第一章 微专题四 判断基因在染色体上位置的实验设计-【优化探究】2025-2026学年新教材高中生物学必修2同步导学案配套PPT课件（苏教版）

遗传的细胞基础 第一章 微专题四　判断基因在染色体上位置的实验设计 判断基因在染色体上位置的实验设计 1．两对等位基因位于一对或两对同源染色体上的判断方法 (1)位置关系 ①两对等位基因位于一对同源染色体上(基因用A、a，B、b表示)，位置如图甲和乙： ②两对等位基因位于两对同源染色体上(基因用A、a，B、b表示)，位置如图丙： (2)判断方法 ①自交法：如果双杂合子自交，后代表型性状分离比符合3∶1或1∶2∶1，则控制两对相对性状的基因位于同一对同源染色体上；如果后代表型性状分离比符合9∶3∶3∶1，则控制两对相对性状的基因位于两对同源染色体上。 ②测交法：双杂合子与双隐性纯合子测交，如果测交后代表型性状分离比符合1∶1，则控制两对相对性状的基因位于同一对同源染色体上；如果测交后代表型性状分离比符合1∶1∶1∶1，则控制两对相对性状的基因位于两对同源染色体上。 [例1]　果蝇的灰体(A)对黑檀体(a)为显性，短刚毛(B)和长刚毛(b)为另一对相对性状，现有杂交组合一：Aabb×aaBb，杂交组合二：AaBb×aabb，依据后代表型的对比判断上述两对基因与染色体的关系，以下分析不正确的是(　　) A．两个杂交组合均能验证其遗传是否遵循基因的分离定律 B．两个杂交组合均能验证其遗传是否遵循基因的自由组合定律 C．若两对基因位于一对同源染色体上，则杂交组合一后代表型之比仍为1∶1∶1∶1 D．若两对基因位于一对同源染色体上，则杂交组合二后代表型之比不是1∶1∶1∶1 B [解析]　两个杂交组合，每对基因都是测交，故均能验证其遗传是否遵循基因的分离定律，A正确；若两对基因位于一对同源染色体上，则杂交组合一中，Aabb产生的配子类型是Ab∶ab＝1∶1，aaBb产生的配子类型是aB∶ab＝1∶1，后代基因型为AaBb、Aabb、aaBb、aabb，表型之比仍为1∶1∶1∶1，故杂交组合一不能验证其遗传是否遵循基因的自由组合定律，B错误，C正确；若两对基因位于一对同源染色体上，则杂交组合二中，AaBb产生的配子类型是AB∶ab＝1∶1或aB∶Ab＝1∶1，aabb产生ab一种配子，故后代表型之比是1∶1，D正确。 [例2]　现提供纯种高茎腋生花豌豆和纯种矮茎顶生花豌豆若干，腋生花(E)对顶生花(e)为显性，高茎(D)对矮茎(d)为显性，现欲利用以上两种豌豆设计出最佳实验方案，探究控制腋生花、顶生花的等位基因是否与控制高茎、矮茎的等位基因在同一对同源染色体上，并做出判断。 [答案]　方案一：取纯种高茎腋生花豌豆和纯种矮茎顶生花豌豆杂交得F1，让F1自交，如果F2出现四种性状，且性状分离比为9∶3∶3∶1，说明这两对基因的遗传遵循自由组合定律，因此控制腋生花、顶生花的等位基因与控制高茎、矮茎的等位基因不在同一对同源染色体上；若性状分离比为3∶1，则这两对等位基因位于同一对同源染色体上。 方案二：取纯种高茎腋生花豌豆和纯种矮茎顶生花豌豆杂交得F1，将F1与纯种矮茎顶生花豌豆杂交，如果测交后代出现四种性状，其比例为1∶1∶1∶1，说明这两对基因的遗传遵循自由组合定律，因此控制腋生花、顶生花的等位基因与控制高茎、矮茎的等位基因不在同一对同源染色体上；若分离比为1∶1，则这两对等位基因位于同一对同源染色体上。 [解析]　探究控制两对或多对相对性状的基因是否位于一对同源染色体上一般采用F1自交法(F1测交法)，对于控制两对相对性状的基因来说，观察F1后代性状分离比是否为3∶1或9∶3∶3∶1(1∶1或1∶1∶1∶1)。如果是9∶3∶3∶1(1∶1∶1∶1)，则这两对基因位于两对同源染色体上，即遵循自由组合定律，如果是3∶1(1∶1)，则这两对等位基因位于同一对同源染色体上，即不遵循自由组合定律。 2．