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第4讲　素养提升课——破译新情境·系统实验知能·增分主观大题
一、破译新情境——抽象、理性的学科情境要读懂
新情境问题(一)　“剂量补偿效应”与伴性遗传
[科普科研材料]
　　“剂量补偿效应”指的是在XY性别决定机制的生物中,使性连锁基因在两种性别中有相等或近乎相等的有效剂量的遗传效应。剂量补偿的一种情况是雌性细胞中有一条X染色体随机失活。研究表明,X染色体的失活起始于“X染色体失活中心”的Xist基因转录产生长链非编码Xist RNA分子。Xist RNA聚集的因子可能促使DNA甲基化和组蛋白修饰的发生。失活的X染色体比细胞内其他染色体的乙酰化程度要低很多,而组蛋白的去乙酰化与基因组不转录的区域相关。Xist RNA招募的修饰因子促使H3组蛋白第27位赖氨酸甲基化,可以诱导染色质高度螺旋形成巴氏小体。
　　猫的毛色由位于X染色体上的一对等位基因控制(黑色B,橙色b)。B对b为完全显性,但雌性杂合子的毛色却表现为黑橙相间的混合体,取名“玳瑁猫”。
[内蕴知识融通]
(1)正常玳瑁猫的性别是　　　　　性。玳瑁猫的黑、橙斑块毛色由两种产生色素的细胞决定,当不同的产色素干细胞分裂时,同一来源的子代色素细胞位置靠近,形成一片聚集区。请结合文中信息分析上图,表示O区域(橙色)的细胞示意图是　　　　(填选项)。
(2)现观察到一只橙黑相间的雄猫体细胞核中有一个巴氏小体,则该雄猫的基因型为　　　　;若该雄猫的亲本基因型为XbXb和XBY,且未发生基因突变,则产生该猫是由于其　　　　　(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　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)材料中提到的与X染色体失活机制相关的表观遗传方式有哪些 　　　　　　(多选)。
①DNA甲基化　②组蛋白的乙酰化　③非编码RNA的调控　④组蛋白氨基酸的甲基化修饰
(4)对巴氏小体的研究具有一定的应用价值,例如鉴定性别:一些需要进行力量和速度比拼的体育项目在比赛前通常会对参加女子项目的运动员的白细胞进行染色镜检。需要检测的项目是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(写出两点即可)。
[迁移创新训练]
1.(2025·衡水模拟)在XY型性别决定的哺乳动物中,性染色体上的基因在两种性别中有相等或近乎相等的有效剂量的遗传效应,称为“剂量补偿效应”,因此雌性哺乳动物体内可能有一条X染色体是失活的。已知某种家猫毛色由X染色体基因(A/a)控制,雄性个体有黑色和橙色两种毛色,雌性个体有黑色、黑橙花斑和橙色三种毛色。科研人员进行了相关实验,结果如下表所示。
亲本 子代
甲(母本)× 乙(黑色父本) 雌猫1/2黑橙花斑,1/2黑色; 雄猫1/2橙色,1/2黑色
丙(母本)× 丁(橙色父本) 1/4橙色雄猫,1/4橙色雌猫, 1/4黑色雄猫,1/4黑橙花斑色雌猫
下列叙述错误的是 (　　)
A.甲和丙的基因型相同,均为XAXa
B.若一只橙色雌猫和乙交配,子代雌性是黑橙花斑色
C.雌性个体中X染色体随机失活,造成杂合雌性猫的皮毛可能出现黑橙花斑色
D.黑橙花斑色的出现是因为雌猫的一半细胞内表达XA基因,一半细胞内表达Xa基因
2.某科学家在果蝇中发现了两性个体间某些基因剂量(数量)不同,但表达水平相似的现象,并命名为“剂量补偿”。这一现象与基因Sx1的表达有关,如下图所示。下列说法错误的是 (　　)
A.Sx1基因参与的“剂量补偿”的原理与细胞分化原理相同
B.Sx1基因通过促进msl 2的表达从而促进X染色体上基因的表达
C.雌雄个体X染色体数量不同,但X染色体上相关基因的表达量可能相同
D.若超雌果蝇(XXX)可正常存活,检测超雌果蝇相关基因的表达量可以进一步验证“剂量补偿”
