内容正文:
专题06 遗传规律
目录
第一部分 高考风向解读 洞察考向,感知前沿
第二部分 核心要点提升 要点精析、能力提升
知识串联·核心必记
要点01 孟德尔遗传定律
要点02 孟德尔遗传规律中的特殊情况分析
要点03 伴性遗传
专题拓展·能力提升
热点情境 表观遗传与遗传计算
微专题拓展 基因定位的新技术
第三部分 题型精准突破 固本培优,精准提分
A组·保分基础练
题型01 基因的分离定律
题型02 基因的自由组合定律
题型03 性别决定和伴性遗传
B组·增分能力练
第四部分 真题演练进阶 对标高考,感悟考法
考情解读
核心要点
高考考情
高考新风向
基因的分离
定律和自由组合定律
(2025江苏卷)自由组合定律(9:3:3:1变式、三对同源染色体)、自由交配
(2024江苏卷)自由组合定律(基因连锁、9:3:3:1变式、三对同源染色体)、基因互作(抑制作用)、自由交配
(2023江苏卷) 分离定律(基因连锁)、基因定位、自由组合定律
1.规律变式深化,突破常规比例:重点考查孟德尔规律特例,核心围绕9:3:3:1、1:1:1:1 变式计算,兼顾分离定律异常现象(如合子致死、抑制基因),提升比例分析与逻辑推导难度。
2.思维方法聚焦,强化拆分应用:高频考查“用分离定律思维解决自由组合问题”,要求拆分多对基因,分步推导基因型、表现型及概率,凸显化繁为简的解题逻辑。
3.伴性遗传侧重实用分析:核心考查伴性遗传规律应用、遗传系谱图判定,常与性别关联的性状比例偏离问题结合,强调交叉遗传等关键特征的实际判断。
性别决定和伴性遗传
(2025江苏卷)伴性遗传(XO型)、基因互作(抑制作用)
(2024江苏卷)伴性遗传(合子致死)
(2023江苏卷)伴性遗传(X、Y同源区段、隐性基因导致会导致雌性变成不育雄性)
新风向演练
1.【新载体·融合转基因技术】(2025·江苏苏州八校·三模)T1是小鼠胚胎存活的关键基因,T1基因被切割后会导致功能丧失。研究者构建如表中的3种转基因小鼠。下列相关叙述不合理的是( )
雌鼠甲(转基因纯合子)
雄鼠乙
雄鼠丙
转入基因的位置
常染色体
X染色体
Y染色体
转入的基因及功能
基因A:转录出的RNA特异性结合T1基因,引导C蛋白切割T1基因
基因C:表达C蛋白,在A基因RNA的引导下,切割T1基因
A.可利用显微注射将目的基因导入受精卵,获得转基因小鼠
B.将甲与乙杂交,子代雌鼠胚胎因T1功能缺失而未能存活
C.将甲与丙杂交,获得F1与野生型交配,F2只有雌鼠存活
D.该技术可实现精准控制性别,节省养殖资源和人力成本
【答案】C
【详解】A、可利用显微注射将目的基因导入受精卵,获得转基因小鼠,A正确;
B、设插入基因A的雌鼠甲(转基因纯合子)基因型是AAXOXO(O代表无相应基因),雄鼠乙的基因型为OOXCYO,雄鼠丙的基因型为OOXOYC, 将甲与乙杂交,子代为AOXCXO,AOXOYO。AOXCXO因为基因A与基因C同时存在,基因A转录出的RNA特异性结合T1基因,引导C蛋白切割T1基因,导致AOXCXO(子代雌鼠)胚胎因T1功能缺失而未能存活,B正确;
C、将甲(AAXOXO)与丙(OOXOYC)杂交,获得F1为AOXOXO,AOXOYC,AOXOYC胚胎时期死亡,剩下AOXOXO,其与野生型(OOXOYO)交配后代雌鼠(AOXOXO)和雄鼠(AOXOYO)都能存活,C错误;
D、甲与乙杂交,子代雌鼠胚胎因T1功能缺失而未能存活,甲与丙杂交,子代雄鼠胚胎因T1功能缺失而未能存活,所以该技术可实现精准控制性别,节省养殖资源和人力成本,D正确。
故选C。
2.【新情境·家系成员关系复杂】(2025·江苏苏锡常镇四市·二模)发作性运动诱发性运动障碍(PKD)和1型发作性共济失调(EA1)是两种罕见的人类神经系统失调遗传病,PKD和EA1与位于12号染色体上编码钾通道的基因KCNA1突变有关。下图是三个无关联家系的遗传系谱图,家系1、家系2患者均表现为PKD,家系3患者均表现为EA1;下表是部分个体中KCNA1及其突变基因的相关情况。请回答下列问题。
家系
个体
KCNA1及其突变基因部分序列
1
Ⅲ2
正常基因(+):CATGACCACTG
突变基因(T):CATGAACACTG
2
Ⅱ1
正常基因(+):TGAGGGTGATC
突变基因(V):TCAGGATCATC
3
Ⅱ1
正常基因(+):GGCGCGCCAGG
突变基因(A):GGCCCACCAGG
(1)根据上表,KCNA1突变为T是由DNA碱基对 引起的;KCNA1不仅能突变为T,还能突变为V和A,这说明基因突变具有 性,T、V、A互为 基因。
(2)PKD的遗传方式是 :家系2、家系3中Ⅰ2的基因型分别是 、 。
(3)若家系1中Ⅲ1与家系3中Ⅱ1婚配,他们生育一个健康女儿的概率是 。
(4)在家系1和家系2的所有患者中, 致病基因的来源最可能与其他患者不同,理由是 。
(5)突变基因T和A表达都会导致神经细胞膜上钾通道功能缺失,但家系1的患者临床表现为PKD,家系3的患者临床表现为EA1,其原因可能是 。
【答案】(1)替换 不定向 等位
(2)常染色体显性遗传 V/V或者V/+ A/+
(3)1/8
(4)家系1的II3 只有家系1中II3的亲代表型正常,其致病基因最可能来自亲代产生的突变型配子,而其他患者则是亲代本身的致病基因遗传
(5)神经系统失调疾病的发生不是单一因素的作用,还可能受到其它基因和(或)环境因素的影响。
【详解】(1)正常基因(+):CATGACCACTG,突变基因(T):CATGAACACTG,可知,正常基因(+)和突变基因(T)的区别是,正常基因中的一个碱基C变为了A,其余碱基序列保持相同,所以该突变为DNA碱基对的替换引起的。KCNAl基因不仅能突变为T,还能突变为V和A,这说明KCNA1基因可以发生不同方向的突变,即符合基因突变具有不定向性的特点。同一个基因突变产生了一个以上的新基因,他们相互之间互称为等位基因。
(2)题干中表述PKD和EAI与位于12号染色体上编码钾通道的基因KCNA1突变有关,可知该基因位于常染色体上。根据家系1中Ⅲ3基因型为T/+,表型为患病,说明突变基因T对正常基因为显性,所以PKD的遗传方式为常染色体显性遗传。
家系2也是PKD,即常染色体显性遗传,家系2II1基因型为V/+,其父亲不患病为+/+,故家系2I1的V基因来自其母亲,所以其母亲基因型可为V/V或者V/+。 家系3的Ⅱ1基因型为A/+,表型为EA1患病,即A基因对正常基因为显性,所以EA1的遗传方式也是常染色体显性遗传。家系3的II1基因型为A/+,其父亲表型正常,所以他的A基因来自其母亲,其母亲基因型为A/A或者A/+;但是其母亲离婚后与家系3的表型正常的I3婚配,所生女儿Ⅱ2表型正常,即基因型为+/+,故家系3的Ⅱ2的基因型不可能为A/A;所以家系3的I2的基因型为A/+。
(3)家系1的Ⅲ1为患者,所以其一定含有T基因,同时他的母亲不患病,则基因型为+/+,所以家系1的Ⅲ1的基因型为T/+;家系3的Ⅱ1基因型为A/+,由于PKD与EA1都是常染色体显性遗传病,故两者生育一个健康女儿的基因型是+/+,概率是1/2×1/2×1/2=1/8。
(4)分析家系1,发现II3的表型为PKD,但是其父母正常,基因型都为+/+,说明II3的致病基因来自其父母一方或者父母双方在减数分裂产生配子时发生了突变,产生了T基因遗传给了II3;家系1的另外两位患者Ⅲ1和Ⅲ2的致病基因很可能都来自II3的遗传,也可能来自各自母亲产生配子时突变形成的T基因。
分析家系2的I2为患者,由于其父母表型未知,在系谱图中未表示出来,所以I2其致病基因可能来自父母的遗传,也可能来自父母突变产生的V基因传递给I2;而Ⅱ2的V基因可能来自I2的遗传,也可能来自I1的突变。
综上所述,只有家系1的II3的致病基因一定来自其表型正常的父母减数分裂突变后形成了含有T的配子的遗传,即其致病基因最可能来自亲代产生的突变型配子,而其他患者则是亲代本身的致病基因遗传。因此,在家系1和家系2的所有患者中,家系1的II3致病基因的来源最可能与其他患者不同。
(5)在大多数情况下,基因与性状的关系并不是简单的一一对应关系,一个性状可以受到多个基因的影响,一个基因也可以影响多个性状。同时,生物体的性状也不完全是由基因决定的,环境对性状也有着重要作用。因此突变基因T和A虽然都会导致神经细胞膜上钾通道功能缺失,但其患者临床表现不同的原因可能是神经系统失调疾病的发生不是单一因素的作用,还可能受到其它基因和(或)环境因素的影响。
3.【新考法·SSR基因定位技术】(2025·江苏泰州中学·二调)水稻是我国主要的粮食作物,为雌雄同花一年生植物。已知水稻的叶形、株高、育性分别由三对等位基因A/a、B/b、M/m控制,野生型表现为宽叶高秆雄性可育。为获得宽叶高秆雄性不育个体以用于杂交育种,现将野生植株甲与窄叶矮秆雄性不育突变体乙杂交,F1表现为宽叶矮秆雄性可育,F1自交得F2。F2表现为宽叶矮秆雄性可育:宽叶矮秆雄性不育:宽叶高秆雄性可育:窄叶矮秆雄性可育:窄叶矮秆雄性不育:窄叶高秆雄性可育=6:3:3:2:1:1。
(1)亲本的基因型为 ,让F2个体随机交配,子代高杆雄性可育个体所占比例约为 。上述杂交实验并没有出现所需的宽叶高秆雄性不育个体,从相关基因的角度分析,具体原因最可能是 。
(2)SSR是DNA中的简单重复序列,非同源染色体上的SSR重复单位不同(如CA重复或GT重复),不同品种的同源染色体上的SSR重复次数也不同,可用于基因定位。为了对水稻的叶形基因A/a进行染色体定位,对植株甲、乙、F1以及F2提取DNA,表型一致的DNA作混合样本,用不同的SSR引物扩增不同样本的SSR遗传标记,电泳结果如下图:
据电泳结果推测,A/a基因位于 号染色体上,理由是 。进一步对本实验F2宽叶个体中该染色体上的SSR进行扩增检测,电泳后出现的电泳带有 种分布情况。
(3)正常情况下利用雄性不育培育的杂交水稻需要每年制种,原因是 。通过水稻的无融合生殖(不发生雌、雄配子的融合而产生种子的一种繁殖过程)可解决这一问题,水稻无融合生殖受两对基因控制:含基因E的植株形成雌配子时,减数分裂Ⅰ时同源染色体移向同一极,减数分裂Ⅱ正常进行,使雌配子染色体数目加倍;含基因F的植株产生的雌配子不经受精直接发育成植株。雄配子的发育不受基因E、F的影响。下图表示部分水稻品系杂交的过程。
子代中植株Ⅱ自交产生的种子基因型是 。应选择基因型为 的植株通过无融合生殖制备杂交,可以无需年年制备种子。
【答案】(1)AAbbMM、aaBBmm 1/3 基因B/b、M/m位于一对同源染色体上,且高秆基因b与雄性可育基因M在一条染色体上,矮秆基因B与雄性不育基因m位于另一条染色体上,且不发生互换,无法产生bbmm个体
(2)3 F2中窄叶混合样本未检测到甲SSR-3的扩增产物 两
(3)杂交水稻会发生性状分离 eF、ef EeFf
【详解】(1)由于F1表现为宽叶矮秆雄性可育,且宽叶、矮秆、雄性可育为显性性状,亲本野生植株甲为宽叶高秆雄性可育,基因型为AAbbMM,窄叶矮秆雄性不育突变体乙的基因型为aaBBmm,F1基因型为AaBbMm。由于杂交实验并没有出现宽叶高秆雄性不育(A_bbmm)个体,由此推测基因B/b、M/m位于一对同源染色体上,且高秆基因b与雄性可育基因M在一条染色体上,矮秆基因B与雄性不育基因m位于另一条染色体上,且不发生互换,无法产生bbmm个体。F2个体产生雌雄配子的种类及比例为bM:Bm=1:1,让 F2个体随机交配,子代的基因型及比例为bbMM:BbMm:BBmm==1:2:1,由于Bm表现为雄性不育,无法产生BBmm个体,因此高杆雄性可育个体(bbM_)所占比例约为1/3。
(2)由图可知,F2中窄叶混合样本未检测到甲SSR-3的扩增产物,由此可知,A/a基因位于3号染色体上,F2宽叶基因型为Aa、AA,进一步对F2宽叶的3号染色体上的SSR进行扩增、检测,电泳后结果是出现的电泳带有2种分布情况。
(3)杂交水稻会发生性状分离,因此正常情况下利用雄性不育培育的杂交水稻需要每年制种。子代Ⅱ号的基因型为eeFf,其基因型中含有F基因,含基因F的植株产生的雌配子不经受精直接发育成植株,其产生的雌配子的基因型为eF和ef,则后代的基因型均为eF和ef。无融合生殖个体的基因型为EeFf,其产生后代的基因型不变,显然无融合生殖可使水稻的杂种优势稳定遗传,因此应选择基因型为EeFf的植株通过无融合生殖制备杂交,可以无需年年制备种子。
4.【新考法·分子标记技术】(2025·江苏南师附中·四模)科研人员利用射线处理萌发的普通水稻(2n=24)种子后,选育了光温敏雄性不育植株M。该植株在长日照下表现为雄性不育(可通过观察花药形态鉴别),在短日照下表现为雄性可育。
(1)为探究该雄性不育是否由一对等位基因控制,研究者选择的雌性和雄性亲本分别为 、 进行杂交,获得的F₁育性正常,F₁自交获得的F₂中花药形态异常植株占1/4。上述杂交实验应在 (填“长日照”或“短日照”)条件下进行,实验结果 (填“能”或“不能”)说明该性状由一对等位基因控制,理由是 。
(2)研究发现,该性状由一对等位基因(A、a)控制,为进一步定位基因位置,科研人员选取一些位置和序列已知的DNA序列作为分子标记进行分析。将水稻中的12种染色体依次标记为1-12号,植株M和普通水稻中染色体上的分子标记分别依次记为r1~r12和R1~R12检测分子标记,结合(1)中杂交结果,若发现F2花药形态异常植株中 ,则说明雄性不育基因位于3号染色体。若在长日照条件下,让F2自由交配,则F3中雄性不育个体所占比例为 。
(3)通过染色体互换概率分析可以对基因进一步精准定位(与相应基因距离越远,染色体互换概率越大)。若已知雄性不育基因位于3号染色体上,欲进一步明确雄性不育基因在3号染色体的具体位置,科研人员选择了3号染色体上10组分子标记。植株M中3号染色体上的分子标记依次记为:r3-1 ~r3-10。检测花药形态异常植株时发现部分分子标记来自普通水稻(标记为R),其原因是F1在减数分裂时 。将花药形态异常植株中的分子标记R在3号染色体上出现的位置及次数进行统计,结果如图,由该实验结果可确定雄性不育基因a位于 (填标记名称)之间。
【答案】(1)光温敏雄性不育水稻(植株M) 普通水稻 长日照 不能 若该性状由同一对同源染色体上多个基因决定,也可能表现出上述比例
(2)(几乎)没有R3,其他分子标记都有 1/6
(3)3号染色体上分子标记R与r发生了互换 r3-5~r3-7
【详解】(1)由于要探究雄性不育是否由一对等位基因控制,应选择雄性不育植株M作为雌性亲本(因为在长日照下表现为雄性不育,可避免自身花粉干扰),选择普通水稻作为雄性亲本。上述杂交实验应在长日照条件下进行,因为在短日照下植株M表现为雄性可育,这样会影响杂交过程。仅根据F1自交获得的F2中花药形态异常植株(雄性不育)占1/4这一比例,不能说明该性状由一对等位基因控制,因为若该性状由同一对同源染色体上多个基因决定,也可能表现出上述比例。
(2)若发现F2花药形态异常植株(aa)中均只含有分子标记r3,没有R3,而其他分子标记都有,则说明雄性不育基因位于3号染色体。由(1)可知F2的基因型及比例为AA:Aa:aa = 1:2:1,在长日照条件下,aa表现为雄性不育,不能产生雄配子,能产生雄配子的是AA:Aa=1:2,则A的基因频率为2/3,a的基因频率为1/3,产生的雌配子是A=1/2,a=1/2,自由交配后F3中不育个体aa所占比例为1/3×1/2 = 1/6。
(3)检测花药形态异常植株时发现部分分子标记来自普通水稻(标记为R),其原因是F1在减数分裂时3号染色体的非姐妹染色单体之间发生了互换,导致植株M的3号染色体部分片段与普通水稻3号染色体片段发生交换,从而出现来自普通水稻的分子标记。从图中可以看出,r3-5和r3-7中间R标记次数为0,说明这两个标记之间的区域与雄性不育基因紧密连锁,没有发生互换或者互换概率极小,所以可确定雄性不育基因a位于 r3-5和r3-7之间。
知识串联·核心必记
要点01 孟德尔遗传定律
1、基因的分离与自由组合的比较与联系
类型
基因的分离定律
基因的自由组合定律
研究的相对性状
一对
两对(或多对)
涉及的遗传因子
一对
两对(或多对)
F1配子的种类及比例
2种;比值相等
4种(2n种); 比值相等
F1配子间的组合数
4
16(4n)
F2基因型种类及比值
3种;1︰2︰1
9种(3n种); (1:2:1)n
F2表现型种类及比值
2种;显︰隐=3︰1
4种(2n种); 9:3:3:1((3:1)n)
F1测交后代基因型种类及比值
2种;1︰1
4种(2n种); 1:1:1:1((1:1)n)
F1测交后代表现型种类及比值
2种;1︰1
4种(2n种); 1:1:1:1((1:1)n)
遗传实质
F1形成配子时,成对的遗传因子发生分离,分别进入不同的配子中,随配子遗传给后代。
F1形成配子时,决定同一性状的成对的遗传因子彼此分离,决定不同性状的遗传因子自由组合。
联系
两个遗传定律都发生在减数分裂形成配子时,且同时起作用;分离定律是自由组合定律的基础
注:(1)若F2中显性性状的比例为(3/4)n,则该性状由n对等位基因控制。
(2)若子代性状分离比之和为4n,则该性状由n对等位基因控制。
(3)从特殊的性状分离比入手进行分析,如27/64=(3/4)3、1/8=(1/2)3等。
2、显性性状和隐性性状的判断
判断依据
根据子代性状判断
根据子代性状分离比判断
根据遗传系谱图判断
具体方法
①不同性状的亲本杂交子代只表现一种性状,子代所表现的性状为显性性状。
②相同性状的亲本杂交子代表现不同性状,子代所表现的新的性状为隐性性状。
具一对相对性状的亲本杂交 ⇒ F2性状分离比为3 : 1 ⇒ 分离比为3的性状为显性
无中生有为隐性、有中生无为显性
3、连续自交和自由交配的概率计算
(1)杂合子Dd连续自交n代(如下图),杂合子比例为(1/2)n,纯合子比例为1-(1/2)n,显性纯合子比例=隐性纯合子比例=[1-(1/2)n]×1/2
(2)自由交配问题:自由交配是指种群中各个体均有相同的交配机会。常用解法:配子比例法。
以基因型为1/3AA、2/3Aa的动物群体为例进行随机交配,先计算含A的雄配子所占比例为1/3+2/3×1/2=2/3,含a的雄配子所占比例为1-2/3=1/3,同理,含A的雌配子和含a的雌配子所占比例分别为2/3和1/3。列表分析如下:
雌配子
雄配子
2/3A
1/3a
2/3A
4/9AA
2/9Aa
1/3a
2/9Aa
1/9aa
基因型及概率为4/9AA、4/9Aa、1/9aa,表型及概率为8/9A_、1/9aa。
4、连锁与互换
(1)基因连锁遗传现象(以A、a和B、b两对基因为例)
类型
两对基因完全连锁(无交换)
两对基因不完全连锁(存在交换)
结果
AaBb自交,若后代性状分离比为3∶1,则AaBb基因位置如图1所示;若后代若性状分离比为1∶2∶1,则AaBb基因位置如图2所示。
测交后代性状分离比为A_B_∶A_bb∶aaB_∶aabb=p∶q∶q∶p(p和q表示各自占比,均小于1/2)。
①若p>1/4>q,则AaBb基因位置如图1所示,重组型配子比例为2q,发生交换的细胞占比为4q或2-4p。
②若p<1/4<q,则AaBb基因位置如图2所示,重组型配子比例为2p,发生交换的细胞占比为4p或2-4q。
图型
图1 图2
(2)互换与重组
类型
单交换
双交换
概念
在同源染色体的非姐妹染色单体之间,仅发生一次遗传物质交换,交换位点单一。
在同一对同源染色体的非姐妹染色单体之间,两个不同的位置发生两次独立的交换。这两次交换是先后或同时发生的独立事件,且两个交换位点之间存在一段不重叠的 DNA 序列(即两次交换被一段未交换的DNA隔开)。
分子层
面表现
同源DNA分子在一个特定区域发生单链入侵、交叉形成与拆分的完整过程。
两次交换的片段分别来自两个独立的异源双链区域,中间区域的 DNA 链未发生实质性交换,表现为 “外侧基因重组、中间基因不重组” 的特征。这样也就达到了敲除或转入基因。
图示
特点与
计算
①双交换型的概率低于单交换型。
②互换率=重组型配子÷总配子数×2×100%。
③发生互换的初级性母细胞的比值=(配子)交换率的2倍。
【典例1】科研人员用一种甜瓜(2n)的纯合亲本进行杂交得到F1,F1经自交得到F2,结果如下表。已知A、E基因同在一条染色体上,a、e基因同在另一条染色体上,当E、F基因同时存在时果皮才表现出有覆纹性状。不考虑互换、染色体变异、基因突变等情况,下列叙述错误的是( )
性状
控制基因及其所在染色体
母本
父本
F1
F2
果皮底色
A/a,4号染色体
黄绿色
黄色
黄绿色
黄绿色:黄色≈3:1
果肉颜色
B/b,9号染色体
白色
橘红色
橘红色
橘红色:白色≈3:1
果皮覆纹
E/e,4号染色体
F/f,2号染色体
无覆纹
无覆纹
有覆纹
有覆纹:无覆纹≈9:7
A.果皮底色的显性性状是黄绿色,果肉颜色的隐性性状是白色
B.F1的基因型为AaBbEeFf,F1产生的配子类型有8种
C.F2的基因型有64种,表现型有6种
D.F2中黄色无覆纹果皮白色果肉的植株基因型共有3种
【答案】C
【详解】A、果皮底色中,母本黄绿色与父本黄色杂交,F₁全为黄绿色,说明黄绿色为显性性状;果肉颜色中,母本白色与父本橘红色杂交,F₁全为橘红色,说明橘红色为显性性状,白色为隐性性状,A正确;
B、根据实验结果可知,F₁的基因型为AaBbEeFf,其中,A/a与E/e连锁于4号染色体(配子为AE或 ae),B/b位于9号染色体(配子为B或 b),F/f位于2号染色体(配子为F或 f)。由于不考虑互换,F₁产生的配子类型为2×2×2=8种,B正确;
C、F₁的基因型为AaBbEeFf,F₁自交时,AaEe自交子代基因型为3种(AAEE、AaEe、aaee),Bb自交子代基因型为3种(BB、Bb、bb),Ff自交子代基因型为3种(FF、Ff、ff),故F₂基因型总数为3×3×3=27种。表现型方面,果皮底色(2种)、果肉颜色(2种)、覆纹(2种,需同时存在E和F),总表现型为2×2×2=8种,C错误;
D、F₂中黄色(aa)无覆纹(ee或 ff)且白色果肉(bb)的植株,基因型为aabbee __(F/f的基因型可为FF、Ff、ff)共3种,D正确。
故选C。
【典例2】某种昆虫的翅型有卷翅和直翅,体色有黄色与黑色,分别受到基因D/d、E/e的控制。现有多只基因型相同的卷翅黑色昆虫和多只基因型相同的直翅黄色昆虫作为实验材料,进行了两组杂交实验,结果如表所示。回答下列问题:
组别
亲本
F₁的表型及比例
甲
卷翅黑色♀×直翅黄色♂
卷翅黑色:卷翅黄色:直翅黑色:直翅黄色=1:1:1:1
乙
卷翅黑色×卷翅黑色
卷翅黑色:直翅黑色=2:1
(1)根据表中实验结果分析,卷翅和直翅、黄色与黑色两对相对性状中可以判断为显性性状的是 。
(2)研究人员让直翅黄色昆虫相互交配,子代中直翅黄色:直翅黑色=3:1。结合该信息分析,甲组实验中,亲本的基因型组合是 。研究人员认为根据以上实验结果并不能说明基因D/d、E/e的遗传遵循自由组合定律,其理由是 。
(3)乙组实验中,F₁翅型表现为卷翅:直翅=2:1,研究人员提出了两种假说:假说一,控制卷翅的基因纯合时胚胎会死亡;假说二,含控制卷翅的基因的雌配子有50%不育。
①根据表中实验结果分析,两种假说中不可能成立的是 ,原因是 。
②研究人员计划让甲组实验的F₁中卷翅昆虫和直翅昆虫随机交配来探究另外一种假说是否成立,若该假说成立,则实验结果为 。
【答案】(1)卷翅
(2)Ddee×ddEe 无论基因D/d与基因E/e是位于一对同源染色体上,还是两对同源染色体上,都可以得到上述实验结果
(3)①假说二 若假说二成立,则甲组实验F1中卷翅:直翅=1:2,与实验结果不符
②卷翅:直翅=2:3
【详解】(1)根据乙组实验结果,卷翅昆虫和卷翅昆虫交配后代F1出现性状分离可知,卷翅对直翅为显性。而甲组和乙组的实验结果均无法判断黑色和黄色的显隐性关系。
(2)黄色昆虫相互交配,子代中直翅黄色:直翅黑色=3:1,因此黄色对黑色为显性性状。结合甲组实验结果进一步推测,甲组亲本卷翅黑色个体(♀)的基因型为Ddee,直翅黄色个体(♂)的基因型为ddEe。无论这两对等位基因是位于一对同源染色体上,还是两对同源染色体上,甲组亲本F1后代的表型及比例都是卷翅黑色:卷翅黄色:直翅黑色:直翅黄色=1:1:1:1,因此根据以上实验结果并不能说明基因D/d、E/e的遗传遵循自由组合定律。
(3)若含控制卷翅的基因的雌配子有50%不育,则甲组实验中,亲本卷翅个体(♀,Dd)产生的配子的基因型及比例为D:d=1:2,直翅个体(♂,dd)产生的配子的基因型及比例为d:d=1:1,交配得到的F1中卷翅:直翅的比例应该为1:2,这与甲组实验结果不符,因此假说二不成立。甲组实验F1卷翅个体(Dd)与直翅个体(dd)随机交配,雌配子和雄配子的基因频率都为D=1/4,d=3/4,因此后代中基因型为DD的个体所占比例为(1/4)×(1/4)=1/16,基因型为Dd的个体所占比例为(1/4)×(3/4)×2=3/8,基因型为dd的个体所占比例为(3/4)×(3/4)=9/16。根据假说一分析,DD个体纯合致死,因此后代中卷翅(Dd):直翅(dd)=(3/8):(9/16)=2:3。
【典例3】果蝇染色体数目(2n=8)少,常用于进行一系列的遗传学实验。请回答下列问题:
(1)某雄性果蝇的一条2号染色体和X染色体发生了片段交换,丢失2号染色体片段或X染色体片段的雌、雄配子均不育。该雄蝇与正常雌蝇杂交获得F1,不考虑其他突变,F1雌蝇的一个初级卵母细胞在减数分裂时形成 个正常四分体,F1雌蝇产生的可育配子占比为 。
(2)灰身(A)对黑身(a)为显性,长翅(B)对残翅(b)为显性,两对基因均位于常染色体上。甲、乙为两只基因型相同的灰身长翅个体,分别与黑身残翅果蝇杂交。实验结果如下:
组别
亲本组合
F1表型及比例
1
♂甲×♀黑身残翅
灰身残翅:黑身长翅=1:1
2
♀乙×♂黑身残翅
灰身长翅:灰身残翅:黑身长翅:黑身残翅=1:4:4:1
①连锁和交换是生物界普遍现象,组别1杂交实验结果表明雄果蝇产生配子时 (填“会”或“不会”)发生交换。组别2中,乙个体发生互换的初级卵母细胞所占比例为 。
②甲、乙交配,后代表型及比例为 ,后代灰身残翅中杂合子所占比例为 。
③重组率是指重组型配子占总配子的百分比,研究发现一条染色体上的两个基因位点间的距离越小,发生互换的概率就越小,产生重组类型的配子就会越少。科研小组欲测定同样位于果蝇II号染色体上的D/d、M/m、E/e三对等位基因的位置关系,用ddMMEE果蝇与DDmmee果蝇杂交获得F1,取F1中的 (填“雌”或“雄”)果蝇进行测交,结果如下表:
表型
ddM_E_
D_mmee
ddmmE_
D_M_ee
D_mmE_
ddM_ee
个体数
810
828
62
88
89
103
合计
1980
请根据数据推算F1中D/d、M/m、E/e三对基因在II号染色体上的位置及距离远近关系,并在答题卡相应位置予以表示 。
【答案】(1)2 1/2
(2)不会 40% 灰身长翅∶灰身残翅∶黑身长翅=2∶1∶1 1/5 雌
【详解】(1)发生片段交换的2号染色体和X染色体可标注为2-和X-,该雄果蝇相关染色体组成可表示为22-X-Y,减数分裂可产生相关染色体组成为 2X-、2Y、2-X-、2-Y的雄配子。又因为丢失2号染色体片段或X染色体片段的雌、雄配子均不育,上述雄配子可育的只剩2Y、2-X-,与正常雌果蝇杂交,F1雌蝇染色体组成为22-XX-,剩下2对染色体可正常联会,形成2个四分体。F1雌蝇能产生相关染色体组成为 2X-、2X、2-X-、2-X的雌配子,其中可育雌配子为2X、2-X-,占 1/2。
(2)①由表格中杂交结果可推知雄果蝇甲减数分裂只产生两种配子,而雌果蝇乙减数分裂产生了4种配子,由此表明雄果蝇产生配子时不会发生交换。由组别1杂交实验结果推知,A与b连锁,a与B连锁,未发生交换的卵原细胞可产生Ab或aB两种配子,组别2中子代灰身长翅∶灰身残翅∶黑身长翅∶黑身残翅=1∶4∶4∶1,说明组别2中乙发生交换产生Ab、aB、AB和ab共4种配子,且AB∶Ab∶aB∶ab=1∶4∶4∶1,由假设乙一共有初级卵母细胞x+y个,其中x个未发生交叉互换,y个发生交叉互换,每个初级卵母细胞都能产生4个子细胞,y个初级卵母细胞发生交叉互换产生4y个子细胞,其中y个子细胞为AB或ab,而AB的占比为1/10=y÷(4x+4y),推知乙个体发生交换的初级卵母细胞所占比例为y÷(x+y)=40%。
②甲产生的配子为Ab∶aB=1∶1,乙产生的配子为AB∶Ab∶aB∶ab=1∶4∶4∶1,甲、乙交配,后代表型及比例为灰身长翅(A_B_)∶灰身残翅(A_bb)∶黑身长翅(aaB_)=10∶5∶5=2∶1∶1。后代灰身残翅(4/20AAbb、1/20Aabb)中杂合子所占比例为1/5。
③根据①题的分析,雄果蝇(甲)产生配子时不会发生交换。故测算重组率要选择雌果蝇进行测交。由测交后代ddM_E_、D_mmee 数量最多,推知dME连锁、Dme连锁,且亲本未产生基因型为 DME、dme(发生双交换才可获得,概率较低)的配子,推知 D(d)位于中间位置,又因为基因型为dmE和DMe的配子相对较少,推知 D(d)与 m(M)更接近。图示如下:
要点02 孟德尔遗传规律中的特殊情况分析
1、分离定律的异常情况(以Aa×Aa为例)
类型
不完全显性
复等位基因
致死
合子致死
配子致死
结果
如红花AA、白花aa、杂合子Aa开粉红花,则Aa自交,后代表型及比例为红花:粉红花:白花=1:2:1
最常见的如人类ABO血型的遗传涉及三个基因:IA、IB、i
①若AA致死,子代Aa:aa=2:1;
②若aa致死,子代为AA和Aa,全为显性性状
①若父本(或母本)产生的含隐性基因的配子致死,则子代全为显性性状,无性状分离;
②若父本(或母本)产生的含显性基因的配子致死,则子代Aa:aa=1:1
2、 自由组合定律的异常情况,即9∶3∶3∶1的变形(以AaBb×AaBb为例)
类型
条件
F1(AaBb) 自交后代比例
F1(AaBb) 测交后代比例
积加效应
存在一种显性基因(A或B)时表现为同一种性状,其余正常表现
9∶6∶1
1∶2∶1
即A_bb和aaB_个体的表型相同
互补效应
A、B同时存在时表现为一种性状,否则表现为另一种性状
9∶7
1∶3
即A_bb、aaB_、aabb个体的表型相同
隐性上位
a(或b)成对存在时表现同一种性状,其余正常表现
9∶3∶4
1∶1∶2
即A_bb和aabb的表型相同或aaB_和aabb的表型相同
重叠效应
只要存在显性基因(A或B)就表现为同一种性状,其余正常表现
15∶1
3∶1
即A_B_、A_bb和aaB_的表型相同
累加效应
显性基因在基因型中的个数影响性状表现
AABB∶(AaBB、AABb)∶(AaBb、aaBB、AAbb)∶(Aabb、aaBb)∶aabb=1∶4∶6∶4∶1
AaBb∶(Aabb、aaBb)∶aabb=1∶2∶1
致死类型
合子致死
①若AA或BB致死,则子代表型之比为6:3:2:1
②若AA和BB致死,则子代表型之比为4:2:2:1
配子致死
①若Ab或aB雄配子或雌配子致死,则后代表型比例为7:1:3:1
②若AB雄配子致死,则后代表型比例为5:3:3:1
育性降低
若AaBb个体产生的配子基因型及比例为AB:Ab:aB:ab=
1:2:2:2,则与正常配子比较可得出基因型为AB的配子有50%不育。
平衡致死系
也称永久杂种,在平衡致死系中,一对同源染色体的两个成员分别带有一个座位不同的隐性致死基因,这两个致死基因始终处在个别的染色体上,从而以杂合状态保存不发生分离。
雄性不育系
①细胞质雄性不育,表现为细胞质遗传(或母系遗传),用可育的花粉授粉能正常结实,但F1植株仍表现为雄性不育,因而不能自交结果(结籽)。细胞质型不育系的不育性容易被保持而不易被恢复。
②细胞核雄性不育,表现为细胞核遗传,完全遵循孟德尔遗传规律,大多为一对隐性基因控制。与正常植株杂交,F1为雄性可育,难以保持雄性不育系。
③核质互作不育水稻存在雄性不育基因:其中R(雄性可育)对r(雄性不育)为显性,是存在于细胞核中的一对等位基因;N(雄性可育)与S(雄性不育)是存在于细胞质中的基因;只有细胞质和细胞核中均为雄性不育基因时,个体才表现为雄性不育。
【典例4】某自花传粉植物的花色有紫、红、白3种表型,由等位基因M/m、N/n控制。已知若无基因M或基因 N,则植物开红花;若基因M和N同时不存在,则植物开白花;含基因m的花粉育性有一定比例下降。某小组设计的实验如表所示,已知亲本均为纯合子,不考虑突变,下列说法正确的是( )
组别
P
F1
F2
实验一
紫花雌×红花雄
全为紫花
紫花:红花=5:1
实验二
红花雌×红花雄
全为紫花
?
