雌虫∶雄虫＝1∶1)，则隐性致死突变基因在常染色体上。
【答案】(1)X　昆虫体色的遗传与性别相关联　(2)AA纯合致死(星眼纯合致死)　1/2
(3)将该只突变雄虫与正常雌虫杂交获得F1，F1雌雄果蝇相互交配，统计F2成虫中雄虫比例　F2中雄虫占1/3(或F2中雌虫∶雄虫＝2∶1)
【解析】(1)结合题意分析可知，亲代白色星眼雌虫与红色星眼雄虫杂交，子代中体色的遗传与性别相关联，说明控制体色的基因位于X染色体上。(2)亲代星眼杂交，子代中出现圆眼，说明星眼为显性性状，且亲代基因型均为Aa，正常情况下子代应为A_∶aa＝3∶1，即星眼∶圆眼＝3∶1，出现星眼∶圆眼＝2∶1的原因是AA(星眼)纯合致死；F1中星眼基因型为Aa，圆眼基因型为aa，两者自由交配，子代中圆眼个体aa所占的比例是1/2。(3)设该隐性致死基因为d，欲探究该突变基因是位于常染色体上，还是位于X染色体上，可将该只突变雄虫与正常雌虫杂交获得F1，F1雌雄果蝇相互交配，统计F2成虫中雄虫比例：若隐性致死突变基因在X染色体上，则该雄性个体基因型为XdY，与正常雌性个体(XDXD)杂交，F1基因型为XDXd、XDY，F1相互交配，由于胚胎纯合致死，则子代基因型为XdY的个体死亡，存活个体基因型及比例为XDXD∶XDXd∶XDY＝1∶1∶1。F2成虫中雄虫占1/3。若隐性致死突变基因在常染色体上，F2成虫中雄虫占1/2(F2中雌虫∶雄虫＝1∶1)。
二、探究基因是仅位于X染色体上还是
　　　　　　　　位于X、Y染色体上的同源区段
(2024·湖南师大附中质检)果蝇的红眼(E)对粉眼(e)为显性，基因位于性染色体上。回答下列问题：
(1)请通过一次杂交实验，以纯种果蝇为材料，判断果蝇红眼(E)、粉眼(e)的眼色基因是位于X、Y染色体的同源区段，还是X染色体的非同源区段。
实验思路：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
预测实验结果：
①若________________________________________________________________________，则E/e基因位于X、Y染色体的同源区段；
②若________________________________________________________________________，则E/e基因位于X染色体的非同源区段。
(2)若E/e基因位于X、Y染色体的同源区段，则自然界果蝇种群中雄果蝇关于眼色的基因型有________________________。若E/e基因位于X染色体的非同源区段，Xe配子有活性，但基因纯合(基因型为XEY、XeY的雄果蝇可以看作纯合子)时致死，则______(填“能”或“不能”)选择出某种基因组合，使后代只有雌性，原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
【审题关键】(1)审题可知判断果蝇红眼(E)、粉眼(e)的眼色基因位于X、Y染色体的同源区段，还是X染色体的非同源区段的方法是将纯合粉眼雌果蝇与纯合红眼雄果蝇杂交，观察并统计F1雌、雄果蝇的表型及比例。(2)若E/e基因位于X染色体的非同源区段，即XEY×XeXe，子代基因型有XEXe和XeY两种，表现为红眼雌果蝇∶粉眼雄果蝇＝1∶1；若E/e基因位于X、Y染色体的同源区段，即XEYE×XeXe，子代基因型有XEXe和XeYE两种，表现为F1中不论雌雄均为红眼。(3)若E/e基因位于X、Y染色体的同源区段，则自然界果蝇种群中雄果蝇关于眼色的基因型有XEYE、XEYe、XeYE、XeYe；若E/e基因位于X染色体的非同源区段且Xe纯合致死，则雄果蝇只有XEY一种基因型，雌果蝇有XEXE、XEXe两种基因型，含Y染色体的配子均有活性，基因型为XEY的雄果蝇与两种基因型的雌果蝇交配，后代均有雄果蝇存活，故不能选择出某种基因组合，使后代只有雌性。
【答案】(1)将纯合粉眼雌果蝇与纯合红眼雄果蝇杂交，得到F1，观察并统计F1雌、雄果蝇的表型及比例　①F1中红眼雌果蝇∶红眼雄果蝇＝1∶1(或F1中不论雌雄均为红眼)　②F1中红眼雌果蝇∶粉眼雄果蝇＝1∶1(或F1中雌性个体均为红眼，雄性个体均为粉眼)　(2)XEYE、XEYe、XeYE、XeYe　不能　雄果蝇只有XEY一种基因型，雌果蝇有XEXE、XEXe两种基因型，含Y染色体的配子均有活性，基因型为XEY的雄果蝇与两种基因型的雌果蝇交配，后代均有雄果蝇存活
