1、知识能力提升6 基因位置的判断及其遗传实验设计方法一、判断基因在常染色体上还是在X染色体上（1）已知性状显隐性：选择纯合隐性雌性个体与显性雄性个体杂交。后代雌雄表现型相同，基因位于常染色体上。后代雌雄表现型不同，基因位于X染色体上。如图所示：（2）未知性状显隐性：正交、反交实验。正反交结果相同，基因在常染色体上；正反交结果不同，基因位于X染色体上。如图所示：（3）调查实验法，如图所示：【典例1】果蝇是遗传学的好材料，请分析下列实验：（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
2、制体色的基因型有种。（2）若已知灰身是显性（基因用A表示），通过一代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：根据题意，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。若通过一代杂交就可判断这对相对性状的遗传方式，杂交组合可以是雌性黄身纯合子雄性灰身纯合子，如果其子代中雌性都是灰身，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）雌性黄身纯合子雄性灰身纯合子子代雌性都是灰身，雄性都是黄身（1）解答此类问题的注意点：是否已知性状
3、的显隐性。在未知显隐性的条件下，只能用正反交。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。（2）正交、反交实验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。已知果蝇长翅和小翅、红眼和棕眼各为一对相对性状，分别受一对等位基因控制（控制翅型的基因为A/a，控制眼色的基因为B/b），且两对等位基因位于不同的染色体上。为了确定这两对相对性状的显隐性关系，以及控制它们的等位基因是位于常染色体上还是位于X染色体上（表现为伴性遗传），某同学让一只雄性长翅红眼果蝇与一只雌性长翅棕眼果蝇杂交，发现F1中
4、表现型及其分离比为长翅红眼长翅棕眼小翅红眼小翅棕眼3311。回答下列问题：（1）依题意可知果蝇长翅和小翅、红眼和棕眼这两对性状的遗传符合定律，判断的依据是_。（2）根据实验结果分析，果蝇长翅和小翅这对性状中，显性性状是，判断的依据是。（3）现通过实验来确定眼色遗传的显隐性关系，可选用F1中的果蝇进行自由交配，若F2中既有棕眼又有红眼，则棕眼为显性；进一步对F2中不同性别果蝇的眼色进行统计，若_，则控制眼色的基因位于X染色体上；若，则控制眼色的基因位于常染色体上。（4）若翅型基因位于常染色体上，眼色基因位于X染色体上，棕眼对红眼为显性，则亲本的基因型为，F1长翅红眼果蝇中雌性个体所占比例为，F1
5、小翅红眼果蝇中雄性个体所占比例为。解析：（1）根据题干信息可知，控制果蝇长翅和小翅、红眼和棕眼这两对性状的基因位于两对同源染色体上，所以其遗传遵循基因的自由组合定律。（2）分析长翅和小翅这对相对性状：长翅雌果蝇长翅雄果蝇长翅小翅31，即F1出现了性状分离，说明长翅是显性性状，小翅是隐性性状。（3）若要通过实验来确定眼色遗传的显隐性关系，可选用F1中的棕眼果蝇进行自由交配，若F2中既有棕眼又有红眼，则棕眼为显性性状；假设控制眼色的基因位于X染色体上，根据题意和前面分析可知，亲本红眼雄果蝇的基因型是XbY、亲本棕眼雌果蝇的基因型是XBXb，则F1中的棕眼果蝇基因型是XBXb、XBY。若F1中的棕眼