判断一对基因在染色体上的位置 (1)基因位于X染色体上，不同基因型个体间交配方式的分析 交配方式 子代个体基因型 子代性状表现 XAXA×XAY XAXA、XAY 无论雌雄，均表现为显性 XAXA×XaY XAXa、XAY 无论雌雄，均表现为显性 XaXa×XAY XAXa、XaY 雌性均为显性，雄性均为隐性 XaXa×XaY XaXa、XaY 无论雌雄，均表现为隐性 XAXa×XaY XAXa、XaXa、XAY、XaY 显性个体∶隐性个体＝1∶1，且在雌性和雄性中均出现 XAXa×XAY XAXA、XAXa、XAY、XaY 显性个体∶隐性个体＝3∶1，且隐性个体只出现在雄性中 (2)判断基因位于常染色体上还是位于X染色体上 ①在已知显隐性性状的条件下，可设置雌性隐性性状个体与雄性显性性状个体杂交 ②在未知(或已知)显性性状条件下，可设置正、反交实验 a．若正、反交结果相同，则基因位于常染色体上。 b．若正、反交结果不同，则基因位于X染色体上。 (3)判断基因是位于X、Y染色体同源区段上还是仅位于X染色体上 ①在已知显隐性性状的条件下 a．用雌性隐性性状的个体与雄性纯合显性性状的个体杂交 ②在未知(或已知)显性性状条件下，可利用具有相对性状的纯合个体设置正、反交实验。 a．若正、反交结果相同，则基因位于X、Y染色体的同源区段上。 b．若正、反交结果不同，则基因仅位于X染色体上。 (4)判断基因位于X、Y染色体的同源区段上还是位于常染色体上 用“纯合隐性雌×纯合显性雄”进行杂交，获得的F1全表现为显性性状，再让F1的雌雄个体随机交配获得F2，观察F2的表型情况。即 隐性♀×(纯合)显性♂ 　　　　　⇓ 　　F1(均表现显性性状) ⇓雌雄交配 [例3]　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，一个种群雌、雄鼠均为灰色，另一个种群雌、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)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。 [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 [解析]　(1)因种群中雌、雄鼠均有灰色和黑色，故可认为控制该性状的基因不位于Y染色体的Ⅱ2区段上。 (2)在已知显隐性的条件下，判断基因位于X、Y染色体同源区段上还是仅位于X染色体上，一般采用隐性雌性和显性雄性进行杂交，因此选用黑色雌鼠与灰色雄鼠杂交，如果子代所有雄性均为黑色个体，则说明B、b基因位于Ⅱ1区段上，如果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，如果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；如果后代中雌雄个体均出现灰色∶黑色＝1∶1，则B、b基因位于常染色体上，即Bb×bb→Bb和bb。 1．下面是探究基因位于X、Y染色体的同源区段上，还是只位于X染色体上的实验设计思路，下列说法正确的是(　　) 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 对点突破 结论：①若子代雌雄个体全表现显性性状，则基因位于X、Y染色体的同源区段上。 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染色体的同源区段上。 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①②”能够完成上述探究任务 D．“方法2＋结论③④”能够完成上述探究任务 答案：C 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染色体的同源区段上，还是只位于X染色体上，结果都为子代雌、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染色体的同源区段上，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，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”能够完成上述探究任务。 2．野生型果蝇(纯合子)的眼形是圆眼，某遗传学家在研究中偶然发现一只棒眼雄果蝇，他想探究果蝇眼形的遗传方式，设计了如图甲所示实验。