判断基因是仅位于X染色体上还是位于X、Y染色体上的同源区段的方法
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。
(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。
3.(2023·兰州模拟)果蝇的有眼与无眼由一对等位基因A、a控制，正常毛与短毛由另一对等位基因B、b控制，两对基因独立遗传且有一对位于X染色体上。一群有眼正常毛雌蝇与一群有眼正常毛雄蝇交配，F1的表型及比例如下表。回答下列问题：
分类 有眼正常毛 有眼短毛 无眼正常毛 无眼短毛
F1雄蝇 2 2 1 1
F1雌蝇 4 0 2 0
(1)无眼对有眼为________性，控制有眼与无眼的A(a)基因位于________染色体上。
(2)亲本雌蝇的基因型为________________。让F1自由交配，F2的基因型共有________种。F2出现的各种表型中比例最少的是(有眼与无眼、正常毛与短毛、性别均考虑在内)________________________________________________________________________。
(3)摩尔根的果蝇眼色杂交实验首次将白眼基因定位到了X染色体上。有人认为控制果蝇眼色的基因可能不是仅位于X染色体上，而是位于X、Y染色体的同源区段。已知果蝇的红眼对白眼为显性，请利用纯合的红眼雄蝇、白眼雄蝇、白眼雌蝇、红眼雌蝇，设计一个一代杂交实验，判断眼色基因的位置。
杂交实验方案：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
预期结果及结论：
①________________________________________________________________________，则眼色基因位于X、Y染色体的同源区段。
②________________________________________________________________________，则眼色基因仅位于X染色体上。
【答案】(1)隐　常　(2)AaXBXb　10　无眼短毛雌蝇和有眼短毛雌蝇　(3)选择纯合的红眼雄蝇和白眼雌蝇交配得F1，统计后代的表型及比例　①若F1全为红眼　②若F1雌性全为红眼，雄性全为白眼
【解析】(1)亲代雌雄蝇有眼果蝇杂交，子代中无论雌雄蝇均有有眼和无眼，且比例为2∶1，该比例为3∶1的变形，说明子代发生了性状分离，则有眼对无眼为显性，且存在显性纯合致死现象，控制该性状的基因位于常染色体上。(2)根据以上分析可知，有眼对无眼为显性，且控制该性状的基因位于常染色体上，且亲代在该性状上均为杂合子；根据题意，两对基因独立遗传且有一对位于X染色体上，则控制果蝇正常毛和短毛的基因位于X染色体上，由于亲代均为正常毛，而子代雄蝇中有正常毛和短毛，而雌蝇中只有正常毛，故亲代雌蝇基因型为AaXBXb，雄蝇基因型为AaXBY。将两对性状分开考虑，则F1的子代果蝇：有眼与无眼性状方面子代基因型为2/3Aa和1/3aa，那么产生的配子为1/3A、2/3a，正常毛与短毛性状方面子代的基因型为1/4XBXB、1/4XBXb、1/4XBY、1/4XbY，那么产生的雌配子为3/4XB、1/4Xb，产生的雄配子为1/4XB、1/4Xb、1/2Y，F1自由交配，有眼与无眼性状方面F2的基因型有1/9AA、4/9Aa、4/9aa，由于AA致死，因此F2的基因型为1/2Aa、1/2aa；正常毛与短毛性状方面F2的基因型有3/16XBXB、4/16XBXb、1/16XbXb、6/16XBY、2/16XbY，因此F2的基因型共有2×5＝10(种)。F2出现的各种表型中比例最少的是无眼短毛雌蝇(aaXbXb)和有眼短毛雌蝇(AaXbXb)。(3)判断基因位于X染色体上还是位于X、Y染色体的同源区段，通常选择隐雌显雄杂交法，选择纯合的红眼雄蝇和白眼雌蝇交配，假设用基因R、r表示控制该性状的基因，若该性状的基因仅位于X染色体上，则亲代果蝇的基因型分别为红眼雄蝇XRY、白眼雌蝇XrXr，F1的雌果蝇均为红眼XRXr，雄果蝇均为白眼XrY；若该性状的基因位于X、Y染色体的同源区段，则亲代果蝇的基因型分别为红眼雄蝇XRYR、白眼雌蝇XrXr，子代F1雌蝇均为红眼XRXr，雄果蝇也均为红眼XrYR。因此统计F1的表型及比例即可确定基因的位置。
