1、拓展微课 基因位置的确认及遗传实验设计难点一 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个体杂交方法:专题讲解(破难点 (2)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:例1 一只雌鼠的一条染色体上某基因发生了突变,使野生型性状变为突变型性状。该雌鼠与野生型雄鼠杂交,F1的雌、雄鼠中均既有野生型,又有突变型。若要通过一次杂交实验鉴别突变基因是在X染色体上还是在常染色体上,选择杂交的F1个体最好是()A.野生型(雌)突变型(雄)B.野生型(雄)突变型(雌)C.野生型(雌)野生型(雄)D.突变
2、型(雌)突变型(雄)解析 由题中“一只雌鼠的一条染色体上某基因发生了突变,使野生型性状变为突变型性状”可知:该突变为显性突变,即突变型性状为显性性状、野生型性状为隐性性状。对于显性基因位置的判断,应选择雄性的显性个体与雌性的隐性个体交配,若基因在X染色体上,则后代中雌性均表现为突变型性状、雄性均表现为野生型性状;否则,基因在常染色体上,故选A项。答案 A 例2 果蝇是遗传学的好材料,分析下列实验。(1)果蝇的灰身和黄身是一对相对性状,若要确定灰身基因是在X染色体上还是在常染色体上,可将灰身纯合子和黄身纯合子进行 ,若 ,则可确定灰身基因位于X染色体上,则种群中控制体色的基因型有 种。(2)若已
3、知灰身是显性(基因用A表示),若通过一次杂交就可判断这对相对性状的遗传方式,杂交组合是 ,若 ,则可确定灰身基因位于X染色体上。解析 正交和反交结果不同,可确定灰身基因位于X染色体上,种群中控制体色的基因型有XAXA、XAXa、XaXa、XAY、XaY。通过一次杂交就可判断这对相对性状的遗传方式,杂交组合是纯合黄身雌果蝇灰身雄果蝇,若子代雌性都是灰身,雄性都是黄身,则可确定灰身基因位于X染色体上。答案(1)正交和反交 正交和反交结果不同 5(2)纯合黄身雌果蝇灰身雄果蝇 子代雌性都是灰身,雄性都是黄身 易错提醒 解答此类问题要注意的两点(1)是否已知性状的显隐性。在未知显隐性的条件下,只能用正
4、反交。(2)区分“一次”杂交还是“一代”杂交。若是题干要求“一次”杂交,则不能用正反交。难点二 基因是伴X染色体遗传还是X、Y染色体同源区段的遗传(1)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。(2)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:(3)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:杂合显性雌 a.若子代中雌、雄个体全表现为显性性状此等位基因位于 X、Y 染色体的同源区段上b.若子代中雌性个体全表现显性性状,雄性个体中既有显性性状又有隐性性状此等位基因仅位于 X 染色体上纯合显性雄 例3 下面是探究基因位于X、Y染色体的同源
5、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 纯合显性雌性个体隐性雄性个体F1 方法2 隐性雌性个体纯合显性雄性个体F1 结论:若子代雌、雄个体全表现显性性状,则基因位于X、Y染色体的同源区段。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。若子代雄性个体表现显性性状,则基因只位于X染色体上。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”能够完成上述探究任务 B.“方法1+结论”能够完成上述探究任务 C.“方法2+结论”能够完成上述探究任务 D.“方法2+结论”能够完成上述探究任务 答案 C 解析 从
6、方法设计上讲,方法1是达不到实验目的的,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,结果相同,就是子代雌、雄个体全表现显性性状。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,XaXaXAYAXAXa、XaYA,则得出结论,假设基因只位于X染色体上,XaXaXAYXAXa、XaY,则得出结论。因此“方法2+结论”能够完成题述探究任务。难点三 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