图乙为雄果蝇染色体的模式图及性染色体放大模式图。据图分析回答下列问题。 (1)若F2中圆眼∶棒眼≈3∶1，且雌、雄果蝇个体中均有圆眼、棒眼，则控制圆眼、棒眼的基因位于______染色体上。 (2)若F2中圆眼∶棒眼≈3∶1，但仅在雄果蝇中有棒眼，则控制圆眼、棒眼的基因可能位于____________上，也可能位于________上。 (3)请从野生型、F1、F2中选择合适的个体，设计方案，对上述(2)中的问题做出进一步判断。 实验步骤： ①用F2中棒眼雄果蝇与F1中雌果蝇交配，得到________________； ②用__________与____________交配，观察子代中有没有________个体出现。 预期结果与结论： ①若只有雄果蝇中出现棒眼个体，则圆眼、棒眼基因位于________________上； ②若子代中没有棒眼果蝇出现，则圆眼、棒眼基因位于________________上。 答案：(1)常 (2)X染色体的区段Ⅱ　X、Y染色体的同源区段Ⅰ(顺序可颠倒) (3)实验步骤：①棒眼雌果蝇　②棒眼雌果蝇　野生型雄果蝇　棒眼　预期结果与结论：①X染色体的区段Ⅱ　②X、Y染色体的同源区段Ⅰ 解析：假设控制圆眼、棒眼的基因用D、d表示。(1)圆眼果蝇与棒眼果蝇杂交，F1全部是圆眼果蝇，说明果蝇的圆眼是显性性状，若F2中圆眼∶棒眼≈3∶1，且雌、雄果蝇个体中均有圆眼、棒眼，说明眼形的遗传与性别无关，则控制圆眼、棒眼的基因位于常染色体上。 (2)根据题意说明眼形的遗传与性别有关，若控制该性状的相关基因位于X染色体的区段Ⅱ上，则亲本XDXD×XdY，F1为XDXd、XDY，F1相互交配，F2中XDXd∶XDY∶XDXD∶XdY＝1∶1∶1∶1，即圆眼∶棒眼＝3∶1；若该基因位于X、Y染色体的同源区段Ⅰ上，则亲本XDXD×XdYd，F1为XDXd、XDYd，F1相互交配，F2中XDXd∶XDYd∶XDXD∶XdYd＝1∶1∶1∶1，即圆眼∶棒眼＝3∶1。 (3)若基因位于X染色体的区段Ⅱ上，则F2中棒眼雄果蝇(XdY)×F1中圆眼雌果蝇(XDXd)→XDXd(圆眼)、XdXd(棒眼)、XdY(棒眼)、XDY(圆眼)，选取子代中的棒眼雌果蝇(XdXd)与野生型雄果蝇(XDY)交配→XDXd(圆眼)∶XdY(棒眼)＝1∶1，则只有雄果蝇中出现棒眼；若基因位于X、Y染色体的同源区段Ⅰ上，则F2中棒眼雄果蝇(XdYd)×F1中雌果蝇(XDXd)→XDXd(圆眼)、XdXd(棒眼)、XdYd(棒眼)、XDYd(圆眼)，选取子代中的棒眼雌果蝇(XdXd)与野生型雄果蝇(XDYD)交配→XDXd(圆眼)∶XdYD(圆眼)＝1∶1，则子代中没有棒眼果蝇出现。 3．果蝇是常用的遗传学实验材料，请分析并回答下列问题。 Ⅰ.果蝇的灰身和黑身受常染色体上的一对等位基因(用A、a表示)控制，红眼和白眼受X染色体上的一对等位基因(用B、b表示)控制。某兴趣小组分别对果蝇眼色和体色的遗传进行研究，实验结果如表。回答下列问题。 P 红眼(♀)×白眼(♂) 灰身(♀)×黑身(♂) F1 红眼 灰身 F2 红眼∶白眼＝3∶1 灰身∶黑身＝3∶1 (1)由实验结果可知，F2中白眼果蝇的性别是________。 (2)现用纯合的灰身红眼果蝇(♀)与黑身白眼果蝇(♂)杂交，F1雌雄个体交配得F2，预期F2可能出现的基因型有________种，雄性中黑身白眼果蝇的比例为________，灰身红眼雌果蝇中纯合子比例为________。 Ⅱ.现有纯种果蝇长翅和残翅雌雄个体若干，如何通过只做一代杂交实验判断控制该对性状的基因(H、h)是位于常染色体上，还是X染色体上？请写出实验思路、判断依据及相应结论。(不要求判断显隐性，不要求写出子代具体表型) (1)实验思路：____________________________________。 (2)判断依据及结论： ①如果________________________，则控制该性状的基因(H、h)位于常染色体上； ②如果_____________，则控制该性状的基因(H、h)位于X染色体上。 答案：Ⅰ.(1)雄性 (2)12　1/8　1/6 Ⅱ.(1)选用长翅和残翅的雌雄果蝇进行正、反交，观察子代的表型 (2)①正、反交的子代表型相同　②正、反交的子代表型不同 解析：Ⅰ.