A.实验一中,亲本红花雄的基因型为MMnn
B.含基因m的花粉育性下降了50%
C.实验二中,F1的紫花产生了4种比例不等的配子
D.实验二中,预期F2的表型及比例为紫花:红花:白花=15:8:1
【答案】B
【详解】A、由题意可知,紫花基因型为M_N_,红花基因型为M_nn、mmN_,白花基因型为mmnn。利用纯合植株作为亲本进行了如表所示实验,实验一亲代紫花雌基因型为MMNN,红花雄基因型为MMnn或mmNN,若为MMnn,则F1为MMNn,含基因m的花粉育性有一定比例下降,F1正常产生配子,故自交后代应出现紫花:红花=3:1的结果,而表格中自交后代紫花:红花=5:1,说明亲代中红花雄基因型为mmNN,A错误;
B、实验一亲代紫花雌基因型为MMNN,亲代红花雄基因型为mmNN,F1为MmNN,含基因m的花粉的育性会降低,F1自交时含基因m的花粉的育性降低,后代出现紫花:红花=5:1的结果,后代中红花占1/6,自交时母本产生的雌配子mN占1/2,说明父本产生的雄配子(花粉)mN占1/3,即父本产生的雄配子MN:mN=2:1,故含基因m的花粉育性下降50%,B正确;
CD、根据实验一的结果,不能证明M/m、N/n是否独立遗传,因为无论M/m、N/n是否位于两对同源染色体上,均可出现表格中的结果,因此可知花色的等位基因M/m、N/n可能位于一对同源染色体上,也可能位于两对同源染色体上。实验二亲代基因型为红花MMnn、mmNN,F1基因型为MmNn。只考虑N/n,F1自交后代为N_:nn=3:1,只考虑M/m,由于含基因m的花粉育性下降50%。则F1自交后代为M_:mm=5:1。若M/m、N/n的遗传遵循自由组合定律,则实验二F2为(5M_:1mm)(3N_:1nn)=15M_N_:5M_nn:3mmN_:1mmnn,即紫花:红花:白花=15:8:1,此时F1产生的雄配子为4种,比例不相等,但产生的4种雌配子比例相等;若M/m、N/n的遗传不遵循自由组合定律,即二者位于一对同源染色体上,由于含基因m的花粉育性下降50%,那么F1(MmNn)产生的花粉为2/3Mn、1/3mN(2种雄配子,比例不同),产生的卵细胞为1/2Mn、1/2mN(2种配子,比例为1:1),因此自交F2为1/3MMnn、1/2MmNn、1/6mmNN,则F2的表型及比例为紫花:红花=1:1,CD错误。
故选B。
【典例5】水稻株型和种植密度直接影响亩产量,株型分为直立型、倒伏型和开架型(分蘖能力强,形成开架式株型)。为培育理想株型的水稻新品种,科研人员对直立型品系甲进行诱变育种,获得3种不同的单基因隐性纯合突变体。突变体1为倒伏型(贴地生长),突变体2、3为开架型,相关基因分别表示为A/a、B/b、D/d.回答下列问题:
(1)将突变体1与品系甲杂交,如图1,预期F2的表型及其比例为 。
(2)突变体1分别与突变体2、突变体3杂交,结果如图2。据此说明3对非等位基因之间的位置关系为
。
(3)上下游基因作用机制是指一个基因在调节另一个基因表达时所处的位置,如果一个基因在下游,它可以在转录后调节另一个基因的表达。进一步研究发现,基因B和基因D分别编码B蛋白和D蛋白,B和D相互结合形成蛋白复合体后,共同调控基因A编码的蛋白质的功能。
①科研人员推测,上述三个基因通过同一代谢途径调控水稻株型,且基因A位于基因B、基因D的下游,因为F2中 。
②将突变体2和突变体3杂交,所得F1自交,若后代中开架型占 ,则说明基因B和基因D位于同源染色体上,且不发生染色体互换;若后代中开架型占 ,则说明基因B和基因D位于非同源染色体上。
(4)在生产上突变体1会被淘汰,品系甲适合南方种植,突变体2和突变体3适合北方种植。请从光合作用强度影响因素的角度,选择其中之一阐释它能成为南方或北方“理想株型”的原因是 。
【答案】(1)直立型:倒伏型=3:1
(2)A/a与B/b位于非同源染色体上,A/a与D/d位于非同源染色体上,B/b与D/d无法判断
(3)①基因组成含有aa时,植株不显现B或D基因控制的表型,均为倒伏型
②1/2 7/16
(4)南方:品系甲株型紧凑,利于行间通风,叶片可获得更多CO2,增加光合作用强度较大(或北方:突变体2和突变体3株型疏松,叶片间遮挡少,增加有效光合面积)
【详解】(1)突变体1为直立型品系甲的单基因突变体,所以突变体1与品系甲杂交,F1基因型为杂合子,表现型为直立型,F1自交,得到的F1的表型及其比例为直立型:倒伏型=3:1。
(2)突变体1为倒伏型(基因型aaBBDD),突变体2(基因型AAbbDD)、突变体3(基因型AABBdd)为开架型,相关基因分别表示为A/a、B/b、D/d。突变体1分别与突变体2、突变体3杂交,F2中直立型:倒伏型:开架型=9:4:3,属于9:3:3:1的变式,符合基因的自由组合定律,则3对非等位基因之间的位置关系包括A/a与B/b位于非同源染色体上,A/a与D/d位于非同源染色体上,B/b与D/d无法判断。
(3)①突变体1分别与突变体2,F1基因型为AaBbDD,F1自交,F2中直立型(A-B-DD):倒伏型(aa--DD):开架型(A-bbDD)=9:4:3;突变体1分别与突变体3,F1基因型为AaBBDd,F1自交,F2中直立型(A-BBD-):倒伏型(aaBB--):开架型(A-BBdd)=9:4:3,由于F2中基因组成含有aa时,植株不显现B或D基因控制的表型,均为倒伏型,则可以判断上述三个基因通过同一代谢途径调控水稻株型,由于上下游基因作用机制是指一个基因在调节另一个基因表达时所处的位置,如果一个基因在下游,它可以在转录后调节另一个基因的表达,同时说明基因A位于基因B、基因D的下游。
②将突变体2和突变体3杂交,所得F1的基因型为AABbDd,F1自交,若基因B和基因d位于同源染色体上,且不发生交换,F2中AABBdd(开架型):AABbDd(直立型):AAbbDD(开架型)=1:2:1,则后代中开架型占1/2;若基因B和基因d位于非同源染色体上,遵循自由组合定律,F2中直立型(AAB-D-):开架型(AAbbD-、AAB-dd、AAbbdd)=9:7,则后代中开架型占7/16。
(4) 南方:品系甲株型紧凑,利于行间通风,叶片可获得更多CO2,增加光合作用强度,增加光合作用强度较大。北方:突变体2和突变体3株型疏松,叶片间遮挡少,增加有效光合面积。
【典例6】果蝇的翻翅(Cy)对正常翅(+)为显性,星状眼(S)对正常眼(+)压为显性,控制这两对性状的基因都位于2号染色体上,且都有显性纯合致死效应。2号染色体上有一个大片段颠倒可抑制整条2号染色体重组,如图1,这样的果蝇品系被称为“平衡致死系”,基因型为+S/Cy+。请回答下列问题。
(1)根据图1分析,翻翅基因Cy与星状眼基因S的位置关系是 ,翻翅基因Cy与正常翅基因+的区别是 。
(2)2号染色体有一个大片段颠倒,这种变异属于 。平衡致死系的雌果蝇(+S/Cy+)产生的正常卵子的基因型为 ,平衡致死系的雌雄果蝇相互杂交,产生的后代基因型及比例为 。
(3)利用平衡致死系可以检测果蝇染色体上的突变基因类型(如显性、隐性、是否致死等)。科研工作者利用该系统检测诱变处理后的雄果蝇的2号染色体上是否发生了隐性突变,过程如图2。他们将待检测的雄果蝇与平衡致死系的雌果蝇交配得F1,F1最多有 种基因型的个体(考虑突变基因)。
(4)在F1中选取翻翅(Cy+/++)雄果蝇,再与平衡致死系的雌果蝇单对交配,分别饲养,杂交得到F2。每一对杂交所产生的F2中有 种基因型的个体能存活。
(5)在F2中选取翻翅(Cy+/++)雌雄个体相互交配,得到F3,预期结果和结论。
①F3中表现型及比例为 ,则说明待测定的雄果蝇的第2号染色体上没有发生隐性致死突变。
②若F3中 ,则说明要测定的第2号染色体上有隐性致死突变基因。
③若F3中除翻翅果蝇外,还有占比约为 的突变型,则说明测定的第2号染色体上有隐性不致死突变基因。
【答案】(1)同源染色体上的非等位基因 脱氧核苷酸排列顺序不同
(2)染色体(结构)变异 +S、Cy+ 全部为Cy+/S+
(3)4(或四)
(4)3(或三)
(5)①野生型纯合体(++/++)∶翻翅杂合体(Cy+/++)=1∶2
②只有翻翅果蝇
③1/3(或三分之一)
【详解】(1)根据图1分析,翻翅基因Cy与星状眼基因S的位置关系是同源染色体上的非等位基因,翻翅基因Cy与正常翅基因+属于等位基因,二者的区别是基因中脱氧核苷酸排列顺序不同。
(2)2号染色体上有一个大片段颠倒,这种变异属于染色体结构变异,由于控制这两对性状的基因都位于2号染色体上,因此平衡致死系的雌果蝇(+S/Cy+)产生的正常卵子的基因型为+S、Cy+。平衡致死系的雌雄果蝇相互杂交,即Cy+/S+和Cy+/S+杂交,产生的卵细胞为+S、Cy+,产生的精子为+S、Cy+,因此后代基因型是Cy+/S+、Cy+/Cy+和S+/S+,由于显性纯合致死,所以后代只有Cy+/S+(翻翅星眼)果蝇。
(3)诱变处理后的雄果蝇与平衡致死系的雌果蝇基因型分别为++/++(突变)、Cy+/ S+,后代基因型Cy+/++、Cy+/++(突变)、S+/++、S+/++(突变),四种。
(4)翻翅(Cy+/++)雄果蝇与平衡致死系(Cy+/S+)的雌果蝇交配,后代基因型是Cy+/Cy+、Cy+/S+、Cy+/++、S+/++,其中显性纯合致死,所以能存活3种。
(5)在F2中选取翻翅(Cy+/++)雌雄个体相互交配,后代比例为Cy+/Cy+ 、++/++、Cy+/++=0∶1∶2。①Cy+/Cy+纯合致死,如果F3中,野生型纯合体(++/++)∶翻翅杂合体(Cy+/++)=1∶2, 则说明要测定的第2号染色体上没有发生隐性致死突变。②如果F3中全部为翻翅果蝇,即Cy+/Cy+纯合致死,++/++隐性致死,翻翅杂合体(Cy+/++)存活,则说明要测定的第2号染色体上有隐性致死突变。③如果F3中除翻翅果蝇外,还有1/3左右的突变型,则说明测定的第2号染色体上有隐性不致死突变基因。
【典例7】玉米是雌雄同株异花作物,利用雄性不育系开展玉米杂交育种能提高玉米产量(相关基因用 M/m 表示)。科研人员对玉米雄性不育系进行研究。回答下列问题:
(1)科研人员将玉米核雄性不育系 7024 与野生型杂交,F1全部可育。再分别将 F1自交、F1与亲本 7024 进行杂交,结果如下表。
组合序列
群体
总株数
可育株数
不可育株数
一
F1自交
956
718
238
二
F1×7024
218
116
102
①结合表中数据推断,不育系 7024 的不育性状由 性基因控制,F1的基因型为 。
②让组合一得到的 F2群体在自然条件下繁殖一代,理论上 F3中雄性不育个体所占比例为 ,雄性不育基因的基因频率将逐代 。
(2)科研人员进一步研究发现玉米的长穗和短穗分别由等位基因 B 和 b 控制,将纯合长穗雄性可育植株与纯合短穗雄性不育植株杂交得:F1,F1自交后,F2的表型及比例为长穗雄性可育:中穗雄性可育:短穗雄性可育:长穗雄性不育:中穗雄性不育:短穗雄性不育=3:6:3:1:2:1。
①穗长的这种显性现象的表现形式称为 。其和雄性育性基因位于 对同源染色体上,判断依据是 。
②若 F1进行测交,测交的两亲本染色体组型 (填“相同”或“不相同”)。
(3)已知细菌中的 H 基因控制某种酶的合成。将 H 基因导入基因型为 Mm 的玉米细胞中,获得转基因植株甲和乙。H 基因只在雄配子中表达,喷施萘乙酰胺(NAM)后含 H 基因的雄配子死亡。已知 H 基因在每条染色体上最多插入 1 个且不影响其他基因。植株甲和乙分别与雄性不育植株杂交,在形成配子时喷施 NAM,F1全为雄性不育。
①若植株甲的体细胞中仅含1个 H 基因,则 H 基因插入到 基因所在的染色体上。
②若植株乙的体细胞中含 n(n≥2)个 H 基因,则 H 基因在染色体上的分布必须满足的条件是 。
【答案】(1)隐 Mm 1/6 下降
(2)不完全显性 2/两/二 F2中两对相对性状表型的分离比符合9:3:3:1的变式 相同
(3)①M
②必须有1个H基因位于M所在染色体上,且2条同源染色体上不能同时存在H基因
【详解】(1)①依据题干信息,雄性不育系7024与野生型杂交的F1群体均可育,且F1自交,后代出现不育株,说明雄性不育性状为隐性性状,由隐性基因控制,F1的基因型为Mm。
②玉米是雌雄同株异花作物,在自然条件下既可自交,也能杂交。组合一得到的F2群体是MM: Mm: mm=1:2:1, 其中 mm 是雄性不育,无法产生花粉,母本卵细胞中 M:m=1:1,父本花粉中M:m=2:1,F3中雄性不育个体 mm所占比例1/2×1/3=1/6,Mm=3/6。基因型 mm个体雄性不育,m的基因频率由F1的50%(m=1/2×1/2+1/4=1/2)降为F₂的41.6%(m=1/6+3/6×1/2=5/12),之后将继续逐代下降。
(2)①纯合长穗和纯合短穗杂交得 F1,F1自交得F2表型比例长穗:中穗:短穗=1:2:1,说明穗长基因B对b为不完全显性;F2中两对相对性状表型的分离比为3:6:3:1:2:1,符合9:3:3:1的变式,两对基因遵循自由组合定律,位于2对同源染色体上。
② 若F1进行测交,测交的两亲本基因型不同,但玉米无性染色体,染色体组型相同。
(3) 已知细菌中的 H 基因控制某种酶的合成,导入H基因的转基因玉米植株中,H基因只在雄配子中表达,喷施萘乙酰胺(NAM)后含 H基因的雄配子死亡。已知H基因在每条染色体上最多插入1个且不影响其他基因。将H基因导入基因型为 Mm的细胞,获得转基因植株甲和乙,则H基因的可能位置有:插入了M基因所在的染色体上、插入了m基因所在的染色体上、插入了 M/m基因所在染色体以外的染色体上,植株甲和乙分别与雄性不育植株 mm杂交,在形成配子时喷施NAM,则含H基因的雄配子死亡,F1均表现为雄性不育 mm,说明含有M 基因的雄配子死亡,即有H基因插入了M 基因所在的染色体上。
①若植株甲的体细胞中仅含1个H基因,则H基因插入了M基因所在的染色体上,即H与M基因连锁。
②若植株乙的体细胞中含 n(n≥2)个H基因,则H基因在染色体上的分布必须满足的条件是必须有1个H基因位于M所在染色体上,且2条同源染色体上不能同时存在H 基因。
要点03 伴性遗传
1、性染色体不同区段遗传特点分析
类型
遗传特点
仅在X染色体上基因
XY同源区段基因
①涉及同源区段的基因型女性为XAXA、XAXa、XaXa,男性为XAYA、XAYa、XaYA、XaYa。
②遗传与性别有关
仅在Y染色体上基因
相关性状只在雄性(男性)个体中表现
2、基因位置判断的常规方法
(1)判断基因是位于常染色体还是位于X染色体上
①若已知性状显隐性:隐性雌性×纯合显性雄性→子代性状表现是否与性别关联
方法
结果预测及结论
隐性雌性
×
显性雄性
若子代中雌雄个体具有相同的性状分离比,则基因位于常染色体上
若子代中雌性个体全为显性性状,雄性个体全为隐性性状,则该基因位于X染色体上
遗传图解:
若在常染色体上(子代雌雄表型相同)
P ♀aa × AA♂
↓
F1 Aa
若在X染色体上(子代雌雄表型不同)
P ♀XaXa × XAY♂
↓
F1 XAXa XaY
②若不知性状显隐性关系:利用正反交实验进行比较
方法
结果预测及结论
正反交法
若正交和反交结果相同,则基因位于常染色体上或X、Y同源区段
若正交和反交结果不同,且子代性状表现与性别有关,则基因位于X染色体上
③根据子代群体中雌雄表型比判断:若雌雄表型比相同说明该性状与性别无关联,则基因位于常染色体。若雌雄表型比不同说明该性状与性别有关联,则基因位于X染色体。
(2)判断基因是只位于X染色体上,还是位于X、Y染色体的同源区段
①实验方法:隐性雌性个体×纯合显性雄性个体→子代性状表现是否与性别相关联
方法
结果预测及结论
隐性雌性
×
纯合显性雄性
若子代雌性全为显性性状,雄性全为隐性性状,则该基因只位于X染色体
若子代全为显性性状,则该基因位于X、Y染色体的同源区段
②遗传图解:
若在X、Y同源区段
(雌雄均为显性性状)
P XaXa × XAYA
↓
F1 XAXa XaYA
若只在X染色体
(雌为显,雄为隐)
P XaXa × XAY
↓
F1 XAXa XaY
(3)判断非等位基因位于一对同源染色体上还是非同源染色体
①实验依据:根据基因是否遵循基因的自由组合定律进行判断。
②实验方法:让具两对相对性状的杂合体(如基因型AaBb个体)自交或测交,若自交后代表型之比是9:3:3:1或测交后代表型之比是1:1:1:1,则说明这两对等位基因位于非同源染色体上,遵循自由组合定律;若自交后代表型之比是3:1(或1:2:1)或测交后代表型比是1:1,则说明这两对等位基因位于一对同源染色体,只遵循分离定律。
【方法规律】遗传规律题分析的解题技巧
第一步:题目中有多对相对性状时,需将每一对性状单独进行分析。
第二步:根据性状在雌雄中的比例来判断控制性状的基因的位置。如在雌雄中的分布一致,通常位于常染色体上;如不一致,则位于性染色体。若纯合亲本的子代中一种性别一种表型,则亲代同型的染色体上的为隐性基因,即XaXa或ZaZa(非同源区段时)。
第三步:根据是否出现性状分离或不同性状类型在子代中的比例关系,明确性状的显隐性。
【典例8】家鸡的正常喙和交叉喙分别由Z 染色体上的E 和 e 基因控制,其中某种基因型雌性致死,现有 一对家鸡杂交,子一代中♂:♀=2:1。下列分析合理的是( )
A.该家鸡种群中,与喙有关的基因型共有4种
B.若子一代雄性个体中有杂合子,则推测致死基因型为ZeW
C.子一代自由交配,子二代中致死基因的基因频率为1/11
D.若该对家鸡子代自由交配且ZEW 致死,则随着代数增加雄性家鸡比例增大
【答案】C
【详解】A、家鸡为ZW型性别决定,雄性为ZZ,雌性为ZW。若致死基因型为ZEW,则与喙相关的基因型雄性有2种(ZEZe、ZeZe),基因型ZEZE不能形成,雌性个体只有一种基因型ZeW;若致死基因型为ZeW,则与喙相关的基因型雄性有2种(ZEZe、ZEZE),基因型ZeZe不能形成,雌性个体只有一种基因型ZEW;以上两种情况,与喙相关的基因型共3种,A错误;
B、子一代雄性:雌性=2:1,说明雌性中某基因型致死。若亲本为ZEZe(♂)和ZeW(♀),子一代雄性个体基因型为ZEZe和ZeZe,雌性子代ZEW致死,存活雌性为ZeW,子一代中♂:♀=2:1;若亲本为ZEZe(♂)和ZEW(♀),子一代雄性个体基因型为ZEZe和ZEZE,雌性子代ZeW致死,存活雌性为ZEW,子一代中♂:♀=2:1,B错误;
C、根据B选项可知,若ZeW致死,子一代雄性中ZEZe和ZeZe各占50%,雌性为ZEW,自由交配后,子二代为ZEZe:ZEZE:ZEW=1:3:3,Ze基因频率=1/(1×2+3×2+3)=1/11;同理若ZEW致死,子一代雄性中ZEZe和ZeZe各占50%,雌性为ZEW,自由交配后,子二代为ZEZe:ZeZe:ZeW=1:3:3,ZE基因频率=1/(1×2+3×2+3)=1/11,C正确;
D、若ZEW致死,随着代数增加,ZE基因逐渐减少,雌性死亡率下降,雄性比例不会持续增大,D错误。
故选C。
【典例9】某人类遗传病由体内缺乏物质 H 引起,其合成途径如图 1 所示、图 2 为某患该病的家系图,其中D、E 基因位于 X 染色体上。Ⅰ2 的基因型为 XDeY,不考虑其它变异。下列分析正确的是( )
A.图中正常男女的同一条 X 染色体上均含 D、E 基因
B.Ⅱ2 与Ⅰ2 的基因型不同,Ⅳ1 的致病基因可能来自于Ⅰ2
C.个体Ⅱ3 的基因型为 XDeXdE,Ⅲ3 为XDEXdE
D.Ⅲ2 与Ⅲ3 再生一个男孩,患病的概率为 1/4
【答案】B
【详解】A、表型正常须同时具有D和E基因,因D、E基因均位于X染色体上,女性有2条X染色体,正常女性的D和E基因可以位于同一条X染色体上,也可以位于两条X染色体上,A错误;
B、Ⅰ1的基因型为XdEXde或XdEXdE,所以Ⅱ2的基因型可能为XdEY或XdeY,Ⅰ2的基因型为XDeY,两者的基因型不相同,Ⅳ1的致病基因来自Ⅲ3,Ⅲ3的致病基因来自Ⅱ3,Ⅱ3的致病基因来自Ⅰ1或Ⅰ2, B正确;
C、Ⅱ3的基因来自Ⅰ1和Ⅰ2,且表现正常,所以同时含有D、E基因,基因型为XDeXdE,Ⅱ4的基因型为XDEY,Ⅱ3与Ⅱ4所生Ⅲ3的基因型为XDEXDe或XDEXdE,C错误;
D、Ⅲ2的基因型是XDEY,Ⅲ3的基因型为1/2XDEXDe、1/2XDEXdE,他们所生男孩中,患病孩子的概率为1/2×1/2+1/2×1/2=1/2,D错误。
故选B。
【典例10】某种蟹(XY型性别决定)有三种体色:浅体色、中间体色和深体色,研究发现体色与其产生的色素化合物(非蛋白质类)有关,由一组等位基因TS、TZ、TQ决定,另一对等位基因B/b对蟹的存活有影响,这两对等位基因均不位于Y染色体上。相关性状与基因的关系如下图。
某兴趣小组用甲(深体色雌性)、乙(中间体色雄性)、丙(浅体色雄性)为亲本进行了几组杂交实验,过程如下表所示。回答下列问题:
组别
杂交组合
成年子代表型及比例
组一
甲(深体色雌性)×乙(中间体色雄性)
深体色雌性:深体色雄性=2:1
组二
甲(深体色雌性)×丙(浅体色雄性)
深体色雌性:深体色雄性=2:1
组三
组一F1深体色雌性×组二F1深体色雄性
深体色雌性:中间体色雌性:深体色雄性:中间体色雄性=12:4:9:3
(1)控制螃蟹的体色的三个基因之间的显隐性关系是 。根据基因对此螃蟹体色的控制可以体现出,基因控制性状的方式之一是 。
(2)成年螃蟹体色的基因型共有 种。组一亲本甲乙的基因型为 ,组三杂交组合成年子代深体色个体中纯合子占 。
(3)现有一只深体色雌性蟹,欲用最简便的方法判断其是否携带b基因,请写出实验思路、预期结果及结论:
①实验思路: 。
②预期结果及结论: 。
(4)通过调查发现,在有天敌的水体中该螃蟹种群Tz基因频率上升,其原因可能是 。
【答案】(1)TS>TZ>TQ 基因通过控制酶的合成来控制代谢,进而控制生物体的性状
(2)18/十八 TSTSXBXb、TZTZXBY 2/7
(3)①将深体色雌性蟹与任一颜色的雄蟹杂交,观察并统计后代性别及比例
②若子代雌雄比例为1:1,则不携带b基因;若子代雌雄为2:1,则携带b基因。(观察雌雄比例即可)
(4)TZ基因控制中间体色,中间体色螃蟹最不容易被天敌发现,存活率和繁殖率较高,导致TZ基因频率升高
【详解】(1)由表格可知:组别一深体色雌性甲与中间体色雄性乙杂交,成年子代均为深体色,说明深体色对中间体色为显性TS>TZ;组二深体色甲与浅体色丙杂交,成年子代均为深体色,说明深体色对浅体色为显性即TS>TQ;组三是组一F1深体色雌性×组二F1深体色雄性,后代只出现深体色与中间体色,没有出现浅色,故中间体色对浅色为显性,即TZ>TQ,故它们之间的显隐性关系为TS>TZ>TQ。据题意可知,某种蟹体色与产生的色素化合物有关,这些化合物是由一组等位基因TS、TZ、TQ决定,这些物质的合成受到相关酶的调控,因此基因对此螃蟹体色的控制方式是基因通过控制酶的合成来控制代谢过程,进而控制生物体的性状。
(2)据表格中的组一和组二可推测出B/b基因位于X染色体上,据表格中的组三推测出TS、TZ、TQ位于常染色体上,且组一中成年子代全为深体色且雌雄比为2:1,故甲、乙的基因型为TSTSXBXb,TZTZXBY;组二中成年子代全为深体色且雌雄比为2:1,故甲、丙的基因型为TSTSXBXb,TQTQXBY;只考虑等位基因TS、TZ、TQ,可以组成的基因型有TSTS、TSTZ、TSTQ、TZTZ、TZTQ、TQTQ6种,只考虑B/b基因,由于b基因导致物质已积累,幼年死亡,可以组成基因型XBXB、XBXb、XBY3种,故成年螃蟹体色的基因型共有6×3=18种;现已知甲的基因型为TSTSXBXb,乙的基因型为TZTZXBY,丙的基因型为TQTQXBY,则组一F1的基因型为TSTZXBXB、TSTZXBXb和TSTZXBY,组二F1的基因型为TSTQXBXB、TSTQXBXb和TSTQXBY,组三中,让组一F1深体色雌性(基因型占比为1/2TSTZXBXB、1/2TSTZXBXb)与组二F1深体色雄性(基因型为TSTQXBY)交配,所得子代的表型及比例为深体色雌性:中间体色雌性∶深体色雄性∶中间体色雄性=12∶4∶9∶3,可知在深体色雌性中纯合子(基因型为TSTSXBXB)占3份,深体色雄性(基因型为TSTSXBY)中占3份,因此子代深体色个体中纯合子占(3+3)/(12+9)=2/7。
(3)只考虑B/b基因,成年螃蟹的基因型只有XBXB、XBXb、XBY,该深体色雌性蟹为XBXB、XBXb,只能与雄性XBY的螃蟹杂交,因此实验思路为:让该雌性蟹与任一颜色的多只雄蟹杂交,观察后代表型及比例。如果该深体色雌性蟹为XBXB,亲代基因型为XBXB、XBY,后代雌雄比例为1:1;如果该深体色雌性蟹为XBXb,亲代基因型为XBXb、XBY,由于XbY这种个体不存在,后代雌雄比例为2:1,因此预期结果及结论:若子代雌雄个体比值约为1∶1,则该雌蟹不携带b基因;若子代雌雄个体比值约为2∶1,则该雌蟹携带b基因。
(4)通过调查发现,在有天敌的水体中该螃蟹种群TZ基因频率上升,其原因可能是TZ基因控制中间体色,中间体色螃蟹最不容易被天敌发现,存活率和繁殖率较高,导致TZ基因频率升高。
专题拓展·能力提升
热点情境拓展 表观遗传与遗传计算
情境解读
1. 常规遗传方式判定为基础,叠加表观修饰干扰表型:这类题先按系谱图“无中生有”“有中生无”等常规特征判断遗传方式,再加入表观遗传修饰打破基因型与表型的常规对应关系。比如:根据系谱图先判断疾病的遗传方式,再通过甲基化影响基因扩增的条件,解释个体患病的原因;还有试题以X染色体失活为背景,出现表型差异,打破传统伴性遗传的表型规律。
2. 融合电泳等实验数据,辅助基因型与表观状态推导:题目常搭配电泳图谱,且引入对甲基化敏感的限制酶等条件,将基因的甲基化状态与电泳条带关联。比如:甲基化敏感的限制酶仅切割未甲基化序列,导致未甲基化基因扩增失败无条带,考生需结合系谱图中个体的患病情况,对照电泳条带数量和位置,同时推导个体基因型与基因甲基化状态;还有试题结合系谱图中亲子代的传递关系,判断甲基化修饰在代际间的传递特点。
3. 聚焦核心修饰机制,设问围绕表观效应展开:试题多围绕DNA甲基化、染色体失活等核心表观遗传机制设题,设问聚焦表观修饰对遗传的影响。例如有试题以基因在精子中为甲基化状态、卵细胞中为去甲基化状态为条件,结合系谱图分析子代患病概率,需考生明确甲基化状态在亲代配子中的差异及对子代表型的决定作用;还有题目会设问“个体患病是基因突变还是基因甲基化导致”,强化表观遗传不改变DNA序列但影响基因表达这一核心要点的辨析。
4. 情境贴近科研实际,提升逻辑复杂度:题目情境多源于真实科研场景,如基因甲基化与遗传病发病机制的研究,使系谱图分析更具综合性。比如部分试题给出某遗传病家系图,同时补充“致病基因可因甲基化失活、去甲基化恢复表达”的科研结论,要求考生结合系谱图中不同个体的表型,分析甲基化在代际传递中的规律,还要计算子代患病的概率,既考查遗传系谱图的常规分析,又考查对表观遗传动态调控过程的理解,逻辑推理难度显著提升。
命题分析
1. 锚定真实科研与病理,强化实用性:命题情境多源自真实的遗传病研究或科研实验,贴近学科前沿与实际应用。比如部分试题以某家族性疾病系谱图结合DNA甲基化调控致病基因表达为情境,结合系谱图中不同性别个体的患病情况设题;还有试题围绕癌症、神经退行性疾病等,设置表观修饰异常导致疾病的系谱情境,既强化表观遗传与人类健康的关联,也让考生在真实科研逻辑中分析遗传规律。
2. 紧扣表观机制,聚焦与传统遗传的辨析:命题核心始终围绕DNA甲基化、染色体失活等高频表观遗传机制,且重点突出其与传统孟德尔遗传的差异辨析。例如试题会在系谱图中设置同基因型个体表型不同的情况,如因X染色体失活,女性杂合子有的患病有的正常,打破传统遗传中基因型决定表型的固定逻辑;同时常考查表观遗传“不改变DNA序列但可遗传”的特点。
3. 融合多元信息,提升解读难度:打破单一系谱图模式,常搭配电泳图谱等多元信息辅助命题。这类试题会给出系谱图的同时,附上对甲基化敏感的限制酶处理后的电泳条带图,考生需通过条带的有无、位置,判断个体基因型及基因甲基化状态,再结合系谱图中亲子代的传递关系推导遗传规律。
4. 梯度设计,侧重综合能力考查:设问呈现明显梯度,从基础判断到复杂计算再到实验设计逐步深入。基础层会问遗传方式判断,如结合甲基化修饰推导疾病是常染色体遗传还是伴性遗传;进阶层涉及概率计算,比如已知精子中基因甲基化、卵细胞中去甲基化,计算子代患病概率;高阶设问则聚焦实验设计,如设计实验验证系谱图中某个体患病是基因甲基化而非基因突变导致,需考生设计对照实验排除其他变量干扰,综合考查逻辑推理与实验探究能力。
5. 锚定核心素养,突出学科价值:命题紧密围绕生物学科核心素养展开。考查科学思维时,要求考生从系谱图和表观修饰信息中提炼逻辑关系,如推导甲基化修饰的代际传递规律;考查社会责任时,会结合系谱图中表观遗传相关疾病的传递,设问如何通过调控表观修饰预防遗传病,让考生将知识与健康生活、疾病防治等实际需求关联,凸显学科的实用价值。
【典例11】图甲是单基因遗传病杜兴氏症的一个系谱图,已知Ⅱ1不携带致病基因。为了研究Ⅲ1和Ⅲ2的发病原因,对相关基因进行PCR,扩增产物的电泳结果见图乙。其中Ⅲ1-H和Ⅲ2-H在PCR前用HpaII处理。HpaII是一种对甲基化敏感的限制酶,它只能切割未甲基化的CCGG序列,导致切断目标DNA片段而扩增失败。
下列叙述正确的是( )
A.Ⅲ1的基因型和Ⅱ2相同 B.Ⅲ2的致病基因源于Ⅰ3或Ⅰ4
C.Ⅲ1患病与致病基因甲基化有关 D.Ⅲ2患病与正常基因甲基化有关
【答案】A
【详解】A、Ⅱ1和Ⅱ2表现正常,却生出了患病的孩子,且Ⅱ1不携带致病基因,因而确定该病为伴X隐性遗传病,若相关基因用A/a表示,则Ⅲ1的基因型和Ⅱ2相同,均为XAXa,且Ⅲ1的A基因甲基化,因而表现为患病,A正确;
B、Ⅲ2的致病基因源于Ⅱ2,Ⅱ2的致病基因源于Ⅰ4,B错误;
C、Ⅲ1的基因型为XAXa,且A基因甲基化而患病,致病基因a没有甲基化而正常表达,C错误;
D、Ⅲ2的基因型可表示为XaY,其含有的致病基因未甲基化因而相应的酶切割后没有呈现电泳结果,说明其含有的致病基因未甲基化,D错误。
故选A。
【典例12】Beckwith-Wiedemann综合征(BWS)由位于常染色体上的CDKNIC 基因(简称C基因)控制。C基因的遗传具有遗传印记机制,即母源表达,父源不表达。某患BWS的家族遗传系谱图如图所示,已知Ⅲ-1为杂合子,Ⅲ-2染色体正常。不考虑基因突变,回答下列问题:
(1)来自父本和母本的同种基因的遗传效应不同,这种现象属于 。
(2)仅考虑致病基因,I-1和I-2分别属于 和 (填“纯合子”或“杂合子”),Ⅱ-3是杂合子的概率为 。
(3)Ⅱ-1和Ⅱ-2再生一个健康女孩的概率为 。已知Ⅱ-4的父母均为杂合子,且Ⅱ-4的体细胞中出现了2个C基因,该现象是其亲本减数分裂异常导致的,请详细描述该异常: (写出亲本及异常的时期)。
【答案】(1)表观遗传
(2)杂合子 杂合子 100%(或1)
(3)1/4 Ⅱ-4的父亲在减数分裂Ⅱ后期,C基因所在的两条染色(单)体未分离,移向了细胞同一极(合理即可)
【详解】(1)来自父本和母本的同种基因的遗传效应不同,基因的DNA序列没有发生改变的情况下,基因功能发生了可遗传的变化,并最终导致了表型的变化,属于表观遗传现象。
(2)Ⅲ-1的基因型为 Cc,该个体患病,说明C基因来自Ⅱ-2;Ⅱ-2不患病,说明其C基因来自Ⅰ-1;Ⅰ-1不患病,说明其含有来自母亲的c基因,因此Ⅰ-1的基因型为Cc,为杂合子。Ⅱ-3患病,其C基因来自Ⅰ-2,Ⅰ-2不患病,说明其含有来自母亲的c基因,因此Ⅰ-2的基因型为Cc,为杂合子的概率是100%。
(3)Ⅱ-1和Ⅱ-2的子女是否患病,取决于Ⅱ-2遗传给子女的基因类型,Ⅱ-2的基因型为 Cc,因此Ⅱ-1和Ⅱ-2再生一个健康女孩的概率为(1/2)×(1/2)=1/4。Ⅱ-4的父母均为杂合子,即基因型均为 Cc,Ⅱ-4的体细胞中出现了2个C基因,即其基因型为CCc,因此可推测该异常出现的原因是Ⅱ-4的父亲在减数分裂Ⅱ后期,C基因所在的两条染色(单)体未分离,移向了细胞同一极,从而产生了基因型为CC的配子。
【典例13】哺乳动物雌性个体胚胎发育早期,X染色体失活中心(XIC)随机允许一条X染色体保持活性,另一条X染色体高度浓缩化、失活并形成巴氏小体,巴氏小体上的基因不表达。某一早期胚胎细胞的一条X染色体失活,则由该细胞分裂产生的子细胞也保留同一条失活的X染色体。而原始生殖细胞中XIC区域的基因关闭,失活的X染色体恢复活性。控制猫毛色的基因位于X染色体上,黑色(B)对橙色(b)为显性,杂合子猫的毛色表现为黑、橙斑块的混合体,取名“玳瑁猫”。
(1)基因型为XbXb和XBY的亲本生了一只雄性的“玳瑁猫”,该猫有1个巴氏小体,该猫的基因型为 。产生该猫是由于其 (填“父方”或“母方”)形成了异常的生殖细胞,导致出现这种异常生殖细胞的原因是 。
(2)现有两只转荧光蛋白基因的猫,甲为发红色荧光的橙色公猫(基因型为XRbY),乙为发绿色荧光的黑色母猫(基因型为XGBXB),甲乙杂交产生F1,F1雌雄个体随机交配产生F2。F1中发红绿色荧光玳瑁猫的基因型是 ,F1中无荧光黑色雄猫所占比例是 。F2中无荧光的个体出现的概率是 。
