内容正文:
第二课时 深化提能力——综合融通·发展科学思维
借助情境信息和电泳图谱考查伴性遗传的特殊现象与遗传规律相结合问题是近年高考重要的命题点,也是学生的迷茫点和易失分点;基因定位类实验设计题是高中生物学的重点和难点,也是考生的易失分点,此类试题是考查考生科学思维和科学探究素养的良好载体,常作为非选择题的压轴题出现。本课时通过对三类常考题型重点剖析,以期帮助考生突破这些重难点,补齐失分短板。
题型(一) 遗传系谱图与电泳图谱综合分析
[典例导析]
(2025·浙江1月选考)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
[解析] 根据题意可知,表型为患病的个体基因型可能为A1A1、A1A、A1A2或A2A2,表型为正常的个体基因型可能为AA或AA2。结合系谱图和电泳结果分析,Ⅰ1有2条条带,基因型为A1A2,Ⅰ2和Ⅱ4都有1条条带,且表型正常,基因型均为AA2。根据题干信息可知,PCR扩增的引物是根据A1和A2基因设计的,如果电泳结果只有A2对应的1条条带,基因型可能是AA2(正常)或A2A2(患病),因此电泳结果相同的个体表型不一定相同,A错误。若Ⅱ3的电泳结果有2条条带,则Ⅰ1和Ⅱ3基因型均为A1A2,Ⅰ2和Ⅱ4基因型均为AA2,因此Ⅱ2和Ⅲ3亲本基因型相同,都为A1A2×AA2;Ⅱ2和Ⅲ3均为患者,Ⅱ1正常且电泳结果无条带,基因型为AA,Ⅲ1是患者,则Ⅲ1的基因型为A1A,因此Ⅱ2的基因型可能是1/2A1A、1/2A1A2,而Ⅲ3的基因型可能是1/3A1A、1/3A1A2、1/3A2A2,因此Ⅱ2和Ⅲ3基因型相同的概率为1/2×1/3+1/2×1/3=1/3,B正确。由B项分析可知,Ⅲ1基因型是A1A,若Ⅲ1(A1A)与正常女子(AA或AA2)结婚,生了一个患病后代,则只能是A1导致的,C错误。由题干信息可知,Ⅱ5的基因型可能为A1A或A1A2或A2A2,若Ⅲ5的电泳结果只有1条条带且患病,而Ⅱ6不患病,则Ⅲ5的基因型可能为A1A或A2A2,因此Ⅱ6的基因型可能为AA2或AA,D错误。
[答案] B
[思维建模]
1.电泳图谱的信息获取
2.两种常考的电泳结果分析
(1)等位基因A和a所含碱基数量(bp)不同
(2)等位基因A和a所含碱基对数量(bp)相同
若一个基因是由另一个基因发生碱基替换而来,则A和a所含bp相同,二者仅碱基顺序不同,则需经过限制酶切割再电泳。如限制酶SamⅠ的识别位点仅A基因有,a基因没有。
在下图中,假定基因A和a长度均为1 350 bp,因仅A含有SamⅠ限制酶酶切位点,所以仅A基因被切开成两段,即1 150 bp和200 bp。需注意,切开后的两段长度的和应等于未切开时的长度。
[应用体验]
1.(2025·临沂二模)某家族中存在一种单基因遗传病,Y染色体上无相关基因,图甲为该病的家系图,图乙为部分个体的相关基因用特定限制酶处理后的电泳图谱。下列说法错误的是 ( )
A.该病属于常染色体显性遗传病
B.Ⅰ⁃1与Ⅲ⁃1个体的基因型一定不同
C.Ⅱ⁃2和Ⅱ⁃3再生一患病男孩的概率为1/4
D.致病基因出现的原因是发生了碱基的缺失
