高考生物二轮复习专题3遗传、变异与进化热点题型6设计杂交试验判定基因的位置学案含答案

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  (2016·全国Ⅰ，32)已知果蝇的灰体和黄体受一对等位基因控制，但这对相对性状的显隐性关系和该等位基因所在的染色体是未知的。同学甲用一只灰体雌蝇与一只黄体雄蝇杂交，子代中♀灰体∶♀黄体∶♂灰体∶♂黄体为1∶1∶1∶1。同学乙用两种不同的杂交实验都证实了控制黄体的基因位于X染色体上，并表现为隐性。请根据上述结果，回答下列问题：(1)仅根据同学甲的实验，能不能证明控制黄体的基因位于X染色体上，并表现为隐性？_______________。(2)请用同学甲得到的子代果蝇为材料设计两个不同的实验，这两个实验都能独立证明同学乙的结论(要求：每个实验只用一个杂交组合，并指出支持同学乙结论的预期实验结果)。答案　(1)不能(2)实验1：杂交组合：♀灰体×♂灰体。预期结果：子代中所有的雌蝇都表现为灰体，雄蝇中一半表现为灰体，另一半表现为黄体。实验2：杂交组合：♀黄体×♂灰体。预期结果：子代中所有的雌蝇都表现为灰体，雄蝇都表现为黄体。解析　(1)常染色体杂合子测交情况下也符合题干中的比例，故仅根据同学甲的实验既不能判断控制黄体的基因是否位于X染色体上，也不能证明控制黄体的基因表现为隐性。(2)设控制灰体的基因为A，控制黄体的基因为a，假定相关基因位于X染色体上，则同学甲的实验中，亲本黄体雄果蝇基因型为XaY，而杂交子代出现四种表现型且分离比为1∶1∶1∶1，则亲本灰体雌果蝇为杂合子，即XAXa。作遗传图解，得到F1的基因型如下：P：XAXa　×　XaY灰雌　　　黄雄↓F1：XAXa　XaXa　XAY　XaY灰雌　黄雌　灰雄　黄雄1　∶　1　∶　1　∶　1F1果蝇中杂交方式共有4种。其中，灰体雌蝇和黄体雄蝇杂交组合与亲本相同，由(1)可知灰体雌蝇与黄体雄蝇杂交组合无法证明同学乙的结论。而黄体雌蝇与黄体雄蝇杂交组合中，子代均为黄体，无性状分离，亦无法证明同学乙的结论。故应考虑采用灰体雌蝇与灰体雄蝇、黄体雌蝇与灰体雄蝇的杂交组合。作遗传图解如下：F1：XAXa　×　XAY灰雌　灰雄↓F2：XAXA　XAXa　XAY　XaY灰雌　灰雌　灰雄　黄雄1　∶　1　∶　1　∶　1由图解可知，F1中灰体雌蝇与灰体雄蝇杂交，F2表现为：雌性个体全为灰体，雄性个体中灰体与黄体比例接近1∶1。F1黄体雌蝇与灰体雄蝇杂交：F1：XaXa　×　XAY黄雌　灰雄↓F2：XAXa　XaY灰雌　黄雄1　∶　1由图解可知，F1中黄体雌蝇与灰体雄蝇杂交，F2表现为：雌性个体全为灰体，雄性个体全为黄体。1．基因是否在Y染色体上无需杂交，统计种群中具有相应性状个体的性别，若全为雄性，则为伴Y染色体遗传，若出现雌性，则排除伴Y染色体遗传。2．基因是否在细胞质中设计正反交实验，若子代的表现型总是和母本一致，则为细胞质遗传，否则排除细胞质遗传。3．基因在常染色体上还是X染色体上(1)若已知性状的显隐性只需一个杂交组合判断基因的位置，杂交组合：隐性雌×显性纯合雄⇒(2)若性状的显隐性未知，且亲本均为纯合子，用正、反交实验。杂交组合：正反交实验⇒4．基因在X、Y的同源区段上还是仅位于X染色体上杂交组合：隐性雌×显性雄(已知纯合选择一对杂交即可，未知纯合应选择多对杂交)　　　⇓若子代雄性个体全为隐性性状，则基因仅位于X染色体上；若子代雄性个体出现显性性状，则基因位于X、Y同源区段上。5．基因在X、Y的同源区段上还是常染色体上杂交组合：隐性雌×纯合显性雄→F1(1)F1中雌雄个体相互交配若子代雄性个体全为显性，雌性个体中显性∶隐性＝1∶1，则基因在X、Y的同源区段上；若子代雌、雄个体中均有两种性状，且显性∶隐性＝3∶1，则基因在常染色体上。(2)F1雄性个体与亲代隐性雌性个体回交(测交)若子代雄性个体均为显性性状，雌性个体均为隐性性状，则基因在X、Y的同源区段上；若子代雌、雄个体中均有两种性状，且显性∶隐性＝1∶1，则基因在常染色体上。1．菠菜的性别决定方式为XY型，其圆叶(A)和尖叶(a)、抗病(B)和不抗病(b)为两对相对性状。