3.8《分离定律》染色体变异-基因分离定律从0基础到精通

《基 因 分 离 定 律》 — 染色体数目异常 主讲人：刘大鹏 A a A a 卵原细胞 卵细胞 卵细胞 A A 减数 分裂 精原细胞 精子 精子 减数 分裂 a a 一、二倍体减数分裂图解 P Aa →（ A a） 二、二倍体减数分裂模型 A A A P AA →（1A ） P aa →（1a ） A a a a a A a A a 三、单体减数分裂模型 A a A a P AO →（A O） P aO →（ a O） A a A P AAA →（ A AA） P aaa →（ a aa ） A A A A a a a a a 四、纯合三体减数分裂模型 A a a A A a A a a A a a a A A A a P Aaa →（ A aa Aa a） P AAa →（ AA a Aa A） × × A 五、杂合三体减数分裂模型 A+ A a A a P A + Aa →（ A + Aa A A + a a A + A ） A+ A a A+ A a A+ A A a a a a A a A A P AAaa →（ AA aa Aa） × 六、四倍体减数分裂模型 A A a a a a A a A A P AAAaaa →（ AAA aaa AAa ） a A A a × A a A a 七、六倍体减数分裂模型 八、特殊倍体杂交模型深度总结 P AO × aa ↓ F1 P aaa × AA ↓ F1 P AAA × aa ↓ F1 ♂ ♀ 1 Aa o ao ♂ ♀ 1 A Aa AA AAa ♂ ♀ 1 a Aa Aaa P Aaa × AAaa ↓ F1 P Aaa × Aa ↓ F1 ♂ ♀ A a A AA Aa aa Aaa aaa Aa AAa Aaa a Aa aa ♂ ♀ AA aa Aa A AAA Aaa AAa aa AAaa aaaa Aaaa Aa AAa Aaaa AAaa a AAa aaa Aaa P AAAaaa × Aa ↓ F1 ♂ ♀ A a AAA AAAA AAAa aaa Aaaa aaaa Aaa AAaa Aaaa AAa a AAAa 九、特殊倍体自交模型 P AA ↓ F1 Aa P Aa ↓ F1 AA Aa aa P aa ↓ F1 aa ♂ ♀ 1 1 1AA ♂ ♀ 1 1aa ♂ ♀ A a A AA Aa a Aa aa ♂ ♀ AA a Aa A AA AAAA AAa AAAa AAA a AAa aa Aaa Aa Aa AAAa Aaa AAaa AAa A AAA Aa AAa AA P AAa ♂ ♀ A aa Aa a A AA Aaa AAa Aa aa Aaa aaaa Aaaa aaa Aa AAa Aaaa AAaa Aaa a Aa aaa Aaa aa P Aaa P AAaa ♂ ♀ AA aa Aa AA AAAA AAaa AAAa aa AAaa aaaa Aaaa Aa AAAa Aaaa AAaa P AAAaaa ♂ ♀ AAA aaa AAa Aaa AAA AAAAAA AAAaaa AAAAAa AAAAaa aaa AAAaaa aaaaaa AAaaaa Aaaaaa AAa AAAAAa AAaaaa AAAAaa AAAaaa Aaa AAAAaa Aaaaaa AAAaaa AAaaaa 【例】受到不利因素影响时，染色体在着丝粒区域会发生断裂，形成两条各自 均有着丝粒活性的端着丝粒染色体(着丝粒在染色体的一端)，如图所示。甲 是具有该种染色体的携带者(一条染色体断裂)，无严重病症但生育的后代可 能存在问题，已知甲在进行减数分裂时，染色体联会不受影响，但染色体分 离是随机的。下列关于甲的叙述正确的是（ ）。 A.甲的染色体数目增加但基因的数目不变 B.只考虑图示染色体，甲可能会形成圣种配子 C.甲与正常人婚配，子代染色体形态、数目正常者占1/3 D.甲与正常人婚配，子代染色体数目异常的占2/3 A B.只考虑图示染色体，甲可能会形成4种配子 C.甲与正常人婚配，子代染色体形态、数目正常者占1/3 D.甲与正常人婚配，子代染色体数目异常的占2/3 16 【例】小黑麦为二倍体生物，1个染色体组中含有7条染色体，分别记为1-7号， 其中任何1条染色体缺失均会造成单体，即共有7种单体。单体在减数分裂时， 未配对的染色体随机移向细胞的一极，产生的配子成活率相同且可以随机结 合，后代出现二倍体、单体和缺体（即缺失一对同源染色体）三种类型，利 用单体遗传可以进行基因的定位。 （1）若需区分7种不同的单体，可以利用显微镜观察______________________进 行判断。 （2）每一种单体产生的配子中，含有的染色体数目为________条。 染色体的大小和形态 1 2 3 4 5 6 7 6或7 （3）已知小黑麦的抗病（B）与不抗病（b）是一对相对性状，但不知控制该 性状的基因位于几号染色体上，若某品种小黑麦为抗病纯合子（无b基因即 视为纯合子），且为7号染色体单体，将该抗病单体与______________________ 杂交，通过分析子一代的表现型可以判断抗病基因是否位于7号染色体上。 ①若子一代表现为__________________________，则该基因位于7号染色体上； 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 7 B b b 不抗病的正常二倍体 抗病和不抗病的两种类型 （3）已知小黑麦的抗病（B）与不抗病（b）是一对相对性状，但不知控制该 性状的基因位于几号染色体上，若某品种小黑麦为抗病纯合子（无b基因即 视为纯合子），且为7号染色体单体，将该抗病单体与______________________ 杂交，通过分析子一代的表现型可以判断抗病基因是否位于7号染色体上。 ②若子一代表现为____________，则该基因不位于7号染色体上。 不抗病的正常二倍体 均为抗病 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 7 B b b （4）若已确定抗病基因位于7号染色体上，则该抗病单体自交，子一代表现 型及比例为____________________。 1 2 3 4 5 6 7 B ♂ ♀ BB BO BO OO 抗病：不抗病=3:1 【例】某二倍体植物宽叶（M）对窄叶（m）为显性，红花（R）对白花（r） 为显性（基因M、m与基因R、r在2号染色体上）。现有一宽叶红花突变体， 推测其体细胞内与该表现型相对应的基因组成为图甲、乙、丙中的一种，其 他同源染色体数目及结构正常。现只有各种缺失一条染色体的植株可供选择， 请设计一步杂交实验，确定该突变体的基因组成是哪一种。（注：各类型配 子活力相同；控制某一性状的基因都缺失时，幼胚死亡）。 实验步骤： ①________________________________________________________； ②观察、统计后代表现型及比例。 m r 用该突变体与缺失一条2号染色体的窄叶白花植株杂交 结果预测： Ⅰ.若______________________________________，则为图甲所示的基因组成； m r ♂ ♀ MmRr Mmrr O O 宽叶红花与宽叶白花植株的比为 1:1 × 结果预测： Ⅱ.若________________________________________，则为图乙所示的基因组成； ♂ ♀ MmRr MmrO O OO m r 宽叶红花与宽叶白花植株的比为 2：11 × 结果预测： Ⅲ.若____________________________________，则为图丙所示的基因组成。 ♂ ♀ MmRr mrO O OO m r 宽叶红花与窄叶白花植株的比为 2:1 × 【例】果蝇（2n=8）是遗传学研究中常用的材料。回答下列与果蝇遗传有关的 问题： （1）研究果蝇的基因组时，应该研究____条染色体。 5 26 （2）果蝇的气门部分缺失（A）和正常气门（a）为一对相对性状。若现将一 只发生了染色体变异的气门部分缺失的果蝇（基因型为AAa）与另一只未变异 的正常气门果蝇进行杂交，子代中气门部分缺失果蝇与正常气门果蝇数量之比 为______。 5:1 P AAa × aa ↓ ♂ ♀ 1a AA AAa a aa Aa Aaa A Aa 【例】如图为某三体(含三条7号染色体)水稻的6号、7号染色体及相关基因示意图， 图中基因A/a控制水稻的有芒和无芒，基因B/b控制抗病和易感病，且抗病对易感 病为显性。已知该三体水稻产生配子时，7号染色体中的一条染色体会随机进入 配子中，最终形成含1条或2条7号染色体的配子，含2条7号染色体的精子不参与 受精，其他配子均正常参与受精。下列相关叙述正确的是（ ） A.三体水稻的任意一个体细胞中都有三个染色体组 B.减数分裂过程中， 6号、7号染色体上的等位基因都会分离 C.该三体水稻作父本，与基因型为bb的母本杂交，子代中抗病个体占1/3 D.三体水稻可能是7号染色体异常的精子与正常卵细胞受精产生的 P Bbb × bb ↓ ♂ ♀ 1b B Bb bb（不育） bbb（不存在） Bb（不育） BBb（不存在） b bb 【例】某自花传粉植物，花的颜色由一对等位基因（B/b）控制，为了对控制花 色的基因进行染色体定位，现选取某开红花的植物自交，子代红花和黄花植 株比例为3：1。现将该开黄花的植株做父本，与开红花的三体纯合植株杂交， 选取F1中的三体与黄花植株杂交得F2，下表为部分杂交结果。回答下列问题： 母本 F2表型及数量 开黄花 开红花 6-三体 31 150 9-三体 119 120 6 9 其他 6 9 其他 6 9 其他 6 9 其他 P bb × BBB B B B B B P bb × BB F1 Bb BBb F1 Bb F1 BBb × bb F1 Bb × bb F2 BBb bb Bbb Bb F2 Bb bb 【例】某自花传粉植物，花的颜色由一对等位基因（B/b）控制，为了对控制花 色的基因进行染色体定位，现选取某开红花的植物自交，子代红花和黄花植 株比例为3：1。现将该开黄花的植株做父本，与开红花的三体纯合植株杂交， 选取F1中的三体与黄花植株杂交得F2，下表为部分杂交结果。回答下列问题： 母本 F2表型及数量 开黄花 开红花 6-三体 31 150 9-三体 119 120 （1）花的颜色这一对相对性状中，__________为隐性性状，三体属于 ______________变异，该变异_______（填“能”或“不能”）通过显微镜 观察。 