解析:选D 从图乙电泳图谱看,Ⅰ⁃1(患病)有800 bp和750 bp两条条带,Ⅰ⁃2(正常)有750 bp和725 bp两条条带,而Ⅱ⁃2(患病)有800 bp、750 bp、725 bp 3条条带,推测750 bp+725 bp为正常基因,750 bp+800 bp为致病基因,则Ⅱ⁃2为杂合子男性,该病属于常染色体显性遗传病,致病基因出现的原因是发生了碱基的增添,A正确,D错误。设致病基因为A,正常基因为a,由A项分析可知,Ⅰ⁃1的基因型为AA,Ⅱ⁃2的基因型为Aa,Ⅱ⁃3正常,基因型为aa,Ⅲ⁃1患病,基因型为Aa,所以Ⅰ⁃1与Ⅲ⁃1个体的基因型一定不相同,B正确。Ⅱ⁃2的基因型为Aa,Ⅱ⁃3的基因型为aa,他们再生一个孩子患病(Aa)的概率为1/2,是男孩的概率为1/2,所以再生一患病男孩的概率为1/2×1/2=1/4,C正确。
2.[多选](2026·衡水模拟)如图1表示两个家族中两种单基因遗传病的遗传系谱图,图2表示甲病基因酶切后电泳的结果,乙病纯合患者在人群中出现的频率为1/10 000,不考虑X、Y染色体同源区段,下列叙述正确的是 ( )
A.两种遗传病均是受一个基因控制的遗传病,在男、女中的患病率相等
B.若Ⅰ⁃2在图2中的电泳图谱和Ⅰ⁃1、Ⅱ⁃2均不同,则第Ⅲ代无论男、女均不患甲病
C.关于甲病,若Ⅰ⁃1、Ⅰ⁃2均含有致病基因,Ⅱ⁃1与Ⅱ⁃3基因型相同的概率是5/9
D.乙病为常染色体显性遗传病,若Ⅱ⁃3与某男性患者结婚,后代不患乙病的概率为99/199
解析:选CD 两种遗传病均是单基因遗传病,即受一对等位基因控制;根据图示信息,由于Ⅰ⁃2电泳图没有显示,不能判断控制甲病的致病基因的位置,因此不能确定甲病在男女中患病率是否相等,A错误。根据图1和图2可以看出,Ⅰ⁃1是致病基因的携带者,而Ⅱ⁃2是患者,Ⅰ⁃2若与这两人的电泳图谱均不同,说明不携带甲病的致病基因,只有母亲携带致病基因导致儿子患病,说明甲病为伴X染色体隐性遗传病,由于Ⅱ⁃4为患者,Ⅰ⁃3一定为甲病致病基因的携带者,Ⅱ⁃3可能为携带者,其后代的儿子、女儿都有可能患病,B错误。关于甲病,若Ⅰ⁃1、Ⅰ⁃2均含有致病基因,则甲病为常染色体隐性遗传病,设相关基因用A、a表示,Ⅱ⁃1与Ⅱ⁃3的基因型为AA或Aa,概率分别为1/3、2/3,Ⅱ⁃1与Ⅱ⁃3的基因型相同的概率是1/3×1/3+2/3×2/3=5/9,C正确。根据Ⅰ⁃3和Ⅰ⁃4患乙病而其女儿Ⅱ⁃3正常,可判断该病为常染色体显性遗传病,设相关基因用B、b表示,Ⅱ⁃3的基因型为bb,某男性患者的基因型为BB或Bb,已知纯合患者在人群中出现的概率为1/10 000,说明B基因的基因频率为1/100,b基因的基因频率为99/100,在患病的人群中Bb的频率为(2×1/100×99/100)/(1/100×1/100+2×1/100×99/100)=198/199,后代中正常的概率是99/199,D正确。
题型(二) 伴性遗传中的特殊遗传现象
[典例导析]
(2025·重庆高考)KS征是一种性染色体病,患者性染色体为XXY。疾病机制可借助小鼠研究。研究人员用多了一条异常Y染色体的雄性小鼠(XYY*)来繁育患KS征的小鼠。已知正常小鼠性染色体有三个标记基因可用来判定性染色体类型。其中甲基因位于Y染色体上,乙基因、丙基因位于X染色体上,同时有两条X染色体的丙基因才会表达。结合下表,不考虑新的突变和互换。下列分析正确的是 ( )
亲代
母本
父本
性染色体
XX
XYY*
甲基因数量
0
1
乙基因数量
2
2
丙基因表达
+
-
F1
①
②
③
④
⑤
⑥
性染色体
XX
XY
?
XXY*
?
?