【答案】(1)XBX bY 父方 减数第一次分裂时XB、Y没有分离
(2)XGBXRb 1/4 3/16
【详解】(1)基因型为XbX b和XBY的亲本生了一只雄性的“玳瑁猫”,该猫有1个巴氏小体,结合表型可推测,该猫的基因型为XBX bY。不考虑基因突变,则该猫的产生是由于正常的卵细胞X和异常的精子XY结合形成,即父方形成了异常的生殖细胞,该异常精子出现的原因是父方在减数分裂产生精子的过程中同源染色体(XB、Y)没有正常分离,进入同一个次级精母细胞,然后经过正常的减数分裂Ⅱ产生的。
(2)甲、乙杂交产生的F1,基因型有四种,且比例均等,分别为XGBY、XBY、XGBXRb、XBXRb,则F1中发红绿色荧光玳瑁猫的基因型是XGBXRb,F1中无荧光黑色公猫(XBY)所占比例是1/4。F1雌雄个体随机交配产生F2,F1群体中卵细胞的基因型及比例为XGB:XB:XRb=1:1:2,精子的基因型及比例为XGB:XB:Y=1:1:2,F2中无荧光的个体出现的概率是1/4×3/4=3/16。
微专题拓展 基因定位的新技术
方法1:利用染色体片段缺失定位
方法2:利用非整倍体杂交定位
(1)利用三体定位
(2)利用单体定位
方法3:利用已知位置的基因定位未知位置的基因
举例:已知基因A与a位于2号染色体上
方法4:利用细胞融合定位
细胞融合可以在基因型相同或不同的细胞间进行,其中基因型不同的细胞间的融合就是细胞杂交。由于细胞杂交中染色体容易丢失,利用杂交细胞检测特定染色体丢失与特定基因产物(蛋白质)减少的对应关系可以进行基因定位。
方法5:RFLP(限制性片段长度多态性)
不同等位基因会被限制酶切出不同数量、不同长度的片段,用探针标记后进行电泳分离可看出差异。
方法6:SNP定位
用SNP作为DNA标记来进行定位。SNP即单核苷酸多态性,不同个体的区别在于单个核苷酸的差异(如图所示),可用DNA测序、基因芯片检测。
方法7:SSR定位
用PCR将SSR扩增,再对不同长度的DNA片段进行电泳分离。SSR为短串联重复序列,其内侧为不同长度的重复序列如(CA)n,但外侧的序列高度保守(如图所示),可用于设计PCR引物进行扩增。
【典例14】二倍体生物中,体细胞中某对同源染色体缺失一条的个体称为单体,体细胞中某对同源染色体多一条的个体称为三体,单体和三体都可以用于基因定位。某大豆突变株表现为矮茎(aa),为确定A/a基因是否位于2号染色体上,将该突变株作为父本,分别与单体(2号染色体缺失一条)、三体(2号染色体多一条)纯合高茎大豆植株杂交得F1。单体和三体产生的配子均可育,而一对同源染色体均缺失的个体致死。下列叙述错误的是( )
A.通过突变株与单体杂交的结果即可进行基因定位,而与三体杂交的结果则不能
B.若A、a基因位于2号染色体上,则该突变株与三体杂交得F1,F1自交所得F2,的表型比例为6∶5
C.若该突变株与单体杂交得F1,F1随机交配所得F2中高茎∶矮茎=7∶8,则A、a基因位于2号染色体上
D.若a基因不位于2号染色体上,两种杂交形式下的F1连续自交n代,则矮茎的比例均为1/2-1/2n+1
【答案】B
【详解】A、分析该突变株与单体杂交 突变株的基因型为aa,若A/a基因位于2号染色体上,单体纯合高茎大豆植株的基因型为AO(O表示染色体缺失),二者杂交子代中Aa∶aO=1∶1,表现为高茎和矮茎;若A/a基因不位于2号染色体上,单体纯合高茎大豆植株的基因型为AA,二者杂交子代均为Aa,表现为高茎。该突变株与三体杂交,若A/a基因位于2号染色体上,三体纯合高茎大豆植株的基因型为AAA,AAA产生的配子为AA或A,因此二者杂交子代为AAa或Aa,均为高茎;若A/a基因不位于2号染色体上,三体纯合高茎大豆植株的基因型为AA,二者杂交子代均为Aa,表现为高茎,因此通过突变株与单体杂交的结果即可进行基因定位,而与三体杂交的结果则不能,A正确;
B、若A、a基因位于2号染色体上,aa与AAA杂交,F1基因型为AAa∶Aa=1∶1,其中AAa产生的配子为AA∶Aa∶A∶a=1∶2∶2∶1,F1中AAa自交后代中矮茎所占的比例为1/6×1/6=1/36,而Aa自交后代中矮茎所占的比例为1/2×1/2=1/4,则F2中矮茎所占的比例为1/2×1/36+1/2×1/4=10/72,高茎所占的比例为1-10/72=62/72,即高茎∶矮茎=31∶5,B错误;
C、若A、a基因位于2号染色体上,突变株(aa)与单体(AO)杂交,F1基因型为Aa∶aO=1∶1,产生配子为A∶a∶O=1∶2∶1,其随机交配后代中高茎所占比例为1/4×1/4(AA)+1/4×2/4×2(Aa)+1/4×1/4×2(AO)=7/16,矮茎所占比例为2/4×2/4(aa)+1/4×2/4×2(aO)=8/16,则F2中高茎∶矮茎=7∶8,C正确;
D、若a基因不位于2号染色体上,F1的基因型都为Aa,F1连续自交n代,杂合子的比例为1/2n,矮茎的比例为(1-1/2n)/2=1/2-1/2n+1,D正确。
故选B。
【典例15】黄瓜明明是绿的,为何称为“黄瓜”?很多人都有这样的疑问。那是因为黄瓜成熟后是黄色的,因其嫩果清脆爽口,所以在嫩果期就会被食用。通过长期的自然选择、人工选择、人工培育,黄瓜现已有众多栽培品种。请回答下列问题:
(1)现用纯种黄瓜嫩果黄绿色果皮品系P1与黄瓜嫩果白色果皮品系P2进行杂交,得F1后再自交。所得F2表型及比例如下表,由此判断,黄瓜嫩果果皮颜色是由 对位于 染色体上的等位基因控制的;若P2与F1杂交,正常情况下后代表现型及比例约为 。
代系
F1
F2
表型
黄绿色果皮
黄绿色果皮
浅绿色果皮
白色果皮
数量
全部
138
45
59
(2)为确定决定白色果皮的基因在染色体上的具体位置,研究者将纯合嫩果白色果皮品系H4与绿色果皮品系Q1杂交,F1表现为绿色,自交获得F2,F2绿色果皮与白色果皮比例为3:1。SSR是染色体上的一段特异性短核苷酸序列,非同源染色体上和不同品种的同源染色体上的SSR都不同,可作为基因定位的遗传标记。研究者在黄瓜的7条染色体上选择了179对SSR位点进行PCR。其中位于3号染色体的SSR15进行PCR及电泳后结果如下图。据此判断,白色果皮基因 (填“位于”或“不位于”)3号染色体上。
(3)黄瓜的体细胞的染色体数目为14条(2n=14),那么黄瓜的一个卵细胞中含有 个染色体组、 种形态的染色体。由于黄瓜是单性花,为了提高产量,农业上通常提高黄瓜茎端 的比例,使花芽分化为更多雌花。
(4)黄瓜果皮有有刺和无刺之分。已知这对性状受一对等位基因控制。某同学想知道这一对相对性状的显隐性关系。现有若干纯合有刺黄瓜和无刺黄瓜种子,请你帮他设计一个实验方案,并预期实验结果及结论 。
【答案】(1)2 非同源 黄绿色:浅绿色:白色=1:1:2
(2)位于
(3)1 7 脱落酸与赤霉素
(4)实验方案:选取若干数量相同的两种黄瓜种子间行种植在同一块试验田中,通过人工授粉使两种植株杂交得F1,观察F1性状
预期结果及结论:若有F1后代中全部为有刺性状,则说明有刺对无刺为显性;若有F1后代中全部为无刺性状,则说明无刺对有刺为显性
【详解】(1)根据表格中F2的表现型及比例:黄绿色果皮 : :绿色果皮 : :白色果皮 = 133 : 45 : 59 ≈ 9 : 3 : 4 ,这符合两对等位基因的自由组合定律(9:3:3:1的变式)。所以黄瓜嫩果果皮颜色是由2对位于非同源染色体上的等位基因控制的。P2(白色,aabb)与 F1(AaBb)杂交: 相当于测交,后代基因型及比例为: 1 AaBb : 1 Aabb : 1 aaBb : 1 aabb 对应表型: AaBb → 黄绿,Aabb → 浅绿,aaBb → 白色,aabb → 白 所以表型比例为黄绿色:浅绿色:白色=1:1:2。
(2)通过SSR 标记(3 号染色体的 SSR15)的电泳结果: 纯合白色果皮 H₄的 SSR 条带,与 F₂白色植株混合 DNA 的 SSR 条带一致,且与绿色果皮 Q₁的条带不同;说明白色果皮基因与 3 号染色体的 SSR15 连锁,因此白色果皮基因位于3 号染色体上。
(3)黄瓜体细胞染色体数 2n=14,一个卵细胞是生殖细胞(n),含1 个染色体组(染色体组是细胞中的一组非同源染色体);体细胞有 14 条染色体(7 对同源染色体),因此卵细胞中含7 种形态的染色体(每对同源染色体取一条);黄瓜是单性花,喷洒脱落酸与赤霉素可调节雌雄花比例,提高雌花比例(雌花发育成果实)。
(4)有刺和无刺这对性状受一对等位基因控制,通过实验判断显隐性,所给亲本为纯合子,可让纯合有刺黄瓜和无刺黄瓜杂交,根据后代表型进行判断。
实验设计: 将纯合有刺与纯合无刺杂交,得到F1,观察 F1 的表型。
若 F1 全部为有刺 → 有刺为显性;若 F1 全部为无刺 → 无刺为显性。
【典例16】SNP是基因组水平上由单个核苷酸的变异引起的DNA序列多态性。SNP在拟南芥基因组中广泛存在,在不同DNA分子及同一DNA分子的不同部位存在大量SNP位点。某些SNP在个体间差异稳定,可作为DNA上特定位置的遗传标记。科研人员利用SNP对拟南芥抗盐突变体的抗盐基因进行定位。
(1)研究者用化学诱变剂处理野生型拟南芥,处理后的拟南芥自交得到的子代中抗盐:不抗盐=1:3,据此判断抗盐为 性状。
(2)为进一步得到除抗盐突变外,其他基因均与野生型相同的抗盐突变体(记为m),可采用以下实验方案。 。多次重复以上操作,最终获得所需植株。
(3)为确定抗盐基因在Ⅱ号还是Ⅲ号染色体上,研究者用抗盐突变体m与另一野生型植株B杂交,用分别位于两对染色体上的SNP1和SNP2(如图)进行基因定位。
①将m和B进行杂交,得到的F1植株自交。将F1植株所结种子播种于 的选择培养基上培养,得到F2抗盐植株。
②分别检测F2抗盐植株的SNP1和SNP2,若全部个体的SNP1检测结果为 ,SNP2检测结果中SNP2m和SNP2B的比例约为 ,则抗盐基因在Ⅱ号染色体上,且与SNP1m不发生互换。
【答案】(1)隐性
(2)抗盐突变体与野生型杂交,让得到的F1进行自交,从F1自交得到的后代中筛选抗盐突变体再连续自交
(3)①含盐
②均为SNP1m 1:1
【详解】(1)分析题意可知,突变后的拟南芥自交得到的子代中抗盐:不抗盐=1:3,据此分离比可以判断抗盐为隐性性状。
(2)根据题意,杂交育种的目的是得到除抗盐基因突变外,其他基因均与野生型相同的抗盐突变体,则育种方案如下:抗盐突变体与野生型杂交,让得到的F1进行自交,从F1自交得到的后代中筛选抗盐突变体再连续自交,多次重复以上操作,最终获得所需植株。
(3)分析题意可知,该实验的目的是利用位于两对染色体上的SNP1和SNP2进行基因定位,判断抗盐基因在Ⅱ号还是Ⅲ号染色体上。实验方案如下:用抗盐突变体m与另一野生型植株B杂交,用分别位于两对染色体上的SNP1和SNP2进行基因定位:
①将m和B进行杂交,得到的F1,F1植株自交。由于自交得到的后代中含有抗盐植株,将F1植株所结种子播种于含盐的选择培养基上培养,筛选得到F2抗盐植株。
②分别检测F2抗盐植株个体的SNP1和SNP2,按照基因的分离定律,若全部个体的SNP1检测结果均为SNP1m, SNP2检测结果SNP2m和SNP2B的比例约为1:1,说明抗盐基因在Ⅱ号染色体上,且抗盐基因与SNP1m不发生互换。
【典例17】水稻基因组测序揭示其染色体高度共线性,为基因定位提供基础。研究发现,抽穗期基因(如Hd1、Hd3a)与抗病基因(如Xa21)存在表观遗传互作,且Wx基因启动子区CT重复数差异导致直链淀粉含量变异。第三代杂交水稻利用CRISPR/Cas9编辑育性基因,结合分子标记辅助选择提升育种效率。
(1)在生物学中有多生物可以作为遗传学的研究材料,水稻能作为遗传学研究材料的优点有 (答出两点)。
(2)已知抗病(R/r)与抽穗期(H/h)性状的显隐性关系,设计实验探究两对基因是否独立遗传:
实验步骤:
①选择 (表型)纯合亲本进行正反交;
②统计F1表型,若 ,则初步判断为连锁遗传;
③对F1进行 ,统计F2表型分离比。若抗病:不抗病=3:1且正常抽穗:延迟抽穗=3:1,但两性状组合比偏离 ,则证实存在连锁。
(3)光温敏雄性不育系易发生紊乱,导致产量下降。因而科研团队正在研发第三代杂交水稻:即基因工程雄性不育系。如有一个水稻品系,其雄性的育性由一对等位基因M、m控制,基因型为mm的个体表现为雄性不育,能产生正常的雌配子,M基因可使雄性不育个体恢复育性产生可育雄配子。通过转基因技术将M基因与雄配子致死基因A、蓝色素生成基因D一起导入基因型为mm的个体中,并使其插入一条不含m基因的染色体上(D基因的表达产物可使种子呈现蓝色,无D基因的种子呈现白色)。如图3所示:
转基因水稻(基因型M/m-A/D)自交后,F1雄配子类型及比例为 。F1随机传粉所得种子中,蓝色:白色= ,雄性不育种子占比为 。
(4)稻米胚乳中直链淀粉含量是影响稻米品质的重要因素,而直链淀粉含量与蜡质基因(Wx)的基因型有关。科学研究发现,Wx基因可以编码淀粉合成酶催化合成直链淀粉,该基因有Wxa、Wxb、wx多个等位基因的变异类型:
①Wx基因有Wxa、Wxb、wx多个等位基因的变异类型和区别,某同学认为通过琼脂糖凝胶电泳可以快速地将Wxa、Wxb基因筛选出来。①评价观点:琼脂糖电泳法 (能/不能)区分Wxa与Wxb。
②某科学家欲利用PCR-AccI分子标记技术,本技术可以精确判断Wxa、Wxb两种基因类型。如果下图是三株不同基因型水稻的电泳结果,已知Wxb基因序列长度为460bp且有一个AccI酶切位点。推断样本1的基因型为 和样本3的基因型为 。
【答案】(1)基因组小且高度注释完整(便于基因定位);繁殖周期短,易于杂交(或存在丰富的突变体库)
(2)抗病正常抽穗(RRHH)与不抗病延迟抽穗(rrhh) 显性性状(抗病正常抽穗) 对F1进行自交 若F2表型分离比偏离9:3:3:1(如接近3:1或2:1:1)
(3)M(可育)∶m(不育)=1∶1(携带A基因的雄配子致死) 蓝色(D基因)∶白色=1∶3 3/4(基因型为mm的个体)
(4)不能 Wxa/Wxa Wxa/Wxb
【详解】(1)水稻基因组研究成熟,遗传操作简便,适合作为模式植物,且具有易于区分的相对性状。
(2)①选择抗病正常抽穗(RRHH)与不抗病延迟抽穗纯合亲本进行正反交;
②统计F1表型,若表现为显性性状(抗病正常抽穗),则初步判断为连锁遗传;
③对F1进行自交,统计F2表型分离比。若抗病∶不抗病=3∶1且正常抽穗∶延迟抽穗=3∶1,说明两对基因的遗传遵循分离定律,但两性状组合比偏离9∶3∶3∶1,则证实存在连锁。
(3)对于图示的转基因个体(ADMmm)产生的雌配子有两种类型:m和ADMm,比例为1∶1;由于存在雄配子致死基因A,所以产生的可育雄配子只有m一种类型。 根据受精作用,F1的基因型及比例为mm ∶ADMmm = 1 ∶ 1。 其中mm个体表现为雄性不育,ADMmm个体表现为雄性可育,且ADMmm个体含有蓝色素生成基因D,所以F1中雄性可育(能产生可育雌、雄配子)的种子颜色为蓝色;F1个体之间随机传粉:F1中mm个体只能产生雌配子m ,ADMmm个体产生的雌配子有m和ADMm(比例1∶1),产生的可育雄配子只有m。随机传粉时,F1产生的雌配子中,m占3/4,ADMm占1/4,雄配子只有m。 受精后得到的子代基因型及比例为mm ∶ADMmm = 3 ∶ 1。mm个体表现为雄性不育、种子白色,ADMmm个体表现为雄性可育、种子蓝色,所以其表现及比例为蓝色 ∶ 白色= 1 ∶ 3,可见雄性不育种子占3/4。
(4)①琼脂糖电泳法是根据DNA相对分子质量大小来区分DNA片段的,并不能分析其中的碱基序列,因而不能区分基因Wxa与Wxb。
②已知Wxb被AccI酶切为403bp和57bp片段,样本1未切割(无酶切位点),样本3切割后显示57bp和403bp(原460bp被切为403+57)同时还含有460片段,据此推断样本1的基因型为Wxa/Wxa,样本3的基因型可表示为Wxa/Wxb。
01 基因的分离定律
1.【新考法·外显率】(24-25·江苏扬州·考前调研)外显率是指某一基因型个体在特定环境中表现出相应表型的百分率。基因型为aa的果蝇外显率为80%,其余表现为非间断脉翅。特定环境中两只非间断脉翅果蝇杂交,F1的表型为非间断脉翅:间断脉翅=4:1,F1随机交配得F2。下列叙述正确的是( )
A.亲本的基因型组合可能为Aa×aa或Aa×Aa
B.与F1相比,F2中间断脉翅的比例会下降
C.F2非间断脉翅中纯合子占3/8
D.测交实验无法判定非间断脉翅果蝇的基因型
【答案】C
【详解】A、若亲本为Aa×aa,则子代aa出现的概率为1/2,由于基因型为aa的果蝇外显率为80%,其余表现为非间断脉翅,因此子代表现为间断脉翅的个体所占的比例为1/2×80%=2/5,与题意中子一代间断脉翅的个体所占的比例为1/5不符,A错误;
B、由于子代中出现了间断脉翅个体,且所占比例为1/5=80%×1/4,因此可判断亲本基因型为Aa×Aa,子一代基因型及比例为AA∶Aa∶aa=1∶2∶1,产生的雌雄配子种类和比例均为A∶a=1∶1,子一代自由交配得到的子二代基因型及比例为AA∶Aa∶aa=1∶2∶1,基因型为aa的果蝇外显率为80%,因此子二代间断脉翅个体所占的比例为80%×1/4=1/5,与子一代间断脉翅的比例相同,B错误;
C、子二代中非间断脉翅中基因型和比例为AA∶Aa∶aa=(1/4)∶(2/4)∶(1/4×20%)=5∶10∶1,因此子二代中非间断脉翅中纯合子占(5+1)÷(5+10+1)=3/8,C正确;
D、若非间断脉翅果蝇的基因型为AA,则测交后代基因型均为Aa,均为非间断脉翅;若非间断脉翅果蝇的基因型为Aa,则测交后代基因型及比例为Aa∶aa=1∶1,间断脉翅的个体所占的比例为1/2×80%=2/5,因此子代非间断脉翅∶间断脉翅=3∶2;若非间断脉翅果蝇的基因型为aa,则与aa杂交的后代基因型均为aa,由于aa的外显率为80%,因此子代表现为非间断脉翅∶间断脉翅=1∶4,因此测交实验可以判定非间断脉翅果蝇的基因型,D错误。
故选C。
2.(25-26·江苏如皋·一调)孟德尔利用豌豆杂交实验发现了遗传规律,被称为“遗传学之父”。下列叙述正确的是( )
A.孟德尔杂交实验在豌豆花蕾期对母本进行去雄并套袋处理
B.孟德尔所作假说的核心内容是“性状是由遗传因子决定的”
C.孟德尔进行的测交实验属于假说—演绎法的演绎推理过程
D.孟德尔发现的分离定律可以解释所有有性生殖生物的遗传现象
【答案】A
【详解】A、在豌豆杂交实验中,为防止自花传粉,需在花蕾期对母本去雄并套袋,待花粉成熟后进行人工授粉,A正确;
B、孟德尔假说的核心是“在形成配子时,成对的遗传因子彼此分离”,B错误;
C、测交实验属于假说—演绎法中的实验验证阶段,而非演绎推理过程(演绎推理是预测测交结果),C错误;
D、分离定律适用于有性生殖生物的核遗传,但无法解释细胞质遗传或基因互作等现象,D错误。
故选A。
3.(25-26·江苏如皋·一调)某高茎豌豆种群中DD∶Dd=1∶2,自然状态下繁殖一代,已知含d的花粉致死率为50%(对子代数量影响忽略不计),则F1中高茎与矮茎的比值为( )
A.14∶1 B.8∶1 C.5∶1 D.25∶2
【答案】B
【详解】原种群中DD占1/3,自交后代全为高茎(DD);Dd占2/3,已知含d的花粉致死率为50%,故D花粉所占的比例为2/3,d花粉所占比例为1/3,自交后高茎与矮茎比例为5:1,总比例为(1/3 + 2/3×5/6)∶(2/3×1/6)=8/9:1/9=8:1,ACD错误,B正确。
故选B。
4.【联系生活】(24-25·江苏盐城·二模)研究发现,玉米细胞质中T基因导致雄性不育,可被显性核恢复基因(R基因)恢复育性,作用机理如图所示。相关基因型的表示方法:质基因写在括号外,核基因写在括号内,如T(RR)。下列叙述正确的是( )
A.减数分裂中R基因和T基因可以自由组合
B.T基因通常以精子为载体传递给下一代
C.R蛋白通过阻止T基因的表达恢复育性
D.T(Rr)的玉米自交,后代约有1/4为雄性不育个体
【答案】D
【详解】A、自由组合定律是指位于非同源染色体上的非等位基因在减数分裂过程中自由组合。R基因位于细胞核,T基因位于细胞质,它们不遵循自由组合定律,A错误;
B、玉米的质基因主要通过卵细胞传递给下一代,而不是精子,所以T基因通常以卵细胞为载体传递给下一代,B错误;
C、由图可知,R蛋白与线粒体膜上的T蛋白结合,从而阻止T蛋白发挥作用(并非阻止T基因表达),恢复育性,C错误;
D、自交过程中,T基因可随母本遗传给子代,所以子代中雄性不育个体的基因型应为T(rr);基因型为Rr的玉米自交,产生基因型为rr的个体的概率为1/4,即雄性不育个体的概率=1/4,D正确。
故选D。
5.(2025·陕西宝鸡·三模)油菜是我国重要的油料作物,培育高产优质新品种意义重大。油菜的杂种一代会出现杂种优势(产量等性状优于双亲),但这种优势无法在自交后代中保持。杂种优势的利用可显著提高油菜籽的产量。
(1)油菜具有两性花,去雄是杂交的关键步骤,但人工去雄耗时费力,在生产上不具备可操作性。我国学者发现了油菜雄性不育突变株(雄蕊异常,肉眼可辨),利用该突变株进行的杂交实验如下:
①由杂交一结果推测,育性正常与雄性不育性状至少受 对等位基因控制。在杂交二中,雄性不育为 性性状。
②杂交一与杂交二的F1表型不同的原因是育性性状由位于同源染色体相同位置上的3个基因(A1、A2、A3)决定。品系1、雄性不育株、品系3的基因型分别为A1A1、A2A2、A3A3。根据杂交一、二的结果,判断A1、A2、A3之间的显隐性关系是 。
(2)利用上述基因间的关系,可大量制备兼具品系1、3优良性状的油菜杂交种子(YF1),供农业生产使用,主要过程如下:
①经过图中虚线框内的杂交后,可将品系3的优良性状与 性状整合在同一植株上,该植株所结种子的基因型及比例为 。
②将上述种子种成母本行,将基因型为 的品系种成父本行,用于制备YF1。
③为制备YF1 ,油菜刚开花时应拔除母本行中 (雄性不育、育性正常)的植株。否则,得到的种子给农户种植后,会导致油菜籽减产,其原因是 。
【答案】(1)一 显 A1>A2>A3
(2)雄性不育 A2A3:A3A3=1:1 A1A1 育性正常 母本行中存在A2A3(雄性不育)和A3A3(雄性可育)两种类型油菜,所得种子中混有A3A3自交产生的种子、A2A3 与A3A3杂交所产生的种子,这些种子在生产上无杂种优势且部分雄性不育,种植后会导致减产
【详解】(1)①分析遗传图解,杂交一中,雄性不育植株与品系1杂交,F1全部育性正常,F1自交获得的F2中育性正常和雄性不育出现性状分离比为3:1,由此推测控制雄性不育和育性正常是一对相对性状,由一对等位基因控制。杂交二中,亲本雄性不育与品系3杂交,后代全为雄性不育,说明雄性不育为显性,品系3的性状为隐性。
②品系1、雄性不育株、品系3的基因型分别为A1A1、A2A2、A3A3,杂交一中,雄性不育植株与品系1杂交,F1全部育性正常,可知A1对A2为显性;杂交二中,亲本雄性不育与品系3杂交,后代全为雄性不育,可知A2对A3为显性,由此推断A1、A2、A3之间的显隐性关系是:A1>A2>A3。
(2)①通过杂交二,可将品系3(A3A3)的优良性状与雄性不育株(A2A2)杂交,得到A2A3,图中虚线框内为A2A3与A3A3杂交,得到A2A3:A3A3=1:1,即可获得具备品系3的优良性状和雄性不育性状的植株。
②将A2A3和A3A3种植成母本行,将基因型为A1A1的品系1种成父本行,制备YF1即A1A3、A1A2。
③由于母本行是A2A3(雄性不育)和A3A3(雄性可育),父本行是A1A1(雄性可育),要得到YF1(A1A3),需要在油菜刚开花时拔除母本行中A3A3植株,否则,所得种子中混有A3A3自交产生的种子、A2A3 与A3A3杂交所产生的种子,这些种子在生产上无杂种优势且部分雄性不育,种植后会导致减产。
02 基因的自由组合定律
6.【新情境】(25-26·江苏如皋·一调)(多选题)水稻自然状态下以自交为主,但品质常不如杂交稻。研究发现籼稻的12号染色体上有2个相邻的基因:基因D编码的毒蛋白可以杀死花粉,基因J编码的蛋白质能解除毒蛋白的毒性,粳—籼杂交稻花粉的育性如图1所示,花粉母细胞减数分裂Ⅰ的显微图像如图2所示。不考虑交叉互换,下列叙述错误的是( )
A.基因D与基因J的表达时期不相同
B.杂交稻自交产生的子代中DDJJ植株的比例为1/4
C.图2的B时期可观察到XY同源染色体联会的现象
D.图2的D时期的染色体组数是减数分裂Ⅱ后期的2倍
【答案】BCD
【详解】A、基因D编码的毒蛋白可以杀死花粉,基因J编码的蛋白质能解除毒蛋白的毒性,从作用机制来看,基因D在花粉形成过程中发挥作用杀死花粉,而基因J要在基因D表达出毒蛋白后才能发挥解除毒性的作用,所以基因D与基因J的表达时期不同,A正确;
B、粳—籼杂交稻的基因型为DdJj,由于D、J在同一条染色体,d、j在同源染色体另一条上,减数分裂产生可育的花粉DJ和不育的花粉dj,产生的雌配子为DJ和dj两种类型且比例为1:1,自交时,雄配子(DJ)与雌配子(DJ、dj)结合,产生的子代中双杂合(DdJj)植株的比例为1/2,B错误;
C、水稻是雌雄同株植物,细胞中没有性染色体XY,所以图2B时期不会观察到XY同源染色体联会的现象,C错误;
D、图2D时期是减数第一次分裂后期,染色体组数为2,减数第二次分裂后期,染色体组数为2,所以图2D时期染色体组数与减数第二次分裂后期相同,D错误。
故选BCD。
7.(2025·江苏南通·四调)某种番茄果实颜色由果肉颜色和胎座胶质颜色共同决定。果肉颜色受两对独立遗传的等位基因A/a和B/b控制,胎座胶质颜色受两对独立遗传的等位基因A/a和D/d控制,如下表。科研人员用纯系番茄进行杂交实验,各代果实颜色及比例如下图。请回答下列问题。
果实颜色
果肉
胎座胶质
颜色
基因型
颜色
基因型
红色
红色
A---
红色
A-D-
棕色
黄色
A-dd
黄绿色
黄色
aaB-
绿色
aa--
绿色
绿色
aabb
(1)基因型为AABBdd的番茄果肉、果实的颜色分别为 、 。绿色果实番茄的基因型有 (写基因型),红色果实番茄的基因型有 种。
(2)实验一和实验二中亲本红色番茄的基因型分别为 、 。
(3)实验一F2中的棕色番茄与绿色番茄杂交,后代果实颜色及比例为 。
(4)实验二F2中的红色番茄自交,后代绿色番茄占 。
(5)实验一亲本绿色番茄和实验二亲本红色番茄进行杂交得F1,F1自交得F2。能否根据F2果实颜色及比例判断B/b和D/d是否在一对染色体上,请说明理由。 (请作判断,并用果实颜色及比例说明)。
【答案】(1)红色 棕色 aabbDD、aabbDd、aabbdd 12
(2)AAbbDD AABBDD
(3)红色:棕色:绿色=1:1:1
(4)1/16
(5)不能,无论B/b和D/d是否在一对染色体上,F₂果实的颜色及比例均为红色:棕色:黄绿色:绿色=9:3:3:1
【详解】(1)对于基因型为AABBdd的番茄,果肉颜色:因为果肉颜色受A/a和B/b控制,基因型为AABB,根据表格中果肉颜色的基因型与表现型对应关系,A---对应的果肉颜色为红色,所以基因型为AABB果肉颜色为红色;果实颜色:果实颜色由果肉颜色和胎座胶质颜色共同决定,胎座胶质颜色基因型为dd,结合表格,A-dd对应的果实颜色为棕色,所以基因型为AAdd果实颜色为棕色。绿色果实番茄的基因型:根据表格,果肉颜色为绿色的基因型为aabb,胎座胶质颜色为绿色的基因型为aa--,所以绿色果实番茄的基因型为aabbdd、aabbDd、aabbDD,红色果实番茄的基因型:果肉颜色为A---,胎座胶质颜色为A-D-,果肉颜色A---有6种基因型(AABB、AABb、AAbb、AaBB、AaBb、Aabb),胎座胶质颜色A-D-有4种(AADD、AADd、AaDD、AaDd),关于A/a有两种基因型,B/b有3种基因型,D/d有2种基因型,所以红色果实番茄的基因型有3×2×2=12种。
(2)实验一:亲本纯合红色番茄的基因型为AA--DD,纯合绿色亲本基因型为aabb--,F1的基因型为Aa-bD-,由于子二代出现了棕色(A---dd),且没有出现黄绿色(aaB---),F2中红色:棕色:绿色=9:3:4,是9:3:3:1的变形,所以可以推测F1的基因型为AabbDd,亲本红色番茄的基因型为AAbbDD,绿色番茄的基因型为aabbdd;实验二:亲本纯合红色番茄的基因型为AA--DD,纯合绿色亲本基因型为aabb--,F1的基因型为Aa-bD-,由于子二代出现了黄绿色(aaB---),且没有出现棕色(A---dd),F2中红色:黄绿色:绿色=12:3:1,是9:3:3:1的变形,所以可以推测F1的基因型为AaBbDD,亲本红色番茄的基因型为AABBDD,绿色番茄的基因型为aabbDD。
(3)实验一F1的基因型为AabbDd,自交得F2,F2中棕色番茄基因型为A-bbdd(1/3AAbbdd、2/3Aabbdd),产生的配子为1/3abd、2/3Abd,绿色番茄基因型为aabbD-、aabbdd(1/4aabbdd、1/4aabbDD、2/4aabbDd),产生的配子为1/2abD、1/2abd,棕色和绿色亲本杂交,后代的基因型及比例为AabbDd:Aabbdd:aabbDd:aabbdd=2:2:1:1,所以后代果实颜色及比例为红色:棕色:绿色=2:2:(1+1)=1:1:1。
(4) 实验二F2中的红色番茄的基因型为A-B-DD、A-bbDD,各基因型所占比例为1/12AABBDD、2/12AABbDD、2/12AaBBDD、4/12AaBbDD、1/12AAbbDD、2/12AabbDD,它们自交,能产生绿色的基因型为4/12AaBbDD、2/12AabbDD,所以后代绿色番茄(aabb--)占4/12×1/16+2/12×1/4=1/16。
(5)果肉颜色受两对独立遗传的等位基因A/a和B/b控制,胎座胶质颜色受两对独立遗传的等位基因A/a和D/d控制,如果B/b和D/d没有在一对染色体上,则A/a、B/b、D/d三对等位基因独立遗传,亲本绿色番茄(aabbdd)和实验二亲本红色番茄(AABBDD)进行杂交得F1(AaBbDd),F1自交得F2,基因型及比例为A---D-:A---dd:aaB---:aabb--=(3/4×1×3/4):(3/4×1×1/4):(1/4×3/4×1):(1/4×1/4×1)=9:3:3:1,表型及比例为红色:棕色:黄绿色:绿色=9:3:3:1,如果B/b和D/d在一对染色体上,亲本绿色番茄(aabbdd)和实验二亲本红色番茄(AABBDD)进行杂交得F1(AaBbDd),且B和D在一条染色体上,b和d在另一条染色体上,F1产生的配子为1/4ABD、1/4aBD、1/4Abd、1/4abd,雌雄配子杂交,子代的基因型及比例为A-B-D-:A-bbdd:aaB-D-:aabbdd=(3/4×3/4):(3/4×1/4):(1/4×3/4):(1/4×1/4)=9:3:3:1,表型及比例为红色:棕色:黄绿色:绿色=9:3:3:1,所以无论B/b和D/d是否在一对染色体上,F2果实的颜色及比例均为红色:棕色:黄绿色:绿色=9:3:3:1。
8.【经典题】(24-25·江苏如皋·调研)某一年生雌雄同株异花植物的花有多种颜色,基因A控制紫色,a无控制色素合成的功能;基因B控制红色,b控制蓝色;基因型为A_B_和A_bb的个体分别表现紫红色花和靛蓝色花。在纯合紫红色品种偶然发现了一白花植株,现利用该白花植株与纯合靛蓝色植株进行杂交实验,结果如表所示。控制白花的基因为I/i,已知所有基因型的植株都能正常生长和繁殖,A/a基因与花粉的育性无关。不考虑新的突变及染色体互换。请回答下列问题:
组别
P
F₁
F₂
甲组
♂白色×♀靛蓝色
无个体
\
乙组
♀白色×♂靛蓝色
紫红色
紫红色:靛蓝色:白色=7:3:2
(1)利用该植物进行杂交实验的操作步骤为 。
(2)根据杂交实验结果推测,白色属于 (填“显性”或“隐性”)性状。其中基因 的遗传遵循了自由组合定律。
(3)乙组F₁的基因型是 ,F₁产生的雄配子的基因型及比例是 。
(4)通过PCR技术扩增乙组F₂白花植株的B/b基因,用同种限制酶切割后进行电泳(结果如图),发现基因组成有类型I和类型II。根据电泳结果可知B基因发生了碱基对的 突变为b。为进一步确定I/i、A/a、B/b三者之间的位置关系,现有纯合紫红色、靛蓝色、红色、蓝色四个品系,最佳的方案是:选用 品系与乙组F₂中的 (填“类型I”或“类型II”)白花植株进行杂交获得F₁,F₁自交获得F₂,统计F₂的花色及比例。预期结果及结论:
①若F₂中没有 植株,则说明A/a与B/b位于同一对同源染色体上;
②若F₂中蓝色占比为 ,则说明I/i与A/a位于同一对同源染色体上;
③若F₂中靛蓝色占比为3/16,则说明I/i、A/a和B/b位于三对同源染色体上。
【答案】(1)套袋→授粉→套袋
(2)隐性 I/i 和 B/b
(3)IiAABb IAB: IAb: iAb=1: 1: 1
(4)替换 红色 类型I 蓝色 1/12
【详解】(1)由题意可知,该植物是一年生雌雄同株异花植物,所以不需要去雄处理,其杂交过程为套袋→授粉→套袋。