7、子代中的雌、雄个体杂交获得F2,观察F2表现型:(2)结果推断 a.若F2雌、雄个体中都有显性性状和隐性性状出现,则该基因位于常染色体上b.若F2中雄性个体全表现为显性性状,雌性个体中既有显性性状又有隐性性状,则该基因位于 X、Y 染色体的同源区段上 例4 某果蝇种群偶然出现一只突变型的雌性个体,为确定该突变型与野生型的显隐性关系及基因位置情况。研究人员将该果蝇与纯合野生型雄蝇杂交,F1只有一种表现型,F2雄蝇全为野生型,雌蝇有野生型和突变型。研究人员做了如下两种假设:假设一:相对性状由常染色体上的一对等位基因控制,突变型雄性纯合致死;假设二:相对性状由X、Y染色体同源区段的一对等位基因控制,
8、雌、雄均无致死情况。(1)若假设一成立,则 为显性性状,且F2中野生型与突变型果蝇数量之比为 ;若假设二成立,则F2中野生型与突变型果蝇数量之比为 。(2)现已确定假设二成立,请用上述实验中出现的果蝇为实验材料,设计一个杂交实验加以验证。(要求写出实验过程及实验结果)。答案(1)野生型 61 31(2)实验过程:取突变型雌果蝇与F1中的野生型雄果蝇杂交,观察并比较子代雌、雄果蝇的表现型及比例。实验结果:子代中雌果蝇全为突变型,雄果蝇全为野生型,且雌、雄果蝇的比例为11 解析(1)突变型的雌性个体与纯合野生型雄蝇杂交,F1只有一种表现型,说明突变型的雌性个体为纯合子,但不能确定突变型和野生型的显
9、隐性。若假设一成立,即相对性状由常染色体上的一对等位基因控制,突变型雄性纯合致死,假设该对等位基因用A和a表示,则F1的基因型为Aa,F2的基因型及其比例为 为AAAaaa=121。如果突变型为显性性状,且突变型雄性纯合(AA)致死,则F2雄蝇既有野生型(aa)也有突变型(Aa),与题意中的“F2雄蝇全为野生型”不符;如果野生型为显性性状,且突变型雄性纯合(aa)致死,则F2雄蝇只有野生型(AA和Aa),与题意中的“F2雄蝇全为野生型”相符。综上分析:野生型为显性性状,在F2中,雄蝇的基因型及其比例为AAAaaa(致死)=121,雌蝇的基因型及其比例也为AAAaaa=121,且理论上F2中的雄
10、蝇与雌蝇的比例相等,因此F2中野生型与突变型果蝇数量之比为61。若假设二成立,即相对性状由X、Y染色体同源区段的一对等位基因控制,雌、雄均无致死情况,则结合题意分析可确定,突变型的雌性个体与纯合野生型雄蝇的基因型分别为XaXa、XAYA,二者交配所得F1的基因型 为XAXa、XaYA,F2的基因型及其比例为XAXaXaXaXAYAXaYA=1111,所以F2中野生型(XAXa+XAYA+XaYA)与突变型(XaXa)果蝇数量之比为31。(2)依题意可知:用题述实验中出现的果蝇为实验材料,设计一个杂交实验验证假设二成立,应选择突变型雌果蝇(XaXa)与F1中的野生型(XaYA)雄果蝇杂交,观察并
11、比较子代雌、雄果蝇的表现型及比例。其实验结果为子代中雌果蝇全为突变型(XaXa),雄果蝇全为野生型(XaYA),且雌、雄果蝇的比例为11。难点四 探究两对基因在一对同源染色体上还是两对同源染色体上(1)对两对基因都杂合的个体进行测交,观察测交后代是否符合1111(或13、211等变式)分离比;(2)对两对基因都杂合的个体进行自交,观察自交后代是否符合9331(或97、1231等变式)分离比。例5 某雌雄同花的一年生二倍体植物,花的颜色受等位基因(A、a)控制,野生型均为红花纯合子(AA)。回答下列问题:(1)当A基因存在时,植株在液泡内积累花青素(类黄酮化合物)进而呈现红色,这表明基因可以通过
12、 的途径进而控制生物的性状。(2)研究发现该植株花色还受到另一对等位基因B、b的控制,当B基因存在时会抑制色素积累而表现为白花。现使用基因型为AaBb的植株研究这两对基因在染色体上的位置关系,让其自交,观察子一代的表现型及比例。结果和结论:若F1的表现型及比例为 ,则这两对基因位于非同源染色体上;若F1全为白花,则 分别位于同一条染色体上;若F1表现型及比例为 ,则A和b、a和B分别位于同一条染色体上。答案(1)控制酶的合成来控制代谢(2)红花白花约为313 A和B、a和b 红花白花约为13 解析(1)花青素不是蛋白质,说明基因是通过控制酶的合成来控制代谢,进而控制生物的性状的。(2)因为当B