开黄花 染色体数目 能 （2）根据F2的表型及数量分析可知，控制花色的基因位于______号染色体上， 与6-三体杂交后F1中与花色有关的基因型及比例为_________________。 母本 F2表型及数量 开黄花 开红花 6-三体 31 150 9-三体 119 120 6 Bb：BBb=1:1 P bb × BBB F1 Bb BBb （3）选取9-三体杂交组F2的个体自交，F3的表型及比例为___________________。 母本 F2表型及数量 开黄花 开红花 6-三体 31 150 9-三体 119 120 P bb × BB F1 Bb × bb F2 Bb bb F3 （ BB Bb bb） bb 开红花:开黄花=3:5 【例】水稻是我国重要的粮食作物，水稻稻瘟病是由稻瘟病菌侵染水稻 引起的病害，严重危害我国粮食生产安全。与使用农药相比，抗稻瘟 病基因的利用是控制稻瘟病更加有效、安全和经济的措施。水稻的抗 稻瘟病是由基因R控制的，与不抗稻瘟病均位于第11号染色体上。 注：水稻至少有一条正常的11号染色体才能存活，研究人员发现两株染色体异常稻（体细胞染色体如图1所示），请据图1分析回答： （1）植株甲的可遗传变异类型具体为_________________，请简要写出区分该变异类型与基因突变最简单的鉴别__________________________。 染色体片段缺失 用显微镜观察染色体的结构 （2）已知植株甲的基因型为Rr，若要确定R基因位于正常还是异常的11号染色体上，请用最简单的方法设计实验证明R基因的位置（写出杂交组合预期结果及结论）。 ①__________，将种子种植后观察子代植株的产量，统计性状分离比； ②若子代______________，R基因在11号正常染色体上； 若子代__________________________，R基因在11异常染色体上； R r r R 让甲自交 P Rr F1 RR Rr rr 全为抗稻瘟病 抗稻瘟病：不抗稻瘟病=2:1 ③若R位于异常染色体上，若让植株甲、乙进行杂交，假设产生配子时，三条互为同源的染色体其中任意两条随机联会，然后分离，多出的一条随机分配到细胞的一极，则子代植株表现型及比例为 __________________________。 r R r r R P Rr × Rrr ♂ ♀ R rr Rr r R R Rrr RRr Rr r Rr rrr Rrr rr 抗稻瘟病：不抗稻瘟病=8:3 【例】请根据生物变异、育种及进化有关知识分析回答问题 （一）亲本的基因型为AABB和aabb的植株杂交（两对基因独立遗传），取F1 的花药进行离体培养，再用秋水仙素处理，使其长成植株。 （1）这样培养出来的植株与杂交育种后代不同的是，它们都是________，自交 后代不会发生性状分离。 （二）将基因型为AA和aa的两个植株杂交，得到F1，将F1再作进一步处理， 据图分析并回答： AA × aa → F1 幼苗 自然生长 秋水仙素 甲植株 乙植株 丙植株 × → 纯合子 （2）用乙植株的花粉直接培育出的后代属于_____倍体。其经秋水仙素处理后 的四倍体植株基因及比例为_________________________________。 AA × aa → F1 幼苗 自然生长 秋水仙素 甲植株 乙植株 丙植株 × → P AAaa → 单 倍 体 植 株： AA，aa，Aa 秋水仙素处理： AAAA，aaaa，AAaa ♂ AA，aa，Aa AAAA：aaaa：AAaa=1:1:4 单 （3）丙植株的基因型和比例是____________________________________。 AA × aa → F1 幼苗 自然生长 秋水仙素 甲植株 乙植株 丙植株 × → P Aa × AAaa ↓ F1 AAA：Aaa：Aaa：aaa=1:5:5:1 ♂ ♀ AA aa Aa A AAA AAa AAa a AAa aaa Aaa AAA：Aaa：Aaa：aaa=1:5:5:1 （4）丙植株的体细胞中含有_____个染色体组，由此可推断形成丙植株的甲 和乙植株_______（“是”或“不是”）同一物种，原因是 ________________________。 AA × aa → F1 幼苗 自然生长 秋水仙素 甲植株 乙植株 丙植株 × → 3 不是 甲和乙之间有生殖隔离 （三）某植物种群，AA基因型个体占30%，aa基因型个体占20%，则： （5）该种群的植物个体自交，后代中A的基因频率是_______。 （6）依据现代生物进化理论，这种植物在两年中是否发生了进化？ 55% 这种植物在两年中未发生进化。 小结： 序号 基因型 配子种类 配子比例 1 AO A：O 1：1 2 aO a：O 1：1 3 AA A 1 4 aa a 1 5 Aa A：a 1：1 6 AAA A：AA 1：1 7 aaa a：aa 1：1 8 AAa AA：a：Aa：A 1：1：2：2 9 Aaa A：aa：Aa：a 1：1：2：2 10 A + Aa A+：Aa：A ：A+a：a ：A+A 1：1：1：1：1：1 11 AAaa AA：aa：Aa 1：1：4 12 AAAaaa AAA：aaa：Aaa：AAa 1：1：9：9 $$