甲基因数量
0
1
0
0
1
1
乙基因数量
2
1
2
3
2
2
丙基因表达
+
-
-
+
-
+
注:“+”表示基因表达,“-”表示基因不表达
A.Y*染色体携带了甲、乙两个基因
B.F1中只有③④⑤有Y*染色体
C.父本为个体⑤提供了X染色体
D.④比⑥更适用于研究KS征的表型
[解析] 已知甲基因位于Y染色体上,乙基因、丙基因位于X染色体上,同时有两条X染色体时丙基因才会表达。根据表格信息可知④为XXY*,④有Y*染色体,但没有甲基因,即Y*染色体不携带甲基因,A错误;根据表格中F1甲、乙基因数量和丙基因表达情况,可推测③⑤⑥的性染色体组成分别为XY*、XYY*、XXY,F1中只有③④⑤有Y*染色体,B正确;⑤的性染色体组成为XYY*,母本只能提供X染色体,父本需提供YY*染色体,C错误;KS征患者的性染色体组成为XXY,④为XXY*(Y染色体异常),⑥为XXY,⑥更符合KS征的性染色体组成,更适用于研究KS征的表型,D错误。
[答案] B
[思维建模]
伴性遗传中的致死和染色体“缺失”问题
1.配子致死型
某些致死基因可导致雄配子死亡,从而使后代只出现某一性别的子代。所以若后代出现单一性别的问题,应考虑“雄配子致死”。如某种植物的叶形遗传:
2.个体致死型
某两种配子结合会导致个体死亡,有胚胎致死、幼年死亡和成年死亡等几种情况。如下图X染色体上隐性基因使雄性个体致死:
3.性染色体“缺失”
部分
基因
缺失
可用O代替缺失的基因,然后分析遗传图解。如XAXa×XAY,若a基因缺失,则变成XAXO×XAY→XAXA、XAY、XOXA、XOY
染色体
缺失
可用O代替缺失的染色体,然后分析遗传图解。如XAXa×XAY,若Xa缺失,则变成XAO×XAY→XAXA、XAY、OXA、OY
[应用体验]
1.蝇子草是雌雄异株的植物,性染色体组成为XY,其叶子形状有阔叶和细叶两种类型,据此进行了实验①和②。下列分析正确的是 ( )
杂交
实验
亲本
子代
雌株
雄株
①
阔叶
细叶
全是阔叶雄株
②
阔叶
阔叶
雌株全是阔叶,雄株阔叶和
细叶约各占半数
A.阔叶对细叶为隐性
B.叶子形状基因位于Y染色体上
C.含有细叶基因的配子是致死的
D.实验②中亲代的阔叶雌株是杂合子
解析:选D 由杂交实验②亲本均为阔叶,子代出现细叶可推出,阔叶对细叶为显性,A错误。由杂交实验②子代雌雄表现不同,说明叶子形状基因是伴性遗传,基因位于X染色体上;若叶子形状基因位于Y染色体上,则雄性相应性状只会传给雄性,雌性个体不会出现相应性状,B错误。由于实验①子代全是阔叶雄株,说明含细叶基因的雄配子致死;由于实验②子代雄株有细叶,说明含细叶基因的雌配子不致死,C错误。假设控制阔叶的基因为A,控制细叶的基因为a,实验②的亲代雌株和雄株基因型分别为XAXa、XAY,即实验②中的阔叶雌株是杂合子,D正确。
2.(2026·重庆模拟)某种动物(2N=8)性别决定方式为XY型,雌性动物的翅型有完整翅和残缺翅两种。现将残缺翅雌性与完整翅雄性进行杂交,F1中雌性∶雄性=2∶1,F1自由交配得到F2,F2雌性中完整翅∶残缺翅=3∶1,雄性未统计。不考虑X、Y 同源区段,下列叙述错误的是 ( )
A.进行该动物的基因组测序时,需要测定5条染色体上所有基因的全部碱基序列
B.控制翅型的相关基因位于X染色体上,且雄性个体存在致死现象
C.F1中完整翅∶残缺翅=2∶1
D.F2中雌性个体∶雄性个体=4∶3