13、基因存在时会抑制色素积累而表现为白花,因此A_B_、aa_ 表现型为白花,A_bb表现型为红花,基因型为AaBb的植株自交,若这两对基因位于非同源染色体上,则遵循自由组合定律,F1表现型及比例为红花白花约为313;若A和B、a和b分别位于同一条染色体上,则不遵循自由组合定律,AaBb只能产生AB、ab两种配子,F1全为白花;若A和b、a和B分别位于同一条染色体上,则不遵循自由组合定律,AaBb只能产生Ab、aB两种配子,F1表现型及比例为红花白花约为13。难点五 设计杂交实验,巧辨性别(1)对于XY型性别决定的生物,伴X染色体遗传中,隐性性状的雌性个体与显性性状的雄性个体杂交,在子代中雌性个体
14、都表现为显性性状,雄性个体都表现为隐性性状,图解如下:亲本:XaXa()XAY()子代:XAXa(显性)、XaY(隐性)(2)对于ZW型性别决定的生物,伴Z染色体遗传中,隐性性状的雄性个体与显性性状的雌性个体杂交,在子代中雄性个体都表现为显性性状,雌性个体都表现为隐性性状,图解如下:亲本:ZaZa()ZAW()子代:ZAZa(显性)、ZaW(隐性)6.果蝇的红眼为伴X显性遗传,其隐性性状为白眼,在下列杂交组合中,通过眼色即可直接判断子代果蝇性别的一组是()A.杂合红眼雌果蝇红眼雄果蝇 B.白眼雌果蝇红眼雄果蝇 C.杂合红眼雌果蝇白眼雄果蝇 D.白眼雌果蝇白眼雄果蝇 答案 B 1.对野生纯合小鼠
15、进行X射线处理,得到一只雄性突变型小鼠,该小鼠只有位于一条染色体上的某基因发生突变。让该突变型雄鼠与多只野生型雌鼠交配。下列推理不合理的是()A.若发生显性突变且基因位于X染色体上,子代雌鼠全为突变型,雄鼠全为野生型 B.若发生隐性突变且基因位于X染色体上,子代雌鼠全为野生型,雄鼠全为突变型 C.若发生显性突变且基因位于常染色体上,子代雌、雄鼠中一半为野生型,一半为突变型 D.若发生显性突变且基因位于X、Y染色体的同源区段上,子代雌鼠或雄鼠可能为突变型 跟踪训练 当堂清【典题示导】6.现有三个水稻品种,基因型分别为AABBdd、AabbDD和aaBBDD。如果从插秧(移栽幼苗)到获得种子(花粉
16、)为一次栽培,运用单倍体育种技术,利用以上三个品种获得基因型为aabbdd的植株最少需要几次栽培()A.1 B.2 C.3 D.4 答案 B 解析 假设基因用A和a表示,若发生显性突变且基因位于X染色体上,该突变型雄鼠为XAY,野生型雌鼠基因型为XaXa,因此后代基因型为XAXa和XaY,子代雌鼠全为突变型,雄鼠全为野生型,A正确;若发生隐性突变且基因位于X染色体上,该突变型雄鼠基因型为XaY,野生型雌鼠基因型为XAXA,因此后代基因型为XAXa和XAY,子代雌、雄鼠全为野生型,B错误;若发生显性突变且基因位于常染色体上,该突变型雄鼠基因型为Aa,野生型雌鼠基因型为aa,因此后代基因型为Aa和
17、aa,子代雌、雄鼠中各有一半为野生型,一半为突变型,C正确;若发生显性突变且基因位于X、Y染色体的同源区段上,该突变型雄鼠基因型为XAYa或XaYA,野生型雌鼠基因型为XaXa,因此后代中基因型为XAXa、XaYa或XaXa、XaYA,子代雌鼠或雄鼠可能为突变型,D正确。2.2016全国卷 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 1111。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
18、,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。)【典题示导】6.现有三个水稻品种,基因型分别为AABBdd、AabbDD和aaBBDD。如果从插秧(移栽幼苗)到获得种子(花粉)为一次栽培,运用单倍体育种技术,利用以上三个品种获得基因型为aabbdd的植株最少需要几次栽培()A.1 B.2 C.3 D.4 答案(1)不能(2)实验1:杂交组合:黄体灰体 预期结果:子一代中所有的雌性都表现为灰体,雄性都表现为黄体 实验2:杂交组
19、合:灰体灰体 预期结果:子一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 【典题示导】6.现有三个水稻品种,基因型分别为AABBdd、AabbDD和aaBBDD。如果从插秧(移栽幼苗)到获得种子(花粉)为一次栽培,运用单倍体育种技术,利用以上三个品种获得基因型为aabbdd的植株最少需要几次栽培()A.1 B.2 C.3 D.4 解析 本题考查伴性遗传与基因位置的判断方法,主要考查学生的应用能力。(1)若控制黄体的基因在常染色体上,并表现为隐性,基因型用aa表示,灰体雌蝇为显性杂合子,基因型用Aa表示,二者杂交后也会出现题中所示结果。(2)若控制黄体的基因在X染色体上,并