3.研究表明,正常女性细胞核内两条X染色体中的一条会随机失活,浓缩形成染色较深的巴氏小体。肾上腺脑白质营养不良(ALD)是伴X染色体隐性遗传病(致病基因用a表示),女性杂合子中有5%的个体会患病,图1为某患者家族遗传系谱图(涂黑个体为患者)。利用图中四位女性细胞中与此病有关的基因片段经能识别特定碱基序列的酶进行切割(如图2),产物的电泳结果如图3所示。下列叙述错误的是 (　　)
A.女性杂合子患ALD的原因是巴氏小体上的基因为A
B.a基因比A基因多一个酶切位点是因为发生了碱基的替换
C.若Ⅱ 1和一个基因型与Ⅱ 4相同的女性婚配,后代女性患ALD的概率为5%
D.Ⅱ 2个体的基因型是XAXa,患ALD的原因是来自母方的X染色体形成巴氏小体
新情境问题(二)　性染色体变异
[科普科研材料]
1.性染色体变异与性别决定
小鼠Y染色体上的S基因决定雄性性别的发生,在X染色体上无等位基因,带有S基因的染色体片段可转接到X染色体上。
已知配子形成不受S基因位置和数量的影响,染色体能正常联会、分离,产生的配子均具有受精能力;含S基因的受精卵均发育为雄性,不含S基因的均发育为雌性,但含有两个Y染色体的受精卵不发育。一个基因型为XYS的受精卵中的S基因丢失,由该受精卵发育成能产生可育雌配子的小鼠。若该小鼠与一只体细胞中含两条性染色体但基因型未知的雄鼠交配得F1,F1雌雄小鼠间随机交配得F2,则F2中雌雄小鼠比例可能为4∶3、3∶4或7∶8。
2.并联X染色体
果蝇是遗传学研究中常用的模式生物,正常雌果蝇的性染色体如图1。科学家发现了在自然界能够正常存活的某品系雌果蝇,其性染色体中含有Y染色体和并联X染色体,组成如图2。
[内蕴知识融通]
(1)科学家将图2品系雌果蝇与正常雄果蝇交配,发现子代的性染色体组成只有2种,说明性染色体组成为　　　　　　　的果蝇不能存活。
(2)基因型为的雌果蝇与基因型为XbY的雄果蝇连续交配多代,b基因在此过程中的遗传特点是　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)减数分裂过程中　　　　　　　　　　　　　　　　　　之间可发生由于DNA 分子　　　　后重接导致的片段互换。然而没有实验能够证明片段互换是发生在染色体复制之后,直到某实验室利用图3品系雌果蝇进行了研究。有研究表明X染色体臂之间可以进行“片段互换”。当图3果蝇与正常雄果蝇杂交,若后代雌性个体的基因型为　　　　　　　,说明片段互换发生在染色体复制之前;若后代雌性个体的基因型为　　　　　　　,说明片段互换发生在染色体复制之后。
[迁移创新训练]
1.性染色体组成为XXY的果蝇表现为雌性,不含X染色体或含3条X染色体的果蝇都不能存活。有一种特殊的Y雌果蝇,其两条X染色体在配子形成过程中不分离,记为“”。科学家利用它创造了“并连X染色体”法来检测X染色体上未知的基因突变。下列叙述正确的是 (　　)
A.含并连X染色体的果蝇变异类型是染色体变异,甲果蝇产生的配子有4种
B.F1雄果蝇的Y染色体来自母本且F1雌雄果蝇中都保存了突变基因
C.诱发果蝇基因突变的化学因素有紫外线、X射线等
D.若杂交实验后代中只有雌果蝇,则待检果蝇的X染色体上发生致死突变
2.(2022·山东高考)家蝇Y染色体由于某种影响断成两段,含s基因的小片段移接到常染色体获得XY'个体,不含s基因的大片段丢失。含s基因的家蝇发育为雄性,只含一条X染色体的雌蝇胚胎致死,其他均可存活且繁殖力相同。M、m是控制家蝇体色的基因,灰色基因M对黑色基因m为完全显性。如图所示的两亲本杂交获得F1,从F1开始逐代随机交配获得Fn。不考虑交换和其他突变,关于F1至Fn,下列说法错误的是 (　　)
A.所有个体均可由体色判断性别 B.各代均无基因型为MM的个体
C.雄性个体中XY'所占比例逐代降低 D.雌性个体所占比例逐代降低
二、系统实验知能——假说—演绎法及其应用
1.假说—演绎法的一般流程图解
2.建构假说—演绎法解答探究类问题的答题模板