(2)乙组中白花植株(♀)与纯合靛蓝色植株(♂)杂交,F₁全为紫红色(A_B_),说明白花亲本携带的白色基因(i)在 F₁中被显性基因掩盖,故白色为隐性性状(ii)。由题意可知,基因A控制紫色,a无控制色素合成的功能;基因B控制红色,b控制蓝色,在纯合紫红色品种偶然发现了一白花植株,说明该白花植株为AABBii,利用该白花植株AABBii与纯合靛蓝色植株AAbbII进行杂交实验,甲组(白花♂× 靛蓝色♀)无个体,推测白花父本产生的含ABi的花粉不育(题目提示A/a与花粉育性无关,故育性由I/i控制),乙组F1为紫红色AABbIi,F2紫红色:靛蓝色:白色=7:3:2,是9:3:3:1的变式,则基因 I/i 与 B/b 位于两对同源染色体,二者遵循基因的自由组合定律。
(3)由(1)可知,乙组中,白花母本基因型为 AABBii(纯合紫红色突变而来),靛蓝色父本为 AAbbII(纯合靛蓝色为 A_bb,不含 i 基因)。F₁基因型为 AABbIi,产生雄配子时,ABi花粉不育。 F₂性状分离比为 7:3:2(共 12 份),符合 3 种雄配子与 4 种雌配子结合(雌配子正常)。雄配子基因型及比例为ABI:AbI:Abi=1:1:1。
(4)图示为F2白花植株的B/b基因用同种限制酶切割后的电泳结果,类型I有两个条带,而类型Ⅱ有三个条带,且5.4kb=3.3kb+2.1kb,Ⅱ为杂合子Bb,类型I为纯合子bb,可推知B(无酶切位点,为5.4kb)和b(被切为3.3kb+2.1kb)碱基数量相等,说明B基因发生了碱基对的替换突变为b类型。要判断三对等位基因在染色体上的位置,应该选择IiAaBb的个体进行自交,因此可以选择纯合红色aaBBII个体和AAbbii个体杂交获得,因此选择乙组F2中的类型I白花植株AAbbii进行杂交获得F₁,F₁自交获得F₂,统计F₂的花色及比例。
①若A/a与B/b位于同一对同源染色体上,F1为AaBbIi自交,a和B连锁,A和b连锁,子代不可能出现aabb蓝色个体,即若F2中没有蓝色植株,则说明A/a与B/b位于同一对同源染色体上;
②若I/i与A/a位于同一对同源染色体上,则a与I连锁,A与i连锁,由(1)可知,ABi的花粉不育,则F1可产生雄配子为Abi:aBI:abI=1:1:1,雌配子ABi:Abi:aBI:abI=1:1:1:1,子代蓝色植株aabbI_占1/3×1/4=1/12。
9.【新考法】(2025·江苏苏锡常镇·一模)蜜蜂中雌蜂(2n=32)由受精卵发育而来。现有蜜蜂的眼色(正常眼和黄绿眼)、绒毛有无和体色(黑体和灰体)分别由三对等位基因控制,记作A/a、B/b、D/d。为研究三对基因的位置关系,科研人员开展了如下所示实验。请回答下列问题。
(1)蜜蜂的雄蜂是 倍体。若对蜜蜂基因组测序,需测定 条染色体。
(2)眼色和体色两对相对性状中,显性性状分别为 。控制眼色和体色的两对基因的遗传遵循基因的自由组合定律,判断依据是 。
(3)亲代蜂王和雄蜂的基因型分别为 和 。请在图中标出三对基因在F1雌蜂染色体上的相对位置 。
(4)基因型相同的蜂王和工蜂在形态、结构、生理和行为等方面截然不同;一个蜂巢中通常仅一个蜂王,一个失去蜂王的蜂巢会迅速利用工蜂培育蜂王,这表明,除基因外,环境和 均可影响生物的表型。将F2雌蜂分巢饲养获得多只蜂王,蜂王的基因型有 种。F2雄蜂中眼色和绒毛有无两对性状出现表中比例的原因是蜂王在减数分裂过程中通过 实现基因重组,发生该变异的卵母细胞占比为 。
【答案】(1)单 16
(2)黄绿眼和黑体 F2雄蜂中正常眼灰体:正常眼黑体:黄绿眼灰体:黄绿眼黑体=1:1:1:1
(3)AABBdd abD
(4)表观遗传 8/八 交换 24%
【详解】(1)蜂王和工蜂均是由受精卵发育而来的雌蜂,而雄蜂是由卵细胞直接发育而来,所以蜜蜂的雄蜂是单倍体。若对蜜蜂基因组测序,需测定16条染色体,因为蜜蜂无性染色体,需要测定32/2=16条染色体。
(2)眼色中,F1代雌雄蜂全为黄绿眼,而F2代出现正常眼(新性状),说明正常眼为隐性(a)。黄绿眼为正常眼。
体色中,F1代雌蜂全为黑体,而雄蜂是由卵细胞直接发育而来,而F2代出现灰体(新性状),说明黑体为显性(D),控制眼色和体色的两对基因的遗传遵循基因的自由组合定律,因为F2雄蜂中正常眼灰体:正常眼黑体:黄绿眼灰体:黄绿眼黑体=1:1:1:1。
(3)因F1代雌蜂表现为黄绿眼无绒毛黑体(与蜂王部分性状相同黄绿眼无绒毛,与雄蜂部分性状相同黑体),结合小问2,说明雄蜂提供了一组单倍体基因(abD),蜂王提供另一组(AABBdd)。因为黄绿眼总与无绒毛性状相关联,并且因为F1雌雄均为无绒毛,F2中出现了有绒毛,所以无绒毛为显性性状,所谓A与B在同一条染色体上,a与b在同一条染色体上,D、d与A/a位于非同源染色体上,三对基因在F1雌蜂染色体上的相对位置
(4)除基因外,环境和表观遗传均可影响生物的表型。将F2雌蜂分巢饲养获得多只蜂王,F1雌蜂为AaBbDd,F1雄蜂为ABd,由表格可知,F2蜂王的基因型有8种。F2雄蜂中眼色和绒毛有无两对性状出现表中比例的原因是蜂王在减数分裂过程中通过互换,实现基因重组,蜂王为二倍体,产生卵细胞时若发生交叉互换(如A与b重组,a与B重组),则雄蜂(单倍体)会表现出重组性状。F2中重组性状占比为12%,因为雄蜂是由卵细胞直接发育而来,发生互换的卵母细胞产生重组细胞的比例为1/2,所以发生该变异的卵母细胞占比为12%×2=24%。
10.【新载体】(2025·江苏苏北七市·二调)已知鸭的蹼色受常染色体上的3对等位基因(C/c,M/m,Y/y)控制,其中C控制黑色素合成,M促进黑色素在脚蹼沉积,Y促进类胡萝卜素在脚蹼沉积。C存在时,M数量多于Y时表现为黑蹼;M数量少于Y或不含M和Y时表现为黄蹼;M、Y数量相等时表现为花蹼。C不存在时表现为黄蹼。科研人员用花蹼、黑蹼和黄蹼3个纯系亲本进行如下杂交实验,请回答下列问题:
(1)群体中花蹼的基因型为 ,黄蹼的基因型有 种。
(2)实验一中,亲本基因型分别是 、 从F2中随机选取等量的花蹼与黑蹼,让它们自由交配,后代中黑蹼占 。
(3)实验二中F2黑蹼与F1基因型相同的概率是 。能否通过测交实验来检测F2黄蹼是否为纯合子?简要说明理由。 。
(4)实验三F2中花蹼自由交配,后代出现花蹼纯合子的概率是 。
(5)研究发现,C基因也在鸭的羽毛细胞中表达,同时羽色还受常染色体上另一对等位基因T、t(不在C/c、M/m、Y/y所在染色体上)控制,T促进黑色素在羽毛中的沉积且具有剂量效应,形成黑羽、灰羽、白羽3种表型。若选取实验二F2中的灰羽黄蹼进行测交实验,则后代的表型及比例是 。
【答案】(1)CCMMYY、CcMMYY、CCMmYy、CcMmYy 17
(2)CCMMYY CCMMyy 5/9
(3)4/9 不能,F2黄蹼有5种基因型,测交后代都是黄蹼
(4)16/225
(5)灰羽黄蹼:白羽黄蹼=1:2
【详解】(1)C控制黑色素合成,M促进黑色素在脚蹼沉积,Y促进类胡萝卜素在脚蹼沉积。C存在时,M数量多于Y时表现为黑蹼;M数量少于Y或不含M和Y时表现为黄蹼;M、Y数量相等时表现为花蹼,即花蹼同时需要C、M、Y,且M和Y数量相等,因此群体中花蹼的基因型为CCMMYY、CcMMYY、CCMmYy、CcMmYy,黄蹼需要满足的要求是有C存在,M数量少于Y或不含M和Y;或者C不存在时,因此基因型为C-MmYY、C-mmY-、C-mmyy、cc----,共17种基因型。
(2)C存在时,M数量多于Y时表现为黑蹼,因此黑蹼基因型为C_Mmyy、C_MMYy、C_MMyy,因此实验一中亲本黑蹼的基因型为CCMMyy,花蹼与黑蹼杂交F1全为黑蹼,且F2性状分离比为花蹼:黑蹼1:3,说明F1有一对杂合,可推知亲本花蹼基因型为CCMMYY,F1基因型为CCMMYy,F2中黑蹼的基因型为CCMMYy:CCMMyy=2:1,花蹼基因型为CCMMYY,若从F2里各取相同数量的花蹼与黑蹼自由交配,即YY:Yy:yy=3:2:1,产生配子的种类及比例为Y:y=2:1,因此黑蹼(Yy+yy)所占的比例为1/3×1/3+2×1/3×2/3=5/9。
(3)实验二亲本黑蹼基因型为CCMMyy,F1雌雄个体相互杂交获得的F2表型及比例为黑蹼:黄蹼=9:7,为9:3:3:1变式,说明F1是双杂合子,且子一代不出现花蹼,因此亲本黄蹼基因型为ccmmyy,F1基因型为CcMmyy,黑蹼的基因型为C-MMYy、C-MMyy、C-Mmyy,F2黑蹼的概率为3/4×3/4=9/16,与F1基因型相同的黑蹼概率1/2×1/2=1/4,因此实验二中F2黑蹼与F1基因型相同的概率是(1/4)÷(9/16)=4/9。F2中黄蹼基因型CCmmyy、Ccmmyy、ccMMyy、ccMmyy、ccmmyy五种,测交就是与ccmmyy杂交,测交的子代都是黄蹼,无法确定F2黄蹼是否为纯合子。
(4)实验三的F2花蹼:黄蹼:黑蹼=15:34:15,共64,说明F1为三杂合子,F1基因型为CcMmYy,F2中的花蹼基因型种类及比例为CCMMYY:CcMMYY:CCMmYy:CcMmYy=1:2:4:8,实验三F2中花蹼自由交配,产生配子CMY的概率为1/15+2/15×1/2+4/15×1/4+8/15×1/8=4/15,后代出现花蹼纯合子CCMMYY的概率是4/15×4/15=16/225。
(5)实验二F2中黄蹼基因型CCmmyy、Ccmmyy、ccMMyy、ccMmyy、ccmmyy五种,根据题干信息可知,C基因也在鸭的羽毛细胞中表达,同时羽色还受常染色体上另一对等位基因T、t控制,T促进黑色素在羽毛中的沉积且具有剂量效应,形成黑羽、灰羽、白羽3种表型,灰羽基因型为C-Tt,综合分析,实验二F2中的灰羽黄蹼基因型种类及比例为CCmmyyTt:CcmmyyTt=1:2,CCmmyyTt测交的结果是灰羽黄蹼:白羽黄蹼=1:1,CcmmyyTt测交的结果是灰羽黄蹼:白羽黄蹼=1:3,白羽黄蹼的概率为1/3×1/2+2/3×3/4=2/3,即后代的表型及比例是灰羽黄蹼:白羽黄蹼=1:2。
11.(2025·江苏盐城·考前指导卷)某品种杜鹃花的花色有红色、白色、粉红色、紫色,由三对基因(A/a、B/b和C/c)控制,研究人员利用红色、白色、紫色杜鹃花三种品系(同一种品系基因型相同)进行了有关实验,结果如下表。请回答下列问题。
组别
P
F1 表型
F2 表型及比例
实验一
红花×白花
粉红花
白花:粉红花:红花=1:2:1
实验二
红花×紫花
红花
红花:紫花=15:1
实验三
白花×紫花
粉红花
白花:粉红花:红花:紫花=16:32:15:1
(1)由实验结果推测,控制花色的三对基因位于 上,理由是 。
(2)亲本白色、紫花杜鹃花的基因型是分别是 、 ;实验二F2 中不能稳定遗传的红花占 。
(3)实验三F2 粉红花的基因型有 种,这些粉红花相互传粉产生的子代中红花所占的比例为 。
(4)杜鹃的叶形卵形和椭圆形由基因 E/e控制,叶片颜色深绿色和绿色由基因 F/f控制。某科研人员用椭圆形绿色植株测交,子代的表型和比例为卵形深绿色叶:椭圆形深绿色叶:卵形绿色叶:椭圆形绿色叶=43:7:7:43。不考虑突变,亲本椭圆形绿色植株产生的配子的种类及比例为 ,配子出现该比例的原因是该植物 %的性母细胞减数分裂时 发生互换。
【答案】(1)三对同源染色体上 实验三F2比例符合三对等位基因自由组合比例的变式
(2)AABBCC aabbcc 1/2
(3)9 15/64
(4)EF∶eF∶Ef∶ef=43∶7∶7∶43 28 同源染色体的非姐妹染色单体之间
【详解】(1)据表可知,实验三F2中白花∶粉红花∶红花∶紫花=16∶32∶15∶1,比例之和为64,由此推测控制花色的基因至少由三对独立遗传的基因控制即实验三F2比例符合三对等位基因自由组合比例的变式
(2)假设用A/a、B/b、C/c表示控制花色的三对等位基因,根据实验一和实验三可知白花基因型可为AA_ _ _ _,紫花基因型为aabbcc,粉红花基因型为Aa_ _ _ _,红花的基因型为aaB_ _ _、aabbC_,实验三F2中白花∶粉红花∶红花∶紫花=16∶32∶15∶1,比例之和为64,因此F1粉红花的基因型为AaBbCc,因此亲本白色、紫花杜鹃花的基因型是分别AABBCC和aabbcc。实验二中F2的性状分离比为红花:紫花=15:1,说明实验二F1红花的基因型有两对为杂合子,一对为纯合隐性,假设实验二F1红花基因型为aaBbCc,F2红花基因型为aaB_C_、aaB_cc、aabbC_,即8种基因型,其中不能稳定遗传的基因型为2aabbCc、2aaBbcc、4aaBbCc,实验二F2红花一共为15份,即实验二F2红花中不能稳定遗传的红花占8/15。 F2中不能稳定遗传的红花占比为8/16=1/2。
(3)实验三F1粉红花的基因型为AaBbCc,其自交产生的F2 粉红花(Aa_ _ _ _)的基因型有9种,这些粉红花群体(1AaBBCC、2AaBbCC、2AaBBCc、4AaBbCc、3AabbC_、3AaB_cc、1Aabbcc)中含有的8种配子(ABC、ABc、AbC、Abc、aBC、aBc、abC、abc)比例是均等的,相当于基因型为AaBbCc的粉花个体自交产生的子代情况(白花∶粉红花∶红花∶紫花=16∶32∶15∶1),因此相互传粉产生的子代中红花所占的比例为15/64。
(4)杜鹃的叶形卵形和椭圆形由基因 E/e控制,叶片颜色深绿色和绿色由基因 F/f控制。某科研人员用椭圆形绿色植株测交,子代的表型和比例为卵形深绿色叶∶椭圆形深绿色叶∶卵形绿色叶∶椭圆形绿色叶=43∶7∶7∶43,该比例代表了椭圆形绿色植株产生的配子种类和比例,由于产生的四种配子比例表现为两多两少,说明相关的两对等位基因的遗传不符合基因自由组合定律。亲本椭圆形绿色叶杜鹃植株的基因型为EeFf,所以椭圆形和绿色为显性性状,亲本产生的配子的类型和比例为EF:eF:Ef:ef=43∶7∶7∶43,形成该结果的原因在于E/e、F/f两对基因位于一对同源染色体上,其中基因E、F位于一条染色体上,基因e、f位于另一条染色体上,并且在形成配子的过程中发生了染色体互换,导致产生了少量的eF、Ef配子,出现上述比例的原因是该植物(7+7+7+7)/(43+7+7+43)=28%的性母细胞减数分裂时同源染色体的非姐妹染色单体之间发生了互换。
03 性别决定和伴性遗传
12.(24-25·江苏徐州·二模)某学校学生调查了某种单基因遗传病(相关基因用H、h表示)的家族患病情况,画出的遗传系谱图如图1所示,后来又进行了部分个体遗传病相关基因的电泳,结果如图2所示。已知该病在人群中长期处于遗传平衡且发病率为1%,下列相关叙述正确的是( )
A.根据图1可以推出,该病的相关致病基因位于常染色体上
B.若Ⅱ8为色盲基因携带者,与Ⅱ9再生一胎同时患两种病的概率是1/16
C.Ⅲ14与人群中一位正常女性结婚,后代患该病的概率为1/11
D.对基因H、h进行测序,发现两个基因的碱基序列完全不同
【答案】C
【详解】A、由题图1可知,Ⅰ1和Ⅰ2正常,Ⅱ7患病,因此,该遗传病为隐性遗传病,根据题图2可判断Ⅰ1为杂合子,即其为致病基因的携带者;Ⅱ7患病、Ⅱ9正常且含有两种基因,可知该隐性遗传病为常染色体隐性遗传病,但是仅凭题图1无法准确得出结论,A错误;
B、Ⅱ8为色盲基因(相关基因用B、b表示)携带者,其基因型为1/3HHXBXb、2/3HhXBXb,Ⅱ9的基因型为HhXBY,两人再生一个同时患两种病(hhXbY)的孩子的概率为2/3×1/4×1/4=1/24,B错误;
C、已知该病在人群中长期处于遗传平衡且发病率为1%,即hh的基因型频率为1%,那么h的基因频率为10%,H的基因频率为90%。人群中正常女性的基因型为HH或Hh,其中Hh的基因型频率为2×0.9×0.1=0.18,HH的基因型频率为0.9×0.9=0.81,所以正常女性中Hh的概率为0.18/(0.18+0.81)=2/11。由图1可知III14患病,他的基因型为hh,hh与人群中一位正常女性结婚,后代患该病(hh)的概率是2/11×1/2=1/11,C正确;
D、等位基因是由碱基的增添、缺失、替换产生的,因此,两个基因的碱基序列不完全相同,D错误。
故选C。
13.(2025·江苏盐城·考前指导卷)(多选题)科研人员利用甲、乙、丙3种白眼果蝇突变体,与野生型红眼果蝇进行如下杂交实验。
组别
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
亲本果蝇
雌性
甲
乙
丙
甲
雄性
野生型
野生型
野生型
乙
以下对实验结果与结论的讨论正确的有( )
A.若Ⅰ组的F1果蝇均为红眼,说明甲突变基因为隐性基因,并一定位于常染色体上
B.若Ⅱ组的F1仅雄果蝇与母体性状一致,说明乙突变基因位于X染色体上
C.若Ⅲ组的F1果蝇均为白眼,说明丙突变基因为显性基因,但不能确定基因的位置
D.若Ⅳ组的F1果蝇均表现为红眼,说明甲、乙突变基因一定是位于非同源染色体上的非等位基因
【答案】BC
【详解】A、野生型是红眼,甲是白眼。如果F1均为红眼,说明红眼对白眼是显性,因此甲突变基因是隐性基因,雌性(XaXa,白眼) × 雄性(XAYA,红眼) F1:XAXa(红眼雌性)和 XaYA(红眼雄性) 这样F1均为红眼,所以不一定位于常染色体上,A错误;
B、若Ⅱ组仅F1所有雄果蝇与母体性状一致,即子代雄性的性状取决于母本,这是伴X染色体遗传的特点,说明乙突变基因均位于X染色体上,B正确;
C、红眼和白眼后代全为白眼,所以白眼为显性性状,因为无论是常染色体(AA × aa→ Aa)还是X染色体(XAXA × XaY → XAXa和XAY),F1均为白眼,所以不能确定基因的位置,C正确;
D、如果甲和乙的白眼基因位于同一对染色体的不同位置上(即连锁遗传,且两个基因都至少有一个为显性时才表现为红眼),子代仍然可以表现为红眼。 因此,即使甲和乙突变基因位于同源染色体上,F1也可能全部为红眼,D错误。
故选BC。
14.【新载体】(24-25·江苏盐城·二模)(多选题)染色体平衡易位是指染色体的片段仅发生位置的改变,没有片段的增减。检测图示某染色体平衡易位家系(平衡易位染色体为1号、3号染色体)个体染色体,发现Ⅲ-2的一条1号染色体缺失1个片段,III-3的一条3号染色体增加1个片段,其余染色体均正常。不考虑染色体平衡易位对同源染色体的联会与分离的影响。下列叙述错误的有( )
A.I-1体细胞中共含有26种形态不同的染色体
B.染色体平衡易位携带者的基因数目发生了改变
C.III-2和III-3流产的原因是发生了染色体平衡易位
D.II-1和II-2的后代是色觉正常的平衡易位携带者的概率为1/16
【答案】BCD
【详解】A、I-1体细胞中含有22种正常常染色体、2种异常常染色体,加上XY,共26种形态不同的染色体,A正确;
B、染色体平衡易位是指染色体的片段发生位置改变,没有染色体片段的增减,则染色体平衡易位携带者的基因数目未发生改变,B错误;
C、Ⅲ-2一条1号染色体缺失1个片段,Ⅲ-3的一条3号染色体增加1个片段,不符合平衡易位,C错误;
D、假设色盲相关基因为B、b,则Ⅱ-1为XBY,Ⅱ-2为XBXb,II-1和II-2的后代是色觉正常(1/4XBXB、1/4XBXb、1/4XBY)的概率为3/4,II-1染色体正常,产生的配子染色体正常,II-2为女平衡易位携带者,根据Ⅲ-2的一条1号染色体缺失1个片段,III-3的一条3号染色体增加1个片段可知,II-2的1号染色体一条正常、一条异常,II-2的3号染色体一条正常、一条异常,故II-2产生平衡易位染色体的配子的概率为1/4(即含一条缺失一段的1号染色体和一条增加一段的3号染色体,没有片段增减),II-1和II-2的后代是平衡易位携带者概率为1/4,因此II-1和II-2的后代是色觉正常的平衡易位携带者的概率为3/4×1/4=3/16,D错误。
故选BCD。
15.(2025·湖南郴州·三模)(多选题)图1为某种单基因遗传病的系谱图,在人群中该病致病基因频率为1/10。用某种限制酶对图1中部分个体的该病相关基因切割后电泳,其结果如图2所示。下列叙述错误的是( )
A.该病的遗传方式为伴X染色体隐性遗传病
B.该病最可能是正常基因发生了部分碱基对的缺失所致
C.8号个体携带该病致病基因的概率为1/3
D.若9号为男性,与正常女性婚配,生育患病孩子的概率为3/44
【答案】BC
【详解】A、该病为隐性,若为常染色体遗传,则1、2号个体电泳结果图应相同,故该病为伴X染色体隐性遗传病(用a表示),A正确;
B、由电泳条带可知,1号个体只含有1.2kb和0.6kb两条带,只含正常基因(A),2号个体既含有正常基因,也含致病基因,致病基因(a)被酶切后,会得到0.4kb、0.6kb、0.8kb这三个片段,致病基因与正常基因相比,只多出一个限制酶切点,DNA总长度不变,应是发生了碱基对的替换所致,B错误;
C、3号的基因型为XᴬY,4号的基因型为XᴬXᵃ,则8号携带致病基因(基因型为XᴬXᵃ)的可能性为1/2,C错误;
D、6号基因型根据电泳图谱应为XᴬXa,若9号为男性,基因型为1/2XᴬY、1/2XᵃY,与正常女性婚配,根据基因频率推算人群中正常女性为2/11XᴬXᵃ、9/11XᴬXᴬ,生育患病孩子的概率为1/2×2/11×1/4+1/2×2/11×1/2=3/44,D正确。
故选BC。
16.(2025·江苏苏州·三模)鹌鹑的羽色表型有栗羽、黄羽和白羽等三种不同颜色。为研究鹌鹑羽色的遗传规律,研究人员选择纯系鹌鹑进行了如下杂交实验。请回答下列问题。
实验一
实验二
实验三
实验四
注:不考虑染色体互换和性染色体同源区段的遗传
(1)鹌鹑的性别决定方式为 。据实验一、实验二结果推测,鹌鹑羽色间的显隐关系是栗羽对黄羽和白羽是 ,控制羽色的基因位于 染色体上。
(2)研究人员对上述三种羽色的遗传机制有两种推测。推测一:三种羽色的遗传受复等位基因控制;推测二:三种羽色的遗传是两对或多对基因相互作用的结果。据实验三中F1出现 性状,可排除 。(填“推测一”或“推测二”)。
(3)假如上述羽色的遗传是两对基因相互作用的结果,栗羽与黄羽由Y、y基因控制,有色羽与白羽由B、b基因控制。实验三中F1栗羽的基因型为 。实验四中F1群体中雌雄个体随机交配,后代表型和比例为 。
(4)研究人员偶然从栗羽群体中发现了黑羽突变体,将其培育为纯系,与栗羽纯系杂交,结果如下。
实验五
实验六
研究人员推测控制黑羽的基因(H、h)与控制栗羽、黄羽的Y、y基因,控制有色羽、白羽的B、b基因存在相互作用,并提出栗羽纯系的基因型为HHZBYZBY或HHZBYW,则黑羽与不完全黑羽的出现是在 基因存在的条件下,h基因影响 基因功能的结果,实验五亲本黑羽的基因型为 。若用实验四的亲本白羽和实验六的亲本黑羽杂交,可直接选择后代羽色为 的雏鸟饲养,作为蛋用鹌鹑。
【答案】(1)ZW型 显性 Z
(2)栗羽 推测一
(3)ZByZbY 白羽雄:栗羽雄:白羽雌:黄羽雌=1:1:1:1
(4)B(或B和Y) Y(或B和Y) hhZBYZBY 白羽
【详解】(1)在鸟类中,性别决定方式通常为ZW型,所以鹌鹑的性别决定方式为ZW型。实验一中黄羽♂×栗羽♀,子代栗羽♂ :黄羽♀=1:1 ,实验二中白羽♂×栗羽♀,子代栗羽♂:白羽♀=1:1,这说明栗羽与黄羽、栗羽与白羽杂交,子代都出现了栗羽,所以栗羽对黄羽和白羽是显性,由于子代的性状表现与性别相关联(不同性别中羽色比例不同),所以控制羽色的基因位于Z染色体上。
(2)实验三中黄羽♂×白羽♀,F1出现了栗羽性状,如果是受复等位基因控制,亲代黄羽和白羽杂交,子代不会出现新的性状(栗羽),而现在出现了新性状,所以可排除推测一。
(3)已知栗羽与黄羽由Y、y基因控制,有色羽与白羽由B、b基因控制,且控制羽色的基因位于Z染色体上,实验三中黄羽♂(ZByZBy)×白羽♀(ZbYW),F1的基因型为ZByZbY(♂)(栗羽)、ZByW(♀)(黄羽)。实验四中白羽♂(ZbYZbY)×黄羽♀(ZByW),F1栗羽♂(ZByZbY)、白羽♀(ZbYW),F1群体中雌雄个体随机交配,F1产生的雄配子为ZBy:ZbY=1:1,雌配子为ZbY:W=1:1,后代的基因型及比例为ZbYZbY:ZByZbY:ZbYW:ZByW=1:1:1:1,表型及比例为白羽雄:栗羽雄:白羽雌:黄羽雌=1:1:1:1。
(4)栗羽纯系基因型为HHZBYZBY或HHZBYW,结合实验结果可知,黑羽与不完全黑羽的出现是在B基因存在的条件下,因为只有存在B(或B和Y)基因时才会表现出有色羽相关性状,进而出现黑羽和不完全黑羽,由栗羽纯系基因型及实验结果推测,h基因影响Y(或B和Y)基因功能,才导致了黑羽和不完全黑羽与栗羽的差异表现。实验五亲本为黑羽♂×栗羽♀,F1为不完全黑羽♂、♀,F2出现相应表型及比例,已知栗羽纯系基因型为HHZBYZBY或HHZBYW,假设栗羽♀为HHZBYW,黑羽♂为hhZBYZBY,F1基因型为HhZBYZBY(♂)、HhZBYW(♀),F1单对杂交,F2的表型及比例符合实验结果,假设成立,所以实验五亲本黑羽的基因型为hhZBYZBY。实验四亲本白羽♂(基因型为--ZbYZbY)和实验六亲本黑羽♀(基因型为hhZBYW),它们杂交后代中,雌性个体(W染色体来自黑羽亲本)的基因型为--ZbYW,表现为白羽,雄性个体(Z染色体来自白羽亲本)表现为非白羽,蛋用鹌鹑一般选择雌性,所以可直接选择后代羽色为白羽的雏鸟饲养作为蛋用鹌鹑。
17.(25-26·江苏如皋·一调)为研究果蝇眼色的遗传特点,科研人员利用三种纯合品系果蝇进行了一系列杂交实验,不考虑X、Y染色体的同源区段。请分析回答:
组别
①
②
③
P
F1
F2
(1)白眼基因位于 染色体上。C果蝇次级精母细胞中含有 个白眼基因。
(2)组别③F2中的亮红眼果蝇有 种基因型,红眼果蝇中杂合子比例为 。
(3)组别③F2中的亮红眼果蝇与白眼果蝇交配,后代白眼果蝇比例为 。
(4)为研究亮红眼基因的位置,科研人员利用培育的黏胶眼卷翅红眼雌雄个体为亲本进行杂交实验,后代表型及比例为黏胶眼卷翅红眼∶黏胶眼正常翅红眼∶正常眼卷翅亮红眼∶正常眼正常翅亮红眼=4∶2∶2∶1。卷翅基因和黏胶眼基因分别位于Ⅱ号和Ⅲ号染色体上。眼形、翅形和眼色的相应基因分别用G/g、D/d、E/e表示。
①出现上述性状分离比说明 为显性遗传,且具有 效应。
②亮红眼基因与位于 (填“Ⅱ”或“Ⅲ”)号染色体上的基因遵循自由组合定律;请在上图中标出亲本果蝇眼形、翅形和眼色的相应基因的相对位置 。
【答案】(1)X 0或2
(2)3/三 7/9
(3)1/4
(4)卷翅、黏胶眼、红眼 显性纯合致死 Ⅱ
【详解】(1)根据第一组杂交实验,F1自交,子代雄性和雌性中红眼∶亮红眼=3∶1,说明这对基因在常染色体上,红眼为显性,用Aa表示,则亲本A的基因型是aa,亲本B的基因型是AA,根据第②组实验,F1中红眼相互交配,子代中雌性全为红眼,雄性既有红眼又有白眼,可以判定控制白眼的基因位于X染色体上,用Bb表示基因,B基因型是XBXB,所以B的基因型是AAXBXB,A的基因型是aaXBY,C的基因型是AAXbY,在减数分裂Ⅰ时同源染色体分离,所以次级精母细胞中可能有0个或2个白眼基因。
(2)组别③中F2的性状分离比为9∶3∶4,结合(1)的分析,双显性个体表现为红眼,aaXB_表现为亮红眼,其余基因型是白眼,F1红眼个体的基因型为AaXBXb和AaXBY,F2中亮红眼果蝇基因型有aaXBXB、aaXBXb和aaXBY共三种基因型,红眼中杂合子基因型有1/16AAXBXb、2/16AaXBXB、2/16AaXBXb、2/16AaXBY,而红眼的比例为9/16,所以红眼中杂合子的比例为7/9。
(3)组别③F2中的亮红眼果蝇基因型是1/2aaXBXB、1/2aaXBXb,全为雌性,而白眼基因型有1/4AAXbY、1/2AaXbY、1/4aaXbY,全为雄性,二者杂交,只要出现XbXb和XbY则为白眼,所以白眼果蝇的比例为1/2×1/2=1/4。
(4)①题意显示,卷翅基因和黏胶眼基因分别位于Ⅱ号和Ⅲ号染色体上,且黏胶眼卷翅红眼雌雄个体为亲本进行杂交实验,后代表型及比例为黏胶眼卷翅红眼∶黏胶眼正常翅红眼∶正常眼卷翅亮红眼∶正常眼正常翅亮红眼=4∶2∶2∶1,为9∶3∶3∶1的变式,说明卷翅、黏胶眼、红眼均为显性遗传,具有显性纯合致死效应,即GG和DD致死。
②实验结果显示,亮红眼性状与正常眼连锁,因而推测亮红眼基因E/e与G/g表现为连锁关系,均位于Ⅲ号染色体上;据此可知,亲本果蝇黏胶眼基因、卷翅基因、亮红眼基因的相对位置如图:
。
18.【新载体】(2025·江苏宿迁·四模)果蝇(2n=8)被誉为遗传界的小明星,某生物兴趣小组进行以下研究:
I、体色受常染色体上的等位基因A/a控制,眼色受另一对等位基因D/d控制。让若干只黑身红眼雌蝇与若干只灰身红眼雄蝇杂交,子一代中黑身红眼:黑身白眼:灰身红眼:灰身白眼=6:2:3:1.不考虑X、Y染色体的同源区段:
Ⅱ、某果蝇品系,其一种突变体的X染色体上存在CIB区段(用XCIB表示)。B基因表现显性棒眼性状;1基因的纯合子在胚胎期死亡(XCIBXCIB与XCIBY不能存活);ClB存在时,X染色体间非姐妹染色单体不发生交换;正常果蝇X染色体无C1B区段(用X+表示)。果蝇的长翅(Vg)对残翅(vg)为显性,基因位于常染色体上。请根据下图思考:
(1)要进行基因组测序,应选择 (填“雌性”或“雄性”)果蝇。
(2)根据信息, (填“能”或“不能”)确定体色的显性性状,判断依据是。
(3)为了确定D/d基因所在染色体,用带有不同颜色荧光标记的基因D探针和基因d探针对亲本中的 (填“父本”或“母本”)进行鉴定。经基因探针测定发现,D/d基因只位于X染色体上,则亲本中雌蝇的基因型及比例是 。子一代黑身红眼果蝇相互交配,子二代中雌性杂合子的比例是 。
(4)用F1正常眼长翅的雌果蝇与F1正常眼残翅的雄果蝇杂交,预期产生正常眼残翅果蝇的概率是 ;用F1棒眼长翅的雌果蝇与F1正常眼长翅的雄果蝇杂交,预期产生棒眼残翅果蝇的概率是 。
【答案】(1)雄性
(2)能多只灰身和多只黑身杂交,子一代中黑身:灰身=2:1,说明黑身是显性
(3)父本 AAXDXd:AaXDXd=1:2 5/16
(4)1/3 1/27
【详解】(1)果蝇是XY型性别决定的生物,要进行基因组测序需要测定5条染色体,分别为3条常染色体和2条性染色体,因而应选择“雄性”果蝇的染色体进行基因测序。
(2)题意显示,多只灰身和多只黑身杂交,子一代中黑身∶灰身=2∶1,说明亲代黑身个体中有纯合子和杂合子,即黑身是显性。
(3)为了确定D/d基因所在染色体,用带有不同颜色荧光标记的基因D探针和基因d探针对“父本”进行鉴定,因为父本含有两条性染色体X和Y。经基因探针测定发现,D/d基因只位于X染色体上,子一代中黑身∶灰身=2∶1,红眼∶白眼的比例为3∶1,说明亲本黑身果蝇的基因型有两种AA和Aa,比例为1∶2,因此亲本雌蝇的基因型和比例为AAXDXd∶AaXDXd=1∶2,子一代黑身红眼果蝇(AaXDXD、AaXDXd、AaXDY)相互交配,子二代雌性个体的基因型和比例为:(1AA、2Aa、2aa)×(3XDXD、1XDXd),可见其中杂合子的比例是1-1/2×3/4=5/8,则子二代中雌性杂合子的比例是5/8×1/2=5/16。
(4)F1长翅为1/3VgVg和2/3Vgvg,残翅为vgvg,2/3Vgvg×vgvg→残翅vgvg为2/3×1/2=1/3,F1正常眼雌果蝇为X+X+×正常眼雄果蝇X+Y所得后代均为正常眼,故产生正常眼残翅果蝇的概率是1/3×1=1/3,F1长翅×长翅→残翅,2/3Vgvg×2/3Vgvg→2/3×2/3×1/4=1/9残翅vgvg,F1棒眼雌果蝇X+XClB×正常眼雄果蝇X+Y→X+X+、X+Y、X+XClB和XClBY(死亡),故棒眼所占比例为1/3,二者合并产生棒眼残翅果蝇的概率是1/9×1/3=1/27。
19.(24-25·江苏盐城·二模)果蝇共有3对常染色体,编号为II、III、IV。某实验室保存有野生型和一些突变型果蝇。研究者在一个果蝇纯系中发现了几只黑檀体果蝇(雌蝇、雄蝇都有)。假设黑檀体是常染色体上的单基因隐性突变性状,而它们同代的其他个体都是灰体。
(1)某灰体果蝇的4种突变性状各由一种显性突变基因控制,并且突变基因纯合的胚胎死亡,其基因分布如下图所示(不考虑新的基因突变和染色体变异)。
①若只考虑II号和III号染色体,图示灰体果蝇雌雄个体间相互交配产生的子代成体的所有基因型是 。灰体果蝇的上述四个性状 (选填“能”或“不能”)稳定遗传。
②用黑檀体雌蝇和灰体雄蝇杂交,子代果蝇中黑檀体个体和灰体个体的比例为1:1,并且所有正常刚毛、钝圆平衡棒的个体都是黑檀体,所有短刚毛、正常平衡棒的个体都是灰体。说明控制灰体和黑檀体的基因位于 号染色体上。
(2)果蝇控制红眼和白眼的基因位于X染色体上且红眼对白眼为显性。为验证基因的遗传规律,某同学让纯合白眼黑檀体雄果蝇与红眼灰体(野生型)雌果蝇进行杂交得到F1,F1相互交配得到F2。实验结果中:
①能够验证自由组合定律的F1表型是 ,F2表型及分离比是 (不考虑性别)。
②验证伴性遗传时应分析的相对性状是 ,能够验证伴性遗传的F2表型及分离比为 。
(3)科研人员用大剂量射线照射处理实验室中的甲、乙两管果蝇:
①甲管中果蝇在传代过程中,雌果蝇与雄果蝇的比值逐代增大。假设出现上述现象的原因是该果蝇种群中某条性染色体上的基因M发生了隐性突变,成为隐性纯合不完全致死基因m,分析m基因所在的染色体并写出判断依据 。
②乙管中出现一个完全致死基因n,基因n在纯合时使胚胎致死。科研人员将构建的一只红眼果蝇(XnDXd)与白眼果蝇(XdY)杂交,F1中雄果蝇占比为 ;F1雌雄果蝇随机交配,产生的F2中X的基因频率为 。
【答案】(1)AaCcSsTt 能 III
(2)灰体红眼 灰体红眼:灰体白眼:黑檀体红眼:黑檀体白眼=9:3:3:1 眼色/红眼和白眼 红眼雌性:红眼雄性:白眼雄性=2:1:1
(3)m仅位于Y染色体上,雄蝇(XYm)部分死亡或m仅位于X染色体上,雄蝇的死亡率(XmY)高于雌蝇(XmXm) 1/3 10/11
【详解】(1)①根据图解可知,图示果蝇的基因型为AaCcSsTt,由于分别有两对基因连锁,因此产生的配子基因型为AcSt、AcsT、aCSt、aCsT,雌雄个体间相互交配,又由于“突变基因纯合的胚胎不活”,因此子代成体果蝇的基因型为AaCcSsTt,该果蝇可以杂合子形式连续稳定遗传。
②黑檀体是常染色体上的单基因隐性突变性状,而它们同代的其他个体都是灰体,用黑檀体雌蝇和灰体雄蝇杂交,子代果蝇中黑檀体个体和灰体个体的比例为1:1,说明灰体为杂合子,同时发现,子代果蝇中所有正常刚毛、钝圆平衡棒的个体都是黑檀体,所有短刚毛、正常平衡棒的个体都是灰体,说明黑檀体基因与正常刚毛基因、钝圆平衡棒基因连锁,灰体基因与短刚毛基因、正常平衡棒基因连锁,即控制灰体和黑檀体的基因位于III号染色体上。
(2)用E/e表示体色,用W/w表示眼色,则某同学让纯合白眼黑檀体雄果蝇eeXwY与红眼灰体(野生型)雌果蝇EEXWXW进行杂交得到F1(EeXWXw、EeXWY),F1相互交配得到F2(E_XW_、E_XwY、eeXW_、eeXwY)。
①能够验证自由组合定律的F1表型是红眼灰体,F2表型及分离比是E_XW_灰体红眼:E_XwY灰体白眼:eeXW_黑檀体红眼:eeXwY黑檀体白眼=9:3:3:1。
②验证伴性遗传时应分析的相对性状是由X染色体的W/w控制的眼色,能够验证伴性遗传的F2表型及分离比为XWX_红眼雌性:XWY红眼雄性:XwY白眼雄性=2:1:1。
(3)①若m仅位于X染色体,果蝇种群中,XmXm的出现概率比XmY 低,雌蝇的死亡率低,雄蝇的死亡率高,雌蝇/雄蝇的比值会逐代增大;若m基因仅仅在Y染色体上,XYm部分死亡,雌蝇/雄蝇的比值会逐代增大。
②一只红眼果蝇(XnDXd)与白眼果蝇(XdY)杂交,F1基因型及比例1XnDXd:1XdXd:1XnDY:1XdY,由于基因n在纯合时使胚胎致死,基因型为XnDY的雄果蝇致死,则F1中雄果蝇XdY在后代中的占比为1/3。F1雌果蝇产生的配子为1/4XnD、3/4Xd,雄果蝇产生的配子为1/2Xd、1/2Y,F1雌雄果蝇随机交配子代基因型为1/8XnDXd:3/8XdXd:1/8XnDY(雄性致死):3/8XdY,则产生的F2中Xd的基因频率=(1+6+3)÷(2+6+3)=10/11。
1.(25-26·江苏如皋·调研)如图为人类某单基因遗传病的系谱图。不考虑X、Y染色体同源区段和突变,下列推断错误的是( )
A.该致病基因可能位于常染色体或X染色体上
B.Ⅱ2一定为女患者,Ⅲ5可能不患病
C.若Ⅲ5患病,则该病的发病率女性高于男性
D.Ⅲ2患病的概率为1/2
【答案】C
【详解】A、若该病为常染色体显性,Ⅱ₃、Ⅱ₄的基因型都是Aa,Ⅲ₄的基因型为aa,表型正常,符合遗传系谱图;若为X染色体显性遗传,Ⅱ₃基因型XAY和Ⅱ₄基因型XAXa生育Ⅲ₄正常男性XaY也成立;因此,致病基因可能位于常染色体或X染色体上,A 正确;
B、Ⅲ3为男性患者,其父Ⅱ1正常,由系谱图得出该病为显性遗传病,致病基因可能位于常染色体或X染色体上,Ⅲ3的致病基因只能来自其母亲Ⅱ2,故Ⅱ2一定为女患者;若该病为伴X显性遗传病,Ⅱ₃基因型XAY和Ⅱ₄基因型XAXa生育Ⅲ5的基因型为XAXa或XAXA,Ⅲ5患病,若该病为常染色体显性遗传病,Ⅱ₃、Ⅱ₄的基因型都是Aa,Ⅲ5可能是aa不患病,B正确;
C、由系谱图和上面分析可知,该病为伴X显性遗传病或常染色体显性遗传病,若该病为伴X显性遗传病,Ⅱ₃基因型XAY和Ⅱ₄基因型XAXa生育Ⅲ5的基因型为XAXa或XAXA,Ⅲ5患病,伴X显性遗传病的特点是女性发病率高于男性;若该病为常染色体显性遗传病,Ⅱ₃、Ⅱ₄的基因型都是Aa,当Ⅲ5的基因型为AA或Aa时表现为患病,常染色体显性遗传病的特点是男女发病率相当,C错误;
D、根据系谱图和上面分析推知,若该病为伴X显性遗传病,Ⅱ1的基因型为XaY、Ⅱ2的基因型为XAXa,Ⅲ2的基因型为1XAXa(患病)、或XaXa(正常),患病的概率为1/2;若该病为常染色体显性遗传病,Ⅱ1的基因型为aa、Ⅱ2的基因型为Aa,后代基因型为Aa(患病)、aa(正常),无论男女患病的概率为1/2,D正确。
故选C。
2.【新情境】(2025·江苏如东·模拟)(多选题)表皮松解性掌跖角化症是一种单基因(KRT9基因)遗传病,如图为该病的一个家族系谱图,已知I2个体没有该病的致病基因。下列叙述错误的有( )
A.表皮松解性掌跖角化症的遗传方式是常染色体显性遗传
B.I1产生的次级精母细胞在分裂后期含有0或2个致病基因
C.如只考虑KRT9基因,该家系成员中杂合子只有I1、Ⅱ3和Ⅱ4
D.Ⅱ2和Ⅱ3生育的后代Ⅲ1患病概率为1/2,可通过B超检测性别判断胎儿是否患病
【答案】CD
【详解】A、Ⅰ2个体没有该病的致病基因,致病基因由Ⅰ1传给下一代并且男女都有患病,所以不可能为隐性遗传病,如果是伴X染色体显性遗传病,则II1应为患者,所以只能是常染色体显性遗传病,A正确;
B、结合A选项可知,该病为常染色体显性遗传病,I1基因型为Aa,故产生的次级精母细胞在分裂后期含有0或2个致病基因, B正确;
C、如只考虑KRT9基因,该家系成员中杂合子有I1、Ⅱ3和Ⅱ4,III2,C错误;
D、结合A选项可知,该病为常染色体显性遗传病,故Ⅱ2基因型为aa,Ⅱ3基因型为Aa,则Ⅱ2与Ⅱ3生育的后代III1患病概率为1/2,该病不能通过B超检测性别判断胎儿是否患病, D错误。
故选CD。
3.【新载体】(2025·江苏宿迁·四模)(多选题)X染色体失活是指哺乳动物中雌性个体的两条X染色体会随机失活一条,致使失活染色体上的基因无法表达,雄性个体的一条X染色体上的基因正常表达。甲病是由位于X染色体上一对等位基因控制的人类遗传病。致病基因和正常基因分别含有2个和1个限制酶H的识别序列。图1为某个患甲病家庭的遗传系谱图,图2为部分家庭成员的相关基因经限制酶H切割后的电泳结果。下列说法正确的是( )
A.甲病致病基因由X染色体失活引起基因突变导致
B.若Ⅱ-4为女性,甲病的致病基因属于显性基因
C.若Ⅱ-4为男性,无法判断甲病致病基因的显隐性
D.若Ⅱ-4为男性,Ⅱ-2的条带与Ⅱ-1相同的概率为1/2
【答案】CD
【详解】A、甲病是由位于X染色体上一对等位基因控制的遗传病,致病基因和正常基因是等位基因关系,是由基因突变导致的,而不是X染色体失活引起基因突变导致,X染色体失活只是使基因无法表达,不改变基因结构,A错误;
B、Ⅱ-4不可能为女性,从图2可以看出Ⅱ-4为致病基因纯合子,若Ⅱ-4为女性,则Ⅰ-1应携带致病基因,而Ⅰ-1为男性,若有致病基因的话就会患病,这与图1中的信息相矛盾,B错误;
C、若Ⅱ-4为男性,仅根据系谱图中Ⅰ-1和Ⅰ-2正常,Ⅱ-1、Ⅱ-3患病,由图2可以看出Ⅱ-4带有致病基因,而Ⅰ-1和Ⅰ-2都携带致病基因,无法判断甲病致病基因是显性还是隐性,C正确;
D、若Ⅱ-4为男性,甲病为伴X染色体隐性遗传病,设相关基因为A、a,则Ⅰ -1和Ⅰ-2的基因型分别为XAXa、XAY。Ⅱ-1和Ⅱ-3患病,基因型为XAXa,患病是一条X染色体随机失活的结果,Ⅱ-2的基因型为XAXa或XAXA,比例为1:1,Ⅱ-2的条带与Ⅱ-1相同的概率为1/2,D正确。
故选CD。
4.【新考法】(2025·江苏南通·二模)(多选题)某昆虫的昼夜节律由X染色体上的复等位基因控制。基因X+为正常节律,突变基因XL和XS分别控制长节律和短节律。XL对XS、X+为显性,XS对X+为显性。XL的表达受温度调控,30℃时不表达,且XLXL、XLY不能存活。研究人员在30℃条件下,用XLX+与XSY杂交得F1,F1雌雄自由交配得F2。相关叙述正确的是( )
A. F1中雌雄个体数之比为2:1
B. F1中短节律个体占1/3
C. F2中雌雄个体数之比为4:3
D. F2雄性个体中短节律个体占2/3
【答案】ACD
【详解】A、研究人员在30℃条件下,用XLX+与XSY杂交得F1,且XLY在30℃条件下不能存活,因此F1中雌雄个体数之比为2:1,A正确;
B、F1中存活的基因型及比例为XLXS:XSX+:X+Y=1:1:1,XL对XS、X+为显性,XS对X+为显性,XL的表达受温度调控,30℃时不表达,XSX+表型为短节律,因此短节律个体占2/3,B错误;
C、F1中存活的基因型及比例为XLXS:XSX+:X+Y=1:1:1,F1雌雄自由交配得F2,F1中雌配子种类及比例为XL:XS:X+=1:2:1,且XLY个体不能存活,因此F2中雌雄个体数之比为4:3,C正确;
D、F1中雌配子种类及比例为XL:XS:X+=1:2:1,且XLY个体不能存活,因此F2中雄性个体基因型及比例为XSY:X+Y=2:1,即短节律个体占2/3,D正确。
故选ACD。
5.(25-26·江苏如皋·三调)(多选题)纯合野生型果蝇表现为灰体、长翅、红眼。现有甲(黑体)、乙(残翅)、丙(白眼雄果蝇)三种单基因隐性突变体果蝇,这3种隐性突变基因在染色体上的位置如图所示。不考虑其他变异,下列说法正确的是( )
A. 丙果蝇产生的次级精母细胞在分裂后期染色体有4种形态
B. 雌、雄灰体果蝇相互交配,由于基因重组,子代出现灰体和黑体果蝇
C. 将乙、丙杂交得F1,F1雌雄相互交配,可验证白眼基因位于X染色体上
D. 将甲、丙杂交得F1,F1雌雄相互交配得到F2,F2中灰体红眼雌果蝇的基因型有4种
【答案】ACD
【详解】A、减数第一次分裂过程中同源染色体分离,丙果蝇的次级精母细胞中有4条染色体(4种形态),在减数第二次分裂后期,虽然着丝粒分裂,依旧有4种形态的染色体,A正确;
B、灰体和黑体这一对相对性状由一对等位基因控制,雌、雄灰体果蝇相互交配,子代出现灰体和黑体果蝇是产生配子时等位基因分离的结果,B错误;
C、将乙(XWXW)、丙(XwY)杂交得F1(XWXw、XWY),F1雌雄相互交配,后代中雌果蝇都是红眼,雄果蝇一半红眼一半白眼,可用于验证白眼基因位于X染色体上,C正确;
D、将甲(bbXWXW)、丙(BBXwY)杂交得F1(BbXWXw、BbXWY),F1雌雄相互交配得到F2,F2中灰体红眼雌果蝇的基因型有BBXWXW、BBXWXw、BbXWXW、BbXWXw共4种,D正确。
故选ACD。
6.(24-25·江苏扬州·考前调研)水稻(2n=24)为雌雄同株植物,叶片有绿色和紫色两种表型,由两对等位基因G/g、M/m共同控制,g基因纯合时能合成紫色色素,M基因控制紫色色素的表现,紫色色素在叶片中不表现时叶片为绿色;且含其中某基因的花粉不育。D/d分别控制水稻的单粒和复粒。三对基因独立遗传。现用四个纯合的水稻品种甲、乙、丙、丁进行了如下两组杂交实验(不考虑突变)。
(1)水稻的一个染色体组有 条染色体,对其进行基因组测序,应测 条染色体的DNA序列。
(2)实验一F2出现该性状分离比是由于含 基因的花粉不育。亲本甲和乙的基因型分别是 、 。
(3)实验一F2中绿叶有 种基因型,其中基因型为GgMm的比例为 。
(4)选择基因型为ggMmDd的植株自交,后代中紫叶半复粒比例为 。
(5)若实验一F1均为绿叶半复粒,则选择F2中绿叶半复粒植株自由交配,后代紫叶复粒比例为 。
【答案】(1)12 12
(2)M ggMM GGmm
(3)5 2/7
(4)1/4
(5)1/144
【详解】(1)水稻是二倍体生物,体细胞有24条染色体,所以一个染色体组有12条染色体,水稻是雌雄同株的植物,不含性染色体,所以测定水稻基因组需要测定12条染色体的DNA序列。
(2)g基因纯合时能合成紫色色素,M基因控制紫色色素的表现,紫色色素在叶片中不表现时叶片为绿色,所以G_M_、G_mm、ggmm为绿色,ggM_为紫色,甲的基因型为ggMM,甲和乙杂交子代全为绿色,说明乙的基因不可能是gg,只能是GG,结合F2中紫叶比例为1/8=1/2×1/4,两对基因都会发生性状分离,所以F1是双杂合子,因此亲本基因型是ggMM和GGmm,F1基因是GgMm,自交理论上紫叶∶绿叶=3∶13,但出现了1∶7的比例,ggM_的个体少了两份,绿叶的少了6份,说明含G的花粉不可能致死,若为含G的花粉不育,子代紫叶的份数不会减少,若含g的花粉不育,则子代不会出现紫叶个体,若含m的花粉不育,则子代紫叶个体只能减少一份,与题意不符,因此很可能是含M基因的花粉不育,母本产生配子为GM:Gm:gM:gm=1∶1∶1∶1,父本产生的配子为Gm:gm=1∶1,子代中ggM_的比例符合题意中的1/4×1/2=1/8。
(3)根据(2)的分析,用棋盘法表示杂交结果:
雌配子雄配子
GM
gM
Gm
gm
Gm
GGMm
GgMm
GGmm
Ggmm
gm
GgMm
ggMm
Ggmm
ggmm
绿叶中有GGMm、GgMm、GGmm、Ggmm、ggmm共5种基因型。根据棋盘可知其中基因型为GgMm的比例为2/7。
(4)实验二中,单粒丙和复粒丁杂交,F1全为半复粒,F2中单粒∶半复粒∶复粒=1∶2∶1,说明这是不完全显性遗传,Dd为半复粒,已知三对基因独立遗传,遵循自由组合定律,选择基因型为ggMmDd的植株自交,由于含M的雄配子不育,所以母本可以产生gMD∶gMd:gmD:gmd=1∶1∶1∶1,父本产生的配子gmD:gmd=1∶1。后代中紫叶半复粒(ggM_Dd)比例为1/4×1/2×2=1/4。
(5)若实验一F1均为绿叶半复粒,即基因型为GgMmDd,由于含M的花粉不育,因此子二代绿叶中GG∶Gg=1∶2,Mm∶mm=1∶1,半复粒植株基因型为Dd,选择F2中绿叶半复粒植株自由交配,三对基因可独立分析,产生的含G的配子∶含g的配子=2∶1,后代gg占1/3×1/3=1/9,产生的含M的雌配子∶含m的雌配子=1∶3,雄配子中只有含m的花粉可育,因此后代M_的比例为1/4,后代中产生的dd的植株为1/4,故F2中绿叶半复粒植株自由交配,后代紫叶复粒(ggM_dd)的比例为1/9×1/4×1/4=1/144。
7.【新情境】(2025·江苏苏北四市·一模)鹌鹑羽色丰富,突变性状明显,是研究鸟类羽色变异的好材料。鹌鹑的栗羽、黄羽和白羽由两对基因控制,A为有色基因,a为白化基因,另一对基因B和b控制栗羽和黄羽。科研人员进行如下表所示实验。请回答下列问题:
组别
亲本
子代
1
黄羽甲 (♂)×栗羽乙 (♀)
1栗羽 (♂) :1黄羽 (♀)
2
白羽丙(♂)×栗羽乙
1栗羽 (♂) :1 白羽 (♀)
3
白羽丙(♂) ×黄羽丁 (♀)
1黄羽(♂):1 白羽(♀)
(1)鹌鹑的性别决定方式为 型;栗羽和黄羽中属于显性性状的是 ;
(2)B/b基因位于 染色体上,与A/a基因的位置关系是 。
(3)组别2亲本的基因型为 。
(4)研究人员在栗羽鹌鹑群体中发现部分黑羽隐性突变体(hh)。为研究该突变体的遗传机制及其与基因 B/b的互作关系,进行了如下研究。
组别
亲本
F1表型及比例
F2表型及比例
4
黑羽(♂)×黄羽(♀)
不完全黑羽(1♂:1♀)
3 栗羽:6不完全黑羽:3黑羽:1黄羽♀:2浅灰羽♀:1灰羽♀
5
黄羽(♂)×黑羽(♀)
1不完全黑羽(♂):1浅灰羽 (♀)
?
①B/b和H/h (选填“遵循”“不遵循”)基因的自由组合定律。
②Hh 使黄羽变为 ;组别4的F2中灰羽个体的基因型为 。
③组别5的F2中浅灰羽个体所占比例为 。
【答案】(1)ZW 栗羽
(2)Z 位于同一条染色体上(或连锁,或均位于Z染色体上)
(3)ZabZab、ZABW
(4)遵循 浅灰羽 hhZᵇW 1/4
【详解】(1)由组别1中黄羽甲(♂)×栗羽乙(♀),子代出现栗羽(♂)和黄羽(♀),且比例为1:1,以及组别2中白羽丙(♂)×栗羽乙(♀),子代出现栗羽(♂)和白羽(♀),比例为1:1,还有组别3中白羽丙(♂)×黄羽丁(♀),子代出现黄羽(♂)和白羽(♀),比例为1:1,可发现子代的羽色表现与性别相关联,所以鹌鹑的性别决定方式为ZW型(雌性为ZW,雄性为ZZ)。在组别1中,亲代黄羽甲(♂)和栗羽乙(♀)杂交,子代出现栗羽和黄羽,且栗羽只在雄性中出现,黄羽只在雌性中出现,说明栗羽相对于黄羽为显性性状,且控制羽色的基因位于性染色体上;
(2)结合前面的分析以及已知条件“A为有色基因,a为白化基因,另一对基因B和b控制栗羽和黄羽”,由于羽色表现与性别相关联,且两对基因控制羽色,所以B/b基因位于Z染色体上,又因为A/a基因控制有色和白化,与B/b基因共同控制羽色,且A-B-为栗羽,所以A/a基因位于Z染色体上,A/a与B/b位于同一条染色体上(或连锁,或均位于Z染色体上);
(3)根据前面的分析以及已知条件,栗羽为显性性状,且基因位于性染色体上,白羽为隐性性状,组别2中白羽丙(♂)×栗羽乙(♀),子代出现栗羽(♂)和白羽(♀),比例为1:1,可推知亲本栗羽乙的基因型为ZABW(♀),白羽丙的基因型为ZabZab(♂);
(4)①在组别4中,亲本黑羽(♂)×黄羽(♀),F1为不完全黑羽(1♂:1♀),F2出现了3栗羽:6不完全黑羽:3黑羽:1黄羽♀:2浅灰羽♀:1灰羽♀的性状分离比,是9:3:3:1的变形,说明控制这两对相对性状的基因B/b和H/h遵循基因的自由组合定律;
②由组别4的F2中出现了黄羽和浅灰羽,且比例为1:2,可推测Hh使黄羽变为浅灰羽;组别4中亲本黑羽×黄羽,F1为不完全黑羽(13:1♀),F2出现了3栗羽:6不完全黑羽:3黑羽:1黄羽♀:2浅灰羽♀:1灰羽♀的性状分离比,是9:3:3:1的变形,说明F1为HhZBZb、HhZBW,因此F2中灰羽个体的基因型为hhZbW;
③组别5中,黄羽(♂)×黑羽(♀),F1为1不完全黑羽(♂):1浅灰羽(♀),可推知亲本黄羽(♂)基因型为hhZbZb,黑羽(♀)基因型为HHZBW,F1基因型为HhZBZb和HhZbW,F2中浅灰羽个体♀(HhZbW)所占比例为1/2×1/2= 1/4。
一、单选题
1.(2025·浙江·选考)遗传病甲由一对等位基因控制,相同的基因型在两性中表型会有差异。男性在甲病基因纯合或杂合时患病,女性只有甲病基因纯合才患病。现有一对夫妻,男的患有甲病且是红绿色盲,女的表型正常,系谱图如下,其中Ⅱ1是甲病的纯合子。
下列叙述错误的是( )
A.I2是红绿色盲基因的携带者
B.若只考虑甲病基因、II2和II4同时是杂合子的概率为4/9
C.若Ⅱ2与正常男性婚配,他们生一个儿子,患甲病且红绿色盲的概率为1/4
D.若Ⅱ4和Ⅲ1均不携带甲病基因,则Ⅱ4和Ⅱ5再生一个儿子,患甲病的概率为1/2
【答案】C
【详解】A、由于II4患红绿色盲,基因型为XbXb,因此I2是红绿色盲基因的携带者,A正确;
B、甲病:由一对等位基因控制,男性中基因纯合AA或杂合(Aa)时患病,女性只有基因纯合AA时患病(属于常染色体遗传从性遗传,设A为致病基因)。由于II3是aa,II1是AA,可推出I1和I2均为Aa,若只考虑甲病基因,II2(Aa:aa=2:1)和II4(Aa:aa=2:1)同时是Aa的概率为2/3×2/3=4/9,B正确;
C、若II2(2/3AaXBXb、1/3aaXBXb)与正常男性(aaXBY)婚配,他们生一个儿子,患甲病且红绿色盲的概率:AaXbY=2/3×1/2×1/2=1/6,C错误;
D、若II4和III1均不携带甲病基因,则II4(aa)和II5(Aa)再生一个儿子,患甲病(Aa)的概率为1/2,D正确。
故选C。
2.(2025·重庆·高考)水稻雄性不育、可育由等位基因T、t控制,不育性状受温度的影响(见下表);米质优、劣由等位基因Y、y控制。不育株S1米质劣但抗病,不育株S2米质优但易感病。为了选育综合性状好的不育系,用S1和S2杂交获得F1,F1均为不育且米质优。选F1两单株杂交获得的F2中出现稳定可育株,PCR检测部分世代中相关基因,电泳结果如图所示,下列说法正确的是( )
植株种类
温度
花粉不育率(%)
不育株S1
高温
100%
低温
0
不育株S2
高温
100%
低温
0
稳定可育株
高温
0
低温
0
A.S1是基因型为TTYY的纯合子
B.选择F1任意两单株进行杂交均会出现如图F2的育性分离
C.F2在高温条件下表现不育且米质优的纯合植株占比1/16
D.在S1和S2杂交得到F1时,亲本植株需在同一温度条件下种植
【答案】C
【详解】A、S1米质劣,但F1均为米质优,说明S2为YY。F1高温不育,低温可育,F1两单株杂交获得的F2中出现稳定可育株,故两单株为Tt(杂合),则S1和S2应为TT、Tt,若S1为TTyy (高温不育) ,S2为TtYY (高温不育),杂交F1出现TtYy,符合条件,A错误;
B、F1出现TTYy、TtYy,杂交后F2的育性由T/t决定,高温下T_不育,tt可育,任意两单株进行杂交不一定会出现如图F2的育性分离,B错误;
C、高温不育纯合植株为TT,米质优纯合植株为YY,两者独立遗传。F1中TtYy杂交,F2中TTYY的概率为1/4(TT)×1/4(YY)= 1/16,C正确;
D、S1和S2在高温下均不育(花粉不育率100%),无法杂交,需在低温下种植才能完成传粉,D错误。
故选C。
3.(2025·山东·高考)果蝇体节发育与分别位于2对常染色体上的等位基因M、m和N、n有关,M对m、N对n均为显性。其中1对为母体效应基因,只要母本该基因为隐性纯合,子代就体节缺失,与自身该对基因的基因型无关;另1对基因无母体效应,该基因的隐性纯合子体节缺失。下列基因型的个体均体节缺失,能判断哪对等位基因为母体效应基因的是( )
A.MmNn B.MmNN C.mmNN D.Mmnn
【答案】B
【详解】A、根据题意,2对常染色体上的等位基因M、m和N、n,其中1对为母体效应基因,只要母本该基因为隐性纯合,子代就体节缺失,与自身该对基因的基因型无关;另1对基因无母体效应,该基因的隐性纯合子体节缺失,MmNn均为杂合子,无法判断导致表型为体节缺失的母本的哪一对等位基因隐性纯合,A错误;
B、MmNN中Mm、NN都不是隐性纯合子,不符合题意中,1对基因无母体效应,该基因的隐性纯合子体节缺失,因此只能符合第一种情况,因此推测Mm是母体效应基因,正是由于母本含有mm隐性纯合子,MmNN才表现为体节缺失,B正确;
C、mmNN中mm为隐性纯合子,可能是其本身隐性纯合子,表现为体节缺失,也可能是亲本是含有隐性纯合子mm,因此表现型为体节缺失,无法判定mm是具有母体效应基因还是本身隐性纯合出现得体节缺失,同理,Mmnn中,nn可能是其本身隐性纯合子,表现为体节缺失,也可能是亲本是含有隐性纯合子,因此表现型为体节缺失,因此也无法判定,C、D错误。
故选B。
4.(2025·浙江·高考)某遗传病家系的系谱图如图甲所示,已知该遗传病由正常基因A突变成A1或A2引起,且A1对A和A2为显性,A对A2为显性。为确定家系中某些个体的基因型,分别根据A1和A2两种基因的序列,设计鉴定该遗传病基因的引物进行PCR扩增,电泳结果如图乙所示。
下列叙述正确的是( )
A.电泳结果相同的个体表型相同,表型相同的个体电泳结果不一定相同
B.若Ⅱ3的电泳结果有2条条带,则Ⅱ2和Ⅲ3基因型相同的概率为1/3
C.若Ⅲ1与正常女子结婚,生了1个患病的后代,则可能是A2导致的
D.若Ⅲ5的电泳结果仅有1条条带,则Ⅱ6的基因型只有1种可能
【答案】B
【详解】A、因为PCR是根据A1和A2设计的引物,如果只有1个较短条带,基因型可能是AA2或A2A2,因此电泳结果相同的个体表型不一定相同,A错误;
B、I1和Ⅱ3都是2个条带,基因型均为A1A2,I2和Ⅱ4都是1个条带,且表型正常,因此基因型均为AA2,Ⅱ2的基因型可能为A1A2或A2A2或A1A,Ⅱ1没有条带,表现正常,因此Ⅱ1基因型为AA,而Ⅲ1是患病的,基因型为A1A,因此Ⅱ2的基因型不能为A2A2,可能为A1A2或A1A,且各占1/2,Ⅲ3的基因型可能是A1A2或A2A2或A1A,且各占1/3,因此Ⅱ2和Ⅲ3的基因型相同的概率为1/2×1/3+1/2×1/3=1/3,B正确;
C、Ⅱ1无电泳条带且表型正常,Ⅱ1基因型为AA,Ⅱ2基因型为A1A2或A2A2或A1A,但Ⅲ1患病,因此Ⅲ1基因型只能为A1A,因此Ⅲ1与正常女子结婚,生了一个患病后代,只能是A1导致的,C错误;
D、Ⅱ5基因型为A1A2或A2A2或A1A,Ⅲ5只有1个条带且患病,Ⅲ5基因型为A1A或A1A1或A2A2,而Ⅱ6没患病,Ⅲ5不可能是A1A1,因此Ⅱ6基因型AA2或AA,D错误。
故选B。
5.(2023·江苏·高考)由三条21号染色体引起的唐氏综合征是一种常见遗传病,患者常伴有自身免疫病。下列相关叙述错误的是( )
A.病因主要是母亲的卵母细胞减数分裂时染色体不分离
B.通过分析有丝分裂中期细胞的染色体组型进行产前诊断
C.患者性母细胞减数分裂时联会紊乱不能形成可育配子
D.降低感染可减轻患者的自身免疫病症状
【答案】C
【详解】A、该病患病原因是患者的母亲减数分裂的过程中出现异常,常染色体21号染色体在减数第一次分裂的后期没有分别移向细胞两极,而是移向了细胞的一极,或者是减数第二次分裂的后期着丝粒断开之后姐妹染色单体没有移向细胞两极,以至于产生了含有2条21 号染色体的卵细胞,而后参与受精导致的,异常精子一般难以参与受精,A正确;
B、染色体变异可以通过显微镜进行观察,三体中染色体数目增加一条,可统计染色体条数来进一步确定,即可通过分析有丝分裂中期细胞的染色体组型进行产前诊断,B正确;
C、患者含有3条21号染色体,其性母细胞减数分裂时这三条21号染色体随机分开,因而能形成可育配子,C错误;
D、由题意可知唐氏综合征患者常伴有自身免疫病,因此若降低感染可减轻患者的自身免疫病症状,D正确。
故选C。
二、多选题
6.(2025·黑龙江&吉林&辽宁&内蒙古·高考)中国养蚕制丝历史悠久。蚕卵的红色、黄色由常染色体上一对等位基因(R/r)控制。将外源绿色蛋白基因(G)导入到纯合的黄卵(rr)、结白茧雌蚕的Z染色体上,获得结绿茧的亲本1,与纯合的红卵、结白茧雄蚕(亲本2)杂交选育红卵、结绿茧的纯合品系。不考虑突变,下列叙述正确的是( )
A.F1雌蚕均表现出红卵、结绿茧表型
B.F1雄蚕次级精母细胞中的基因组成可能有RRGG、rr等类型
C.F1随机交配得到的F2中,红卵、结绿茧的个体比例是3/8
D.F2中红卵、结绿茧的个体随机交配,子代中目的个体的比例是2/9
【答案】BCD
【详解】A、由题意可知,亲本1为rrZGW,亲本2为RRZgZg,F1中雌蚕基因型为RrZgW,表现为红卵、结白茧,而不是红卵、结绿茧,A错误;
B、F1雄蚕基因型为RrZGZ,减数分裂Ⅰ前的间期,染色体复制,基因也复制,初级精母细胞的基因组成为RRrrZGZGZZ,减数分裂Ⅰ后期,同源染色体分离,非同源染色体自由组合,形成的次级精母细胞的基因组成可能有RRGG(RRZGZG)、rr(rr不考虑Z染色体上基因时)等类型,B正确;
C、F1的基因型为雄蚕RrZGZg,雌蚕RrZgW。先分析常染色体上的基因,Rr×Rr,后代R_:rr=3:1;再分析Z染色体上的基因,ZGZg×ZgW,后代ZGZg:ZGW:ZgZg:ZgW=1:1:1:1。 红卵、结绿茧个体的基因型为R-ZGZg、R-ZGW。R-的比例为3/4,ZGZg和ZGW的比例t各为1/4,所以红卵、结绿茧的个体比例是3/4×1/4+3/4×1/4 = 3/8,C正确;
D、F2中红卵、结绿茧的个体:R-ZGZg和R-ZGW。R-中RR:Rr=1:2,产生的配子R:r=2:1,随机交配得RR:Rr:rr=4:4:1,故RR占4/9;ZGZg和ZGW随机交配,子代的基因型及比例为ZGZG:ZGW:ZGZg:ZgW=1:1:1:1,其中纯合子(ZGZG和ZGW)占1/2,因此F2中红卵、结绿茧的个体(R-ZGZg和R-ZGW)随机交配,子代中目的个体的比例是4/9×1/2=2/9,D正确。
故选BCD。
三、非选择题
7.(2025·江苏·高考)某昆虫眼睛的颜色受独立遗传的两对等位基因控制,黄眼基因B对白眼基因b为显性,基因A存在时,眼色表现为黑色,基因a不影响B和b的作用。现有3组杂交实验,结果如下。请回答下列问题:
(1)组别①黑眼个体产生配子的基因组成有______;中黑眼个体基因型有______种。
(2)组别②亲本的基因型为______;中黑眼个体随机杂交,后代表型及比例为______。
(3)组别③的亲本基因型组合可能有______。
(4)已知该昆虫性别决定方式为XO型,XX为雌性,XO为雄性。若X染色体上有一显性基因H,抑制A基因的作用。基因型为和AAbbXHO的亲本杂交,相互交配产生。
(ⅰ)中黑眼、黄眼、白眼表型的比例为______;中白眼个体基因型有______种。
(ⅱ)白眼雌性个体中,用测交不能区分出的基因型有______。
(ⅲ)若要从群体中筛选出100个纯合黑眼雌性个体,理论上的个体数量至少需有______个。
【答案】(1)AB、Ab、aB、ab 6
(2)AABB和aaBB 黑眼:黄眼=8:1
(3)AaBB和aaBB、AaBb和aaBB、AaBB和aaBb、Aabb和aaBB
(4)黑眼:黄眼:白眼=12:15:5 8 aabbXHXh、aabbX hXh 3200
【详解】(1)组别①F2表型比例为12:3:1,为9:3:3:1的变式,可知,F1的基因型是AaBb,产生的配子基因组成为AB、Ab、aB、ab。已知黄眼基因B对白眼基因b为显性,基因A存在时,眼色表现为黑色,基因a不影响B和b的作用F2黑眼个体有:1AABB、2AABb、2AaBB、4AaBb、1AAbb、2Aabb,共6种。
(2)组别②亲本黑眼和黄眼杂交子一代为黑眼,子二代黑眼:黄眼=3:1,可知黑眼子一代为单杂合子AaBB,故亲本黑眼和黄眼的基因型为AABB和aaBB。F2中黑眼个体1/3AABB、2/3AaBB随机杂交,产生配子为2/3、1/3aB,后代基因型及比例为AABB:AaBB:aaBB=4:4:1,故后代表型及比例为黑眼:黄眼=8:1。
(3)组别③的亲本黑眼和黄眼杂交子一代为黑眼:黄眼=1:1,故亲本基因型组合可能有AaBB和aaBB、AaBb和aaBB、AaBB和aaBb、Aabb和aaBB。
(4)(ⅰ)aaBBXh Xh 和AAbbXHO的亲本杂交, F1基因型为AaBbXHXh 和AaBbXhO,雌雄相互交配产生F 2 ,由于H抑制A基因的作用,故基因型为A---XHXh、A---XHO不能表现黑色,常染色体基因型有:1AABB、2AABb、2AaBB、4AaBb、1AAbb、2Aabb、1aaBB、2aaBb、1aabb,性染色体基因型为1XHXh、1XHO、1XhO、1X hXh,组合后黑眼:黄眼:白眼=12:15:5。F 2 中白眼个体基因型有AAbbXHXh、AAbbXHO、AabbXHXh、AabbXHO、aabbXHXh、aabbXHO、aabbXhO、aabbXhXh,共8种。
(ⅱ)F2白眼雌性个体有AAbbXHXh、AabbXHXh、aabbXHXh、aabbX hXh,用测交,即与aabbXhO杂交,AAbbXHXh测交后代白眼:黑眼=1:1,AabbXHX h测交后代白眼:黑眼=3:1,由于aabbXHXh、aabbX hXh测交后代都是全白眼,故这两种基因型不能区分。
(ⅲ)若要从F2群体中筛选出100个纯合黑眼雌性个体即1/64AABBX hXh、1/64AAbbXhXh,理论上F2的个体数量至少需有个100÷2/64=3200个。
8.(2025·山东·高考)某二倍体两性花植物的花色由2对等位基因A、a和B、b控制,该植物有2条蓝色素合成途径。基因A和基因B分别编码途径①中由无色前体物质M合成蓝色素所必需的酶A和酶B;另外,只要有酶A或酶B存在,就能完全抑制途径②的无色前体物质N合成蓝色素。已知基因a和基因b不编码蛋白质,无蓝色素时植物的花为白花。相关杂交实验及结果如表所示,不考虑其他突变和染色体互换;各配子和个体活力相同。
组别
亲本杂交组合
F1
F2
实验一
甲(白花植株)×乙(白花植株)
全为蓝花植株
蓝花植株:白花植株=10:6
实验二
AaBb(诱变)(♂)×aabb(♀)
发现1株三体蓝花植株,该三体仅基因A或a所在染色体多了1条
(1)据实验一分析,等位基因A、a和B、b的遗传_________(填“符合”或“不符合”)自由组合定律。实验一的F2中,蓝花植株纯合体的占比为_____。
(2)已知实验二中被诱变亲本在减数分裂时只发生了1次染色体不分离。实验二中的F1三体蓝花植株的3种可能的基因型为AAaBb、_________。请通过1次杂交实验,探究被诱变亲本染色体不分离发生的时期。已知三体细胞减数分裂时,任意2条同源染色体可正常联会并分离,另1条同源染色体随机移向细胞任一极。