解析:选A 因该动物(2N=8)性别决定方式为XY型,所以进行该动物的基因组测序时,需要测定3+2=5(条)染色体上所有DNA的全部碱基序列,A错误;由题意可知,F1中雌性∶雄性=2∶1,推测控制翅型的相关基因位于X染色体上,且雄性个体存在致死现象,B正确;用B/b表示相关基因,则亲代残缺翅雌性为XBXb,亲代完整翅雄性为XbY,F1中雌性的相关基因型为XBXb(残缺翅)和XbXb(完整翅),雄性为XbY(完整翅)和XBY(致死),则F1中完整翅∶残缺翅=2∶1,C正确;F1中雌性的基因型及比例为XBXb∶XbXb=1∶1,雄性的基因型为XbY,雌配子的类型及比例为XB∶Xb=1∶3,雄配子的类型及比例为Y∶Xb=1∶1,则F1雌雄个体自由交配所得F2的基因型及比例为XbXb∶XBXb∶XbY=3∶1∶3,则F2中雌性个体∶雄性个体=4∶3,D正确。
3.果蝇中一对同源染色体的同源区段同时缺失的个体称为缺失纯合子,只有一条发生缺失的个体称为缺失杂合子,已知缺失杂合子可育,而缺失纯合子具有致死效应。研究人员用一只棒眼雌果蝇和正常眼雄果蝇多次杂交,统计F1的性状及比例,结果是棒眼雌果蝇∶正常眼雌果蝇∶棒眼雄果蝇=1∶1∶1,在不考虑X、Y染色体同源区段的情况下,下列有关分析错误的是 ( )
A.亲本雌果蝇发生了染色体片段缺失,且该果蝇是缺失杂合子
B.正常眼是隐性性状,且缺失发生在X染色体的特有区段上
C.让F1中雌、雄果蝇自由交配,F2雄果蝇中棒眼∶正常眼=2∶1
D.F1雌、雄果蝇自由交配,F2中纯合子所占比例为4/7
解析:选C 由题干信息分析可知,A、B正确。设相关基因为A、a,亲本基因型为XAXO×XaY,F1基因型为XAXa、XaXO、XAY,XOY(致死)。F1产生的雌配子为XA∶Xa∶XO=1∶2∶1,F1产生的雄配子为XA∶Y=1∶1,F1中雌、雄果蝇自由交配,F2个体的基因型比例为1/8XAXA、2/8XAXa、1/8XAXO、1/8XAY、2/8XaY、1/8XOY(致死),所以F2中纯合子所占比例为4/7,F2雄果蝇中棒眼(XAY)∶正常眼(XaY)=1∶2,C错误,D正确。
题型(三) 利用杂交实验进行基因定位
类型(一)
基因位于常染色体或仅位于X(或Z)染色体上
[典例导析]
[例1] (2022·海南高考,节选)家蚕的成虫称为家蚕蛾,已知家蚕蛾有鳞毛和无鳞毛这对相对性状受一对等位基因控制。现有纯合的有鳞毛和无鳞毛的家蚕蛾雌、雄个体若干只,设计实验探究控制有鳞毛和无鳞毛的基因是位于常染色体上还是Z染色体上(不考虑Z、W同源区段),并判断有鳞毛和无鳞毛的显隐性。要求简要写出实验思路、预期结果及结论。
[解析] 判断性状的显隐性及基因位于常染色体上还是Z染色体上,常选用雌、雄个体为不同性状的纯合亲本进行正反交实验,实验思路、预期结果及结论详见答案。
[答案] 实验思路:选用不同性状的雌雄纯合个体进行正反交实验,正交:有鳞毛雌性×无鳞毛雄性,反交:有鳞毛雄性×无鳞毛雌性。预期结果及结论:若正反交子代表型一致,且与性别无关,则该对等位基因位于常染色体上,子代表现出的性状为显性;若正反交子代表型不一致,一组子代雌雄个体各为一种性状,另一组子代雌雄个体性状相同,则该对等位基因位于Z染色体上,且子代雄性个体表现出的性状为显性。
[思维建模]
1.杂交实验法(以XY型性别决定方式为例)
(1)性状的显隐性是“未知的”,且亲本均为纯合子时
注:此方法还可以用于判断基因是位于细胞核中还是细胞质中。若正反交结果不同,且子代只表现母本的性状,则控制该性状的基因位于细胞质中。
(2)性状的显隐性是“已知的”
(3)在确定雌性个体为杂合子的条件下
2.调查实验法(以XY型性别决定方式为例)
[应用体验]
