高中生物热点微练21　二轮专题有关变异类型的实验探究

热点微练21　有关变异类型的实验探究

(时间：15分钟)

[规律方法]

[方法体验]

1.(2021·河南名校联盟尖子生调研)果蝇为XY型性别决定生物，是遗传学研究的理想材料。其体色中的灰体与黑檀体为一对相对性状(相应基因用A、a表示)；红眼与白眼为一对相对性状(相应基因位于X染色体上，用B、b表示)。图示为一只果蝇的染色体组成示意图。请回答以下问题：

(1)该果蝇的性别为________，做出此判断的理由是________________________。

(2)遗传学家布里吉斯用白眼雌果蝇(XbXb)与红眼雄果蝇(XBY)杂交，子一代中，2 000～3 000只红眼雌果蝇中会出现一只白眼雌果蝇。请你从可遗传的变异角度提出三种假设，对子一代中白眼雌果蝇形成的原因进行说明，并写出相应F1白眼雌果蝇的基因型(说明：果蝇的性别由X染色体数量决定；含有一条X染色体的个体为雄性，如XY及没有Y染色体的XO，均为雄性；含有两条X染色体的个体为雌性；X染色体上没有相应基因的记为X－；不存在OY及XXX个体)。

假设一：____________________________________________________________　；

F1白眼雌果蝇基因型为________。

假设二：____________________________________________________________　；

F1白眼雌果蝇基因型为________。

假设三：____________________________________________________________；

F1白眼雌果蝇基因型为________。

(3)现有雌雄灰体果蝇与雌雄黑檀体果蝇若干，请设计一个一次性杂交实验方案，要求能根据F1的表型情况可以判断出灰体与黑檀体之间的显隐性关系，以及控制体色的基因位于X染色体上还是常染色体上(要求写出实验方案即可)。

答案　(1)雄性　具有两条异型的性染色体

(2)亲本红眼雄果蝇(XBY)产生配子时发生基因突变，形成的Xb精子与正常的Xb卵细胞结合　XbXb　亲本红眼雄果蝇(XBY)产生配子时发生X染色体部分缺失，失去了红眼基因，形成的X－精子与正常的Xb卵细胞结合　XbX－　亲本白眼雌果蝇(XbXb)产生配子时发生染色体数目变异，形成的XbXb卵细胞与正常的Y精子结合　XbXbY(答案合理即可，与顺序无关)

(3)用灰体雌蝇×黑檀体雄蝇、灰体雄蝇×黑檀体雌蝇两个杂交组合进行正反交实验；每个杂交组合选用多对果蝇；统计分析子代表型及其比例

解析　(1)由于该果蝇具有两条异型的性染色体，故其性别为雄性。(2)可遗传的变异包括基因突变、基因重组和染色体变异。遗传学家布里吉斯用白眼雌果蝇(XbXb)与红眼雄果蝇(XBY)杂交，子一代中，2 000～3 000只红眼雌果蝇中会出现一只白眼雌果蝇。该白眼雌果蝇出现的原因可能有以下几种情况：①亲本红眼雄果蝇(XBY)产生配子时发生基因突变，形成的Xb精子与正常的Xb卵细胞结合；F1白眼雌果蝇基因型为XbXb；②亲本红眼雄果蝇(XBY)产生配子时发生X染色体部分缺失，失去了红眼基因，形成的X－精子与正常的Xb卵细胞结合；F1白眼雌果蝇基因型为XbX－；③亲本白眼雌果蝇(XbXb)产生配子时发生染色体数目变异，形成的XbXb卵细胞与正常的Y精子结合，F1白眼雌果蝇基因型为XbXbY。(3)要判断出相对性状之间的显隐性关系，以及控制体色的基因位于X染色体上还是常染色体上，通常采用正反交实验。用灰体雌蝇×黑檀体雄蝇、灰体雄蝇×黑檀体雌蝇两个杂交组合进行正反交实验；每个杂交组合选用多对果蝇；统计分析子代表型及其比例。

