2021高考生物人教版一轮教师用书第五单元素养提升课5基因自由组合定律的异常、特殊分离比

素养提升课5　基因自由组合定律的异常、特殊分离比

突破点一　基因间相互作用导致性状分离比的改变

(2019·全国Ⅱ卷)某种甘蓝的叶色有绿色和紫色。已知叶色受2对独立遗传的基因A/a和B/b控制,只含隐性基因的个体表现隐性性状,其他基因型的个体均表现显性性状。某小组用绿叶甘蓝和紫叶甘蓝进行了一系列实验。

实验①:让绿叶甘蓝(甲)的植株进行自交,子代都是绿叶

实验②:让甲植株与紫叶甘蓝(乙)植株杂交,子代个体中绿叶∶紫叶=1∶3

回答下列问题:

(1)甘蓝叶色中隐性性状是　　　　,实验①中甲植株的基因型为　　　　。 

(2)实验②中乙植株的基因型为　　　　,子代中有　　　　种基因型。 

(3)用另一紫叶甘蓝(丙)植株与甲植株杂交,若杂交子代中紫叶和绿叶的分离比为1∶1,则丙植株所有可能的基因型是　　　　　　　　;若杂交子代均为紫叶,则丙植株所有可能的基因型是　; 

若杂交子代均为紫叶,且让该子代自交,自交子代中紫叶与绿叶的分离比为15∶1,则丙植株的基因型为　　　　。 

[审题指导]

明确题干中的三点有效信息

①某种甘蓝的叶色的绿色和紫色受两对独立遗传的基因A/a和B/b控制。

②两对基因只含隐性基因的个体表现隐性性状,其他基因型的个体表现显性性状。

③绿叶甘蓝(甲)自交,子代都是绿叶;绿叶甘蓝(甲)与紫叶甘蓝(乙)杂交,子代绿叶∶紫叶=1∶3。

解析:由题意可知基因型为aabb的个体表现为隐性性状,A　B　、A　bb、aaB　的个体均表现为显性性状,结合实验②结果可知甘蓝叶色中绿色为隐性性状;实验①中甲植株的基因型为aabb,实验②中乙植株的基因型为AaBb,子代中共有4种基因型。甘蓝丙(紫叶)与甲(aabb)杂交,子代中紫叶∶绿叶=1∶1,则丙的基因型为Aabb或aaBb。若杂交子代均为紫叶,说明丙植株中至少有一对基因为显性纯合,因此丙植株的基因型可能为AABB、AABb、AAbb、aaBB、AaBB。若杂交子代均为紫叶,且该紫叶个体(F1)自交,子代中(F2)紫叶∶绿叶=15∶1,说明F1的基因型为AaBb,故丙植株的基因型只能为AABB。 

答案:(1)绿色　aabb　

(2)AaBb　4

(3)Aabb、aaBb　AABB、AAbb、aaBB、AaBB、AABb

AABB

1.理解9∶3∶3∶1变式的实质

由于非等位基因之间常常发生相互作用而影响同一性状表现,出现了不同于9∶3∶3∶1的异常性状分离比,如图所示,这几种表现型的比例都是从9∶3∶3∶1的基础上演变而来的,只是比例有所改变(根据题意进行合并或分解),而基因型的比例仍然和独立遗传是一致的,由此可见,虽然这种表现型比例不同,但同样遵循基因的自由组合定律。

2.“合并同类项法”巧解两对基因自由组合定律特殊分离比

第一步,判断是否遵循基因自由组合定律:若双杂合子自交后代的表现型比例之和为16(存在致死现象除外),不管以什么样的比例呈现,都符合基因自由组合定律,否则不符合基因自由组合定律。

第二步,写出遗传图解:根据基因自由组合定律,写出遗传图解,并注明自交后代性状分离比(9∶3∶3∶1)。

第三步,合并同类项,确定出现异常分离比的原因:将异常分离比与正常分离比9∶3∶3∶1进行对比,根据题意,将具有相同表现型的个体进行“合并同类项”,如“9∶6∶1”即9∶(3+3)∶1,确定出现异常分离比的原因,即单显性类型表现相同性状。

第四步,确定基因型与表现型及比例:根据第三步推断出的异常分离比出现的原因,推测亲本的基因型或推断子代相应表现型的比例。

1.(2016·全国Ⅲ卷)用某种高等植物的纯合红花植株与纯合白花植株进行杂交,F1全部表现为红花。若F1自交,得到的F2植株中,红花为272株,白花为212株;若用纯合白花植株的花粉给F1红花植株授粉,得到的子代植株中,红花为101株,白花为302株。根据上述杂交实验结果推断,下列叙述正确的是(　D　)