[示例]　用红眼雌果蝇(XRXR)与白眼雄果蝇(XrY)为亲本杂交,在F1群体中发现一只白眼雄果蝇(记为“M”)。M出现的原因有三种可能:第一种是环境改变引起表型变化,但基因型未变;第二种是亲本雌果蝇产生配子时发生基因突变;第三种是亲本雌果蝇在减数分裂时X染色体未分离。请设计简便的杂交实验,确定M的出现是由哪一种原因引起的(只含一条X染色体的雄果蝇不育)。
[专题提能训练]
1.(2024·丹东二模)某XY型性别决定的雌雄异株植物中,所有开白花的植株均为雄株。为探究该植物花色的遗传方式,研究小组选择4株植物(雌雄各2株)进行两组杂交实验,结果如下表所示。查阅资料得知:由常染色体上基因控制的性状,表型受性别影响的现象称为从性遗传;由性染色体上基因控制的性状,表型和性别相关联的现象称为伴性遗传。请回答下列相关问题:
杂交组合 F1的表型及比例 F2的表型及比例
一 白花雄株×红花雌株 均为红花 雌株全开红花;雄株中,红花∶白花=15∶1
二 红花雄株×红花雌株
(1)请根据实验结果进行合理的推理:
①该植物花色遗传属于　　　　　　　(填“从性遗传”或“伴性遗传”)。
②白花性状至少由　　　　　对等位基因控制,　　　　　(填“遵循”或“不遵循”)孟德尔的遗传定律。
(2)依据上述假说,杂交组合二亲本红花雄株的基因型为　　　　　　　　　(注:该性状若由一对基因控制,用A、a表示,若由两对基因控制,用A、a和B、b表示,以此类推)。F2雄株红花个体中纯合子所占的比例为　　　　　　。
(3)从F1和F2中选择植株,设计测交实验验证上述假说:
①实验方案:______________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________。
②支持该假说的预期结果: ________________________________________________________________
______________________________________________________________________________。
2.(2025·酒泉一模)已知果蝇的体色和翅型分别由Ⅱ号染色体上的两对等位基因A/a和B/b控制,两对等位基因表现出连锁遗传的现象。用纯种灰身长翅果蝇与纯种黑身残翅果蝇杂交,F1果蝇全部表现为灰身长翅。以F1果蝇和纯种黑身残翅果蝇为实验材料进行正反交实验,当F1果蝇作父本时,后代只出现灰身长翅和黑身残翅类型,且比例为1∶1;当F1果蝇作母本时,后代出现了灰身长翅、黑身残翅、灰身残翅和黑身长翅四种类型。多次重复上述杂交实验后统计结果不变。不考虑基因突变和染色体变异,回答下列问题:
(1)F1与纯种黑身残翅果蝇杂交时,正反交结果不一致,其原因是___________________________________
______________________________________________________________________________。
(2)果蝇的刚毛对截毛为显性,酒红眼对朱红眼为显性,两对相对性状分别由位于Ⅲ号染色体上的两对等位基因D/d、E/e控制。研究发现,雌果蝇体内一条染色体上相邻基因位点间发生交换的概率与二者间的距离呈正相关,位于一对同源染色体上距离最远的两对等位基因,与非同源染色体上的两对等位基因在形成配子时产生不同类型配子比例的概率几乎相同。研究小组尝试运用假说—演绎法来证明D/d与E/e两对基因在染色体上距离最远。
①提出假说:假设控制刚毛和眼色的基因在染色体上距离最远。请在右面的方框中画出基因型为DdEe的正常体细胞中控制刚毛和眼色基因可能的位置情况(注:用“圆圈”代表细胞,细胞中用“竖线”代表染色体,“黑点”代表染色体上的基因)。
②演绎推理:若假说成立,则基因型为DdEe的雌果蝇产生的配子种类及比例为　　　　　　　　　　;该雌果蝇与同种基因型的雄果蝇杂交,后代的性状分离比为　　　　　　。
③实验验证得出结论:让基因型为DdEe的雌雄个体杂交,若结果符合预期,证明D/d与E/e两对等位基因在染色体上距离最远。
三、增分主观大题——遗传变异类主观题的题点考法集训