为研究相关基因在染色体上的分布情况，某小组进行了实验探究。回答下列问题：(1)利用纯合的圆叶和尖叶植株进行正反交实验，后代均为圆叶。据此甲同学认为A、a基因位于常染色体上；乙同学认为A、a基因可能位于常染色体上，也有可能位于性染色体上。你认为哪位同学的结论更严谨？________，请简述理由：_______________________________________________________________________________________________________________。(2)若A、a与B、b基因均位于常染色体上，丙同学利用基因型为AaBb的雌雄植株杂交，若子代有3种表现型且比例为1∶2∶1，则可判断这两对基因与染色体的具体对应关系是_______________________________________________________________________________。答案　(1)乙　当基因位于常染色体上或者X、Y染色体的同源区段时，正反交后代均为圆叶，所以乙的结论更严谨　(2)A、b基因位于一条染色体上，a、B基因位于另一条同源染色体上解析　自由组合定律的实质是位于非同源染色体上的非等位基因自由组合，如果两对等位基因位于一对同源染色体上，则不遵循自由组合定律。(1)乙同学的结论更严谨，因为当基因位于常染色体上或者X、Y染色体的同源区段时，正反交后代均为圆叶。(2)若A、a与B、b基因均位于两对不同的同源染色体上，根据自由组合定律，基因型为AaBb的雌雄植株杂交，后代表现型应该有4种，比例为9∶3∶3∶1；若A、b基因位于一条染色体上，a、B基因位于另一条同源染色体上，基因型为AaBb的雌雄植株杂交，后代表现型有3种，基因型及其比例为AAbb∶AaBb∶aaBB＝1∶2∶1；若A、B基因位于一条染色体上，a、b基因位于另一条同源染色体上，基因型为AaBb的雌雄植株杂交，后代表现型有2种，基因型及其比例为AABB∶AaBb∶aabb＝1∶2∶1，表现型之比为3∶1。2．已知果蝇长翅和小翅、红眼和棕眼各为一对相对性状，分别受一对等位基因控制(控制翅型的基因为A/a，控制眼色的基因为B/b)，且两对等位基因位于不同的染色体上。为了确定这两对相对性状的显隐性关系，以及控制它们的等位基因是位于常染色体上，还是位于X染色体上(表现为伴性遗传)，某同学让一只雄性长翅红眼果蝇与一只雌性长翅棕眼果蝇杂交，发现F1中表现型及其分离比为长翅红眼∶长翅棕眼∶小翅红眼∶小翅棕眼＝3∶3∶1∶1。回答下列问题：(1)依题意可知，果蝇长翅和小翅、红眼和棕眼这两对性状的遗传符合__________定律，判断的依据是________________________________________。(2)根据实验结果分析，果蝇长翅和小翅这对性状中，显性性状是____________，判断的依据是________________________________________。(3)现通过实验来确定眼色遗传的显隐性关系，可选用F1中的________________果蝇进行自由交配，若F2中既有棕眼又有红眼，则棕眼为显性；进一步对F2中不同性别果蝇的眼色进行统计，若__________________________________________，则控制眼色的基因位于X染色体上；若___________________________________________，则控制眼色的基因位于常染色体上。(4)若翅型基因位于常染色体上，眼色基因位于X染色体上，棕眼对红眼为显性，则亲本的基因型为________________________________，F1长翅红眼果蝇中雌性个体所占比例为__________________，F1小翅红眼果蝇中雄性个体所占比例为______________。答案　(1)基因的自由组合　控制这两对性状的基因位于两对同源染色体上　(2)长翅　子一代出现了性状分离　(3)棕眼　F2中雌果蝇均为棕眼，雄果蝇既有棕眼又有红眼　F2中雌、雄果蝇均既有棕眼又有红眼　(4)AaXBXb、AaXbY　1/2　1/2解析　(1)根据题干信息可知，控制果蝇长翅和小翅、红眼和棕眼这两对性状的基因位于两对同源染色体上，所以其遗传遵循基因的自由组合定律。