A.F2中白花植株都是纯合体

B.F2中红花植株的基因型有2种

C.控制红花与白花的基因在一对同源染色体上

D.F2中白花植株的基因型种类比红花植株的多

解析:题中“若用纯合白花植株的花粉给F1红花植株授粉,得到的子代植株中,红花为101株,白花为302株”,该结果相当于测交后代表现出了1∶3的分离比,可推断该相对性状受两对等位基因控制,且两对基因独立遗传,位于两对同源染色体上。设相关基因为A、a和B、b。由F2的性状分离比接近9∶7,可推知A　B　表现为红花,A　bb、aaB　、aabb都表现为白花,因此F2中的白花植株中既有纯合体也有杂合体;F2中红花植株的基因型有AABB、AaBB、AABb、AaBb,共4种;F2中白花植株的基因型有 5种,比红花植株的基因型种类多。 

2.(2019·云南曲靖模拟)洋葱鳞茎有红色、黄色和白色三种,研究人员用红色鳞茎洋葱与白色鳞茎洋葱杂交,F1全为红色鳞茎洋葱,F1自交,F2中红色、黄色和白色鳞茎洋葱分别有119株、32株和10株。相关叙述正确的是(　A　)

A.洋葱鳞茎不同颜色是由细胞液中不同色素引起的

B.洋葱鳞茎颜色不遵循自由组合定律

C.F2的红色鳞茎洋葱中与F1基因型相同的个体大约占4/9

D.从F2中的黄色鳞茎洋葱中任取一株进行测交,得到白色洋葱的概率为1/4

解析:F2中红色、黄色和白色鳞茎洋葱分别有119株、32株和10株,比例约为12∶3∶1,是9∶3∶3∶1的变式,满足两对等位基因控制的分离比,故洋葱鳞茎颜色遵循自由组合定律;假设洋葱鳞茎颜色由A、a和B、b两对等位基因控制,由以上分析可知,F1基因型是AaBb,F2红色鳞茎洋葱中与F1基因型相同的个体大约占4/12,即1/3;从F2中的黄色鳞茎洋葱中任取一株进行测交,黄色鳞茎的基因型为aaBB和aaBb(或AAbb和Aabb),其比例为1∶2,故得到白色洋葱的概率为2/3×1/2=1/3。

3.(2019·辽宁沈阳月考)等位基因A、a和B、b分别位于不同对的同源染色体上。让显性纯合子(AABB)和隐性纯合子(aabb)杂交得F1,再让F1测交,测交后代的表现型比例为1∶3。如果让F1自交,则下列表现型比例中,F2不可能出现的是(　B　)

A.13∶3 B.9∶4∶3

C.9∶7 D.15∶1

解析:位于不同对同源染色体上说明遵循基因的自由组合定律,F1 AaBb测交按照正常的自由组合定律表现型应是四种且比例为1∶1∶1∶1,而现在是1∶3,那么F1自交后原本的9∶3∶3∶1应是两种表现型,有可能是9∶7,13∶3或15∶1,故A、C、D正确。而B中的3种表现型是不可能的,故B错误。

4.(2015·福建卷节选)鳟鱼的眼球颜色和体表颜色分别由两对等位基因A、a和B、b控制。现以红眼黄体鳟鱼和黑眼黑体鳟鱼为亲本,进行杂交实验,正交和反交结果相同。实验结果如图所示。请回答:

(1)在鳟鱼体表颜色性状中,显性性状是　　　　。亲本中的红眼黄体鳟鱼的基因型是　　　　。 

(2)已知这两对等位基因的遗传符合自由组合定律,理论上F2还应该出现　　　　性状的个体,但实际并未出现,推测其原因可能是基因型为　　　　　　的个体本应该表现出该性状,却表现出黑眼黑体的性状。 

(3)为验证(2)中的推测,用亲本中的红眼黄体个体分别与F2中黑眼黑体个体杂交,统计每一个杂交组合的后代性状及比例。只要其中有一个杂交组合的后代　　　　　　　　　　　　,则该推测成立。 

解析:(1)由亲本与F1个体表现型可知:体色遗传中黄体对黑体为显性,眼色遗传中黑眼对红眼为显性。由F2性状分离比可知:F1个体基因型为AaBb,亲本为单显性纯合子,故亲本中红眼黄体鳟鱼基因型为aaBB。(2)由基因自由组合定律可知:F2中应有1/16的个体基因型为aabb(红眼黑体),由F2中黑眼黑体鳟鱼比例知,aabb表现为黑眼黑体。(3)若aabb表现为黑眼黑体,用亲本中红眼黄体个体与F2中黑眼黑体交配,将有aaBB×aabb组合出现,其后代均为红眼黄体鱼。