1.果蝇的长刚毛与短刚毛是一对相对性状,由基因A、a控制。现有长刚毛和短刚毛的纯合雌雄个体若干,某小组欲证明该对基因的位置及性状的显隐性关系。若想通过杂交确定基因的位置,最常采用 的方法;若 ,则A、a基因位于常染色体上,长刚毛为显性;若 ,则A、a基因位于X染色体上,短刚毛为显性。
解析:在相对性状显隐性未知的情况下,通过杂交确定基因的位置,最常采用正反交的方法。让长刚毛雌果蝇与短刚毛雄果蝇、短刚毛雌果蝇与长刚毛雄果蝇分别进行杂交,若A、a基因位于常染色体上,长刚毛为显性,则正反交的子代全表现为长刚毛;若A、a基因位于X染色体上,短刚毛为显性,则正反交结果不同,即短刚毛(♀)×长刚毛(♂)的子代全为短刚毛,长刚毛(♀)×短刚毛(♂)的子代雌性全为短刚毛,雄性全为长刚毛。
答案:正反交 正反交子代全表现为长刚毛 正反交结果不同,短刚毛(♀)×长刚毛(♂)的子代全为短刚毛,长刚毛(♀)×短刚毛(♂)的子代中雌性全为短刚毛,雄性全为长刚毛(答案合理即可)
2.(2026·信阳模拟)将一只无眼灰体雌果蝇与一只有眼灰体雄果蝇杂交,子代表型及比例如下表:
眼
性别
灰体∶黑檀体
1/2有眼
雌∶雄=1∶1
雌3∶1
雄3∶1
1/2无眼
雌∶雄=1∶1
雌3∶1
雄3∶1
请回答下列问题:
(1)根据上述杂交结果, (填“能”或“不能”)判断控制果蝇灰体/黑檀体性状的基因是位于X染色体上还是常染色体上,判断的理由是 。
(2)根据上述杂交结果,可以判断果蝇无眼性状一定不是位于X染色体上的 (填“显性”或“隐性”)性状。
(3)自然界中的果蝇雌雄个体中都有一些个体为黄翅,一些个体为灰翅,已知该对性状受一对等位基因控制,但不知道黄翅和灰翅的显隐性关系,请你设计一个通过两对杂交实验来判断这对等位基因是位于常染色体上还是X染色体上的方案。
杂交实验组合: 。
推断和结论:
解析:(1)由题意和题表可知,杂交子代中雌雄果蝇灰体∶黑檀体都为3∶1,与性别无关联,判断基因位于常染色体上。
(2)无眼雌果蝇与有眼雄果蝇杂交,后代有眼果蝇和无眼果蝇各占1/2,且有眼果蝇和无眼果蝇中雌雄各占1/2,可排除无眼基因为X染色体上的隐性基因。
(3)判断基因位于常染色体上还是X染色体上,常选用雌、雄个体为不同性状的纯合亲本进行正反交实验,杂交实验组合、推断和结论详见答案。
答案:(1)能 杂交子代中雌雄果蝇灰体∶黑檀体都为3∶1,与性别无关,因此基因位于常染色体上(合理即可) (2)隐性 (3)纯合雄性黄翅×纯合雌性灰翅;纯合雄性灰翅×纯合雌性黄翅 如果正反交子代表型一致,且与性别无关,说明这对等位基因位于常染色体上;如果正反交子代表型不一致,一组子代雌雄个体各为一种性状,另一组子代雌雄个体性状相同,说明这对等位基因位于X染色体上
类型(二)
基因位于X、Y染色体同源区段或仅位于X染色体上
[典例导析]
[例2] 科学家在研究黑腹果蝇时发现,刚毛基因(B)对截毛基因(b)为显性。现有各种纯种果蝇若干,可利用一次杂交实验来推断这对等位基因是位于X、Y染色体的同源区段上还是仅位于X染色体上。请完成推断过程:
(1)实验方法:首先选用纯种果蝇作亲本进行杂交,雌雄两亲本的表型分别为母本表型: (填“刚毛”或“截毛”,下同);父本表型: 。
(2)预测结果:若子代雄果蝇表现为 ,则此对基因位于X、Y染色体的同源区段上,子代雄果蝇基因型为 ;若子代雄果蝇表现为 ,则此对基因仅位于X染色体上,子代雄果蝇基因型为 。
[解析] 若这对基因位于X、Y染色体的同源区段上,则亲本的基因型组合为XbXb×XBYB,子代雌、雄果蝇均表现为刚毛,且雄果蝇的基因型为XbYB;若这对基因仅位于X染色体上,则亲本的基因型组合为XbXb×XBY,子代雌果蝇表现为刚毛,雄果蝇表现为截毛,且雄果蝇的基因型为XbY。