6、果蝇进行自由交配，则F2果蝇的基因型分别是XBXB、XBXb、XBY、XbY，所以F2中雌果蝇均为棕眼，雄果蝇既有棕眼又有红眼；假设控制眼色的基因位于常染色体上，根据题意和前面分析可知，亲本红眼雄果蝇的基因型是bb、亲本棕眼雌果蝇的基因型是Bb，则F1中的棕眼果蝇基因型是Bb。若F1中的棕眼果蝇进行自由交配，则F2果蝇的基因型分别是BB、Bb和bb，所以F2中雌、雄果蝇均既有棕眼又有红眼。（4）若翅型基因位于常染色体上，眼色基因位于X染色体上，棕眼对红眼为显性，根据杂交后代中长翅小翅31，棕眼红眼11，可推知亲本的基因型是AaXbY和AaXBXb；F1中长翅红眼果蝇（A_Xb_）所占比例为，子
7、一代中长翅红眼雌果蝇（A_XbXb）所占比例为，所以F1长翅红眼果蝇中雌性个体所占比例为；F1小翅红眼果蝇（aaXb_）所占比例为，F1中小翅红眼雄果蝇（aaXbY）所占比例为，所以F1小翅红眼果蝇中雄性个体所占比例为。答案：（1）基因的自由组合控制这两对性状的基因位于两对同源染色体上（2）长翅子一代出现了性状分离（3）棕眼F2中雌果蝇均为棕眼，雄果蝇既有棕眼又有红眼F2中雌、雄果蝇均既有棕眼又有红眼（4）AaXBXb、AaXbY二、判断基因在X染色体上还是在X与Y染色体的同源区段雌性隐性纯合子(XaXa)和雄性显性纯合子(XAY或XAYA)杂交，若子代雌性全为显性，雄性全为隐性，则基因位于X
8、染色体上；若子代雌、雄个体都为显性，则基因位于X与Y染色体的同源区段上。如图所示：【典例2】果蝇是遗传学实验的好材料，某生物兴趣小组用果蝇做了下列实验：(1)该小组做染色体组型实验时，发现了一种染色体组成为XXY的雌果蝇，你认为这种雌果蝇形成的可能的原因有_。(2)在实验中，该小组偶然发现了一只棒眼雄果蝇，于是他们用野生型圆眼雌果蝇(纯合子)与该棒眼雄果蝇杂交，再将F1的雌雄果蝇自由交配得到F2，F1、F2的表现型及比例如图1所示。设圆眼、棒眼这对相对性状的基因由B、b表示，根据图中信息，显性性状是_，推测这对等位基因位于X染色体上，原因是_。如果上述推测正确，并考虑这对等位基因是否位于X、Y
9、染色体的同源区段，则有关这对相对性状的基因型的种类可能为_种，雌雄的组合方式可能有_种。(3)同学们继续进行探究，准备对控制这对相对性状的基因在X染色体上进行初步定位(即探究该基因在如图2所示X染色体的特有区段还是X、Y染色体的同源区段)，于是设计了下列实验。实验步骤：让F2中棒眼雄果蝇与F1中雌果蝇交配，得到_(填“棒眼”或“圆眼”)雌果蝇；让步骤得到的个体与_(填“棒眼”或“野生型圆眼”)雄果蝇交配，观察子代中有没有棒眼个体出现。预期结果与结论：若只有雄果蝇中出现棒眼个体，则控制圆眼、棒眼的基因位于_；若子代中没有棒眼果蝇出现，则控制圆眼、棒眼的基因位于_。解析：(1)出现染色体组成为XX
10、Y的个体，可能原因为卵细胞异常，减数第一次分裂时XX没有分开或者减数第二次分裂时姐妹染色单体没有分离；精子异常，减数第一次分裂时XY没有分开。(2)由F1全部为圆眼可推知圆眼对棒眼为显性，F2中棒眼果蝇全部是雄性，性状与性别相关联，故决定这对相对性状的基因可能位于X染色体上。如果该基因位于X、Y染色体上的非同源区段，则有关这对相对性状的基因型有XBXB、XBXb、XbXb、XBY、XbY 5种，雌雄组合有326(种)方式；如果该基因位于X、Y染色体上的同源区段，则有关这对相对性状的基因型有XBXB、XBXb、XbXb、XBYb、XbYB、XBYb、XbYb 7种，雌雄组合有3412(种)方式。