答案:(1)黄体(或黄色)　aaBB

(2)红眼黑体　aabb　(3)全部为红眼黄体

5.(2019·湖北调研)某种植物的性状有高茎和矮茎、紫花和白花。现用纯合的高茎紫花个体与纯合的矮茎白花个体杂交,F1均表现为高茎紫花,F1自交产生F2,F2 4种表现型及比例为:高茎紫花∶高茎白花∶矮茎紫花∶矮茎白花=27∶21∶9∶7。请回答:

(1)控制上述两对相对性状的基因之间　　　　(填“遵循”或“不遵循”)自由组合定律,判断依据是　 

　　　　　　　　　　。 

(2)请在上述实验中选择合适材料,设计一次杂交实验进一步验证你关于(1)的判断,写出简要的实验思路并预测结果。

实验思路: 　                                。 

结果预测: 　                。 

解析:(1)题目研究了两对相对性状,分别分析F2中高茎∶矮茎=3∶1、紫花∶白花=9∶7,符合9∶3∶3∶1的变式,且F2中高茎紫花∶高茎白花∶矮茎紫花∶矮茎白花=27∶21∶9∶7。说明两对相对性状是由位于三对同源染色体上的三对等位基因控制的,因此遵循基因的自由组合定律。

(2)要验证三对基因位于三对同源染色体上,应让F1与亲本的矮茎白花进行测交,观察并统计后代的表现型及比例,测交后代应为高茎紫花∶高茎白花∶矮茎紫花∶矮茎白花=1∶3∶1∶3。

答案:(1)遵循　F2中高茎∶矮茎=3∶1,紫花∶白花=9∶7,符合9∶3∶3∶1的变式且F2中高茎紫花∶高茎白花∶矮茎紫花∶矮茎白花=27∶21∶9∶7,符合自由组合定律

(2)将F1与亲本矮茎白花植株杂交,观察并统计后代的表现型及比例

后代中高茎紫花∶高茎白花∶矮茎紫花∶矮茎白花=1∶3∶1∶3

突破点二　致死现象导致的性状分离比的改变

(2019·黑龙江哈尔滨期中)某多年生植物的高茎和矮茎由等位基因A、a控制,红花和白花由等位基因B、b控制,两对基因分别位于两对染色体上。某高茎红花植株自交的子一代中高茎红花∶高茎白花∶矮茎红花∶矮茎白花=5∶3∶3∶1。回答下列问题:

(1)控制这两对相对性状的基因　　　　(填“遵循”或“不遵循”)基因的自由组合定律,理由是　 

　　　　　　　　。 

(2)已知通过受精作用得到的各种基因型的受精卵均能正常发育。为研究子一代出现该比例的原因,有人提出两种假说,假说一:亲本产生的AB雄配子不能受精;假说二:亲本产生的AB的雌配子不能受精。请利用上述实验中的植株为材料,设计测交实验分别证明两种假说是否成立。(写出简要实验方案、预期实验结果)

a.支持假说一的实验方案和实验结果是: 　                ; 

b.支持假说二的实验方案和实验结果是: 　                。 

[审题指导]

明确题干中的三个关键信息

①某植物中控制高茎和矮茎的基因A、a与控制红花与白花的基因B、b位于两对染色体上,说明两对基因遵循基因的自由组合定律遗传。

②某高茎红花植株自交,子一代的性状分离比为高茎红花∶高茎白花∶矮茎红花∶矮茎白花=5∶3∶3∶1,说明存在致死现象。

③出现5∶3∶3∶1的分离比有两种假说:一种是亲本产生的AB雄配子不能受精,另一种是亲本产生的AB的雌配子不能受精,明确致死的原因。

解析:(1)据题意,控制高茎和矮茎、红花和白花的两对基因分别位于两对染色体上,所以控制这两对相对性状的基因遵循基因的自由组合定律。

(2)假说提出两种可能,AB雄配子不能受精或AB雌配子不能受精,故要用高茎红花为父本与子一代矮茎白花为母本测交证明假说一,因母本只产生ab雌配子,高茎红花能产生AB、Ab、aB、ab四种雄配子,若AB雄配子不能受精,则子一代没有高茎红花个体;用高茎红花为母本与子一代矮茎白花为父本测交证明假说二,因父本只产生ab雄配子,高茎红花能产生AB、Ab、aB、ab四种雌配子,若AB雌配子不能受精,则子一代没有高茎红花个体。

答案:(1)遵循　两对基因分别位于两对染色体上

(2)a.以亲本高茎红花为父本与子一代矮茎白花测交,子代出现高茎白花∶矮茎白花∶矮茎红花=1∶1∶1(或子代未出现高茎红花)　b.以亲本高茎红花为母本与子一代矮茎白花测交,子代出现高茎白花∶矮茎白花∶矮茎红花=1∶1∶1(或子代未出现高茎红花)