[答案] (1)截毛 刚毛 (2)刚毛 XbYB 截毛 XbY
[思维建模]
1.适用条件
已知性状的显隐性和控制性状的基因在性染色体上。
2.基本思路
(1)用“隐性雌×纯合显性雄”,观察分析F1的性状。
(2)用“杂合显性雌×纯合显性雄”,观察分析F1的性状。
[应用体验]
3.已知控制某相对性状的等位基因A/a位于性染色体上且雌雄均有显性和隐性个体。为探究A/a的具体位置,科研小组选用一只隐性性状的雌性个体与一只显性性状的雄性个体杂交,欲根据子代的表型与性别的关系判断基因A/a在性染色体上的位置。下列说法错误的是 ( )
A.根据雌雄均有显性和隐性个体可判断出基因A/a不位于Y染色体上的非同源区段
B.若子代雌性均为显性、雄性均为隐性,则基因A/a只位于X染色体上
C.若子代雌性均为隐性、雄性均为显性,则基因A/a位于X和Y染色体的同源区段
D.若子代雌性和雄性均为显性,则基因A/a位于X和Y染色体的同源区段
解析:选B 某性状在雌雄个体中均有显性和隐性,则基因A/a不位于Y染色体上的非同源区段,A正确。若基因A/a只位于X染色体上,题中XaXa×XAY杂交,子代基因型是XAXa、XaY,表型是雌性均为显性、雄性均为隐性;若基因A/a位于X和Y染色体的同源区段,题中亲本杂交组合可能是XaXa×XAYA、XaXa×XAYa、XaXa×XaYA,子代表型依次是雌性和雄性均为显性、雌性均为显性和雄性均为隐性、雌性均为隐性和雄性均为显性,B错误,C、D正确。
4.果蝇的红眼(E)对粉眼(e)为显性,基因位于性染色体上。回答下列问题:
(1)请通过一次杂交实验,以纯种果蝇为材料,判断果蝇红眼(E)、粉眼(e)的眼色基因是位于X、Y染色体的同源区段,还是X染色体的非同源区段。
实验思路:_____________________________________________________________________________。
预测实验结果: _____________________________________________________________________________
①若____________________________________________________________________________,
则E/e基因位于X、Y染色体的同源区段;
②若___________________________________________,则E/e基因位于X染色体的非同源区段。
(2)若E/e基因位于X、Y染色体的同源区段,则自然界果蝇种群中雄果蝇关于眼色的基因型有_____________________________________。若E/e基因位于X染色体的非同源区段,Xe配子有活性,但Xe基因纯合(基因型为XEY、XeY的雄蝇可以看作纯合子)时致死,则 (填“能”或“不能”)选择出某种基因组合,使后代只有雌性,原因是________________________________________________________________。
解析:(1)判断果蝇红眼(E)、粉眼(e)的眼色基因位于X、Y染色体的同源区段还是X染色体的非同源区段的方法是利用隐性雌性个体与纯合显性雄性个体进行杂交实验,根据后代的表型及比例来推断其位置,即将纯合粉眼雌果蝇与纯合红眼雄果蝇杂交,得到F1,观察并统计F1雌、雄果蝇的表型及比例。若位于X、Y染色体的同源区段,即XEYE×XeXe,子代基因型为XEXe和XeYE两种,表现为F1中不论雌雄均为红眼;若位于X染色体的非同源区段,即XEY×XeXe,子代基因型为XEXe和XeY两种,表现为雌果蝇均为红眼,雄果蝇均为粉眼。