　　遗传变异类主观题是高考的必考内容,也是难度较大的题目。题目主要涉及“配子不育”和“致死效应”、遗传系谱图分析和基因定位类实验设计,而结合细胞分裂和变异类的遗传题也在部分省市试卷中有所呈现。配子不育包括完全不育和部分不育,致死效应包括配子致死和合子致死,解答此类问题要注意归纳总结常见“致死效应”的类型,并总结一般解题规律。遗传系谱图分析类试题的命题点主要集中在遗传方式、致病基因位置的判断,亲子代基因型的分析及剖析个别基因的来源等方面,常与电泳图谱等联合命题,考查考生的科学思维和科学探究及创新能力。基因定位类实验设计题是高中生物的重点和难点,也是高考生物试卷中的压轴题和拉分题,此类试题在解题时常运用假说—演绎法,对考生科学探究能力与科学思维能力的要求较高,能较好地体现生物学科核心素养。
1.(2024·新课标卷)某种瓜的性型(雌性株/普通株)和瓜刺(黑刺/白刺)各由1对等位基因控制。雌性株开雌花,经人工诱雄处理可开雄花,能自交;普通株既开雌花又开雄花。回答下列问题。
(1)黑刺普通株和白刺雌性株杂交得F1,根据F1的性状不能判断瓜刺性状的显隐性,则F1瓜刺的表型及分离比是　　　　　　　　　。若要判断瓜刺的显隐性,从亲本或F1中选择材料进行的实验及判断依据是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(2)王同学将黑刺雌性株和白刺普通株杂交,F1均为黑刺雌性株,F1经诱雄处理后自交得F2,能够验证“这2对等位基因不位于1对同源染色体上”这一结论的实验结果是　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)白刺瓜受消费者青睐,雌性株的产量高。在王同学实验所得杂交子代中,筛选出白刺雌性株纯合体的杂交实验思路是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
2.(2023·全国甲卷,节选)乙烯是植物果实成熟所需的激素,阻断乙烯的合成可使果实不能正常成熟,这一特点可以用于解决果实不耐储存的问题,以达到增加经济效益的目的。现有某种植物的3个纯合子(甲、乙、丙),其中甲和乙表现为果实不能正常成熟(不成熟),丙表现为果实能正常成熟(成熟),用这3个纯合子进行杂交实验,F1自交得F2,结果见下表。
实验 杂交组合 F1表型 F2表型及分离比
① 甲×丙 不成熟 不成熟∶成熟=3∶1
② 乙×丙 成熟 成熟∶不成熟=3∶1
③ 甲×乙 不成熟 不成熟∶成熟=13∶3
回答下列问题。
(1)从实验①和②的结果可知,甲和乙的基因型不同,判断的依据是　　　　　　　　　　　　　　　。
(2)已知丙的基因型为aaBB,且B基因控制合成的酶能够催化乙烯的合成,则甲、乙的基因型分别是　　　　　　　　　　;实验③中,F2成熟个体的基因型是　　　　　　　　　　　　　　　,F2不成熟个体中纯合子所占的比例为　　　　。
3.(2023·海南高考,节选)家鸡(2n=78)的性别决定方式为ZW型。慢羽和快羽是家鸡的一对相对性状,且慢羽(D)对快羽(d)为显性。正常情况下,快羽公鸡与慢羽母鸡杂交,子一代的公鸡均为慢羽,母鸡均为快羽;子二代的公鸡和母鸡中,慢羽与快羽的比例均为1∶1。回答下列问题。
(1)等位基因D/d位于　　　染色体上,判断依据是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(2)家鸡羽毛的有色(A)对白色(a)为显性,这对等位基因位于常染色体上。正常情况下,1只有色快羽公鸡和若干只白色慢羽母鸡杂交,产生的子一代公鸡存在　　　　　种表型。
(3)母鸡具有发育正常的卵巢和退化的精巢,产蛋后由于某种原因导致卵巢退化,精巢重新发育,出现公鸡性征并且产生正常精子。某鸡群中有1只白色慢羽公鸡和若干只杂合有色快羽母鸡,设计杂交实验探究这只白色慢羽公鸡的基因型。简要写出实验思路、预期结果及结论(已知WW基因型致死)。
