专题四,实验探究（二）,判断基因位置探究实验

作者：sz206754 | 发布时间：2021-03-09 00:50:12 收藏本文下载本文

(2016·全国Ⅰ，32)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，能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)。

答案(1)不能(2)实验 1：杂交组合：♀灰体×♂灰体预期结果：子代中所有的雌蝇都表现为灰体，雄蝇中一半表现为灰体，另一半表现为黄体实验 2：杂交组合：♀黄体×♂灰体预期结果：子代中所有的雌蝇都表现为灰体，雄蝇都表现为黄体解析(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 X a Y，而杂交子代出现四种表现型且分离比为 1∶1∶1∶1，则亲本灰体雌果蝇为杂合子，即 X A X a。作遗传图解，得到 F 1 的基因型如下：

P：

X A X a × X a Y 灰雌黄雄 ↓ F 1 ：

X A X a X a X a X A Y X a Y 灰雌黄雌灰雄黄雄 1 ∶ 1 ∶ 1 ∶ 1 F 1 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)可知灰体雌蝇与黄体雄蝇杂交组合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。作遗传图解如下：

F 1 灰体雌蝇与灰体雄蝇杂交：

F 1 ：

X A X a × X A Y 灰雌灰雄 ↓ F 2 ：

X A X A X A X a X A Y X a Y 灰雌灰雌灰雄黄雄 1 ∶ 1 ∶ 1 ∶ 1 由图解可知，F 1 中灰体雌蝇与灰体雄蝇杂交，F 2 表现为：雌性个体全为灰体，雄性个体中灰体与黄体比例接近1∶1。

F 1 黄体雌蝇与灰体雄蝇杂交：

F 1 ：

X a X a × X A Y 黄雌灰雄 ↓ F 2: X A X a X a Y 灰雌黄雄 1 ∶ 1 由图解可知，F 1 中黄体雌蝇与灰体雄蝇杂交，F 2 表现为：雌性个体全为灰体，雄性个体全为黄体。

判断基因位置的方法(1)调查实验法(2)实验法

1．已知某雌雄异株植物(2n＝16，XY 型)的花色受两对等位基因(A 和 a、B 和 b)控制，这两对基因与花色的关系如图所示，请回答下列问题：

(1)题图所示过程说明基因可通过控制酶的合成来控制________，进而控制生物性状。从基因结构上分析，基因 B 与 b 的根本区别是______________________________________________ _______________________________________________________________________________。

(2)欲测定该种植物的基因组序列，需对________条染色体的 DNA 进行测序。

(3)假如基因 A(a)、B(b)位于常染色体上，现有纯合的白花、粉花和红花植株若干，欲通过一次杂交实验判断控制酶 B 合成的基因是 B 还是 b，则需选择_________________________进行杂交，然后观察后代的表现型，若后代____________________________________________，则酶 B 是由基因 b 控制合成的。

(4)假如基因 A、a 位于常染色体上，酶 B 是由基因 B 控制合成的，现有甲(含基因 B 的纯合白花雌株)、乙(纯合粉花雄株)、丙(纯合红花雄株)，请设计实验判断基因 B/b 的位置(不考虑X、Y 的同源区段)：

①实验设计方案：________________________________________________________________。

②若___________________________________________________________________________，则基因 B/b 位于 X 染色体的非同源区段上。