已知果蝇的灰身和黑身受常染色体上的一对等位基因(用A、a表示)控制，F1全为灰身，则灰身对黑身为显性，亲代果蝇基因型分别为AA、aa；红眼和白眼受X染色体上的一对等位基因(用B、b表示)控制，F1全为红眼，则红眼对白眼为显性，亲代果蝇基因型分别为XBXB、XbY。 (1)由分析可知，单考虑红眼、白眼这一对相对性状，亲代果蝇基因型分别为XBXB、XbY，F1基因型为XBXb、XBY，F2中白眼果蝇基因型为XbY，表现为雄性。 (2)现用纯合的灰身红眼果蝇(♀)AAXBXB与黑身白眼果蝇(♂)aaXbY杂交，F1基因型为AaXBXb、AaXBY，故F2可能出现的基因型有3×4＝ 12(种)，雄性中黑身白眼果蝇aaXbY的比例＝1/4×1/2＝1/8，灰身红眼雌果蝇中纯合子AAXBXB的比例＝1/3×1/2＝1/6。 Ⅱ.(1)若要通过只做一代杂交实验判断控制该对性状的基因(H、h)是位于常染色体上还是位于X染色体上，可选用长翅和残翅的雌雄果蝇进行正、反交，观察子代的表型。 (2)①如果正、反交的子代表型相同，则控制该性状的基因(H、h)位于常染色体上。 ②如果正、反交的子代表型不同，则控制该性状的基因(H、h)位于X染色体上。 4．已知红玉杏花朵颜色由两对基因(A、a和B、b)控制，A基因控制色素合成，该色素随液泡中细胞液pH降低而颜色变浅。B基因与细胞液的酸碱性有关。红玉杏花基因型与表型的对应关系见表。 基因型 A_bb A_Bb A_BB、aa_ _ 表型 深紫色 淡紫色 白色 (1)以纯合白色植株和纯合深紫色植株作亲本杂交，子一代全部是淡紫色植株。该杂交亲本的基因型组合是________________________。 (2)有人认为A、a和B、b基因位于一对同源染色体上，也有人认为A、a和B、b基因位于两对同源染色体上。现利用淡紫色红玉杏(AaBb)设计实验进行探究。 实验步骤：让淡紫色红玉杏(AaBb)植株自交，观察并统计子代红玉杏花的颜色和比例(不考虑同源染色体非姐妹染色单体的交换)。 实验预测及结论： ①若子代红玉杏花色表型及比例为________________________， 则A、a和B、b基因位于两对同源染色体上。 ②若子代红玉杏花色表型及比例为___________________________， 则A、a和B、b基因位于一对同源染色体上，且A和B在同一条染色体上。 ③若子代红玉杏花色表型及比例为__________________________， 则A、a和B、b基因位于一对同源染色体上，且A和b在同一条染色体上。 (3)若A、a和B、b基因位于两对同源染色体上，则取淡紫色红玉杏(AaBb)自交，F1中白色红玉杏的基因型有________种，其中纯种个体大约占________ 。 答案：(1)AABB×AAbb或aaBB×AAbb (2)①深紫色∶淡紫色∶白色＝3∶6∶7　②淡紫色∶白色＝1∶1 ③深紫色∶淡紫色∶白色＝1∶2∶1 (3)5　3/7 解析：(1)纯合白色植株和纯合深紫色植株(AAbb)杂交，子一代全部是淡紫色植株(A_Bb)，由此可推知，亲本中纯合白色植株的基因型为AABB或aaBB。 (2)淡紫色红玉杏(AaBb)植株自交，可根据题目所给结论逆推实验结果。若A、a和B、b基因位于两对同源染色体上，则自交后代出现9种基因型，3种表型，其比例为深紫色∶淡紫色∶白色＝(3/4×1/4)∶(3/4×1/2)∶(1－3/4×1/4－3/4×1/2)＝3∶6∶7。若A、a和B、b基因位于一对同源染色体上，且A和B在同一条染色体上，则自交后代出现1/4AABB、1/2AaBb、1/4aabb，表型及比例为淡紫色∶白色＝1∶1；若A、a和B、b基因位于一对同源染色体上，且A和b在同一条染色体上，则自交后代出现1/4AAbb、1/2AaBb、1/4aaBB，表型及比例为深紫色∶淡紫色∶白色＝1∶2∶1。 (3)若A、a和B、b基因位于两对同源染色体上，淡紫色红玉杏(AaBb)植株自交，F1中白色红玉杏有1AABB、2AaBB、1aaBB、2aaBb、1aabb，共5种，其中纯种个体大约占3/7。 ⇒ b．用雌性显性杂合子和雄性纯合显性个体杂交 F2 $$