实验方案:_______(填标号),统计子代表型及比例。
①三体蓝花植株自交 ②三体蓝花植株与基因型为aabb的植株测交
预期结果:若_____________,则染色体不分离发生在减数分裂Ⅰ;否则,发生在减数分裂Ⅱ。
(3)已知基因B→b只由1种染色体结构变异导致,且该结构变异发生时染色体只有2个断裂的位点。为探究该结构变异的类型,依据基因B所在染色体的DNA序列,设计了如图所示的引物,并以实验一中的甲、乙及F2中白花植株(丙)的叶片DNA为模板进行了PCR,同1对引物的扩增产物长度相同,结果如图所示,据图分析,该结构变异的类型是___________。丙的基因型可能为_________;若要通过PCR确定丙的基因型,还需选用的1对引物是_______________。
【答案】(1)符合 1/8
(2) AaaBb、aaabb ① 子代蓝花:白花=5:3
(3)倒位 aaBB或aaBb F1F2或R1R2
【详解】(1)实验一,亲本甲白花植株和乙白花植株杂交,子一代均为蓝花植株,蓝花植株自交子二代蓝花植株:白花植株=10:6,为9:3:3:1的变式,满足自由组合定律,且已知某二倍体两性花植物的花色由2对等位基因A、a和B、b控制,因此等位基因A、a和B、b的遗传符合自由组合定律。基因A和基因B分别编码途径①中由无色前体物质M合成蓝色素所必需的酶A和酶B;另外,只要有酶A或酶B存在,就能完全抑制途径②的无色前体物质N合成蓝色素,说明A-B-和aabb表现为蓝花,A-bb和aaB-表现为白花,蓝花纯合子为AABB和aabb,分别占1/16,因此蓝花植株纯合体的占比为2/16=1/8。
(2)已知该三体蓝花植株仅基因A或a所在染色体多了1条,且被诱变亲本在减数分裂时只发生了1次染色体不分离,同时含A、B个体或同时不含A、B个体表现为蓝花,可能的原因是减数第一次分裂含A和a的同源染色体未分离,产生AaB的配子,与母本产生的ab配子结合形成AaaBb蓝花个体;也可能是减数第一次分裂正常,减数第二次分裂含A的姐妹染色单体分离后移向同一极,从而产生AAB的配子,与母本产生的ab配子结合形成AAaBb的蓝花个体;也可能是减数第二次分裂后期,含a的姐妹染色单体分离后移向同一极,产生aab的配子,与母本产生的ab配子结合形成aaabb的蓝花个体。
减数第一次分裂异常产生的三体蓝花植株基因型为AaaBb,减数第二次分裂异常产生的三体蓝花植株基因型为AAaBb或aaabb,无论自交还是测交,若子代都只有蓝花,则该蓝花植株基因型为aaabb,因此需要区分蓝花植株基因型为AaaBb还是AAaBb。若进行测交,AaaBb个体进行测交,利用分离定律思维求解,先考虑A、a基因,Aaa可以产生的配子种类及比例为A:a:Aa:aa=1:2:2:1,测交后代含A的个体和不含A的个体比值为1:1,再考虑B、b基因,测交的结果是Bb:bb=1:1,因此子代蓝花:白花=1:1;AAaBb个体进行测交,利用分离定律思维求解,先考虑A、a基因,AAa可以产生的配子种类及比例为A:a:AA:Aa=2:1:1:2,测交后代含A的个体和不含A的个体比值为5:1,再考虑B、b基因,测交的结果是Bb:bb=1:1,因此子代蓝花:白花=1:1,两种基因型的个体测交结果相同,无法进行判断。若进行自交,利用分离定律思维求解,先考虑A、a基因,Aaa可以产生的配子种类及比例为A:a:Aa:aa=1:2:2:1,含A的配子:不含A配子=1:1,自交后代含A的个体和不含A的个体比值为3:1,再考虑B、b基因,自交的结果是BB:Bb:bb=1:2:1,因此子代蓝花:白花=5:3;AAaBb个体进行自交,利用分离定律思维求解,先考虑A、a基因,AAa可以产生的配子种类及比例为A:a:AA:Aa=2:1:1:2,含A的配子:不含A配子=5:1,自交后代含A的个体和不含A的个体比值为35:1,再考虑B、b基因,自交的结果是BB:Bb:bb=1:2:1,因此子代蓝花:白花=(35×3+1):(35+3)=53:19,两种三体蓝花植株自交子代表型及比例不同,可以判断染色体分离异常发生的时期。
(3)染色体结构变异包括了染色体片段的缺失、重复、倒位和易位,已知同一对引物的扩增产物长度相同,若为易位、缺失和重复则导致b基因和B基因碱基长度不同,因此用同一对引物扩增产生的片段长度不同,因此判断该结构变异为倒位。甲、乙基因型为aaBB、AAbb,结合电泳结果可知,甲无论用哪一对引物扩增均能扩增出产物,引物是根据B基因的碱基序列设计的,因此判断甲的基因型为aaBB,乙的基因型为AAbb,F2白花的基因型有AAbb、Aabb、aaBB、aaBb,丙用F2R1扩增结果与甲相同,与乙不同,说明丙含有B基因,因此丙的基因型为aaBB或aaBb。根据电泳结果判断是F2和R2对应的DNA片段发生了倒位,使得基因B突变为b,倒位后获得的b基因,F1R2引物对应的是同一条单链,F2R1引物对应的是同一条单链,因此用F2R1扩增,乙植物无法扩增出产物。为了确定丙的基因型,即确定是否含有b基因,可以选择引物F1F2或R1R2,由于B基因F1F2引物对应的是同一条单链,R1R2对应的另一条单链,因此无法扩增,而由于倒位,b基因可以正常扩增。
9.(2024·江苏·高考真题)有一种植物的花色受常染色体上独立遗传的两对等位基因控制,有色基因B对白色基因b为显性,基因I存在时抑制基因B的作用,使花色表现为白色,基因i不影响基因B和b的作用。现有3组杂交实验,结果如下。请回答下列问题:
(1)甲和丙的基因型分别是________、________。
(2)组别①的F2中有色花植株有________种基因型。若F2中有色花植株随机传粉,后代中白色花植株比例为________。
(3)组别②的F2中白色花植株随机传粉,后代白色花植株中杂合子比例为________。
(4)组别③的F1与甲杂交,后代表型及比例为________。组别③的F1与乙杂交,后代表型及比例为________。
(5)若这种植物性别决定类型为XY型,在X染色体上发生基因突变产生隐性致死基因k,导致合子致死。基因型为IiBbX+Y和IiBbX+Xk的植株杂交,F1中雌雄植株的表型及比例为________;F1中有色花植株随机传粉,后代中有色花雌株比例为________。
【答案】(1)iiBB IIBB
(2)2 1/9
(3)1/2
(4)白色:有色=1:1 白色:有色=3:1
(5)白色♀:有色♀:白色♂:有色♂=26:6:13:3 32/63
【详解】(1)分析题干,二倍体花颜色受常染色体上两对独立遗传的基因控制,其中有色基因B对白色基因b为显性,基因I对基因B有抑制作用,则有色基因型是iiB_,白色基因型是I_B_、I_bb、iibb,组别②中甲(有色) ×丙(白色),F1都是白色,自交后白色:有色=3:1,说明F1是单杂合子,F2白色花植株的基因型为I_BB,说明F1 的基因型是IiBB,据此可推知甲的基因型应是iiBB,丙的基因型是IIBB。
(2)组别①中甲(iiBB) ×乙(白色),F1都是有色,自交后有色:白色=3:1,说明F1是单杂合子,F2白色花植株的基因型为iiB_,说明F1 的基因型是iiBb,乙的基因型是iibb。F1 自交后F2有色花的基因型有2种,包括iiBB和iiBb; F2有色花的基因型及比例是1/3iiBB、2/3iiBb,产生的配子及比例是2/3Bi、1/3bi,随机传粉,后代中白色花植株iibb的比例=1/3×1/3=1/9。
(3)组别②中甲(有色) ×丙(白色),F1都是白色,自交后白色:有色=3:1,说明F1是单杂合子,F2白色花植株的基因型为I_BB,F2白色花植株的基因型包括1/3IIBB、2/3IiBB, 产生的配子是2/3IB、1/3iB,随机传粉,后代白色花植株的基因型及比例为4/9IIBB、4/9IiBB,所以后代白色花植株中杂合子占1/2。
(4)组别③乙(iibb)×丙(IIBB),F1是BbIi (配子及比例是BI:Bi:bI:bi=1:1:1:1),F1与甲(iiBB)杂交,后代基因型及其比例为IiBB:iiBB:IiBb:iiBb=1:1:1:1,所以后代表型及比例为白色:有色=1:1; 组别③中F1与乙(iibb)杂交,后代基因型及其比例为IiBb:iiBb:Iibb:iibb=1:1:1:1,所以后代表型及比例为白色:有色=3:1。
(5)若这种植物性别决定类型为XY型,在X染色体上发生基因突变产生隐性致死基因k,导致合子致死。基因型为IiBbX+Y和IiBbX+Xk的植株杂交,逐对考虑,F1中关于花色的基因型及比例为I_B_:I_bb:iiB_:iibb=9:3:3:1,所以F1中关于花色的基因型及比例为白色:有色=13:3,X+Y和X+Xk的植株杂交,F1关于性别的基因型及比例为X+X+: X+Xk: X+Y:XkY (致死),即F1中雌性:雄性=2: 1,所以F1中雌雄植株的表型及比例为白色♀:有色♀:白色♂:有色♂=26:6:13:3。F1中有色花植株随机传粉,其中有色花雌性基因型有iiB_X+X+、iiB_X+Xk,雄性是iiB_X+Y,其中iiB_的比例为1/3BBii、2/3Bbii,产生的配子及比例是2/3iB、1/3ib, 随机交配后有色个体(iiB_) 占8/9,考虑性染色相关基因,雌配子及比例是3/4X+、1/4Xk,雄配子及比例是1/2X+、1/2Y,随机交配后子代是3/8X+X+、1/8X+Xk、3/8X+ Y、1/8XkY (致死),即雌株:雄株=4:3,故后代中有色花雌株比例8/9×4/7=32/63。
10.(2023·江苏·高考)科学家在果蝇遗传学研究中得到一些突变体。为了研究其遗传特点,进行了一系列杂交实验。请回答下列问题:
(1)下列实验中控制果蝇体色和刚毛长度的基因位于常染色体上,杂交实验及结果如下:
P 灰体长刚毛♀ × 黑檀体短刚毛
↓
F1 灰体长刚毛
测交 F1灰体长刚毛 × 黑檀体短刚毛♀
↓测交
后代 灰体长刚毛 黑檀体短刚毛
1 : 1
据此分析,F1雄果蝇产生____种配子,这两对等位基因在染色体上的位置关系为_______。
(2)果蝇A1、A2、A3为3种不同眼色隐性突变体品系(突变基因位于Ⅱ号染色体上)。为了研究突变基因相对位置关系,进行两两杂交实验,结果如下:
P A1×A2
↓
F1 野生型
P A2×A3
↓
F1 突变型
P A1×A3
↓
F1 野生型
据此分析A1、A2、A3和突变型F1四种突变体的基因型,在图中标注它们的突变型基因与野生型基因之间的相对位置____(A1、A2、A3隐性突变基因分别用a1、a2、a3表示,野生型基因用“+”表示)。
(3)果蝇的正常刚毛(B)对截刚毛(b)为显性,这一对等位基因位于性染色体上;常染色体上的隐性基因t纯合时,会使性染色体组成为XX的个体成为不育的雄性个体。杂交实验及结果如下:
P 截刚毛♀ × 正常刚毛
↓
F1 截刚毛♀ 截刚毛 正常刚毛
3 : 1 : 4
据此分析,亲本的基因型分别为_____,F1中雄性个体的基因型有_____种;若F1自由交配产生F2,其中截刚毛雄性个体所占比例为______,F2雌性个体中纯合子的比例为____。
【答案】(1)2 两对等位基因在同一对同源染色体上
(2)
(3)TtXbXb、TtXbYB 4 1/12 2/5
【详解】(1)控制果蝇体色和刚毛长度的基因位于常染色体上,亲本灰体长刚毛与黑檀体短刚毛杂交,F1全为灰体长刚毛,说明灰体与长刚毛均为显性性状,且F1为双杂合子,由F1测交结果灰体长刚毛: 黑檀体短刚毛=1 : 1可知,F1灰体长刚毛仅产生2种配子,说明控制灰体与长刚毛、黑檀体与短刚毛的基因连锁,不遵循自由组合定律,故这两对等位基因在染色体上的位置关系为两对等位基因在同一对同源染色体上。
(2)由题干信息可知,果蝇A1、A2、A3为3种不同眼色隐性突变体品系且突变基因位于Ⅱ号染色体上,则A1的基因型为a1a1、A2的基因型为a2a2、A3的基因型为a3a3、野生型的基因型为++,A1和A2杂交,后代都是野生型,说明a1和a2两个基因位于Ⅱ染色体的不同位置,a1和a2基因与野生型基因之间的相对位置图示为: ;A2和A3杂交,后代都是突变型,说明a2和a3两个基因位于Ⅱ染色体的相同位置,a2和a3基因与野生型基因之间的相对位置图示为: ,故突变型F1的基因型为a2a3,图示为: ;A1和A3杂交,后代都是野生型,说明a1和a3两个基因位于Ⅱ染色体的不同位置,a1和a3基因与野生型基因之间的相对位置图示为: ,故A1、A2、A3和突变型F1四种突变体的基因型的图示为:
。
(3)由题干信息可知,果蝇的正常刚毛(B)对截刚毛(b)为显性,这一对等位基因位于性染色体上;常染色体上的隐性基因t纯合时,会使性染色体组成为XX的个体成为不育的雄性个体,截刚毛♀和正常刚毛♂杂交,截刚毛♀:截刚毛♂(tt引起的XX个体成为不育雄性个体):正常刚毛♂=3:1:4,即不考虑tt影响的情况下,雌性全截毛、雄性全正常刚毛,则B和b基因位于X和Y的同源区段,且亲本基因型为XbXb、XbYB,截毛♀:截毛♂=3:1,说明子代中,T_:tt=3:1,则亲代相关基因型组合为Tt、Tt。综上所述,亲本基因型为TtXbXb、TtXbYB;F1中雄性个体的基因型有4种,分别为ttXbXb(不育)、TTXbYB、TtXbYB、ttXbYB,可育雄性个体的比例为1:2:1;F1中雌性个体的基因型有2种,TTXbXb:TtXbXb=1:2,故F1中雄性个体的精子类型及比例为TXb:tXb:TYB:tYB=1:1:1:1,F1中雌性个体的卵细胞的基因型及比例为TXb:tXb=2:1,若自由交配产生F2,其中截刚毛雄性个体(ttXbXb)所占比例为1/4×1//3=1/12;F2雌性个体的基因型及比例为TTXbXb:TtXbXb=2:3,纯合子的比例为2/5。
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专题06 遗传规律
目录
第一部分 高考风向解读 洞察考向,感知前沿
第二部分 核心要点提升 要点精析、能力提升
知识串联·核心必记
要点01 孟德尔遗传定律
要点02 孟德尔遗传规律中的特殊情况分析
要点03 伴性遗传
专题拓展·能力提升
热点情境 表观遗传与遗传计算
微专题拓展 基因定位的新技术
第三部分 题型精准突破 固本培优,精准提分
A组·保分基础练
题型01 基因的分离定律
题型02 基因的自由组合定律
题型03 性别决定和伴性遗传
B组·增分能力练
第四部分 真题演练进阶 对标高考,感悟考法
考情解读
核心要点
高考考情
高考新风向
基因的分离
定律和自由组合定律
(2025江苏卷)自由组合定律(9:3:3:1变式、三对同源染色体)、自由交配
(2024江苏卷)自由组合定律(基因连锁、9:3:3:1变式、三对同源染色体)、基因互作(抑制作用)、自由交配
(2023江苏卷) 分离定律(基因连锁)、基因定位、自由组合定律
1.规律变式深化,突破常规比例:重点考查孟德尔规律特例,核心围绕9:3:3:1、1:1:1:1 变式计算,兼顾分离定律异常现象(如合子致死、抑制基因),提升比例分析与逻辑推导难度。
2.思维方法聚焦,强化拆分应用:高频考查“用分离定律思维解决自由组合问题”,要求拆分多对基因,分步推导基因型、表现型及概率,凸显化繁为简的解题逻辑。
3.伴性遗传侧重实用分析:核心考查伴性遗传规律应用、遗传系谱图判定,常与性别关联的性状比例偏离问题结合,强调交叉遗传等关键特征的实际判断。
性别决定和伴性遗传
(2025江苏卷)伴性遗传(XO型)、基因互作(抑制作用)
(2024江苏卷)伴性遗传(合子致死)
(2023江苏卷)伴性遗传(X、Y同源区段、隐性基因导致会导致雌性变成不育雄性)
新风向演练
1.【新载体·融合转基因技术】(2025·江苏苏州八校·三模)T1是小鼠胚胎存活的关键基因,T1基因被切割后会导致功能丧失。研究者构建如表中的3种转基因小鼠。下列相关叙述不合理的是( )
雌鼠甲(转基因纯合子)
雄鼠乙
雄鼠丙
转入基因的位置
常染色体
X染色体
Y染色体
转入的基因及功能
基因A:转录出的RNA特异性结合T1基因,引导C蛋白切割T1基因
基因C:表达C蛋白,在A基因RNA的引导下,切割T1基因
A.可利用显微注射将目的基因导入受精卵,获得转基因小鼠
B.将甲与乙杂交,子代雌鼠胚胎因T1功能缺失而未能存活
C.将甲与丙杂交,获得F1与野生型交配,F2只有雌鼠存活
D.该技术可实现精准控制性别,节省养殖资源和人力成本
2.【新情境·家系成员关系复杂】(2025·江苏苏锡常镇四市·二模)发作性运动诱发性运动障碍(PKD)和1型发作性共济失调(EA1)是两种罕见的人类神经系统失调遗传病,PKD和EA1与位于12号染色体上编码钾通道的基因KCNA1突变有关。下图是三个无关联家系的遗传系谱图,家系1、家系2患者均表现为PKD,家系3患者均表现为EA1;下表是部分个体中KCNA1及其突变基因的相关情况。请回答下列问题。
家系
个体
KCNA1及其突变基因部分序列
1
Ⅲ2
正常基因(+):CATGACCACTG
突变基因(T):CATGAACACTG
2
Ⅱ1
正常基因(+):TGAGGGTGATC
突变基因(V):TCAGGATCATC
3
Ⅱ1
正常基因(+):GGCGCGCCAGG
突变基因(A):GGCCCACCAGG
(1)根据上表,KCNA1突变为T是由DNA碱基对 引起的;KCNA1不仅能突变为T,还能突变为V和A,这说明基因突变具有 性,T、V、A互为 基因。
(2)PKD的遗传方式是 :家系2、家系3中Ⅰ2的基因型分别是 、 。
(3)若家系1中Ⅲ1与家系3中Ⅱ1婚配,他们生育一个健康女儿的概率是 。
(4)在家系1和家系2的所有患者中, 致病基因的来源最可能与其他患者不同,理由是 。
(5)突变基因T和A表达都会导致神经细胞膜上钾通道功能缺失,但家系1的患者临床表现为PKD,家系3的患者临床表现为EA1,其原因可能是 。
3.【新考法·SSR基因定位技术】(2025·江苏泰州中学·二调)水稻是我国主要的粮食作物,为雌雄同花一年生植物。已知水稻的叶形、株高、育性分别由三对等位基因A/a、B/b、M/m控制,野生型表现为宽叶高秆雄性可育。为获得宽叶高秆雄性不育个体以用于杂交育种,现将野生植株甲与窄叶矮秆雄性不育突变体乙杂交,F1表现为宽叶矮秆雄性可育,F1自交得F2。F2表现为宽叶矮秆雄性可育:宽叶矮秆雄性不育:宽叶高秆雄性可育:窄叶矮秆雄性可育:窄叶矮秆雄性不育:窄叶高秆雄性可育=6:3:3:2:1:1。
(1)亲本的基因型为 ,让F2个体随机交配,子代高杆雄性可育个体所占比例约为 。上述杂交实验并没有出现所需的宽叶高秆雄性不育个体,从相关基因的角度分析,具体原因最可能是 。
(2)SSR是DNA中的简单重复序列,非同源染色体上的SSR重复单位不同(如CA重复或GT重复),不同品种的同源染色体上的SSR重复次数也不同,可用于基因定位。为了对水稻的叶形基因A/a进行染色体定位,对植株甲、乙、F1以及F2提取DNA,表型一致的DNA作混合样本,用不同的SSR引物扩增不同样本的SSR遗传标记,电泳结果如下图:
据电泳结果推测,A/a基因位于 号染色体上,理由是 。进一步对本实验F2宽叶个体中该染色体上的SSR进行扩增检测,电泳后出现的电泳带有 种分布情况。
(3)正常情况下利用雄性不育培育的杂交水稻需要每年制种,原因是 。通过水稻的无融合生殖(不发生雌、雄配子的融合而产生种子的一种繁殖过程)可解决这一问题,水稻无融合生殖受两对基因控制:含基因E的植株形成雌配子时,减数分裂Ⅰ时同源染色体移向同一极,减数分裂Ⅱ正常进行,使雌配子染色体数目加倍;含基因F的植株产生的雌配子不经受精直接发育成植株。雄配子的发育不受基因E、F的影响。下图表示部分水稻品系杂交的过程。
子代中植株Ⅱ自交产生的种子基因型是 。应选择基因型为 的植株通过无融合生殖制备杂交,可以无需年年制备种子。
4.【新考法·分子标记技术】(2025·江苏南师附中·四模)科研人员利用射线处理萌发的普通水稻(2n=24)种子后,选育了光温敏雄性不育植株M。该植株在长日照下表现为雄性不育(可通过观察花药形态鉴别),在短日照下表现为雄性可育。
(1)为探究该雄性不育是否由一对等位基因控制,研究者选择的雌性和雄性亲本分别为 、 进行杂交,获得的F₁育性正常,F₁自交获得的F₂中花药形态异常植株占1/4。上述杂交实验应在 (填“长日照”或“短日照”)条件下进行,实验结果 (填“能”或“不能”)说明该性状由一对等位基因控制,理由是 。
(2)研究发现,该性状由一对等位基因(A、a)控制,为进一步定位基因位置,科研人员选取一些位置和序列已知的DNA序列作为分子标记进行分析。将水稻中的12种染色体依次标记为1-12号,植株M和普通水稻中染色体上的分子标记分别依次记为r1~r12和R1~R12检测分子标记,结合(1)中杂交结果,若发现F2花药形态异常植株中 ,则说明雄性不育基因位于3号染色体。若在长日照条件下,让F2自由交配,则F3中雄性不育个体所占比例为 。
(3)通过染色体互换概率分析可以对基因进一步精准定位(与相应基因距离越远,染色体互换概率越大)。若已知雄性不育基因位于3号染色体上,欲进一步明确雄性不育基因在3号染色体的具体位置,科研人员选择了3号染色体上10组分子标记。植株M中3号染色体上的分子标记依次记为:r3-1 ~r3-10。检测花药形态异常植株时发现部分分子标记来自普通水稻(标记为R),其原因是F1在减数分裂时 。将花药形态异常植株中的分子标记R在3号染色体上出现的位置及次数进行统计,结果如图,由该实验结果可确定雄性不育基因a位于 (填标记名称)之间。
知识串联·核心必记
要点01 孟德尔遗传定律
1、基因的分离与自由组合的比较与联系
类型
基因的分离定律
基因的自由组合定律
研究的相对性状
一对
两对(或多对)
涉及的遗传因子
一对
两对(或多对)
F1配子的种类及比例
2种;比值相等
4种(2n种); 比值相等
F1配子间的组合数
4
16(4n)
F2基因型种类及比值
3种;1︰2︰1
9种(3n种); (1:2:1)n
F2表现型种类及比值
2种;显︰隐=3︰1
4种(2n种); 9:3:3:1((3:1)n)
F1测交后代基因型种类及比值
2种;1︰1
4种(2n种); 1:1:1:1((1:1)n)
F1测交后代表现型种类及比值
2种;1︰1
4种(2n种); 1:1:1:1((1:1)n)
遗传实质
F1形成配子时,成对的遗传因子发生分离,分别进入不同的配子中,随配子遗传给后代。
F1形成配子时,决定同一性状的成对的遗传因子彼此分离,决定不同性状的遗传因子自由组合。
联系
两个遗传定律都发生在减数分裂形成配子时,且同时起作用;分离定律是自由组合定律的基础
注:(1)若F2中显性性状的比例为(3/4)n,则该性状由n对等位基因控制。
(2)若子代性状分离比之和为4n,则该性状由n对等位基因控制。
(3)从特殊的性状分离比入手进行分析,如27/64=(3/4)3、1/8=(1/2)3等。
2、显性性状和隐性性状的判断
判断依据
根据子代性状判断
根据子代性状分离比判断
根据遗传系谱图判断
具体方法
①不同性状的亲本杂交子代只表现一种性状,子代所表现的性状为显性性状。
②相同性状的亲本杂交子代表现不同性状,子代所表现的新的性状为隐性性状。
具一对相对性状的亲本杂交 ⇒ F2性状分离比为3 : 1 ⇒ 分离比为3的性状为显性
无中生有为隐性、有中生无为显性
3、连续自交和自由交配的概率计算
(1)杂合子Dd连续自交n代(如下图),杂合子比例为(1/2)n,纯合子比例为1-(1/2)n,显性纯合子比例=隐性纯合子比例=[1-(1/2)n]×1/2
(2)自由交配问题:自由交配是指种群中各个体均有相同的交配机会。常用解法:配子比例法。
以基因型为1/3AA、2/3Aa的动物群体为例进行随机交配,先计算含A的雄配子所占比例为1/3+2/3×1/2=2/3,含a的雄配子所占比例为1-2/3=1/3,同理,含A的雌配子和含a的雌配子所占比例分别为2/3和1/3。列表分析如下:
雌配子
雄配子
2/3A
1/3a
2/3A
4/9AA
2/9Aa
1/3a
2/9Aa
1/9aa
基因型及概率为4/9AA、4/9Aa、1/9aa,表型及概率为8/9A_、1/9aa。
4、连锁与互换
(1)基因连锁遗传现象(以A、a和B、b两对基因为例)
类型
两对基因完全连锁(无交换)
两对基因不完全连锁(存在交换)
结果
AaBb自交,若后代性状分离比为3∶1,则AaBb基因位置如图1所示;若后代若性状分离比为1∶2∶1,则AaBb基因位置如图2所示。
测交后代性状分离比为A_B_∶A_bb∶aaB_∶aabb=p∶q∶q∶p(p和q表示各自占比,均小于1/2)。
①若p>1/4>q,则AaBb基因位置如图1所示,重组型配子比例为2q,发生交换的细胞占比为4q或2-4p。
②若p<1/4<q,则AaBb基因位置如图2所示,重组型配子比例为2p,发生交换的细胞占比为4p或2-4q。
图型
图1 图2
(2)互换与重组
类型
单交换
双交换
概念
在同源染色体的非姐妹染色单体之间,仅发生一次遗传物质交换,交换位点单一。
在同一对同源染色体的非姐妹染色单体之间,两个不同的位置发生两次独立的交换。这两次交换是先后或同时发生的独立事件,且两个交换位点之间存在一段不重叠的 DNA 序列(即两次交换被一段未交换的DNA隔开)。
分子层
面表现
同源DNA分子在一个特定区域发生单链入侵、交叉形成与拆分的完整过程。
两次交换的片段分别来自两个独立的异源双链区域,中间区域的 DNA 链未发生实质性交换,表现为 “外侧基因重组、中间基因不重组” 的特征。这样也就达到了敲除或转入基因。
图示
特点与
计算
①双交换型的概率低于单交换型。
②互换率=重组型配子÷总配子数×2×100%。
③发生互换的初级性母细胞的比值=(配子)交换率的2倍。
【典例1】科研人员用一种甜瓜(2n)的纯合亲本进行杂交得到F1,F1经自交得到F2,结果如下表。已知A、E基因同在一条染色体上,a、e基因同在另一条染色体上,当E、F基因同时存在时果皮才表现出有覆纹性状。不考虑互换、染色体变异、基因突变等情况,下列叙述错误的是( )
性状
控制基因及其所在染色体
母本
父本
F1
F2
果皮底色
A/a,4号染色体
黄绿色
黄色
黄绿色
黄绿色:黄色≈3:1
果肉颜色
B/b,9号染色体
白色
橘红色
橘红色
橘红色:白色≈3:1
果皮覆纹
E/e,4号染色体
F/f,2号染色体
无覆纹
无覆纹
有覆纹
有覆纹:无覆纹≈9:7
A.果皮底色的显性性状是黄绿色,果肉颜色的隐性性状是白色
B.F1的基因型为AaBbEeFf,F1产生的配子类型有8种
C.F2的基因型有64种,表现型有6种
D.F2中黄色无覆纹果皮白色果肉的植株基因型共有3种
【典例2】某种昆虫的翅型有卷翅和直翅,体色有黄色与黑色,分别受到基因D/d、E/e的控制。现有多只基因型相同的卷翅黑色昆虫和多只基因型相同的直翅黄色昆虫作为实验材料,进行了两组杂交实验,结果如表所示。回答下列问题:
组别
亲本
F₁的表型及比例
甲
卷翅黑色♀×直翅黄色♂
卷翅黑色:卷翅黄色:直翅黑色:直翅黄色=1:1:1:1
乙
卷翅黑色×卷翅黑色
卷翅黑色:直翅黑色=2:1
(1)根据表中实验结果分析,卷翅和直翅、黄色与黑色两对相对性状中可以判断为显性性状的是 。
(2)研究人员让直翅黄色昆虫相互交配,子代中直翅黄色:直翅黑色=3:1。结合该信息分析,甲组实验中,亲本的基因型组合是 。研究人员认为根据以上实验结果并不能说明基因D/d、E/e的遗传遵循自由组合定律,其理由是 。
(3)乙组实验中,F₁翅型表现为卷翅:直翅=2:1,研究人员提出了两种假说:假说一,控制卷翅的基因纯合时胚胎会死亡;假说二,含控制卷翅的基因的雌配子有50%不育。
①根据表中实验结果分析,两种假说中不可能成立的是 ,原因是 。
②研究人员计划让甲组实验的F₁中卷翅昆虫和直翅昆虫随机交配来探究另外一种假说是否成立,若该假说成立,则实验结果为 。
【典例3】果蝇染色体数目(2n=8)少,常用于进行一系列的遗传学实验。请回答下列问题:
(1)某雄性果蝇的一条2号染色体和X染色体发生了片段交换,丢失2号染色体片段或X染色体片段的雌、雄配子均不育。该雄蝇与正常雌蝇杂交获得F1,不考虑其他突变,F1雌蝇的一个初级卵母细胞在减数分裂时形成 个正常四分体,F1雌蝇产生的可育配子占比为 。
(2)灰身(A)对黑身(a)为显性,长翅(B)对残翅(b)为显性,两对基因均位于常染色体上。甲、乙为两只基因型相同的灰身长翅个体,分别与黑身残翅果蝇杂交。实验结果如下:
组别
亲本组合
F1表型及比例
1
♂甲×♀黑身残翅
灰身残翅:黑身长翅=1:1
2
♀乙×♂黑身残翅
灰身长翅:灰身残翅:黑身长翅:黑身残翅=1:4:4:1
①连锁和交换是生物界普遍现象,组别1杂交实验结果表明雄果蝇产生配子时 (填“会”或“不会”)发生交换。组别2中,乙个体发生互换的初级卵母细胞所占比例为 。
②甲、乙交配,后代表型及比例为 ,后代灰身残翅中杂合子所占比例为 。
③重组率是指重组型配子占总配子的百分比,研究发现一条染色体上的两个基因位点间的距离越小,发生互换的概率就越小,产生重组类型的配子就会越少。科研小组欲测定同样位于果蝇II号染色体上的D/d、M/m、E/e三对等位基因的位置关系,用ddMMEE果蝇与DDmmee果蝇杂交获得F1,取F1中的 (填“雌”或“雄”)果蝇进行测交,结果如下表:
表型
ddM_E_
D_mmee
ddmmE_
D_M_ee
D_mmE_
ddM_ee
个体数
810
828
62
88
89
103
合计
1980
请根据数据推算F1中D/d、M/m、E/e三对基因在II号染色体上的位置及距离远近关系,并在答题卡相应位置予以表示 。
要点02 孟德尔遗传规律中的特殊情况分析
1、分离定律的异常情况(以Aa×Aa为例)
类型
不完全显性
复等位基因
致死
合子致死
配子致死
结果
如红花AA、白花aa、杂合子Aa开粉红花,则Aa自交,后代表型及比例为红花:粉红花:白花=1:2:1
最常见的如人类ABO血型的遗传涉及三个基因:IA、IB、i
①若AA致死,子代Aa:aa=2:1;
②若aa致死,子代为AA和Aa,全为显性性状
①若父本(或母本)产生的含隐性基因的配子致死,则子代全为显性性状,无性状分离;
②若父本(或母本)产生的含显性基因的配子致死,则子代Aa:aa=1:1
2、 自由组合定律的异常情况,即9∶3∶3∶1的变形(以AaBb×AaBb为例)
类型
条件
F1(AaBb) 自交后代比例
F1(AaBb) 测交后代比例
积加效应
存在一种显性基因(A或B)时表现为同一种性状,其余正常表现
9∶6∶1
1∶2∶1
即A_bb和aaB_个体的表型相同
互补效应
A、B同时存在时表现为一种性状,否则表现为另一种性状
9∶7
1∶3
即A_bb、aaB_、aabb个体的表型相同
隐性上位
a(或b)成对存在时表现同一种性状,其余正常表现
9∶3∶4
1∶1∶2
即A_bb和aabb的表型相同或aaB_和aabb的表型相同
重叠效应
只要存在显性基因(A或B)就表现为同一种性状,其余正常表现
15∶1
3∶1
即A_B_、A_bb和aaB_的表型相同
累加效应
显性基因在基因型中的个数影响性状表现
AABB∶(AaBB、AABb)∶(AaBb、aaBB、AAbb)∶(Aabb、aaBb)∶aabb=1∶4∶6∶4∶1
AaBb∶(Aabb、aaBb)∶aabb=1∶2∶1
致死类型
合子致死
①若AA或BB致死,则子代表型之比为6:3:2:1
②若AA和BB致死,则子代表型之比为4:2:2:1
配子致死
①若Ab或aB雄配子或雌配子致死,则后代表型比例为7:1:3:1
②若AB雄配子致死,则后代表型比例为5:3:3:1
育性降低
若AaBb个体产生的配子基因型及比例为AB:Ab:aB:ab=
1:2:2:2,则与正常配子比较可得出基因型为AB的配子有50%不育。
平衡致死系
也称永久杂种,在平衡致死系中,一对同源染色体的两个成员分别带有一个座位不同的隐性致死基因,这两个致死基因始终处在个别的染色体上,从而以杂合状态保存不发生分离。
雄性不育系
①细胞质雄性不育,表现为细胞质遗传(或母系遗传),用可育的花粉授粉能正常结实,但F1植株仍表现为雄性不育,因而不能自交结果(结籽)。细胞质型不育系的不育性容易被保持而不易被恢复。
②细胞核雄性不育,表现为细胞核遗传,完全遵循孟德尔遗传规律,大多为一对隐性基因控制。与正常植株杂交,F1为雄性可育,难以保持雄性不育系。
③核质互作不育水稻存在雄性不育基因:其中R(雄性可育)对r(雄性不育)为显性,是存在于细胞核中的一对等位基因;N(雄性可育)与S(雄性不育)是存在于细胞质中的基因;只有细胞质和细胞核中均为雄性不育基因时,个体才表现为雄性不育。
【典例4】某自花传粉植物的花色有紫、红、白3种表型,由等位基因M/m、N/n控制。已知若无基因M或基因 N,则植物开红花;若基因M和N同时不存在,则植物开白花;含基因m的花粉育性有一定比例下降。某小组设计的实验如表所示,已知亲本均为纯合子,不考虑突变,下列说法正确的是( )
组别
P
F1
F2
实验一
紫花雌×红花雄
全为紫花
紫花:红花=5:1
实验二
红花雌×红花雄
全为紫花
?