2.(2020·保定市调研)女娄菜是一种雌雄异株的植物，其性别决定方式为XY型。女娄菜的高茎与矮茎、红花与白花、圆粒与皱粒各受一对等位基因控制，科研人员利用高茎红花圆粒雌株与矮茎红花圆粒雄株杂交，其子一代表型如下表。

(1)通过分析可以确定属于显性性状的是______________。结合题中信息能判断控制女娄菜的粒型和花色的基因的遗传遵循自由组合定律，请说明原因： ____________________________________________________。

(2)已知株高基因位于常染色体上，高茎为显性性状。若延长日照时间，控制株高的基因为隐性纯合时雌性植株会发生性反转，而雄性植株没有此现象。让F1中的高茎植株杂交并延长日照时间，后代雌雄植株之比为________。

答案　(1)红花和圆粒　据表中数据能确定控制花色的基因位于X染色体上，控制粒型的基因位于常染色体上　(2)3∶5

解析　(1)由题意可知，单独考虑女娄菜的高茎与矮茎性状，高茎雌株与矮茎雄株杂交，子一代雌雄之比为1∶1，且雌雄女娄菜中高茎∶矮茎＝1∶1，据此无法判断高茎与矮茎的显隐性；单独考虑女娄菜的红花与白花性状，红花雌株与红花雄株杂交，子代雌雄之比为1∶1，且在子代雌株中红花∶白花＝1∶0，子代雄株中红花∶白花＝1∶1，说明红花为显性性状，控制该性状的基因位于X染色体上，且亲本雌株为杂合子；单独考虑女娄菜的圆粒与皱粒性状，圆粒雌株与圆粒雄株杂交，子一代雌雄之比为1∶1，且雌雄女娄菜中圆粒∶皱粒＝3∶1，可知圆粒为显性性状。由以上分析可知，控制花色的基因位于X染色体上，控制粒型的基因位于常染色体上，因此控制上述两种性状的基因的遗传遵循自由组合定律。(2)由题中信息可知，高茎雌株和矮茎雄株杂交，F1中的高茎植株为杂合子，F1高茎植株杂交，后代中隐性纯合雌株所占的比例是1/2×1/4＝1/8，这一部分植株会发生性反转，故后代中雌性个体所占的比例为1/2－1/8＝3/8，雄性个体所占的比例为1/2＋1/8＝5/8，后代雌雄植株之比为(3/8)∶(5/8)＝3∶5。

3.(2020·华大新高考联盟联考)大豆原产中国，通称黄豆，现广泛栽培于世界各地，是重要的粮食作物之一。已知大豆是雌雄同株植物，野生型大豆雌蕊与雄蕊育性正常。

(1)大豆的紫花和红花是由一对等位基因控制的相对性状，具有相对性状的两个亲本杂交，F1再自交，F2中紫花∶红花＝3∶5，据此可判断________是显性性状。

(2)科学家用射线对大豆种群进行诱变处理，并从大豆种群中分离出两株雄性不育个体甲和乙，均为单基因隐性突变体。

①诱变可以使同一基因往不同的方向突变，也可使不同的基因突变，这体现了基因突变具有________________的特点。

②请设计一种杂交方案，探究上述两株突变体是同一基因突变还是不同基因突变所致。(要求写出杂交方案、结果预期与结论)

答案　(1)紫花

(2)①不定向性和随机性

②杂交方案：将突变体甲与野生型大豆杂交获得F1，再将F1与突变体乙杂交得F2，观察并统计F2雄性可育与雄性不育的比例。

结果预期与结论：若F2中均为雄性可育，说明这两种突变体是由不同基因突变所致。

若F2中雄性可育∶雄性不育＝1∶1，说明这两种突变体是由同一基因突变所致。

(或杂交方案：将突变体甲、突变体乙分别与野生型大豆杂交获得F甲1、F乙1，再将F甲1与F乙1杂交得F2，观察并统计F2雄性可育与雄性不育的比例。

结果预期与结论：若F2中均为雄性可育，说明这两种突变体是由不同基因突变所致。

若F2中雄性可育∶雄性不育＝3∶1，说明这两种突变体是由同一基因突变所致。)