(2)分析长翅和小翅这对相对性状：长翅雌果蝇×长翅雄果蝇→长翅∶小翅＝3∶1，即F1出现了性状分离，说明长翅是显性性状，小翅是隐性性状。(3)若要通过实验来确定眼色遗传的显隐性关系，可选用F1中的棕眼果蝇进行自由交配，若F2中既有棕眼又有红眼，则棕眼为显性性状；假设控制眼色的基因位于X染色体上，根据题意和前面分析可知，亲本红眼雄果蝇的基因型是XbY、亲本棕眼雌果蝇的基因型是XBXb，则F1中的棕眼果蝇基因型是XBXb、XBY。若F1中的棕眼果蝇进行自由交配，则F2果蝇的基因型分别是XBXB、XBXb、XBY、XbY，所以F2中雌果蝇均为棕眼，雄果蝇既有棕眼又有红眼；假设控制眼色的基因位于常染色体上，根据题意和前面分析可知，亲本红眼雄果蝇的基因型是bb、亲本棕眼雌果蝇的基因型是Bb，则F1中的棕眼果蝇基因型是Bb。若F1中的棕眼果蝇进行自由交配，则F2果蝇的基因型分别是BB、Bb和bb，所以F2中雌、雄果蝇均既有棕眼又有红眼。(4)若翅型基因位于常染色体上，眼色基因位于X染色体上，棕眼对红眼为显性，根据杂交后代中长翅∶小翅＝3∶1，棕眼∶红眼＝1∶1，可推知亲本的基因型是AaXbY和AaXBXb；F1中长翅红眼果蝇(A_Xb_)所占比例为3/4×1/2＝3/8，子一代中长翅红眼雌果蝇(A_XbXb)所占比例为3/4×1/4＝3/16，所以F1长翅红眼果蝇中雌性个体所占比例为3/16÷3/8＝1/2；F1小翅红眼果蝇(aaXb_)所占比例为1/4×1/2＝1/8，F1中小翅红眼雄果蝇(aaXbY)所占比例为1/4×1/4＝1/16，所以F1小翅红眼果蝇中雄性个体所占比例为1/16÷1/8＝1/2。3．从一个自然界果蝇种群中选出一部分未交配过的果蝇，该种果蝇具有刚毛(A)和截毛(a)一对相对性状，且刚毛果蝇和截毛果蝇的数量相等，每种性状的果蝇雌雄各半。所有果蝇均能正常生活。从种群中随机选出1只刚毛雄果蝇和1只截毛雌果蝇交配，产生的87只子代中，42只雌果蝇全部表现为刚毛，45只雄果蝇全部表现为截毛。(1)上述结果显示，果蝇刚毛和截毛在遗传上和性别相关联，这种现象称为__________，其遗传遵循________________________________________________________________________定律。(2)我们认为，根据上述结果不能确定A和a是位于X染色体上，还是位于X、Y染色体的同源区段上。请简要说明理由(提示：如果位于X、Y染色体的同源区段上，则显性纯合雄果蝇的基因型可写成XAYA)。(3)为了确定A和a是位于X染色体上，还是位于X、Y染色体的同源区段上，请用上述果蝇种群为实验材料，进行一代杂交实验，请简要写出杂交组合，预期实验结果并得出结论。答案　(1)伴性遗传　基因的分离(2)若A、a在X染色体上，亲代刚毛雄果蝇为XAY，截毛雌果蝇为XaXa，则子代中刚毛雌果蝇∶截毛雄果蝇＝1∶1；若A、a在X、Y染色体的同源区段上，亲代刚毛雄果蝇为XAYa，截毛雌果蝇为XaXa，则子代中刚毛雌果蝇∶截毛雄果蝇＝1∶1。(3)用多对刚毛雄果蝇和截毛雌果蝇交配。若子代中雌果蝇全部表现为刚毛，雄果蝇全部表现为截毛，则A和a位于X染色体上；若子代中雌雄果蝇均出现刚毛和截毛，则A和a位于X、Y染色体的同源区段上。解析　(1)伴性遗传是指基因位于性染色体上，相应性状遗传时总是和性别相关联的现象。刚毛和截毛是一对相对性状，其遗传遵循基因的分离定律。(2)若A、a位于X染色体上，该杂交组合可以表示为：XAY×XaXa→1XaY∶1XAXa；若A、a位于X、Y染色体的同源区段上，该杂交组合可以表示为：XAYa×XaXa→1XaYa∶1XAXa。(3)若A、a位于X染色体上，刚毛雄果蝇基因型为XAY，而截毛雌果蝇基因型为XaXa，故用多对刚毛雄果蝇和截毛雌果蝇交配，子代中雌果蝇全部表现为刚毛，雄果蝇全部表现为截毛；若A、a位于X、Y染色体的同源区段上，多只刚毛雄果蝇中，可能存在的基因型有XAYA、XAYa、XaYA，故用多对刚毛雄果蝇和截毛雌果蝇交配，子代中雌雄果蝇均出现刚毛和截毛。