A.实验一中,亲本红花雄的基因型为MMnn
B.含基因m的花粉育性下降了50%
C.实验二中,F1的紫花产生了4种比例不等的配子
D.实验二中,预期F2的表型及比例为紫花:红花:白花=15:8:1
【典例5】水稻株型和种植密度直接影响亩产量,株型分为直立型、倒伏型和开架型(分蘖能力强,形成开架式株型)。为培育理想株型的水稻新品种,科研人员对直立型品系甲进行诱变育种,获得3种不同的单基因隐性纯合突变体。突变体1为倒伏型(贴地生长),突变体2、3为开架型,相关基因分别表示为A/a、B/b、D/d.回答下列问题:
(1)将突变体1与品系甲杂交,如图1,预期F2的表型及其比例为 。
(2)突变体1分别与突变体2、突变体3杂交,结果如图2。据此说明3对非等位基因之间的位置关系为
。
(3)上下游基因作用机制是指一个基因在调节另一个基因表达时所处的位置,如果一个基因在下游,它可以在转录后调节另一个基因的表达。进一步研究发现,基因B和基因D分别编码B蛋白和D蛋白,B和D相互结合形成蛋白复合体后,共同调控基因A编码的蛋白质的功能。
①科研人员推测,上述三个基因通过同一代谢途径调控水稻株型,且基因A位于基因B、基因D的下游,因为F2中 。
②将突变体2和突变体3杂交,所得F1自交,若后代中开架型占 ,则说明基因B和基因D位于同源染色体上,且不发生染色体互换;若后代中开架型占 ,则说明基因B和基因D位于非同源染色体上。
(4)在生产上突变体1会被淘汰,品系甲适合南方种植,突变体2和突变体3适合北方种植。请从光合作用强度影响因素的角度,选择其中之一阐释它能成为南方或北方“理想株型”的原因是 。
【典例6】果蝇的翻翅(Cy)对正常翅(+)为显性,星状眼(S)对正常眼(+)压为显性,控制这两对性状的基因都位于2号染色体上,且都有显性纯合致死效应。2号染色体上有一个大片段颠倒可抑制整条2号染色体重组,如图1,这样的果蝇品系被称为“平衡致死系”,基因型为+S/Cy+。请回答下列问题。
(1)根据图1分析,翻翅基因Cy与星状眼基因S的位置关系是 ,翻翅基因Cy与正常翅基因+的区别是 。
(2)2号染色体有一个大片段颠倒,这种变异属于 。平衡致死系的雌果蝇(+S/Cy+)产生的正常卵子的基因型为 ,平衡致死系的雌雄果蝇相互杂交,产生的后代基因型及比例为 。
(3)利用平衡致死系可以检测果蝇染色体上的突变基因类型(如显性、隐性、是否致死等)。科研工作者利用该系统检测诱变处理后的雄果蝇的2号染色体上是否发生了隐性突变,过程如图2。他们将待检测的雄果蝇与平衡致死系的雌果蝇交配得F1,F1最多有 种基因型的个体(考虑突变基因)。
(4)在F1中选取翻翅(Cy+/++)雄果蝇,再与平衡致死系的雌果蝇单对交配,分别饲养,杂交得到F2。每一对杂交所产生的F2中有 种基因型的个体能存活。
(5)在F2中选取翻翅(Cy+/++)雌雄个体相互交配,得到F3,预期结果和结论。
①F3中表现型及比例为 ,则说明待测定的雄果蝇的第2号染色体上没有发生隐性致死突变。
②若F3中 ,则说明要测定的第2号染色体上有隐性致死突变基因。
③若F3中除翻翅果蝇外,还有占比约为 的突变型,则说明测定的第2号染色体上有隐性不致死突变基因。
【典例7】玉米是雌雄同株异花作物,利用雄性不育系开展玉米杂交育种能提高玉米产量(相关基因用 M/m 表示)。科研人员对玉米雄性不育系进行研究。回答下列问题:
(1)科研人员将玉米核雄性不育系 7024 与野生型杂交,F1全部可育。再分别将 F1自交、F1与亲本 7024 进行杂交,结果如下表。
组合序列
群体
总株数
可育株数
不可育株数
一
F1自交
956
718
238
二
F1×7024
218
116
102
①结合表中数据推断,不育系 7024 的不育性状由 性基因控制,F1的基因型为 。
②让组合一得到的 F2群体在自然条件下繁殖一代,理论上 F3中雄性不育个体所占比例为 ,雄性不育基因的基因频率将逐代 。
(2)科研人员进一步研究发现玉米的长穗和短穗分别由等位基因 B 和 b 控制,将纯合长穗雄性可育植株与纯合短穗雄性不育植株杂交得:F1,F1自交后,F2的表型及比例为长穗雄性可育:中穗雄性可育:短穗雄性可育:长穗雄性不育:中穗雄性不育:短穗雄性不育=3:6:3:1:2:1。
①穗长的这种显性现象的表现形式称为 。其和雄性育性基因位于 对同源染色体上,判断依据是 。
②若 F1进行测交,测交的两亲本染色体组型 (填“相同”或“不相同”)。
(3)已知细菌中的 H 基因控制某种酶的合成。将 H 基因导入基因型为 Mm 的玉米细胞中,获得转基因植株甲和乙。H 基因只在雄配子中表达,喷施萘乙酰胺(NAM)后含 H 基因的雄配子死亡。已知 H 基因在每条染色体上最多插入 1 个且不影响其他基因。植株甲和乙分别与雄性不育植株杂交,在形成配子时喷施 NAM,F1全为雄性不育。
①若植株甲的体细胞中仅含1个 H 基因,则 H 基因插入到 基因所在的染色体上。
②若植株乙的体细胞中含 n(n≥2)个 H 基因,则 H 基因在染色体上的分布必须满足的条件是 。
要点03 伴性遗传
1、性染色体不同区段遗传特点分析
类型
遗传特点
仅在X染色体上基因
XY同源区段基因
①涉及同源区段的基因型女性为XAXA、XAXa、XaXa,男性为XAYA、XAYa、XaYA、XaYa。
②遗传与性别有关
仅在Y染色体上基因
相关性状只在雄性(男性)个体中表现
2、基因位置判断的常规方法
(1)判断基因是位于常染色体还是位于X染色体上
①若已知性状显隐性:隐性雌性×纯合显性雄性→子代性状表现是否与性别关联
方法
结果预测及结论
隐性雌性
×
显性雄性
若子代中雌雄个体具有相同的性状分离比,则基因位于常染色体上
若子代中雌性个体全为显性性状,雄性个体全为隐性性状,则该基因位于X染色体上
遗传图解:
若在常染色体上(子代雌雄表型相同)
P ♀aa × AA♂
↓
F1 Aa
若在X染色体上(子代雌雄表型不同)
P ♀XaXa × XAY♂
↓
F1 XAXa XaY
②若不知性状显隐性关系:利用正反交实验进行比较
方法
结果预测及结论
正反交法
若正交和反交结果相同,则基因位于常染色体上或X、Y同源区段
若正交和反交结果不同,且子代性状表现与性别有关,则基因位于X染色体上
③根据子代群体中雌雄表型比判断:若雌雄表型比相同说明该性状与性别无关联,则基因位于常染色体。若雌雄表型比不同说明该性状与性别有关联,则基因位于X染色体。
(2)判断基因是只位于X染色体上,还是位于X、Y染色体的同源区段
①实验方法:隐性雌性个体×纯合显性雄性个体→子代性状表现是否与性别相关联
方法
结果预测及结论
隐性雌性
×
纯合显性雄性
若子代雌性全为显性性状,雄性全为隐性性状,则该基因只位于X染色体
若子代全为显性性状,则该基因位于X、Y染色体的同源区段
②遗传图解:
若在X、Y同源区段
(雌雄均为显性性状)
P XaXa × XAYA
↓
F1 XAXa XaYA
若只在X染色体
(雌为显,雄为隐)
P XaXa × XAY
↓
F1 XAXa XaY
(3)判断非等位基因位于一对同源染色体上还是非同源染色体
①实验依据:根据基因是否遵循基因的自由组合定律进行判断。
②实验方法:让具两对相对性状的杂合体(如基因型AaBb个体)自交或测交,若自交后代表型之比是9:3:3:1或测交后代表型之比是1:1:1:1,则说明这两对等位基因位于非同源染色体上,遵循自由组合定律;若自交后代表型之比是3:1(或1:2:1)或测交后代表型比是1:1,则说明这两对等位基因位于一对同源染色体,只遵循分离定律。
【方法规律】遗传规律题分析的解题技巧
第一步:题目中有多对相对性状时,需将每一对性状单独进行分析。
第二步:根据性状在雌雄中的比例来判断控制性状的基因的位置。如在雌雄中的分布一致,通常位于常染色体上;如不一致,则位于性染色体。若纯合亲本的子代中一种性别一种表型,则亲代同型的染色体上的为隐性基因,即XaXa或ZaZa(非同源区段时)。
第三步:根据是否出现性状分离或不同性状类型在子代中的比例关系,明确性状的显隐性。
【典例8】家鸡的正常喙和交叉喙分别由Z 染色体上的E 和 e 基因控制,其中某种基因型雌性致死,现有 一对家鸡杂交,子一代中♂:♀=2:1。下列分析合理的是( )
A.该家鸡种群中,与喙有关的基因型共有4种
B.若子一代雄性个体中有杂合子,则推测致死基因型为ZeW
C.子一代自由交配,子二代中致死基因的基因频率为1/11
D.若该对家鸡子代自由交配且ZEW 致死,则随着代数增加雄性家鸡比例增大
【典例9】某人类遗传病由体内缺乏物质 H 引起,其合成途径如图 1 所示、图 2 为某患该病的家系图,其中D、E 基因位于 X 染色体上。Ⅰ2 的基因型为 XDeY,不考虑其它变异。下列分析正确的是( )
A.图中正常男女的同一条 X 染色体上均含 D、E 基因
B.Ⅱ2 与Ⅰ2 的基因型不同,Ⅳ1 的致病基因可能来自于Ⅰ2
C.个体Ⅱ3 的基因型为 XDeXdE,Ⅲ3 为XDEXdE
D.Ⅲ2 与Ⅲ3 再生一个男孩,患病的概率为 1/4
【典例10】某种蟹(XY型性别决定)有三种体色:浅体色、中间体色和深体色,研究发现体色与其产生的色素化合物(非蛋白质类)有关,由一组等位基因TS、TZ、TQ决定,另一对等位基因B/b对蟹的存活有影响,这两对等位基因均不位于Y染色体上。相关性状与基因的关系如下图。
某兴趣小组用甲(深体色雌性)、乙(中间体色雄性)、丙(浅体色雄性)为亲本进行了几组杂交实验,过程如下表所示。回答下列问题:
组别
杂交组合
成年子代表型及比例
组一
甲(深体色雌性)×乙(中间体色雄性)
深体色雌性:深体色雄性=2:1
组二
甲(深体色雌性)×丙(浅体色雄性)
深体色雌性:深体色雄性=2:1
组三
组一F1深体色雌性×组二F1深体色雄性
深体色雌性:中间体色雌性:深体色雄性:中间体色雄性=12:4:9:3
(1)控制螃蟹的体色的三个基因之间的显隐性关系是 。根据基因对此螃蟹体色的控制可以体现出,基因控制性状的方式之一是 。
(2)成年螃蟹体色的基因型共有 种。组一亲本甲乙的基因型为 ,组三杂交组合成年子代深体色个体中纯合子占 。
(3)现有一只深体色雌性蟹,欲用最简便的方法判断其是否携带b基因,请写出实验思路、预期结果及结论:
①实验思路: 。
②预期结果及结论: 。
(4)通过调查发现,在有天敌的水体中该螃蟹种群Tz基因频率上升,其原因可能是 。
专题拓展·能力提升
热点情境拓展 表观遗传与遗传计算
情境解读
1. 常规遗传方式判定为基础,叠加表观修饰干扰表型:这类题先按系谱图“无中生有”“有中生无”等常规特征判断遗传方式,再加入表观遗传修饰打破基因型与表型的常规对应关系。比如:根据系谱图先判断疾病的遗传方式,再通过甲基化影响基因扩增的条件,解释个体患病的原因;还有试题以X染色体失活为背景,出现表型差异,打破传统伴性遗传的表型规律。
2. 融合电泳等实验数据,辅助基因型与表观状态推导:题目常搭配电泳图谱,且引入对甲基化敏感的限制酶等条件,将基因的甲基化状态与电泳条带关联。比如:甲基化敏感的限制酶仅切割未甲基化序列,导致未甲基化基因扩增失败无条带,考生需结合系谱图中个体的患病情况,对照电泳条带数量和位置,同时推导个体基因型与基因甲基化状态;还有试题结合系谱图中亲子代的传递关系,判断甲基化修饰在代际间的传递特点。
3. 聚焦核心修饰机制,设问围绕表观效应展开:试题多围绕DNA甲基化、染色体失活等核心表观遗传机制设题,设问聚焦表观修饰对遗传的影响。例如有试题以基因在精子中为甲基化状态、卵细胞中为去甲基化状态为条件,结合系谱图分析子代患病概率,需考生明确甲基化状态在亲代配子中的差异及对子代表型的决定作用;还有题目会设问“个体患病是基因突变还是基因甲基化导致”,强化表观遗传不改变DNA序列但影响基因表达这一核心要点的辨析。
4. 情境贴近科研实际,提升逻辑复杂度:题目情境多源于真实科研场景,如基因甲基化与遗传病发病机制的研究,使系谱图分析更具综合性。比如部分试题给出某遗传病家系图,同时补充“致病基因可因甲基化失活、去甲基化恢复表达”的科研结论,要求考生结合系谱图中不同个体的表型,分析甲基化在代际传递中的规律,还要计算子代患病的概率,既考查遗传系谱图的常规分析,又考查对表观遗传动态调控过程的理解,逻辑推理难度显著提升。
命题分析
1. 锚定真实科研与病理,强化实用性:命题情境多源自真实的遗传病研究或科研实验,贴近学科前沿与实际应用。比如部分试题以某家族性疾病系谱图结合DNA甲基化调控致病基因表达为情境,结合系谱图中不同性别个体的患病情况设题;还有试题围绕癌症、神经退行性疾病等,设置表观修饰异常导致疾病的系谱情境,既强化表观遗传与人类健康的关联,也让考生在真实科研逻辑中分析遗传规律。
2. 紧扣表观机制,聚焦与传统遗传的辨析:命题核心始终围绕DNA甲基化、染色体失活等高频表观遗传机制,且重点突出其与传统孟德尔遗传的差异辨析。例如试题会在系谱图中设置同基因型个体表型不同的情况,如因X染色体失活,女性杂合子有的患病有的正常,打破传统遗传中基因型决定表型的固定逻辑;同时常考查表观遗传“不改变DNA序列但可遗传”的特点。
3. 融合多元信息,提升解读难度:打破单一系谱图模式,常搭配电泳图谱等多元信息辅助命题。这类试题会给出系谱图的同时,附上对甲基化敏感的限制酶处理后的电泳条带图,考生需通过条带的有无、位置,判断个体基因型及基因甲基化状态,再结合系谱图中亲子代的传递关系推导遗传规律。
4. 梯度设计,侧重综合能力考查:设问呈现明显梯度,从基础判断到复杂计算再到实验设计逐步深入。基础层会问遗传方式判断,如结合甲基化修饰推导疾病是常染色体遗传还是伴性遗传;进阶层涉及概率计算,比如已知精子中基因甲基化、卵细胞中去甲基化,计算子代患病概率;高阶设问则聚焦实验设计,如设计实验验证系谱图中某个体患病是基因甲基化而非基因突变导致,需考生设计对照实验排除其他变量干扰,综合考查逻辑推理与实验探究能力。
5. 锚定核心素养,突出学科价值:命题紧密围绕生物学科核心素养展开。考查科学思维时,要求考生从系谱图和表观修饰信息中提炼逻辑关系,如推导甲基化修饰的代际传递规律;考查社会责任时,会结合系谱图中表观遗传相关疾病的传递,设问如何通过调控表观修饰预防遗传病,让考生将知识与健康生活、疾病防治等实际需求关联,凸显学科的实用价值。
【典例11】图甲是单基因遗传病杜兴氏症的一个系谱图,已知Ⅱ1不携带致病基因。为了研究Ⅲ1和Ⅲ2的发病原因,对相关基因进行PCR,扩增产物的电泳结果见图乙。其中Ⅲ1-H和Ⅲ2-H在PCR前用HpaII处理。HpaII是一种对甲基化敏感的限制酶,它只能切割未甲基化的CCGG序列,导致切断目标DNA片段而扩增失败。
下列叙述正确的是( )
A.Ⅲ1的基因型和Ⅱ2相同 B.Ⅲ2的致病基因源于Ⅰ3或Ⅰ4
C.Ⅲ1患病与致病基因甲基化有关 D.Ⅲ2患病与正常基因甲基化有关
【典例12】Beckwith-Wiedemann综合征(BWS)由位于常染色体上的CDKNIC 基因(简称C基因)控制。C基因的遗传具有遗传印记机制,即母源表达,父源不表达。某患BWS的家族遗传系谱图如图所示,已知Ⅲ-1为杂合子,Ⅲ-2染色体正常。不考虑基因突变,回答下列问题:
(1)来自父本和母本的同种基因的遗传效应不同,这种现象属于 。
(2)仅考虑致病基因,I-1和I-2分别属于 和 (填“纯合子”或“杂合子”),Ⅱ-3是杂合子的概率为 。
(3)Ⅱ-1和Ⅱ-2再生一个健康女孩的概率为 。已知Ⅱ-4的父母均为杂合子,且Ⅱ-4的体细胞中出现了2个C基因,该现象是其亲本减数分裂异常导致的,请详细描述该异常: (写出亲本及异常的时期)。
【典例13】哺乳动物雌性个体胚胎发育早期,X染色体失活中心(XIC)随机允许一条X染色体保持活性,另一条X染色体高度浓缩化、失活并形成巴氏小体,巴氏小体上的基因不表达。某一早期胚胎细胞的一条X染色体失活,则由该细胞分裂产生的子细胞也保留同一条失活的X染色体。而原始生殖细胞中XIC区域的基因关闭,失活的X染色体恢复活性。控制猫毛色的基因位于X染色体上,黑色(B)对橙色(b)为显性,杂合子猫的毛色表现为黑、橙斑块的混合体,取名“玳瑁猫”。
(1)基因型为XbXb和XBY的亲本生了一只雄性的“玳瑁猫”,该猫有1个巴氏小体,该猫的基因型为 。产生该猫是由于其 (填“父方”或“母方”)形成了异常的生殖细胞,导致出现这种异常生殖细胞的原因是 。
(2)现有两只转荧光蛋白基因的猫,甲为发红色荧光的橙色公猫(基因型为XRbY),乙为发绿色荧光的黑色母猫(基因型为XGBXB),甲乙杂交产生F1,F1雌雄个体随机交配产生F2。F1中发红绿色荧光玳瑁猫的基因型是 ,F1中无荧光黑色雄猫所占比例是 。F2中无荧光的个体出现的概率是 。
微专题拓展 基因定位的新技术
方法1:利用染色体片段缺失定位
方法2:利用非整倍体杂交定位
(1)利用三体定位
(2)利用单体定位
方法3:利用已知位置的基因定位未知位置的基因
举例:已知基因A与a位于2号染色体上
方法4:利用细胞融合定位
细胞融合可以在基因型相同或不同的细胞间进行,其中基因型不同的细胞间的融合就是细胞杂交。由于细胞杂交中染色体容易丢失,利用杂交细胞检测特定染色体丢失与特定基因产物(蛋白质)减少的对应关系可以进行基因定位。
方法5:RFLP(限制性片段长度多态性)
不同等位基因会被限制酶切出不同数量、不同长度的片段,用探针标记后进行电泳分离可看出差异。
方法6:SNP定位
用SNP作为DNA标记来进行定位。SNP即单核苷酸多态性,不同个体的区别在于单个核苷酸的差异(如图所示),可用DNA测序、基因芯片检测。
方法7:SSR定位
用PCR将SSR扩增,再对不同长度的DNA片段进行电泳分离。SSR为短串联重复序列,其内侧为不同长度的重复序列如(CA)n,但外侧的序列高度保守(如图所示),可用于设计PCR引物进行扩增。
【典例14】二倍体生物中,体细胞中某对同源染色体缺失一条的个体称为单体,体细胞中某对同源染色体多一条的个体称为三体,单体和三体都可以用于基因定位。某大豆突变株表现为矮茎(aa),为确定A/a基因是否位于2号染色体上,将该突变株作为父本,分别与单体(2号染色体缺失一条)、三体(2号染色体多一条)纯合高茎大豆植株杂交得F1。单体和三体产生的配子均可育,而一对同源染色体均缺失的个体致死。下列叙述错误的是( )
A.通过突变株与单体杂交的结果即可进行基因定位,而与三体杂交的结果则不能
B.若A、a基因位于2号染色体上,则该突变株与三体杂交得F1,F1自交所得F2,的表型比例为6∶5
C.若该突变株与单体杂交得F1,F1随机交配所得F2中高茎∶矮茎=7∶8,则A、a基因位于2号染色体上
D.若a基因不位于2号染色体上,两种杂交形式下的F1连续自交n代,则矮茎的比例均为1/2-1/2n+1
【典例15】黄瓜明明是绿的,为何称为“黄瓜”?很多人都有这样的疑问。那是因为黄瓜成熟后是黄色的,因其嫩果清脆爽口,所以在嫩果期就会被食用。通过长期的自然选择、人工选择、人工培育,黄瓜现已有众多栽培品种。请回答下列问题:
(1)现用纯种黄瓜嫩果黄绿色果皮品系P1与黄瓜嫩果白色果皮品系P2进行杂交,得F1后再自交。所得F2表型及比例如下表,由此判断,黄瓜嫩果果皮颜色是由 对位于 染色体上的等位基因控制的;若P2与F1杂交,正常情况下后代表现型及比例约为 。
代系
F1
F2
表型
黄绿色果皮
黄绿色果皮
浅绿色果皮
白色果皮
数量
全部
138
45
59
(2)为确定决定白色果皮的基因在染色体上的具体位置,研究者将纯合嫩果白色果皮品系H4与绿色果皮品系Q1杂交,F1表现为绿色,自交获得F2,F2绿色果皮与白色果皮比例为3:1。SSR是染色体上的一段特异性短核苷酸序列,非同源染色体上和不同品种的同源染色体上的SSR都不同,可作为基因定位的遗传标记。研究者在黄瓜的7条染色体上选择了179对SSR位点进行PCR。其中位于3号染色体的SSR15进行PCR及电泳后结果如下图。据此判断,白色果皮基因 (填“位于”或“不位于”)3号染色体上。
(3)黄瓜的体细胞的染色体数目为14条(2n=14),那么黄瓜的一个卵细胞中含有 个染色体组、 种形态的染色体。由于黄瓜是单性花,为了提高产量,农业上通常提高黄瓜茎端 的比例,使花芽分化为更多雌花。
(4)黄瓜果皮有有刺和无刺之分。已知这对性状受一对等位基因控制。某同学想知道这一对相对性状的显隐性关系。现有若干纯合有刺黄瓜和无刺黄瓜种子,请你帮他设计一个实验方案,并预期实验结果及结论 。
【典例16】SNP是基因组水平上由单个核苷酸的变异引起的DNA序列多态性。SNP在拟南芥基因组中广泛存在,在不同DNA分子及同一DNA分子的不同部位存在大量SNP位点。某些SNP在个体间差异稳定,可作为DNA上特定位置的遗传标记。科研人员利用SNP对拟南芥抗盐突变体的抗盐基因进行定位。
(1)研究者用化学诱变剂处理野生型拟南芥,处理后的拟南芥自交得到的子代中抗盐:不抗盐=1:3,据此判断抗盐为 性状。
(2)为进一步得到除抗盐突变外,其他基因均与野生型相同的抗盐突变体(记为m),可采用以下实验方案。 。多次重复以上操作,最终获得所需植株。
(3)为确定抗盐基因在Ⅱ号还是Ⅲ号染色体上,研究者用抗盐突变体m与另一野生型植株B杂交,用分别位于两对染色体上的SNP1和SNP2(如图)进行基因定位。
①将m和B进行杂交,得到的F1植株自交。将F1植株所结种子播种于 的选择培养基上培养,得到F2抗盐植株。
②分别检测F2抗盐植株的SNP1和SNP2,若全部个体的SNP1检测结果为 ,SNP2检测结果中SNP2m和SNP2B的比例约为 ,则抗盐基因在Ⅱ号染色体上,且与SNP1m不发生互换。
【典例17】水稻基因组测序揭示其染色体高度共线性,为基因定位提供基础。研究发现,抽穗期基因(如Hd1、Hd3a)与抗病基因(如Xa21)存在表观遗传互作,且Wx基因启动子区CT重复数差异导致直链淀粉含量变异。第三代杂交水稻利用CRISPR/Cas9编辑育性基因,结合分子标记辅助选择提升育种效率。
(1)在生物学中有多生物可以作为遗传学的研究材料,水稻能作为遗传学研究材料的优点有 (答出两点)。
(2)已知抗病(R/r)与抽穗期(H/h)性状的显隐性关系,设计实验探究两对基因是否独立遗传:
实验步骤:
①选择 (表型)纯合亲本进行正反交;
②统计F1表型,若 ,则初步判断为连锁遗传;
③对F1进行 ,统计F2表型分离比。若抗病:不抗病=3:1且正常抽穗:延迟抽穗=3:1,但两性状组合比偏离 ,则证实存在连锁。
(3)光温敏雄性不育系易发生紊乱,导致产量下降。因而科研团队正在研发第三代杂交水稻:即基因工程雄性不育系。如有一个水稻品系,其雄性的育性由一对等位基因M、m控制,基因型为mm的个体表现为雄性不育,能产生正常的雌配子,M基因可使雄性不育个体恢复育性产生可育雄配子。通过转基因技术将M基因与雄配子致死基因A、蓝色素生成基因D一起导入基因型为mm的个体中,并使其插入一条不含m基因的染色体上(D基因的表达产物可使种子呈现蓝色,无D基因的种子呈现白色)。如图3所示:
转基因水稻(基因型M/m-A/D)自交后,F1雄配子类型及比例为 。F1随机传粉所得种子中,蓝色:白色= ,雄性不育种子占比为 。
(4)稻米胚乳中直链淀粉含量是影响稻米品质的重要因素,而直链淀粉含量与蜡质基因(Wx)的基因型有关。科学研究发现,Wx基因可以编码淀粉合成酶催化合成直链淀粉,该基因有Wxa、Wxb、wx多个等位基因的变异类型:
①Wx基因有Wxa、Wxb、wx多个等位基因的变异类型和区别,某同学认为通过琼脂糖凝胶电泳可以快速地将Wxa、Wxb基因筛选出来。①评价观点:琼脂糖电泳法 (能/不能)区分Wxa与Wxb。
②某科学家欲利用PCR-AccI分子标记技术,本技术可以精确判断Wxa、Wxb两种基因类型。如果下图是三株不同基因型水稻的电泳结果,已知Wxb基因序列长度为460bp且有一个AccI酶切位点。推断样本1的基因型为 和样本3的基因型为 。
01 基因的分离定律
1.【新考法·外显率】(24-25·江苏扬州·考前调研)外显率是指某一基因型个体在特定环境中表现出相应表型的百分率。基因型为aa的果蝇外显率为80%,其余表现为非间断脉翅。特定环境中两只非间断脉翅果蝇杂交,F1的表型为非间断脉翅:间断脉翅=4:1,F1随机交配得F2。下列叙述正确的是( )
A.亲本的基因型组合可能为Aa×aa或Aa×Aa
B.与F1相比,F2中间断脉翅的比例会下降
C.F2非间断脉翅中纯合子占3/8
D.测交实验无法判定非间断脉翅果蝇的基因型
2.(25-26·江苏如皋·一调)孟德尔利用豌豆杂交实验发现了遗传规律,被称为“遗传学之父”。下列叙述正确的是( )
A.孟德尔杂交实验在豌豆花蕾期对母本进行去雄并套袋处理
B.孟德尔所作假说的核心内容是“性状是由遗传因子决定的”
C.孟德尔进行的测交实验属于假说—演绎法的演绎推理过程
D.孟德尔发现的分离定律可以解释所有有性生殖生物的遗传现象
3.(25-26·江苏如皋·一调)某高茎豌豆种群中DD∶Dd=1∶2,自然状态下繁殖一代,已知含d的花粉致死率为50%(对子代数量影响忽略不计),则F1中高茎与矮茎的比值为( )
A.14∶1 B.8∶1 C.5∶1 D.25∶2
4.【联系生活】(24-25·江苏盐城·二模)研究发现,玉米细胞质中T基因导致雄性不育,可被显性核恢复基因(R基因)恢复育性,作用机理如图所示。相关基因型的表示方法:质基因写在括号外,核基因写在括号内,如T(RR)。下列叙述正确的是( )
A.减数分裂中R基因和T基因可以自由组合
B.T基因通常以精子为载体传递给下一代
C.R蛋白通过阻止T基因的表达恢复育性
D.T(Rr)的玉米自交,后代约有1/4为雄性不育个体
5.(2025·陕西宝鸡·三模)油菜是我国重要的油料作物,培育高产优质新品种意义重大。油菜的杂种一代会出现杂种优势(产量等性状优于双亲),但这种优势无法在自交后代中保持。杂种优势的利用可显著提高油菜籽的产量。
(1)油菜具有两性花,去雄是杂交的关键步骤,但人工去雄耗时费力,在生产上不具备可操作性。我国学者发现了油菜雄性不育突变株(雄蕊异常,肉眼可辨),利用该突变株进行的杂交实验如下:
①由杂交一结果推测,育性正常与雄性不育性状至少受 对等位基因控制。在杂交二中,雄性不育为 性性状。
②杂交一与杂交二的F1表型不同的原因是育性性状由位于同源染色体相同位置上的3个基因(A1、A2、A3)决定。品系1、雄性不育株、品系3的基因型分别为A1A1、A2A2、A3A3。根据杂交一、二的结果,判断A1、A2、A3之间的显隐性关系是 。
(2)利用上述基因间的关系,可大量制备兼具品系1、3优良性状的油菜杂交种子(YF1),供农业生产使用,主要过程如下:
①经过图中虚线框内的杂交后,可将品系3的优良性状与 性状整合在同一植株上,该植株所结种子的基因型及比例为 。
②将上述种子种成母本行,将基因型为 的品系种成父本行,用于制备YF1。
③为制备YF1 ,油菜刚开花时应拔除母本行中 (雄性不育、育性正常)的植株。否则,得到的种子给农户种植后,会导致油菜籽减产,其原因是 。
02 基因的自由组合定律
6.【新情境】(25-26·江苏如皋·一调)(多选题)水稻自然状态下以自交为主,但品质常不如杂交稻。研究发现籼稻的12号染色体上有2个相邻的基因:基因D编码的毒蛋白可以杀死花粉,基因J编码的蛋白质能解除毒蛋白的毒性,粳—籼杂交稻花粉的育性如图1所示,花粉母细胞减数分裂Ⅰ的显微图像如图2所示。不考虑交叉互换,下列叙述错误的是( )
A.基因D与基因J的表达时期不相同
B.杂交稻自交产生的子代中DDJJ植株的比例为1/4
C.图2的B时期可观察到XY同源染色体联会的现象
D.图2的D时期的染色体组数是减数分裂Ⅱ后期的2倍
7.(2025·江苏南通·四调)某种番茄果实颜色由果肉颜色和胎座胶质颜色共同决定。果肉颜色受两对独立遗传的等位基因A/a和B/b控制,胎座胶质颜色受两对独立遗传的等位基因A/a和D/d控制,如下表。科研人员用纯系番茄进行杂交实验,各代果实颜色及比例如下图。请回答下列问题。
果实颜色
果肉
胎座胶质
颜色
基因型
颜色
基因型
红色
红色
A---
红色
A-D-
棕色
黄色
A-dd
黄绿色
黄色
aaB-
绿色
aa--
绿色
绿色
aabb
(1)基因型为AABBdd的番茄果肉、果实的颜色分别为 、 。绿色果实番茄的基因型有 (写基因型),红色果实番茄的基因型有 种。
(2)实验一和实验二中亲本红色番茄的基因型分别为 、 。
(3)实验一F2中的棕色番茄与绿色番茄杂交,后代果实颜色及比例为 。
(4)实验二F2中的红色番茄自交,后代绿色番茄占 。