答案(1)代谢过程基因中脱氧核苷酸(或碱基对)的排列顺序不同(2)9(3)纯合的粉花植株和纯合的红花植株全为粉花植株(4)①选择植株甲和植株乙杂交产生 F 1，再让 F 1 随机交配产生 F 2，统计 F 2 的表现型及比例 ②F 2 的表现型及比例为红花∶粉花∶白花＝9∶3∶4，且粉花植株全为雄株解析(2)据题干信息可知，该植物含有性染色体 X、Y，因此测定该种植物的基因组序列时，需测定 7 条常染色体和 X、Y 染色体，共 9 条染色体的 DNA 序列。(3)分析题图可知，纯合白花植株的基因型为 aaBB 或 aabb。纯合粉花和红花中都含有 AA，因此要判断控制酶 B 合成的基因是 B 还是 b，需用纯合的粉花植株和纯合的红花植株进行杂交。假设基因 B 控制酶B 的合成，则纯合粉花植株的基因型为 AAbb，纯合红花植株的基因型为 AABB，二者杂交后代的基因型为 AABb，后代全部表现为红花；假设基因 b 控制酶 B 的合成，则纯合粉花植株的基因型为 AABB，纯合红花植株的基因型为 AAbb，二者杂交后代的基因型为 AABb，后代全部表现为粉花。(4)假设基因 B/b 位于 X 染色体的非同源区段上，则甲(含有基因 B 的纯合白花雌株)的基因型为 aaX B X B，乙(纯合粉花雄株)的基因型为 AAX b Y，丙(纯合红花雄株)的基因型为 AAX B Y。分析甲、乙、丙植株的基因型可知，应选择植株甲和植株乙进行杂交，F 1 的基因型为 AaX B X b、AaX B Y，雌、雄个体都表现为红色，无法得出结果，应再让 F 1 雌、雄植株随机交配，后代的表现型及基因型为红色(1/16AAX B X B、1/16AAX B X b、2/16AaX B X b、1/16AAX B Y、2/16AaX B X B、2/16AaX B Y)、粉色(1/16AAX b Y、2/16AaX b Y)、白色(1/16aaX B X B、1/16aaX B X b、1/16aaX B Y、1/16aaX b Y)，只有雄株有粉色。

2．鸡的羽毛有斑纹和无斑纹是一对相对性状，无斑纹由仅位于 Z 染色体上的隐性基因 a 控制。回答下列问题：

(1)用杂合的有斑纹鸡与无斑纹鸡杂交，杂交亲本的基因型为________________；理论上 F 1个体有________种表现型。

(2)为了给饲养场选择产蛋的雌鸡，请确定一个合适的杂交组合，使其子代中雌鸡表现型均为无斑纹，雄鸡均为有斑纹。写出杂交组合和预期结果(要求：标明亲本和子代的表现型、基因型)。

_______________________________________________________________________________。

(3)假设鸡的羽毛颜色黄色(B)对白色(b)为显性，这对基因所在的染色体是未知的。现有纯合的黄色有斑纹、黄色无斑纹、白色有斑纹、白色无斑纹的雌、雄鸡若干只，请用上述的鸡为材料设计一个杂交实验，验证这对基因是位于常染色体还是 Z 染色体上(要求：只用一次杂交实验，写出实验思路、预期实验结果、得出结论)。

答案(1)Z A Z a ×Z a W 4(2)杂交组合：无斑纹雄鸡(Z a Z a)×有斑纹雌鸡(Z A W)预期结果：子代雌鸡均无斑纹(Z a W)，雄鸡均有斑纹(Z A Z a)(3)实验思路：用多只纯合黄色有斑纹的雌鸡和白色无斑纹的雄鸡交配，观察并统计后代雌鸡的表现型(或亲本用黄色无斑纹的雌鸡和白色有斑纹的雄鸡交配，结果和结论书写正确即可)。

预期结果及结论：若后代的雌鸡均为白色无斑纹，雄鸡均为黄色有斑纹，则这对基因位于 Z染色体上；若后代的雌鸡均为黄色无斑纹，雄鸡均为黄色有斑纹，则这对基因位于常染色体上。

解析(1)由于基因位于 Z 染色体上，故杂合的有斑纹鸡必然是雄性。即杂交亲本的基因型为Z A Z a ×Z a W；后代出现有斑纹雄鸡、有斑纹雌鸡、无斑纹雄鸡、无斑纹雌鸡 4 种表现型。(2)由题意可知，雄鸡的性染色体组成为 ZZ，雌鸡的性染色体组成为 ZW。雌性亲本将 Z 染色体