11、(3)让F2中棒眼雄果蝇(XbY或XbYb)与F1中雌果蝇(XBXb)交配，选取其后代中的棒眼雌果蝇(XbXb)与野生型圆眼雄果蝇(XBY或XBYB)交配，若子代出现棒眼个体(XbY)，则控制圆眼、棒眼的基因位于X染色体的特有区段I；若子代中没有棒眼果蝇出现，则控制圆眼、棒眼的基因位于X、Y染色体的同源区段。答案：(1)卵细胞异常，减数第一次分裂时XX没有分开或者减数第二次分裂时姐妹染色单体没有分离；精子异常，减数第一次分裂时XY没有分开(2)圆眼F2中棒眼果蝇全部是雄性，性状与性别相关联5或76或12(3)实验步骤：棒眼野生型圆眼预期结果与结论：X染色体的特有区段IX、Y染色体的同源区段此类
12、判断适用条件：已知性状的显隐性和控制性状的基因在性染色体上。思路一：用“纯合隐性雌纯合显性雄”进行杂交，观察分析F1的性状。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。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：若子代雌、雄个体全表现为显性性状，则基因位于X、Y染色体的同源区段。若子代雌性个体表现为显性性状，雄性个体表现为隐性性状，则基因只位于X染色体上。若子代雄性个体表现为显性性状，则基因只位于X染色体上。若子代雌性个
13、体表现为显性性状，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解析：从方法设计上分析，方法1是达不到目的的，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，结果都相同，都是子代雌、雄个体全表现为显性性状。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，XaXaXAYAXAXa、XaYA，则得出结论；假设基因只位于X染色体上，XaXaXA
14、YXAXa、XaY，则得出结论。因此“方法2结论”能够完成题述探究任务。答案：C三、判断基因在常染色体上还是在X与Y染色体的同源区段具相对性状的纯合亲本杂交得子一代，子一代相互交配，观察子二代的表现型，若子二代中无论雌、雄都有显性性状和隐性性状，则基因位于常染色体上；若子二代中雄性或雌性全为显性性状，则基因位于X与Y染色体的同源区段上。具体情况如下：(1)在已知性状的显隐性的条件下，若限定一次杂交实验来证明，则可采用“隐性雌显性雄(杂合)”即aa()Aa()或XaXaXAYa或XaXaXaYA杂交组合，观察分析F1的表现型。如图所示：(2)在已知性状的显隐性的条件下，未限定杂交实验次数时，则可
15、采用以下方法，通过观察F2的性状表现来判断，如图所示：【典例3】果蝇长翅(A)对短翅(a)为显性，卷翅(B)对直翅(b)为显性。已知B和b这对等位基因位于第2号常染色体上，且显性纯合子具有胚胎致死效应。请回答下列问题：(1)为探究等位基因A和a位于常染色体、X染色体还是X与Y染色体的同源区段上，现选择一对具有相对性状的纯合果蝇作亲本进行杂交实验。若F1中雄果蝇均为短翅，雌果蝇均为长翅，则这对等位基因位于_；若正反交结果一致，且F1中_，则这对等位基因位于常染色体上或X与Y染色体的同源区段上。若出现第二种结果，需要进一步判断基因A和a位于常染色体上，还是位于X与Y染色体的同源区段上。请利用F1的
16、果蝇设计杂交实验，写出实验思路及预期结果。_。(2)现已知A和a位于常染色体上，可选择基因型为AaBb的雌果蝇与基因型为_的雄果蝇交配，若子代的表现型及比例为长卷翅长直翅短卷翅短直翅_，则A和a这对等位基因不在第2号常染色体上。解析：(1)判断等位基因A和a的位置，可以选择一对具有相对性状的纯合果蝇进行杂交。若F1中雄果蝇均为短翅，雌果蝇均为长翅，说明这对等位基因位于X染色体上，亲本基因型为XaXa、XAY；若正反交结果一致，且F1中雌、雄果蝇均为长翅，说明这对等位基因位于常染色体上或X与Y染色体的同源区段上，亲本相关基因型为AA、aa或XaXa、XAYA或XAXA、XaYa。为进一步判断，让