4.(2023·浙江1月选考)某昆虫的性别决定方式为XY型,野生型个体的翅型和眼色分别为直翅和红眼,由位于两对同源染色体上两对等位基因控制。研究人员通过诱变育种获得了紫红眼突变体和卷翅突变体昆虫。为研究该昆虫翅型和眼色的遗传方式,研究人员利用紫红眼突变体、卷翅突变体和野生型昆虫进行了杂交实验,结果见下表。
杂交组合 P F1 F2
甲 紫红眼突变体、紫红眼突变体 直翅紫红眼 直翅紫红眼
乙 紫红眼突变体、野生型 直翅红眼 直翅红眼∶直翅紫红眼=3∶1
丙 卷翅突变体、卷翅突变体 卷翅红眼∶直翅红眼=2∶1 卷翅红眼∶直翅红眼=1∶1
丁 卷翅突变体、野生型 卷翅红眼∶直翅红眼=1∶1 卷翅红眼∶直翅红眼=2∶3
注:表中F1为1对亲本的杂交后代,F2为F1全部个体随机交配的后代;假定每只昆虫的生殖力相同。
回答下列问题:
(1)红眼基因突变为紫红眼基因属于　　　　　(填“显性”或“隐性”)突变。若要研究紫红眼基因位于常染色体还是X染色体上,还需要对杂交组合　　　　　的各代昆虫进行　　　　　鉴定。鉴定后,若该杂交组合的F2表型及其比例为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　,则可判定紫红眼基因位于常染色体上。
(2)根据杂交组合丙的F1表型比例分析,卷翅基因除了控制翅型性状外,还具有纯合　　　　　　效应。
(3)若让杂交组合丙的F1和杂交组合丁的F1全部个体混合,让其自由交配,理论上其子代(F2)表型及其比例为　　　　　　　　　　。
(4)又从野生型(灰体红眼)中诱变育种获得隐性纯合的黑体突变体,已知灰体对黑体为完全显性,灰体(黑体)和红眼(紫红眼)分别由常染色体上的一对等位基因控制。欲探究灰体(黑体)基因和红眼(紫红眼)基因的遗传是否遵循自由组合定律。现有3种纯合品系昆虫:黑体突变体、紫红眼突变体和野生型。请完善实验思路,预测实验结果并分析讨论。(说明:该昆虫雄性个体的同源染色体不会发生交换;每只昆虫的生殖力相同,且子代的存活率相同;实验的具体操作不作要求)
①实验思路
第一步:选择　　　　　　　　　　进行杂交获得F1,　　　　　　　　　　　。
第二步:观察记录表型及个数,并做统计分析。
②预测实验结果并分析讨论
Ⅰ:若统计后的表型及其比例为　　　　　　　　　　　　　　　　,则灰体(黑体)基因和红眼(紫红眼)基因的遗传遵循自由组合定律。
Ⅱ:若统计后的表型及其比例为　　　　　　　　　　　　　　　,则灰体(黑体)基因和红眼(紫红眼)基因的遗传不遵循自由组合定律。
第4讲　素养提升课
一、破译新情境——抽象、理性的学科情境要读懂
新情境问题(一)
[内蕴知识融通]
(1)雌　D　(2)XBXbY　父方　减数分裂Ⅰ时XB、Y染色体没有分离　(3)①③④　(4)检测有无巴氏小体，检测性染色体组成
[迁移创新训练]
1．选D　根据两组子代中雄性个体均有两种表型可知，甲和丙的基因型相同，均为XAXa，A正确；若一只橙色雌猫(纯合子)和乙(黑色)交配，子代雌性是杂合子，可能表现为黑橙花斑色，B正确；雌性杂合子由于不同的细胞中失活的X染色体不同，可能会出现黑橙花斑色，C正确；黑橙花斑色的出现是因为雌猫的一部分细胞内表达XA基因，一部分细胞内表达Xa基因，D错误。
2．选B　分析题意可知，“剂量补偿”是两性个体间某些基因剂量(数量)不同，但表达水平相似的现象，结合图示可知，该现象与Sx1基因的表达有关，而细胞分化是基因选择性表达的结果，故Sx1基因参与的“剂量补偿”的原理与细胞分化原理相同，A正确；据图可知，雌性个体中Sx1基因表达后导致msl 2缺失，说明Sx1基因通过抑制msl 2的表达，进而使mle、msl 1和msl 3蛋白质复合体没有活性，从而使X染色体基础水平转录，B错误；据图可知，雌性个体有两条X染色体，但其X染色体基础水平转录，雄性个体有1条X染色体，但其染色体高水平转录，据此推测，雌雄个体X染色体数量不同，但X染色体上相关基因的表达量可能相同，C正确；检测超雌果蝇(XXX)相关基因的表达量可以进一步验证“剂量补偿”，若该“剂量补偿”存在，则预期其X染色体的转录水平应低于XX型，D正确。