20、表现为隐性,则同学甲得到的子代表现型及基因型分别为灰体雌果蝇(XAXa)、黄体雌果蝇(XaXa)、灰体雄果蝇(XAY)、黄体雄果蝇(XaY)。证明控制黄体的基因在X染色体上,并表现为隐性,所选杂交亲本产生的子代需在雌性和雄性中具有不同的表现型及比例,所以可以选择黄体雌果蝇(XaXa)和灰体雄果蝇(XAY)杂交,后代雌果蝇均为灰体,雄果蝇均为黄体。也可选择子代灰体雌果蝇(XAXa)和灰体雄果蝇(XAY)杂交,后代雌果蝇全部为灰体,雄果蝇一半为灰体,一半为黄体。3.家鼠的毛色由两对等位基因A、a和B、b共同控制,只有当A存在时才有色素合成,能产生色素的个体毛色呈黑色或黄色,无色素合成个体呈白色。B
21、使有色素个体毛色呈黑色,无B基因则呈黄色。现有黄色雌性与白色雄性两只纯合家鼠交配,F1中雌性全为黑色,雄性全为黄色,且比例为11。交配过程中无突变或致死情况出现。请回答下列问题:(1)通过该杂交实验结果分析,可以确定 基因一定位于 (填“常”“X”或“Y”)染色体上。(2)两对基因的位置关系存在两种可能性,若两对基因位于两对同源染色体上,则亲本基因型为 。(3)为了确定两对基因在染色体上的位置关系,现将F1中雌、雄个体自由交配,若发现F2中雄性表现型及比例约为 ,则可判断两对基因位于两对同源染色体上。答案(1)B、b X(2)aaXBY、AAXbXb (3)黑色黄色白色=332 解析(1)纯合
22、黄色雌性与纯合白色雄性两只纯合家鼠交配,F1中雌性全为黑色,雄性全为黄色,说明个体毛色的遗传与性别相关联,B、b基因位于X染色体上。(2)若两对基因位于两对同源染色体上,B、b位于X染色体上,则A、a位于常染色体上,依据已知条件,纯合黄色雌性基因型为 AAXbXb,纯合白色雄性基因型为aaXBY。(3)aaXBY与AAXbXb 交配,F1中雌、雄个体基因型分别为AaXBXb、AaXbY。F1中雌、雄个体自由交配,两对基因分别分析:Aa与Aa交配,子代有色素(A_)和无色(aa)之比为31。XBXb与XbY杂交的子代基因型及比例为XBXbXBYXbXbXbY=1111。两对等位基因的遗传符合自由
23、组合定律,综合分析,F2中雄性基因型为A_XBY、A_XbY、aaXBY、aaXbY,比例为3311,表现型及比例为黑色黄色白色=332。4.2018河北石家庄一模 某生物兴趣小组用黑腹果蝇做实验研究性状遗传,请回答下列问题:(1)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,选择 进行一次杂交实验,若F1是 ,则可判断B、b位于常染色体或X、Y染色体同源区段,而不在X、Y染色体非同源区段。(2)继续通过一次杂交实验,探究B、b是位于X、Y染色体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:。答案(1)粗眼雌蝇和细眼雄蝇 后
24、代均为细眼果蝇(2)F1雌、雄果蝇自由交配(或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;若后代雌果蝇出现细眼和粗眼,雄果蝇均为细眼,则B、b位于X、Y染色体同源区段(或若后代雌、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染色体同源区段)解析(1)用一次交配实验证明这对基因在何种染色体上,应选择雌性表现为隐性性状,雄性表现为显性性状的纯合子杂交,即选择粗眼雌蝇和细眼雄蝇杂交,如果基因在X染色体非同源区段上,亲本基因组成为XbXbXBY,则子代中雌果蝇全为细眼,雄果蝇全为粗眼;如果该基因位于常染色体或X、Y染色体的同源区段上,亲本基因组成:bbBB或XbXbXBYB,则子代中无论雌、雄全为细眼。(2)如果进一步探究B、b是位于X、Y染色体同源区段还是常染色体上,可选F1雄果蝇和粗眼雌果蝇杂交,如果B、b位于常染色体上,则后代无论雌、雄均有细眼、粗眼;如果B、b位于X、Y染色体同源区段,则F1雄果蝇基因型为XbYB,与粗眼雌果蝇XbXb杂交,子代表现为雌果蝇全为粗眼XbXb,雄果蝇全为细眼XbYB。