解析　(1)由题意具有相对性状的两个亲本杂交，F1再自交，F2中紫花∶红花＝3∶5，可推知，亲本为Aa×aa类型，F1为Aa、aa，进而可知紫花为显性性状。(2)诱变可以使同一基因往不同的方向突变，这体现了基因突变的不定向性，也可使不同的基因突变，这体现了基因突变的随机性。将突变体甲与野生型大豆杂交获得F1，再将F1与突变体乙杂交得F2，观察并统计F2雄性可育与雄性不育的比例，即可得出结论。(或将突变体甲、突变体乙分别与野生型大豆杂交获得F甲1、F乙1，再将F甲1与F乙1杂交得F2，观察并统计F2雄性可育与不育的比例，即可得出结论。)

4.(2020·福州市调研)摩尔根实验室常年用果蝇进行遗传学研究。1917年，某研究人员在纯合红眼果蝇品系中发现了一只缺刻翅变异的雌果蝇。研究者进行如下杂交实验(不考虑X、Y的同源区段)：

亲代　　　红眼缺刻翅♀　×　白眼正常翅♂

　　　　　　　　　　　　↓

子代　白眼缺刻翅♀　红眼正常翅♀　红眼正常翅♂

　 　　1　　　∶　 　1　　　∶　 　1

(1)果蝇作为遗传学实验材料的优点是　

　(至少答两点)。

(2)从果蝇的眼色性状分析，红眼和白眼是一对________。子代雌蝇有两种表型，说明雌性亲本产生了________种类型的配子。

(3)关于缺刻翅变异性状的出现，存在以下两种假设：

假设一：缺刻翅变异是X染色体上控制正常翅型的基因pr发生显性突变引起的，但上述杂交子代中出现了表型为________的个体，说明该假设难以成立。

假设二：研究者认为“染色体缺失”能解释上述现象，即含一条部分缺失的X染色体的雌性子代发育成缺刻翅，而含部分缺失的X染色体的雄性子代不能发育。若该假设成立，请画出子代白眼缺刻翅♀和红眼正常翅♀的性染色体组成图，并在适当位置标出相关基因。如图为果蝇红眼基因B及正常翅基因pr在X染色体上的位置。

答案　(1)易饲养、繁殖快、具有易于区分的相对性状、染色体数目少

(2)相对性状　2

(3)白眼缺刻翅♀

如图所示

解析　(1)果蝇具有易饲养、繁殖快、具有易于区分的相对性状、染色体数目少等特点，因此常被用作遗传学的实验材料。(2)据题中信息可判断，果蝇的红眼和白眼是一对相对性状。据题干信息，某研究人员在纯合红眼果蝇品系中发现了一只缺刻翅变异的雌果蝇，可知红眼缺刻翅雌果蝇亲本有关红眼的基因型为纯合的，该红眼缺刻翅雌果蝇与白眼正常翅雄果蝇杂交，子代的表型及比例为：白眼缺刻翅雌果蝇∶红眼正常翅雌果蝇∶红眼正常翅雄果蝇＝1∶1∶1，可推测红眼对白眼为显性，且相关基因位于X染色体上。由于白眼正常翅雄性亲本只含有一条X染色体，而后代雌果蝇有关眼色性状有两种表型，可说明雌性亲本产生了两种类型的配子。(3)假设一：缺刻翅的产生是X染色体上控制正常翅型的基因pr发生显性突变导致，则子代中表型及比例应为红眼缺刻翅♀∶红眼正常翅♀∶红眼缺刻翅♂∶红眼正常翅♂＝1∶1∶1∶1，而题干中的后代表型中却出现了白眼缺刻翅♀，说明该假设不成立。

按假设二分析亲、子代，图形如下：