(5)实验一亲本绿色番茄和实验二亲本红色番茄进行杂交得F1,F1自交得F2。能否根据F2果实颜色及比例判断B/b和D/d是否在一对染色体上,请说明理由。 (请作判断,并用果实颜色及比例说明)。
8.【经典题】(24-25·江苏如皋·调研)某一年生雌雄同株异花植物的花有多种颜色,基因A控制紫色,a无控制色素合成的功能;基因B控制红色,b控制蓝色;基因型为A_B_和A_bb的个体分别表现紫红色花和靛蓝色花。在纯合紫红色品种偶然发现了一白花植株,现利用该白花植株与纯合靛蓝色植株进行杂交实验,结果如表所示。控制白花的基因为I/i,已知所有基因型的植株都能正常生长和繁殖,A/a基因与花粉的育性无关。不考虑新的突变及染色体互换。请回答下列问题:
组别
P
F₁
F₂
甲组
♂白色×♀靛蓝色
无个体
\
乙组
♀白色×♂靛蓝色
紫红色
紫红色:靛蓝色:白色=7:3:2
(1)利用该植物进行杂交实验的操作步骤为 。
(2)根据杂交实验结果推测,白色属于 (填“显性”或“隐性”)性状。其中基因 的遗传遵循了自由组合定律。
(3)乙组F₁的基因型是 ,F₁产生的雄配子的基因型及比例是 。
(4)通过PCR技术扩增乙组F₂白花植株的B/b基因,用同种限制酶切割后进行电泳(结果如图),发现基因组成有类型I和类型II。根据电泳结果可知B基因发生了碱基对的 突变为b。为进一步确定I/i、A/a、B/b三者之间的位置关系,现有纯合紫红色、靛蓝色、红色、蓝色四个品系,最佳的方案是:选用 品系与乙组F₂中的 (填“类型I”或“类型II”)白花植株进行杂交获得F₁,F₁自交获得F₂,统计F₂的花色及比例。预期结果及结论:
①若F₂中没有 植株,则说明A/a与B/b位于同一对同源染色体上;
②若F₂中蓝色占比为 ,则说明I/i与A/a位于同一对同源染色体上;
③若F₂中靛蓝色占比为3/16,则说明I/i、A/a和B/b位于三对同源染色体上。
9.【新考法】(2025·江苏苏锡常镇·一模)蜜蜂中雌蜂(2n=32)由受精卵发育而来。现有蜜蜂的眼色(正常眼和黄绿眼)、绒毛有无和体色(黑体和灰体)分别由三对等位基因控制,记作A/a、B/b、D/d。为研究三对基因的位置关系,科研人员开展了如下所示实验。请回答下列问题。
(1)蜜蜂的雄蜂是 倍体。若对蜜蜂基因组测序,需测定 条染色体。
(2)眼色和体色两对相对性状中,显性性状分别为 。控制眼色和体色的两对基因的遗传遵循基因的自由组合定律,判断依据是 。
(3)亲代蜂王和雄蜂的基因型分别为 和 。请在图中标出三对基因在F1雌蜂染色体上的相对位置 。
(4)基因型相同的蜂王和工蜂在形态、结构、生理和行为等方面截然不同;一个蜂巢中通常仅一个蜂王,一个失去蜂王的蜂巢会迅速利用工蜂培育蜂王,这表明,除基因外,环境和 均可影响生物的表型。将F2雌蜂分巢饲养获得多只蜂王,蜂王的基因型有 种。F2雄蜂中眼色和绒毛有无两对性状出现表中比例的原因是蜂王在减数分裂过程中通过 实现基因重组,发生该变异的卵母细胞占比为 。
10.【新载体】(2025·江苏苏北七市·二调)已知鸭的蹼色受常染色体上的3对等位基因(C/c,M/m,Y/y)控制,其中C控制黑色素合成,M促进黑色素在脚蹼沉积,Y促进类胡萝卜素在脚蹼沉积。C存在时,M数量多于Y时表现为黑蹼;M数量少于Y或不含M和Y时表现为黄蹼;M、Y数量相等时表现为花蹼。C不存在时表现为黄蹼。科研人员用花蹼、黑蹼和黄蹼3个纯系亲本进行如下杂交实验,请回答下列问题:
(1)群体中花蹼的基因型为 ,黄蹼的基因型有 种。
(2)实验一中,亲本基因型分别是 、 从F2中随机选取等量的花蹼与黑蹼,让它们自由交配,后代中黑蹼占 。
(3)实验二中F2黑蹼与F1基因型相同的概率是 。能否通过测交实验来检测F2黄蹼是否为纯合子?简要说明理由。 。
(4)实验三F2中花蹼自由交配,后代出现花蹼纯合子的概率是 。
(5)研究发现,C基因也在鸭的羽毛细胞中表达,同时羽色还受常染色体上另一对等位基因T、t(不在C/c、M/m、Y/y所在染色体上)控制,T促进黑色素在羽毛中的沉积且具有剂量效应,形成黑羽、灰羽、白羽3种表型。若选取实验二F2中的灰羽黄蹼进行测交实验,则后代的表型及比例是 。
11.(2025·江苏盐城·考前指导卷)某品种杜鹃花的花色有红色、白色、粉红色、紫色,由三对基因(A/a、B/b和C/c)控制,研究人员利用红色、白色、紫色杜鹃花三种品系(同一种品系基因型相同)进行了有关实验,结果如下表。请回答下列问题。
组别
P
F1 表型
F2 表型及比例
实验一
红花×白花
粉红花
白花:粉红花:红花=1:2:1
实验二
红花×紫花
红花
红花:紫花=15:1
实验三
白花×紫花
粉红花
白花:粉红花:红花:紫花=16:32:15:1
(1)由实验结果推测,控制花色的三对基因位于 上,理由是 。
(2)亲本白色、紫花杜鹃花的基因型是分别是 、 ;实验二F2 中不能稳定遗传的红花占 。
(3)实验三F2 粉红花的基因型有 种,这些粉红花相互传粉产生的子代中红花所占的比例为 。
(4)杜鹃的叶形卵形和椭圆形由基因 E/e控制,叶片颜色深绿色和绿色由基因 F/f控制。某科研人员用椭圆形绿色植株测交,子代的表型和比例为卵形深绿色叶:椭圆形深绿色叶:卵形绿色叶:椭圆形绿色叶=43:7:7:43。不考虑突变,亲本椭圆形绿色植株产生的配子的种类及比例为 ,配子出现该比例的原因是该植物 %的性母细胞减数分裂时 发生互换。
03 性别决定和伴性遗传
12.(24-25·江苏徐州·二模)某学校学生调查了某种单基因遗传病(相关基因用H、h表示)的家族患病情况,画出的遗传系谱图如图1所示,后来又进行了部分个体遗传病相关基因的电泳,结果如图2所示。已知该病在人群中长期处于遗传平衡且发病率为1%,下列相关叙述正确的是( )
A.根据图1可以推出,该病的相关致病基因位于常染色体上
B.若Ⅱ8为色盲基因携带者,与Ⅱ9再生一胎同时患两种病的概率是1/16
C.Ⅲ14与人群中一位正常女性结婚,后代患该病的概率为1/11
D.对基因H、h进行测序,发现两个基因的碱基序列完全不同
13.(2025·江苏盐城·考前指导卷)(多选题)科研人员利用甲、乙、丙3种白眼果蝇突变体,与野生型红眼果蝇进行如下杂交实验。
组别
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
亲本果蝇
雌性
甲
乙
丙
甲
雄性
野生型
野生型
野生型
乙
以下对实验结果与结论的讨论正确的有( )
A.若Ⅰ组的F1果蝇均为红眼,说明甲突变基因为隐性基因,并一定位于常染色体上
B.若Ⅱ组的F1仅雄果蝇与母体性状一致,说明乙突变基因位于X染色体上
C.若Ⅲ组的F1果蝇均为白眼,说明丙突变基因为显性基因,但不能确定基因的位置
D.若Ⅳ组的F1果蝇均表现为红眼,说明甲、乙突变基因一定是位于非同源染色体上的非等位基因
14.【新载体】(24-25·江苏盐城·二模)(多选题)染色体平衡易位是指染色体的片段仅发生位置的改变,没有片段的增减。检测图示某染色体平衡易位家系(平衡易位染色体为1号、3号染色体)个体染色体,发现Ⅲ-2的一条1号染色体缺失1个片段,III-3的一条3号染色体增加1个片段,其余染色体均正常。不考虑染色体平衡易位对同源染色体的联会与分离的影响。下列叙述错误的有( )
A.I-1体细胞中共含有26种形态不同的染色体
B.染色体平衡易位携带者的基因数目发生了改变
C.III-2和III-3流产的原因是发生了染色体平衡易位
D.II-1和II-2的后代是色觉正常的平衡易位携带者的概率为1/16
15.(2025·湖南郴州·三模)(多选题)图1为某种单基因遗传病的系谱图,在人群中该病致病基因频率为1/10。用某种限制酶对图1中部分个体的该病相关基因切割后电泳,其结果如图2所示。下列叙述错误的是( )
A.该病的遗传方式为伴X染色体隐性遗传病
B.该病最可能是正常基因发生了部分碱基对的缺失所致
C.8号个体携带该病致病基因的概率为1/3
D.若9号为男性,与正常女性婚配,生育患病孩子的概率为3/44
16.(2025·江苏苏州·三模)鹌鹑的羽色表型有栗羽、黄羽和白羽等三种不同颜色。为研究鹌鹑羽色的遗传规律,研究人员选择纯系鹌鹑进行了如下杂交实验。请回答下列问题。
实验一
实验二
实验三
实验四
注:不考虑染色体互换和性染色体同源区段的遗传
(1)鹌鹑的性别决定方式为 。据实验一、实验二结果推测,鹌鹑羽色间的显隐关系是栗羽对黄羽和白羽是 ,控制羽色的基因位于 染色体上。
(2)研究人员对上述三种羽色的遗传机制有两种推测。推测一:三种羽色的遗传受复等位基因控制;推测二:三种羽色的遗传是两对或多对基因相互作用的结果。据实验三中F1出现 性状,可排除 。(填“推测一”或“推测二”)。
(3)假如上述羽色的遗传是两对基因相互作用的结果,栗羽与黄羽由Y、y基因控制,有色羽与白羽由B、b基因控制。实验三中F1栗羽的基因型为 。实验四中F1群体中雌雄个体随机交配,后代表型和比例为 。
(4)研究人员偶然从栗羽群体中发现了黑羽突变体,将其培育为纯系,与栗羽纯系杂交,结果如下。
实验五
实验六
研究人员推测控制黑羽的基因(H、h)与控制栗羽、黄羽的Y、y基因,控制有色羽、白羽的B、b基因存在相互作用,并提出栗羽纯系的基因型为HHZBYZBY或HHZBYW,则黑羽与不完全黑羽的出现是在 基因存在的条件下,h基因影响 基因功能的结果,实验五亲本黑羽的基因型为 。若用实验四的亲本白羽和实验六的亲本黑羽杂交,可直接选择后代羽色为 的雏鸟饲养,作为蛋用鹌鹑。
17.(25-26·江苏如皋·一调)为研究果蝇眼色的遗传特点,科研人员利用三种纯合品系果蝇进行了一系列杂交实验,不考虑X、Y染色体的同源区段。请分析回答:
组别
①
②
③
P
F1
F2
(1)白眼基因位于 染色体上。C果蝇次级精母细胞中含有 个白眼基因。
(2)组别③F2中的亮红眼果蝇有 种基因型,红眼果蝇中杂合子比例为 。
(3)组别③F2中的亮红眼果蝇与白眼果蝇交配,后代白眼果蝇比例为 。
(4)为研究亮红眼基因的位置,科研人员利用培育的黏胶眼卷翅红眼雌雄个体为亲本进行杂交实验,后代表型及比例为黏胶眼卷翅红眼∶黏胶眼正常翅红眼∶正常眼卷翅亮红眼∶正常眼正常翅亮红眼=4∶2∶2∶1。卷翅基因和黏胶眼基因分别位于Ⅱ号和Ⅲ号染色体上。眼形、翅形和眼色的相应基因分别用G/g、D/d、E/e表示。
①出现上述性状分离比说明 为显性遗传,且具有 效应。
②亮红眼基因与位于 (填“Ⅱ”或“Ⅲ”)号染色体上的基因遵循自由组合定律;请在上图中标出亲本果蝇眼形、翅形和眼色的相应基因的相对位置 。
18.【新载体】(2025·江苏宿迁·四模)果蝇(2n=8)被誉为遗传界的小明星,某生物兴趣小组进行以下研究:
I、体色受常染色体上的等位基因A/a控制,眼色受另一对等位基因D/d控制。让若干只黑身红眼雌蝇与若干只灰身红眼雄蝇杂交,子一代中黑身红眼:黑身白眼:灰身红眼:灰身白眼=6:2:3:1.不考虑X、Y染色体的同源区段:
Ⅱ、某果蝇品系,其一种突变体的X染色体上存在CIB区段(用XCIB表示)。B基因表现显性棒眼性状;1基因的纯合子在胚胎期死亡(XCIBXCIB与XCIBY不能存活);ClB存在时,X染色体间非姐妹染色单体不发生交换;正常果蝇X染色体无C1B区段(用X+表示)。果蝇的长翅(Vg)对残翅(vg)为显性,基因位于常染色体上。请根据下图思考:
(1)要进行基因组测序,应选择 (填“雌性”或“雄性”)果蝇。
(2)根据信息, (填“能”或“不能”)确定体色的显性性状,判断依据是。
(3)为了确定D/d基因所在染色体,用带有不同颜色荧光标记的基因D探针和基因d探针对亲本中的 (填“父本”或“母本”)进行鉴定。经基因探针测定发现,D/d基因只位于X染色体上,则亲本中雌蝇的基因型及比例是 。子一代黑身红眼果蝇相互交配,子二代中雌性杂合子的比例是 。
(4)用F1正常眼长翅的雌果蝇与F1正常眼残翅的雄果蝇杂交,预期产生正常眼残翅果蝇的概率是 ;用F1棒眼长翅的雌果蝇与F1正常眼长翅的雄果蝇杂交,预期产生棒眼残翅果蝇的概率是 。
19.(24-25·江苏盐城·二模)果蝇共有3对常染色体,编号为II、III、IV。某实验室保存有野生型和一些突变型果蝇。研究者在一个果蝇纯系中发现了几只黑檀体果蝇(雌蝇、雄蝇都有)。假设黑檀体是常染色体上的单基因隐性突变性状,而它们同代的其他个体都是灰体。
(1)某灰体果蝇的4种突变性状各由一种显性突变基因控制,并且突变基因纯合的胚胎死亡,其基因分布如下图所示(不考虑新的基因突变和染色体变异)。
①若只考虑II号和III号染色体,图示灰体果蝇雌雄个体间相互交配产生的子代成体的所有基因型是 。灰体果蝇的上述四个性状 (选填“能”或“不能”)稳定遗传。
②用黑檀体雌蝇和灰体雄蝇杂交,子代果蝇中黑檀体个体和灰体个体的比例为1:1,并且所有正常刚毛、钝圆平衡棒的个体都是黑檀体,所有短刚毛、正常平衡棒的个体都是灰体。说明控制灰体和黑檀体的基因位于 号染色体上。
(2)果蝇控制红眼和白眼的基因位于X染色体上且红眼对白眼为显性。为验证基因的遗传规律,某同学让纯合白眼黑檀体雄果蝇与红眼灰体(野生型)雌果蝇进行杂交得到F1,F1相互交配得到F2。实验结果中:
①能够验证自由组合定律的F1表型是 ,F2表型及分离比是 (不考虑性别)。
②验证伴性遗传时应分析的相对性状是 ,能够验证伴性遗传的F2表型及分离比为 。
(3)科研人员用大剂量射线照射处理实验室中的甲、乙两管果蝇:
①甲管中果蝇在传代过程中,雌果蝇与雄果蝇的比值逐代增大。假设出现上述现象的原因是该果蝇种群中某条性染色体上的基因M发生了隐性突变,成为隐性纯合不完全致死基因m,分析m基因所在的染色体并写出判断依据 。
②乙管中出现一个完全致死基因n,基因n在纯合时使胚胎致死。科研人员将构建的一只红眼果蝇(XnDXd)与白眼果蝇(XdY)杂交,F1中雄果蝇占比为 ;F1雌雄果蝇随机交配,产生的F2中X的基因频率为 。
1.(25-26·江苏如皋·调研)如图为人类某单基因遗传病的系谱图。不考虑X、Y染色体同源区段和突变,下列推断错误的是( )
A.该致病基因可能位于常染色体或X染色体上
B.Ⅱ2一定为女患者,Ⅲ5可能不患病
C.若Ⅲ5患病,则该病的发病率女性高于男性
D.Ⅲ2患病的概率为1/2
2.【新情境】(2025·江苏如东·模拟)(多选题)表皮松解性掌跖角化症是一种单基因(KRT9基因)遗传病,如图为该病的一个家族系谱图,已知I2个体没有该病的致病基因。下列叙述错误的有( )
A.表皮松解性掌跖角化症的遗传方式是常染色体显性遗传
B.I1产生的次级精母细胞在分裂后期含有0或2个致病基因
C.如只考虑KRT9基因,该家系成员中杂合子只有I1、Ⅱ3和Ⅱ4
D.Ⅱ2和Ⅱ3生育的后代Ⅲ1患病概率为1/2,可通过B超检测性别判断胎儿是否患病
3.【新载体】(2025·江苏宿迁·四模)(多选题)X染色体失活是指哺乳动物中雌性个体的两条X染色体会随机失活一条,致使失活染色体上的基因无法表达,雄性个体的一条X染色体上的基因正常表达。甲病是由位于X染色体上一对等位基因控制的人类遗传病。致病基因和正常基因分别含有2个和1个限制酶H的识别序列。图1为某个患甲病家庭的遗传系谱图,图2为部分家庭成员的相关基因经限制酶H切割后的电泳结果。下列说法正确的是( )
A.甲病致病基因由X染色体失活引起基因突变导致
B.若Ⅱ-4为女性,甲病的致病基因属于显性基因
C.若Ⅱ-4为男性,无法判断甲病致病基因的显隐性
D.若Ⅱ-4为男性,Ⅱ-2的条带与Ⅱ-1相同的概率为1/2
4.【新考法】(2025·江苏南通·二模)(多选题)某昆虫的昼夜节律由X染色体上的复等位基因控制。基因X+为正常节律,突变基因XL和XS分别控制长节律和短节律。XL对XS、X+为显性,XS对X+为显性。XL的表达受温度调控,30℃时不表达,且XLXL、XLY不能存活。研究人员在30℃条件下,用XLX+与XSY杂交得F1,F1雌雄自由交配得F2。相关叙述正确的是( )
A. F1中雌雄个体数之比为2:1
B. F1中短节律个体占1/3
C. F2中雌雄个体数之比为4:3
D. F2雄性个体中短节律个体占2/3
5.(25-26·江苏如皋·三调)(多选题)纯合野生型果蝇表现为灰体、长翅、红眼。现有甲(黑体)、乙(残翅)、丙(白眼雄果蝇)三种单基因隐性突变体果蝇,这3种隐性突变基因在染色体上的位置如图所示。不考虑其他变异,下列说法正确的是( )
A. 丙果蝇产生的次级精母细胞在分裂后期染色体有4种形态
B. 雌、雄灰体果蝇相互交配,由于基因重组,子代出现灰体和黑体果蝇
C. 将乙、丙杂交得F1,F1雌雄相互交配,可验证白眼基因位于X染色体上
D. 将甲、丙杂交得F1,F1雌雄相互交配得到F2,F2中灰体红眼雌果蝇的基因型有4种
6.(24-25·江苏扬州·考前调研)水稻(2n=24)为雌雄同株植物,叶片有绿色和紫色两种表型,由两对等位基因G/g、M/m共同控制,g基因纯合时能合成紫色色素,M基因控制紫色色素的表现,紫色色素在叶片中不表现时叶片为绿色;且含其中某基因的花粉不育。D/d分别控制水稻的单粒和复粒。三对基因独立遗传。现用四个纯合的水稻品种甲、乙、丙、丁进行了如下两组杂交实验(不考虑突变)。
(1)水稻的一个染色体组有 条染色体,对其进行基因组测序,应测 条染色体的DNA序列。
(2)实验一F2出现该性状分离比是由于含 基因的花粉不育。亲本甲和乙的基因型分别是 、 。
(3)实验一F2中绿叶有 种基因型,其中基因型为GgMm的比例为 。
(4)选择基因型为ggMmDd的植株自交,后代中紫叶半复粒比例为 。
(5)若实验一F1均为绿叶半复粒,则选择F2中绿叶半复粒植株自由交配,后代紫叶复粒比例为 。
雌配子雄配子
GM
gM
Gm
gm
Gm
GGMm
GgMm
GGmm
Ggmm
gm
GgMm
ggMm
Ggmm
ggmm
7.【新情境】(2025·江苏苏北四市·一模)鹌鹑羽色丰富,突变性状明显,是研究鸟类羽色变异的好材料。鹌鹑的栗羽、黄羽和白羽由两对基因控制,A为有色基因,a为白化基因,另一对基因B和b控制栗羽和黄羽。科研人员进行如下表所示实验。请回答下列问题:
组别
亲本
子代
1
黄羽甲 (♂)×栗羽乙 (♀)
1栗羽 (♂) :1黄羽 (♀)
2
白羽丙(♂)×栗羽乙
1栗羽 (♂) :1 白羽 (♀)
3
白羽丙(♂) ×黄羽丁 (♀)
1黄羽(♂):1 白羽(♀)
(1)鹌鹑的性别决定方式为 型;栗羽和黄羽中属于显性性状的是 ;
(2)B/b基因位于 染色体上,与A/a基因的位置关系是 。
(3)组别2亲本的基因型为 。
(4)研究人员在栗羽鹌鹑群体中发现部分黑羽隐性突变体(hh)。为研究该突变体的遗传机制及其与基因 B/b的互作关系,进行了如下研究。
组别
亲本
F1表型及比例
F2表型及比例
4
黑羽(♂)×黄羽(♀)
不完全黑羽(1♂:1♀)
3 栗羽:6不完全黑羽:3黑羽:1黄羽♀:2浅灰羽♀:1灰羽♀
5
黄羽(♂)×黑羽(♀)
1不完全黑羽(♂):1浅灰羽 (♀)
?
①B/b和H/h (选填“遵循”“不遵循”)基因的自由组合定律。
②Hh 使黄羽变为 ;组别4的F2中灰羽个体的基因型为 。
③组别5的F2中浅灰羽个体所占比例为 。
一、单选题
1.(2025·浙江·选考)遗传病甲由一对等位基因控制,相同的基因型在两性中表型会有差异。男性在甲病基因纯合或杂合时患病,女性只有甲病基因纯合才患病。现有一对夫妻,男的患有甲病且是红绿色盲,女的表型正常,系谱图如下,其中Ⅱ1是甲病的纯合子。
下列叙述错误的是( )
A.I2是红绿色盲基因的携带者
B.若只考虑甲病基因、II2和II4同时是杂合子的概率为4/9
C.若Ⅱ2与正常男性婚配,他们生一个儿子,患甲病且红绿色盲的概率为1/4
D.若Ⅱ4和Ⅲ1均不携带甲病基因,则Ⅱ4和Ⅱ5再生一个儿子,患甲病的概率为1/2
2.(2025·重庆·高考)水稻雄性不育、可育由等位基因T、t控制,不育性状受温度的影响(见下表);米质优、劣由等位基因Y、y控制。不育株S1米质劣但抗病,不育株S2米质优但易感病。为了选育综合性状好的不育系,用S1和S2杂交获得F1,F1均为不育且米质优。选F1两单株杂交获得的F2中出现稳定可育株,PCR检测部分世代中相关基因,电泳结果如图所示,下列说法正确的是( )
植株种类
温度
花粉不育率(%)
不育株S1
高温
100%
低温
0
不育株S2
高温
100%
低温
0
稳定可育株
高温
0
低温
0
A.S1是基因型为TTYY的纯合子
B.选择F1任意两单株进行杂交均会出现如图F2的育性分离
C.F2在高温条件下表现不育且米质优的纯合植株占比1/16
D.在S1和S2杂交得到F1时,亲本植株需在同一温度条件下种植
3.(2025·山东·高考)果蝇体节发育与分别位于2对常染色体上的等位基因M、m和N、n有关,M对m、N对n均为显性。其中1对为母体效应基因,只要母本该基因为隐性纯合,子代就体节缺失,与自身该对基因的基因型无关;另1对基因无母体效应,该基因的隐性纯合子体节缺失。下列基因型的个体均体节缺失,能判断哪对等位基因为母体效应基因的是( )
A.MmNn B.MmNN C.mmNN D.Mmnn
4.(2025·浙江·高考)某遗传病家系的系谱图如图甲所示,已知该遗传病由正常基因A突变成A1或A2引起,且A1对A和A2为显性,A对A2为显性。为确定家系中某些个体的基因型,分别根据A1和A2两种基因的序列,设计鉴定该遗传病基因的引物进行PCR扩增,电泳结果如图乙所示。
下列叙述正确的是( )
A.电泳结果相同的个体表型相同,表型相同的个体电泳结果不一定相同
B.若Ⅱ3的电泳结果有2条条带,则Ⅱ2和Ⅲ3基因型相同的概率为1/3
C.若Ⅲ1与正常女子结婚,生了1个患病的后代,则可能是A2导致的
D.若Ⅲ5的电泳结果仅有1条条带,则Ⅱ6的基因型只有1种可能
5.(2023·江苏·高考)由三条21号染色体引起的唐氏综合征是一种常见遗传病,患者常伴有自身免疫病。下列相关叙述错误的是( )
A.病因主要是母亲的卵母细胞减数分裂时染色体不分离
B.通过分析有丝分裂中期细胞的染色体组型进行产前诊断
C.患者性母细胞减数分裂时联会紊乱不能形成可育配子
D.降低感染可减轻患者的自身免疫病症状
二、多选题
6.(2025·黑龙江&吉林&辽宁&内蒙古·高考)中国养蚕制丝历史悠久。蚕卵的红色、黄色由常染色体上一对等位基因(R/r)控制。将外源绿色蛋白基因(G)导入到纯合的黄卵(rr)、结白茧雌蚕的Z染色体上,获得结绿茧的亲本1,与纯合的红卵、结白茧雄蚕(亲本2)杂交选育红卵、结绿茧的纯合品系。不考虑突变,下列叙述正确的是( )
A.F1雌蚕均表现出红卵、结绿茧表型
B.F1雄蚕次级精母细胞中的基因组成可能有RRGG、rr等类型
C.F1随机交配得到的F2中,红卵、结绿茧的个体比例是3/8
D.F2中红卵、结绿茧的个体随机交配,子代中目的个体的比例是2/9
三、非选择题
7.(2025·江苏·高考)某昆虫眼睛的颜色受独立遗传的两对等位基因控制,黄眼基因B对白眼基因b为显性,基因A存在时,眼色表现为黑色,基因a不影响B和b的作用。现有3组杂交实验,结果如下。请回答下列问题:
(1)组别①黑眼个体产生配子的基因组成有______;中黑眼个体基因型有______种。
(2)组别②亲本的基因型为______;中黑眼个体随机杂交,后代表型及比例为______。
(3)组别③的亲本基因型组合可能有______。
(4)已知该昆虫性别决定方式为XO型,XX为雌性,XO为雄性。若X染色体上有一显性基因H,抑制A基因的作用。基因型为和AAbbXHO的亲本杂交,相互交配产生。
(ⅰ)中黑眼、黄眼、白眼表型的比例为______;中白眼个体基因型有______种。
(ⅱ)白眼雌性个体中,用测交不能区分出的基因型有______。
(ⅲ)若要从群体中筛选出100个纯合黑眼雌性个体,理论上的个体数量至少需有______个。
8.(2025·山东·高考)某二倍体两性花植物的花色由2对等位基因A、a和B、b控制,该植物有2条蓝色素合成途径。基因A和基因B分别编码途径①中由无色前体物质M合成蓝色素所必需的酶A和酶B;另外,只要有酶A或酶B存在,就能完全抑制途径②的无色前体物质N合成蓝色素。已知基因a和基因b不编码蛋白质,无蓝色素时植物的花为白花。相关杂交实验及结果如表所示,不考虑其他突变和染色体互换;各配子和个体活力相同。
组别
亲本杂交组合
F1
F2
实验一
甲(白花植株)×乙(白花植株)
全为蓝花植株
蓝花植株:白花植株=10:6
实验二
AaBb(诱变)(♂)×aabb(♀)
发现1株三体蓝花植株,该三体仅基因A或a所在染色体多了1条
(1)据实验一分析,等位基因A、a和B、b的遗传_________(填“符合”或“不符合”)自由组合定律。实验一的F2中,蓝花植株纯合体的占比为_____。
(2)已知实验二中被诱变亲本在减数分裂时只发生了1次染色体不分离。实验二中的F1三体蓝花植株的3种可能的基因型为AAaBb、_________。请通过1次杂交实验,探究被诱变亲本染色体不分离发生的时期。已知三体细胞减数分裂时,任意2条同源染色体可正常联会并分离,另1条同源染色体随机移向细胞任一极。
实验方案:_______(填标号),统计子代表型及比例。
①三体蓝花植株自交 ②三体蓝花植株与基因型为aabb的植株测交
预期结果:若_____________,则染色体不分离发生在减数分裂Ⅰ;否则,发生在减数分裂Ⅱ。
(3)已知基因B→b只由1种染色体结构变异导致,且该结构变异发生时染色体只有2个断裂的位点。为探究该结构变异的类型,依据基因B所在染色体的DNA序列,设计了如图所示的引物,并以实验一中的甲、乙及F2中白花植株(丙)的叶片DNA为模板进行了PCR,同1对引物的扩增产物长度相同,结果如图所示,据图分析,该结构变异的类型是___________。丙的基因型可能为_________;若要通过PCR确定丙的基因型,还需选用的1对引物是_______________。
9.(2024·江苏·高考真题)有一种植物的花色受常染色体上独立遗传的两对等位基因控制,有色基因B对白色基因b为显性,基因I存在时抑制基因B的作用,使花色表现为白色,基因i不影响基因B和b的作用。现有3组杂交实验,结果如下。请回答下列问题:
(1)甲和丙的基因型分别是________、________。
(2)组别①的F2中有色花植株有________种基因型。若F2中有色花植株随机传粉,后代中白色花植株比例为________。
(3)组别②的F2中白色花植株随机传粉,后代白色花植株中杂合子比例为________。
(4)组别③的F1与甲杂交,后代表型及比例为________。组别③的F1与乙杂交,后代表型及比例为________。
(5)若这种植物性别决定类型为XY型,在X染色体上发生基因突变产生隐性致死基因k,导致合子致死。基因型为IiBbX+Y和IiBbX+Xk的植株杂交,F1中雌雄植株的表型及比例为________;F1中有色花植株随机传粉,后代中有色花雌株比例为________。
10.(2023·江苏·高考)科学家在果蝇遗传学研究中得到一些突变体。为了研究其遗传特点,进行了一系列杂交实验。请回答下列问题:
(1)下列实验中控制果蝇体色和刚毛长度的基因位于常染色体上,杂交实验及结果如下:
P 灰体长刚毛♀ × 黑檀体短刚毛
↓
F1 灰体长刚毛
测交 F1灰体长刚毛 × 黑檀体短刚毛♀
↓测交
后代 灰体长刚毛 黑檀体短刚毛
1 : 1
据此分析,F1雄果蝇产生____种配子,这两对等位基因在染色体上的位置关系为_______。
(2)果蝇A1、A2、A3为3种不同眼色隐性突变体品系(突变基因位于Ⅱ号染色体上)。为了研究突变基因相对位置关系,进行两两杂交实验,结果如下:
P A1×A2
↓
F1 野生型
P A2×A3
↓
F1 突变型
P A1×A3
↓
F1 野生型
据此分析A1、A2、A3和突变型F1四种突变体的基因型,在图中标注它们的突变型基因与野生型基因之间的相对位置____(A1、A2、A3隐性突变基因分别用a1、a2、a3表示,野生型基因用“+”表示)。
(3)果蝇的正常刚毛(B)对截刚毛(b)为显性,这一对等位基因位于性染色体上;常染色体上的隐性基因t纯合时,会使性染色体组成为XX的个体成为不育的雄性个体。杂交实验及结果如下:
P 截刚毛♀ × 正常刚毛
↓
F1 截刚毛♀ 截刚毛 正常刚毛
3 : 1 : 4
据此分析,亲本的基因型分别为_____,F1中雄性个体的基因型有_____种;若F1自由交配产生F2,其中截刚毛雄性个体所占比例为______,F2雌性个体中纯合子的比例为____。
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