遗传给子代的雄性，将 W 染色体遗传给子代的雌性，而子代雌鸡的 Z 染色体则来自雄性亲本。可见，若使子代中的雌性均为无斑纹(Z a W)，雄性均为有斑纹(Z A Z－)，则亲本的杂交组合为无斑纹雄鸡(Z a Z a)×有斑纹雌鸡(Z A W)，该杂交组合产生的子代的基因型和表现型为无斑纹雌鸡(Z a W)，有斑纹雄鸡(Z A Z a)。(3)用纯合的隐性白色无斑纹雄鸡和纯合的显性黄色有斑纹雌鸡交配，若控制羽毛黄色和白色这对性状的基因位于常染色体上，则后代的雌鸡均为黄色无斑纹，雄鸡均为黄色有斑纹；若控制羽毛黄色和白色这对性状的基因位于 Z 染色体上，则后代的雌鸡均为白色无斑纹，雄鸡均为黄色有斑纹。

3．从一个自然界果蝇种群中选出一部分未交配过的果蝇，该种果蝇具有刚毛(A)和截毛(a)一对相对性状，且刚毛果蝇和截毛果蝇的数量相等，每种性状的果蝇雌雄各半。所有果蝇均能正常生活。从种群中随机选出 1 只刚毛雄果蝇和 1 只截毛雌果蝇进行交配，产生的 87 只子代中，42 只雌果蝇全部表现为刚毛，45 只雄果蝇全部表现为截毛。回答下列问题：

(1)上述结果显示，果蝇刚毛和截毛在遗传上和性别相关联，这种现象称为____________，其遗传遵循__________________定律。

(2)我们认为，根据上述结果不能确定 A 和 a 是位于 X 染色体上，还是位于 X、Y 染色体的同源区段上。请简要说明理由(提示：如果位于 X、Y 染色体的同源区段上，则显性纯合雄果蝇的基因型可写成 X A Y A)。

(3)为了确定 A 和 a 是位于 X 染色体上，还是位于 X、Y 染色体的同源区段上，请用上述果蝇种群为实验材料，进行一代杂交实验，请简要写出杂交组合，预期实验结果并得出结论。

答案(1)伴性遗传基因的分离(2)若 A、a 位于 X 染色体上，亲代刚毛雄果蝇的基因型为 X A Y，截毛雌果蝇的基因型为 X a X a，则子代中刚毛雌果蝇∶截毛雄果蝇＝1∶1；若 A、a 位于 X、Y 染色体的同源区段上，亲代刚毛雄果蝇的基因型为 X A Y a，截毛雌果蝇的基因型为 X a X a，则子代中刚毛雌果蝇∶截毛雄果蝇＝1∶1。

(3)杂交组合：多对刚毛雄果蝇和截毛雌果蝇交配。

预期结果：若子代中雌果蝇全部表现为刚毛，雄果蝇全部表现为截毛，则 A 和 a 位于 X 染色体上；若子代中雌雄果蝇均出现刚毛和截毛，则 A 和 a 位于 X、Y 染色体的同源区段上。

解析(1)伴性遗传是指基因位于性染色体上，相应性状遗传时总是和性别相关联的现象。刚毛和截毛是一对相对性状，其遗传遵循基因的分离定律。(2)若 A、a 位于 X 染色体上，该杂交组合可以表示为：X A Y×X a X a →1X a Y∶1X A X a ；若 A、a 位于 X、Y 染色体的同源区段上，该杂交组合可以表示为：X A Y a ×X a X a →1X a Y a ∶1X A X a。(3)若 A、a 位于 X 染色体上，刚毛雄果蝇基因型为 X A Y，截毛雌果蝇基因型为 X a X a，故用多对刚毛雄果蝇和截毛雌果蝇交配，子代中雌果蝇全部表现为刚毛，雄果蝇全部表现为截毛；若 A、a 位于 X、Y 染色体的同源区段上，多只刚毛雄果蝇中，可能存在的基因型有 X A Y A、X A Y a、X a Y A，故用多对刚毛雄果蝇和截毛雌果蝇交配，子代中雌雄果蝇均出现刚毛和截毛。