三、探究基因位于常染色体上还是X、Y
　　　　　　　　染色体上的同源区段
(2024·湖北襄阳质检)小鼠的毛色灰色(B)对黑色(b)为显性，控制小鼠毛色的基因可能位于性染色体上(Ⅰ区段为X、Y染色体的同源区段，Ⅱ1、Ⅱ2分别为X、Y染色体的特有区段)。现有两个纯合品系，一个种群中雌雄鼠均为灰色，另一个种群中雌雄鼠均为黑色，某兴趣小组为探究B、b基因的位置进行了实验。请回答下列问题：
(1)根据种群中小鼠的表型，该小组认为B、b基因不位于Ⅱ2区段上，原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(2)该小组欲通过一次杂交确定B、b基因位于Ⅰ区段还是Ⅱ1区段，可选择________________________杂交，观察后代的表型及比例。
(3)若另一小组欲通过杂交实验(包括测交)，确定B、b基因位于Ⅰ区段还是常染色体上。
实验步骤：
①黑色雌鼠与纯合灰色雄鼠杂交；
②________________________________________________________________________；
③统计后代的表型及比例。
结果分析：
①若后代的表型及比例为____________________________，则B、b基因位于Ⅰ区段上；
②若后代的表型及比例为____________________________，则B、b基因位于常染色体上。
【审题关键】(1)因种群中雌雄鼠均有灰色和黑色，不随雄性遗传，故可认为控制该性状的基因不位于Ⅱ2区段上。
(2)黑色雌鼠与纯合灰色雄鼠杂交，若子代雄性中出现了黑色个体，则说明B、b基因位于Ⅱ1区段上，若子代雌雄个体均为灰色，则说明B、b基因位于Ⅰ区段上。
(3)若选择黑色雌鼠与纯合灰色雄鼠杂交获得F1，不管B、b基因位于Ⅰ区段还是常染色体上，F1均表现为灰色，则还需测定F1个体的基因型，才能确定B、b基因的位置。故选F1中的灰色雄鼠与黑色雌鼠测交，若后代中雌性个体均为黑色，雄性个体均为灰色，则B、b基因位于Ⅰ区段上，即XbYB×XbXb→XbXb和XbYB；若后代中雌雄个体均出现灰色∶黑色＝1∶1，且与性别无关，则B、b基因位于常染色体上，即Bb×bb→Bb和bb，表型与性别无关。
【答案】(1)两种群中雌雄鼠均有灰色和黑色，不随雄性遗传　(2)黑色雌鼠与纯合灰色雄鼠　(3)实验步骤：②选F1中的灰色雄鼠与黑色雌鼠测交　结果分析：①雌性均为黑色，雄性均为灰色　②灰色∶黑色＝1∶1且与性别无关
相关实验探究思路
(1)设计思路：隐性的纯合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F1中的雌雄个体杂交获得F2，观察F2表型情况。
(2)结果推断
4.果蝇的刚毛可以感知极其细微的空气振动，以判断是否有天敌接近，是外在的感知器官。果蝇的直刚毛和卷刚毛这对相对性状分别由基因A、a控制。现有纯合直刚毛和卷刚毛雌、雄果蝇若干，设计了探究A、a基因是位于常染色体、X染色体，还是X、Y染色体的同源区段上的杂交实验，请补充完善实验步骤及结果结论。
(1)步骤一：选取____________________________________________杂交得到F1，观察F1的表型及比例。
结果和结论：
①若__________________________________________，则说明基因A、a位于X染色体上。
②若F1果蝇__________________________，则说明基因A、a位于常染色体上或位于X、Y染色体的同源区段上，则需进行实验步骤二来确认基因所在的位置。
(2)步骤二：选取F1雌雄果蝇相互交配得到F2，观察F2的表型及比例。
结果和结论：
①若________________________________，则说明基因A、a位于常染色体上。
②若________________________________，则说明基因A、a位于X、Y染色体的同源区段上。
【答案】(1)纯合卷刚毛雌果蝇和纯合直刚毛雄果蝇　①F1雌果蝇均为直刚毛，雄果蝇均为卷刚毛　②全为直刚毛　(2)①F2雌雄果蝇中直刚毛∶卷刚毛均为3∶1　②F2雌果蝇直刚毛∶卷刚毛＝1∶1，雄果蝇均为直刚毛