3．选D　女性杂合子的基因型为XAXa，患ALD的原因是含A基因的染色体失活，浓缩形成染色较深的巴氏小体，a基因正常表达，A正确；由图2可知，a基因新增了一个酶切位点后应该得到三个DNA片段，对照图3的Ⅱ 4可以判断另外的两个条带长度分别为217 bp和93 bp，长度之和为310 bp，与A基因酶切的片段之一310 bp长度相同，因此新增的酶切位点位于310 bp DNA片段中，也说明A基因多一个酶切位点是因为发生了碱基的替换，DNA中碱基总数没变，B正确；Ⅱ 1基因型为XaY，和一个与Ⅱ 4(XAXA)基因型相同的女性婚配，所生女孩均为杂合子，根据题干可知女性杂合子中有5%的个体会患病，故后代女性患ALD的概率为5%，C正确；由图2推测可知，Ⅱ 4基因型为XAXA，Ⅰ 1、Ⅱ 2、Ⅱ 3号都含有与Ⅱ 4号相同的条带，故都含有A基因，其他条带是a基因被切割产生的，故Ⅰ 1、Ⅱ 2、Ⅱ 3基因型均为XAXa，则其父方Ⅰ 2基因型为XAY，故XA来自其父亲，Xa来自母亲，但含XA的Ⅱ 2依然表现为患病，因此可推测其患ALD的原因可能是来自父方的X染色体失活，形成巴氏小体，Xa正常表达，D错误。
新情境问题(二)
[内蕴知识融通]
(1)YY、　　(2)父传子、子传孙(或只从亲代雄果蝇传给子代雄果蝇)　(3)同源染色体的非姐妹染色单体　断裂　
[迁移创新训练]
1．选D　并连X染色体是两条X染色体没有分离，合并为一条染色体，故含并连X染色体的果蝇变异类型是染色体变异，性染色体组成为XXY的果蝇表现为雌性，其两条X染色体在配子形成过程中不分离，因此，甲果蝇产生的配子类型有XX、Y，A错误；甲果蝇产生XX和Y的两种配子，乙果蝇产生X和Y两种配子，F1可能的基因型有4种：XXX(致死)、XXY(雌性)、XY(雄性)和YY(致死)，即成活的只有两种：XXY(雌性)、XY(雄性)，XXY的Y染色体来自父本，XY的Y染色体来自母本，在染色体组成正常的雄果蝇中保存了突变基因，B错误；紫外线、X射线属于物理诱变因素，C错误；将一只经诱变的野生型果蝇乙与含并连X染色体的果蝇甲(XXY)交配，亲本雌果蝇产生的配子类型有XX、Y，经诱变的野生型果蝇乙产生的配子类型设为X1、Y，子代的基因型为XXX1(致死)、XXY(雌性)、X1Y(雄性)、YY(致死)，若后代中只有雌果蝇，说明X1Y致死，说明待检果蝇的X染色体上发生致死突变，D正确。
2．选D　由题图所示两亲本杂交获得F1，从F1开始逐代随机交配获得Fn，所有个体中含有M基因的个体同时含有s基因，即雄性个体均表现为灰色，雌性个体不会含有M基因，只含有m基因，故表现为黑色，因此所有个体均可由体色判断性别，A正确；含有Ms基因的个体表现为雄性，基因型为MsMs的个体需要亲本均含有Ms基因，而两个雄性个体不能杂交，B正确；假设不含X染色体的基因用O表示。雌性亲本产生的配子为mX，雄性亲本产生的配子为MsX、MsO、mX、mO，F1中只含一条X染色体的雌蝇胚胎致死，则F1个体的基因型为1/3MsmXX(XXY′，表现为雄性)、1/3MsmXO(XY′，表现为雄性)、1/3mmXX(XX，表现为雌性)。所以F1产生的雄配子为3/8 MsX、3/8mX、1/8mO、1/8MsO，产生的雌配子为mX。则F2个体的基因型为3/8MsmXX(XXY′，表现为雄性)、3/8mmXX(XX，表现为雌性)、1/8mmXO(致死)、1/8MsmXO(XY′，表现为雄性)。故F2雄性个体中，XY′所占比例为1/4，而在F1雄性个体中，XY′所占比例为1/2，依此类推，雄性个体中XY′所占比例逐代降低，C正确；在F2中，雌性个体所占比例为3/7，而在F1中，雌性个体所占比例为1/3，依此类推，雌性个体所占比例逐代升高，D错误。
二、系统实验知能——假说—演绎法及其应用
1．解析：(1)由表格信息可知，两个杂交组合的F2中雄株的红花和白花比例都是15∶1，为9∶3∶3∶1的变式，说明该花的颜色至少由2对等位基因控制，假设相关基因用A(a)、B(b)表示，只要有一个显性基因就开红花，A、B都不存在(没有显性基因)，开白花；据题干信息“所有开白花的植株均为雄株”和杂交组合二的结果可知，基因不位于性染色体上，而是位于常染色体上，双隐性个体雌株仍然开红花，雄株开白花。综上分析，该植物花色遗传属于从性遗传，白花性状至少由2对等位基因控制，遵循自由组合定律。