(2)若E/e基因位于X、Y染色体的同源区段,则自然界果蝇种群中雄果蝇关于眼色的基因型有XEYE、XEYe、XeYE、XeYe四种;若位于非同源区段且Xe纯合致死,则雄果蝇只有XEY一种基因型,雌果蝇有XEXE、XEXe两种基因型,含Y染色体的配子均有活性,基因型为XEY的雄蝇与两种基因型的雌蝇交配,后代均有雄果蝇存活,故不可以选择出某种基因组合,使后代只有雌性。
答案:(1)将纯合粉眼雌果蝇与纯合红眼雄果蝇杂交,得到F1,观察并统计F1雌、雄果蝇的表型及比例 ①F1中不论雌雄均为红眼 ②F1中雌果蝇均为红眼,雄果蝇均为粉眼 (2)XEYE、XEYe、XeYE、XeYe 不能 雄果蝇只有XEY一种基因型,雌果蝇有XEXE、XEXe两种基因型,含Y染色体的配子均有活性,基因型为XEY的雄蝇与两种基因型的雌蝇交配,后代均有雄果蝇存活
类型(三)
基因位于常染色体或X、Y染色体同源区段
[典例导析]
[例3] (2026·运城模拟)果蝇的体色(灰身、黑身)和翅型(正常翅、截翅)这两对性状分别由两对等位基因A、a和B、b控制。利用两对纯种果蝇进行杂交实验,结果如下表所示:
杂交组合
组合一:
黑身正常翅♀×
灰身截翅♂
组合二:
灰身截翅♀×
黑身正常翅♂
子代表型
雌蝇
雄蝇
雌蝇
雄蝇
F1
灰身正常翅
296
290
301
0
灰身截翅
0
0
0
298
(1)控制翅型的基因位于 染色体上,判断的依据为
。
(2)某同学为了确定控制体色的A/a这对等位基因位于常染色体上还是X、Y染色体的同源区段上,让组合二F1灰身雌、雄果蝇相互交配,然后统计F2中黑身果蝇的性别比例:若 ,则说明A/a是位于常染色体上;若 ,则说明A/a是位于X、Y的同源区段上。
[解析] (2)某同学为了确定控制体色的A/a这对等位基因位于常染色体上还是X、Y染色体的同源区段上,让组合二F1灰身雌、雄果蝇相互交配(Aa×Aa或XAXa×XAYa),然后统计F2中黑身果蝇的性别比例:若黑身果蝇中雌性∶雄性=1∶1,则说明A/a位于常染色体上;若黑身果蝇全为雄性,则说明A/a位于X、Y染色体的同源区段上。
[答案] (1)X 杂交组合二中截翅雌果蝇与正常翅雄果蝇杂交,F1雌果蝇全为正常翅,雄果蝇全为截翅 (2)黑身果蝇中雌性∶雄性=1∶1 黑身果蝇全为雄性
[思维建模]
1.限定一次杂交实验
在已知性状的显隐性的条件下,若限定一次杂交实验来证明,则可采用“隐性雌×显性雄(杂合)”[即aa(♀)×Aa(♂)或XaXa×XAYa或XaXa×XaYA]杂交组合,观察分析F1的表型。分析如下:
2.未限定杂交实验次数
在已知性状的显隐性的条件下,未限定杂交实验次数时,则可采用以下方法,通过观察F2的性状表现来判断。
[应用体验]
5.已知小鼠的毛色受一对位于常染色体上的基因(A、a)和一对未知位置的基因(B、b)控制,基因A和基因B分别控制酶1、酶2的合成,白色物质在酶1的作用下合成灰色物质,灰色物质在酶2的作用下合成黑色物质,小鼠胚胎必须含有酶1或酶2才能完成发育。选用纯种的灰色雌鼠和白色雄鼠杂交得F1,F1中雌雄个体自由交配得F2,产生了足够多的后代。下列说法正确的是 ( )
A.若F1中雌鼠全为黑色,雄鼠全为灰色,则B、b基因位于X、Y染色体的同源区段
B.若F1中雌雄鼠都为黑色,则B、b基因也位于常染色体上,且与A、a基因遵循自由组合定律