1.明确几种致死现象

(1)显性纯合致死

①AA和BB致死

AaBb

②AA(或BB)致死

AaBb

(2)隐性纯合致死

①双隐性致死:AaBb自交后代:A　B　∶A　bb∶aaB　=9∶3∶3。 

②单隐性aa或bb致死:AaBb自交后代:A　B　∶A　bb=3∶1或A　B　∶aaB　=3∶1。 

(3)配子致死

某种雌配子或某种雄配子致死,造成后代分离比改变。如AaBb自交,若雄配子AB致死,后代 A　B　∶A　bb∶aaB　∶aabb=5∶3∶3∶1。 

2.掌握解题方法

(1)将其拆分成分离定律单独分析,如:

6∶3∶2∶1⇒(2∶1)(3∶1)⇒一对显性基因纯合致死。

4∶2∶2∶1⇒(2∶1)(2∶1)⇒两对显性基因纯合致死。

(2)从F2每种性状的基因型种类及比例分析,如BB致死:

(3)分析配子致死引起的后代性状分离比的改变时,要用棋盘法。

1.(2019·山东日照期中)果蝇的体色有黄身(A)、灰身(a)之分,翅形有长翅(B)、残翅(b)之分。现用两种纯合果蝇杂交,因某种精子没有受精能力,导致F2的4种表现型比例为5∶3∶3∶1。下列叙述错误的是(　D　)

A.果蝇体色、翅形的遗传都遵循基因的分离定律

B.亲本雄果蝇的基因型不可能为AABB

C.对基因型为AaBb的雄果蝇进行测交,其子代有3种表现型

D.F2黄身长翅果蝇中双杂合子个体占2/5

解析:F2的4种表现型比例为5∶3∶3∶1,一定是F1的AB精子没有受精能力,F2黄身长翅果蝇基因型及其比例为AABb∶AaBB∶AaBb=1∶1∶3,其中双杂合子个体占3/5;AB精子没有受精能力,因此亲本雄果蝇的基因型不可能为AABB;基因型为AaBb的雄果蝇进行测交,其子代基因型为Aabb、aaBb、aabb,表现型有3种。

2.(2019·河北衡水中学五调)某种果蝇中,野生型果蝇是红眼长翅的纯合子,紫眼和卷翅是较常见的突变体,控制这两对性状的基因都位于常染色体上。用紫眼卷翅果蝇与野生型果蝇杂交,F1果蝇有红眼卷翅和红眼长翅两种类型。让F1的红眼卷翅雌雄果蝇杂交,F2的表现型及比例为红眼卷翅∶紫眼卷翅∶红眼长翅∶紫眼长翅=6∶2∶3∶1。下列相关分析错误的是(　B　)

A.这两对性状能独立遗传,且卷翅果蝇中不存在纯合子

B.卷翅对长翅为显性,亲代雌雄果蝇共产生4种基因型的配子

C.F2中红眼卷翅果蝇产生基因组合为双隐性配子的比例是1/6

D.F2中的红眼卷翅雌雄个体自由交配,子代中红眼长翅果蝇的比例为8/27

解析:由F2的表现型及比例为红眼卷翅∶紫眼卷翅∶红眼长翅∶紫眼长翅=6∶2∶3∶1,可判断这两对性状能独立遗传且红眼对紫眼为显性(用A、a表示)卷翅对长翅为显性(用B、b表示)。F1中卷翅的基因型为Bb,而F2的性状分离比是2∶1,说明卷翅基因纯合(BB)时致死。亲代中红眼长翅果蝇为纯合子,紫眼卷翅果蝇为杂合子(aaBb),二者共产生3种基因型的配子。

3.在小鼠的一个自然种群中,体色有黄色(Y)和灰色(y),尾巴有短尾(D)和长尾(d),两对相对性状的遗传符合基因的自由组合定律。任取一对黄色短尾个体经多次交配,F1的表现型为黄色短尾∶黄色长尾∶灰色短尾∶灰色长尾=4∶2∶2∶1。实验中发现有些基因型有致死现象(胚胎致死)。以下说法错误的是(　B　)

A.黄色短尾亲本能产生4种正常配子

B.F1中致死个体的基因型共有4种

C.表现型为黄色短尾的小鼠的基因型只有1种

D.若让F1中的灰色短尾雌雄鼠自由交配,则F2中灰色短尾鼠占2/3

解析:根据F1的表现型中黄色∶灰色=2∶1,短尾∶长尾=2∶1判断黄色和短尾都存在纯合致死。黄色短尾亲本为YyDd,能产生4种正常配子;F1中致死个体的基因型共有5种;表现型为黄色短尾的小鼠的基因型为YyDd;F1中的灰色短尾小鼠的基因型为yyDd,雌雄鼠自由交配F2中灰色短尾鼠占2/3。