(2)雌株无论是何种基因型均为红花，雄株只有aabb表现为白花，其他基因型均为红花。表格中F2的雄株中红花和白花比例都是15∶1，说明F1的基因型为AaBb，因此杂交组合二亲本基因型组合可能是红花雄株(AABB)和红花雌株(aabb)、红花雄株(AAbb)和红花雌株(aaBB)、红花雄株(aaBB)和红花雌株(AAbb)，因此杂交组合二亲本红花雄株的基因型为AABB或AAbb或aaBB。F1的基因型为AaBb，F2雄株红花个体基因型为A_B_、A_bb、aaB_，其中纯合子为AABB、AAbb、aaBB，纯合子所占的比例为1/5。
(3)测交指的是和隐性纯合子杂交，雌株均为红花无法判断基因型，因此选择白花雄株(aabb)，为了验证花色由两对等位基因控制，遵循自由组合定律，且花色遗传为从性遗传，选择的另一个亲本为AaBb，表型为红花雌株。因此实验方案是让F2中的白花雄株与F1中的雌株交配，统计子代花色的表型及比例，若子代植株的花色中红花∶白花＝7∶1(或子代雌株均开红花，雄株中红花∶白花＝3∶1)，则假说成立。
答案：(1)①从性遗传　②2　遵循　(2)AABB或AAbb或aaBB　1/5　(3)①让F2中的白花雄株与F1中的雌株交配，统计子代花色的表型及比例　②子代植株的花色中红花∶白花＝7∶1(或子代雌株均开红花，雄株中红花∶白花＝3∶1)
2．解析：(1)纯种灰身长翅果蝇与纯种黑身残翅果蝇交配，F1果蝇全部表现为灰身长翅，说明灰身和长翅性状为显性性状，由于果蝇的体色和翅型基因均位于Ⅱ号染色体上，即常染色体上，故亲本的杂交组合是AABB×aabb，F1果蝇的基因型为AaBb，与基因型为aabb的果蝇正反交，当F1果蝇作父本时，后代只出现灰身长翅和黑身残翅类型，且比例为1∶1，说明F1果蝇父本只产生了AB和ab这两种类型的配子，并未发生互换；再根据F1果蝇作母本时，后代出现了灰身长翅、黑身残翅、灰身残翅和黑身长翅四种类型，说明F1雌性个体减数分裂时染色体发生互换，产生AB、aB、Ab、ab四种类型的配子，因此正反交结果不一致。
(2)①由于D/d与E/e两对基因在同一对同源染色体上，则基因型为DdEe的正常体细胞中控制眼色和毛型基因可能的位置情况有两种可能，可能是DE在同一条染色体上，也可能是De在同一条染色体上，细胞图像参见答案。②若假说成立，即D/d与E/e两对基因在染色体上距离最远，由于距离最远的两对基因产生不同配子的概率，与非同源染色体上的两对等位基因在形成配子时产生不同类型配子比例的概率几乎相同，则可以把D/d与E/e两对基因看作是两对同源染色体上的基因，结合第(1)问可知，雌果蝇在形成配子的过程中会发生互换，则基因型为DdEe的雌果蝇产生的配子应有4种，且概率相同，即雌配子的种类及比例为DE∶De∶dE∶de＝1∶1∶1∶1。该雌果蝇与同种基因型的雄果蝇杂交，由于雄果蝇形成配子时，不发生互换，若DE在同一条染色体上，则产生的雄配子为DE∶de＝1∶1，后代的性状分离比为5∶1∶1∶1；若De在同一条染色体上，则产生的雄配子为De∶dE＝1∶1，后代的性状分离比为2∶1∶1。
答案：(1)F1雄性个体减数分裂时染色体不发生互换，只产生AB、ab两种类型的配子，且比例为1∶1；F1雌性个体减数分裂时染色体发生互换产生AB、aB、Ab、ab四种类型的配子
(2)①
②DE∶De∶dE∶de＝1∶1∶1∶1　2∶1∶1或5∶1∶1∶1
三、增分主观大题——遗传变异类主观题的题点考法集训
1．解析：(1)具有相对性状的亲本杂交，如果后代只有一种表型，则后代表现出来的性状即为显性性状；如果后代出现两种性状且比例为1∶1，则无法判断显隐性。后代出现两种性状且比例为1∶1，说明亲代为杂合子与隐性纯合子杂交，子代表型及基因型与亲代相同，因此要判断瓜刺的显隐性，可从亲本或F1中选取黑刺普通株进行自交。若子代全是黑刺，则黑刺为隐性；若子代黑刺∶白刺＝3∶1，则黑刺为显性。