17、F1中雌、雄果蝇交配，若F2中雌、雄果蝇都有长翅和短翅，则该对基因位于常染色体上；若F2雌果蝇中既有长翅又有短翅，雄果蝇全为长翅，或雄果蝇中既有长翅又有短翅，雌果蝇全为长翅，则该对基因位于X与Y染色体的同源区段上。(2)现已知A和a位于常染色体上，若其不在2号染色体上，说明两对等位基因遵循基因的自由组合定律，则让基因型为AaBb的雌果蝇与基因型为AaBb的雄果蝇交配，后代的基因型及其比例理论上为A_B_A_bbaaB_aabb9331。由于BB具有胚胎致死效应，所以后代的性状分离比应该是长卷翅长直翅短卷翅短直翅6321(或让基因型为AaBb的雌果蝇与基因型为aabb的雄果蝇交配，后代的基因型及
18、其比例理论上为AaBbAabbaaBbaabb1111，后代的性状分离比应为长卷翅长直翅短卷翅短直翅1111)。答案：(1)X染色体上雌、雄果蝇均为长翅让F1中雌、雄果蝇交配，若F2中雌、雄果蝇都有长翅和短翅，则该基因位于常染色体上；若F2雌果蝇中既有长翅又有短翅，雄果蝇全为长翅，或雄果蝇中既有长翅又有短翅，雌果蝇全为长翅，则该对基因位于X与Y染色体的同源区段上。(2)AaBb6321(或aabb1111)(1)此类判断的设计思路：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，再选子代中的雌、雄个体杂交获得F2，观察F2表现型情况。(2)基因是否在Y染色体上。无须杂交
19、，统计种群中具有相应性状个体的性别，若全为雄性，则为伴Y染色体遗传；若出现雌性，则排除伴Y染色体遗传。(3)基因是否在细胞质中。设计正反交实验，若子代的表现型总是和母本一致，则为细胞质遗传，否则排除细胞质遗传。菠菜的性别决定方式为XY型，其圆叶(A)和尖叶(a)、抗病(B)和不抗病(b)为两对相对性状。为研究相关基因在染色体上的分布情况，某小组进行了实验探究。回答下列问题：(1)利用纯合的圆叶和尖叶植株进行正反交实验，后代均为圆叶。据此甲同学认为A、a基因位于常染色体上；乙同学认为A、a基因可能位于常染色体上，也有可能位于性染色体上。你认为哪位同学的结论更严谨？_，请简述理由：_。(2)若A、
20、a与B、b基因均位于常染色体上，丙同学利用基因型为AaBb的雌雄植株杂交，若子代有3种表现型且比例为121，则可判断这两对基因与染色体的具体对应关系是_。解析：(1)自由组合定律的实质是位于非同源染色体上的非等位基因自由组合，如果两对等位基因位于一对同源染色体上，则不遵循自由组合定律。乙同学的结论更严谨，因为当基因位于常染色体上或者X、Y染色体的同源区段时，正反交后代均为圆叶。(2)若A、a与B、b基因均位于两对不同的同源染色体上，根据自由组合定律，基因型为AaBb的雌雄植株杂交，后代表现型应该有4种，比例为9331；若A、b基因位于一条染色体上，a、B基因位于另一条同源染色体上，基因型为AaBb的雌雄植株杂交，后代表现型有3种，基因型及其比例为AAbbAaBbaaBB121；若A、B基因位于一条染色体上，a、b基因位于另一条同源染色体上，基因型为AaBb的雌雄植株杂交，后代表现型有2种，基因型及其比例为AABBAaBbaabb121，表现型之比为31。答案：(1)乙当基因位于常染色体上或者X、Y染色体的同源区段时，正反交后代均为圆叶，所以乙的结论更严谨(2)A、b基因位于一条染色体上，a、B基因位于另一条同源染色体上