C.若F2中黑鼠∶灰鼠∶白鼠=2∶1∶1,则B、b基因在A、a基因所在的染色体上
D.若B、b基因仅位于X染色体上,则理论上F2出现灰色雄鼠的概率为3/16
解析:选C 纯种的灰色雌鼠和白色雄鼠杂交,若F1中雌鼠全为黑色,雄鼠全为灰色,后代雌雄的表型不同,且子代雄性的表型并非黑色,说明B、b基因仅位于X染色体上,A错误。若F1中雌雄鼠都为黑色,则B、b基因可能也位于常染色体上,但无法确定与A、a基因是否位于同一对染色体上,故未必遵循自由组合定律;B、b基因也可能位于X、Y染色体的同源区段,此时与A、a基因遵循自由组合定律,B错误。若F2中黑鼠∶灰鼠∶白鼠=2∶1∶1,则A、a基因与B、b基因不遵循自由组合定律,即B、b基因在A、a基因所在的染色体上,C正确。若B、b基因仅位于X染色体上,则亲本基因型为AAXbXb×aaXBY,F1的基因型为AaXBXb、AaXbY,F2中aaXbXb(占1/16)和aaXbY(占1/16)致死,则理论上F2出现灰色雄鼠(A_XbY)的概率为(3/4×1/4)/(1-1/16-1/16)=3/14,D错误。
6.(2026·襄阳模拟)小鼠的毛色灰色(B)对黑色(b)为显性,控制小鼠毛色的基因可能位于性染色体上(Ⅰ区段为X、Y染色体的同源区段,Ⅱ1、Ⅱ2分别为X、Y染色体的特有区段)。现有两个纯合品系,一个种群中雌雄鼠均为灰色,另一个种群中雌雄鼠均为黑色,某兴趣小组为探究B、b基因的位置进行了实验。请回答下列问题:
(1)根据种群中小鼠的表型,该小组认为B、b基因不位于Ⅱ2区段上,原因是 。
(2)该小组欲通过一次杂交确定B、b基因位于Ⅰ区段还是Ⅱ1区段,可选择
杂交,观察后代的表型及比例。
(3)若另一小组欲通过杂交实验(包括测交),确定B、b基因位于Ⅰ区段还是常染色体上。
实验步骤:
①黑色雌鼠与纯合灰色雄鼠杂交;
②______________________________________________________________________;
③统计后代的表型及比例。
结果分析:
①若后代的表型及比例为__________________________________________________________________,
则B、b基因位于Ⅰ区段上;
②若后代的表型及比例为___________________________________________________________________,
则B、b基因位于常染色体上。
解析:(1)一个种群中雌雄鼠均为灰色,另一个种群中雌雄鼠均为黑色,不随雄性遗传,故可认为控制该性状的基因不位于Ⅱ2区段上。
(2)黑色雌鼠与纯合灰色雄鼠杂交,如果子代雄性中出现了黑色个体,则说明B、b基因位于Ⅱ1区段上,如果子代雌雄个体均为灰色,则说明B、b基因位于Ⅰ区段上。
(3)若选择黑色雌鼠与纯合灰色雄鼠杂交获得F1,不管B、b基因位于Ⅰ区段还是常染色体上,F1均表现为灰色,则还需测定F1个体的基因型,才能确定B、b基因的位置。故选黑色雌鼠与F1中的灰色雄鼠测交,如果后代中雌性个体均为黑色,雄性个体均为灰色,则B、b基因位于Ⅰ区段上,即XbXb×XbYB→XbXb和XbYB;如果后代中雌雄个体均出现灰色∶黑色=1∶1,且与性别无关,则B、b基因位于常染色体上,即bb×Bb→Bb和bb,表型与性别无关。
答案:(1)一个种群中雌雄鼠均为灰色,另一个种群中雌雄鼠均为黑色,不随雄性遗传 (2)黑色雌鼠与纯合灰色雄鼠 (3)实验步骤:②选黑色雌鼠与F1中的灰色雄鼠测交
结果分析:①雌性均为黑色,雄性均为灰色
②灰色∶黑色=1∶1,且与性别无关
$