(2)由“黑刺雌性株和白刺普通株杂交，F1均为黑刺雌性株”可知，黑刺和雌性株为显性性状。假设黑刺由A基因控制，白刺由a基因控制；雌性株由B基因控制，普通株由b基因控制，则亲本基因型组合为AABB×aabb，F1基因型为AaBb。若这两对等位基因不位于1对同源染色体上，即位于2对同源染色体上，则符合自由组合定律，F2的表型及比例为黑刺雌性株∶黑刺普通株∶白刺雌性株∶白刺普通株＝9∶3∶3∶1。
(3)王同学杂交实验的F2中白刺雌性株的基因型有aaBB、aaBb两种，要从中筛选出白刺雌性株纯合体(aaBB)，可将F2中的白刺雌性株和白刺普通株(aabb)杂交，子代均为雌性株的母本是白刺雌性株纯合体。
答案：(1)黑刺∶白刺＝1∶1　从亲本或F1中选取黑刺普通株进行自交，若子代全是黑刺，则黑刺为隐性；若子代黑刺∶白刺＝3∶1，则黑刺为显性　(2)黑刺雌性株∶黑刺普通株∶白刺雌性株∶白刺普通株＝9∶3∶3∶1　(3)将F2中的白刺雌性株和白刺普通株杂交，子代均为雌性株的母本是白刺雌性株纯合体
2．解析：(1)甲与丙杂交的F1表型为不成熟，F2表型及分离比为不成熟∶成熟＝3∶1，所以甲的不成熟相对于成熟为显性，乙与丙杂交的F1表型为成熟，F2表型及分离比为成熟∶不成熟＝3∶1，所以乙的不成熟相对于成熟为隐性。即实验①和实验②的F1性状不同，F2的性状分离比不相同，故甲和乙的基因型不同。
(2)由于甲的不成熟为显性，且丙为aaBB，所以甲是AABB；乙的不成熟为隐性，所以乙为aabb；则实验③的F1为AaBb，F2中成熟个体为aaB_，包括aaBB和aaBb，不成熟个体占1－(1/4)×(3/4)＝13/16；而纯合子为AABB、AAbb、aabb，占3/16，所以不成熟中的纯合子占3/13。
答案：(1)实验①和实验②的F1性状不同，F2的性状分离比不相同
(2)AABB、aabb　aaBB和aaBb　3/13
3．解析：(1)据题干分析，快羽公鸡与慢羽母鸡杂交，子一代的公鸡均为慢羽，母鸡均为快羽，表现出性别差异，说明控制慢羽和快羽的基因位于Z染色体上，亲本的基因型是ZdZd、ZDW。
(2)有色快羽公鸡的基因型是AAZdZd或AaZdZd，白色慢羽母鸡的基因型是aaZDW。当AAZdZd与aaZDW杂交时，产生的公鸡只有1种表型；当AaZdZd与aaZDW杂交时，产生的公鸡有2种表型。
(3)实验思路、预期结果及结论见答案。
答案：(1)Z　快羽公鸡与慢羽母鸡杂交，子一代的公鸡均为慢羽，母鸡均为快羽，出现性别差异　(2)1或2　(3)实验思路：将这只白色慢羽公鸡与多只杂合有色快羽母鸡进行杂交，观察后代的表型及比例。　预期结果及结论：若后代公鸡∶母鸡＝1∶1，且无论公鸡还是母鸡都是有色慢羽∶白色慢羽＝1∶1，则这只白色慢羽公鸡的基因型是aaZDZD；若后代公鸡∶母鸡＝1∶1，且无论公鸡还是母鸡都是有色慢羽∶有色快羽∶白色慢羽∶白色快羽＝1∶1∶1∶1，则这只白色慢羽公鸡的基因型是aaZDZd；若后代公鸡∶母鸡＝1∶2，且公鸡全为慢羽，母鸡慢羽∶快羽＝1∶1，则这只白色慢羽公鸡的基因型是aaZDW。
4．解析：(1)只考虑眼色性状，分析甲组亲本和后代的表型，可知紫红眼突变体为纯合子；根据乙组F1的表型、F2的表型及比例可知，红眼对紫红眼为显性，即紫红眼突变体为隐性突变体。欲判断相关基因在常染色体上还是在性染色体上，可对杂交组合乙各代的性别进行统计，若相关基因在常染色体上，则F2的表型及比例与性别无关。
(2)杂交组合丙的亲本都为卷翅个体，F1出现了性状分离(卷翅∶直翅＝2∶1)，可判断卷翅为显性性状，据亲本、Fl及F2的表型可知，控制翅型的基因具有显性纯合致死效应。
(3)根据杂交组合丙和杂交组合丁的后代有关眼色的表型都为红眼可知，这两组杂交实验中的个体有关眼色的基因型都为纯合的，故在计算后代的表型和比例时不用考虑眼色，只分析翅型即可。设与翅型相关的基因为A、a，则杂交组合丙的F1中与翅型有关的基因型及比例为Aa∶aa＝2∶1；杂交组合丁的F1中与翅型有关的基因型及比例为Aa∶aa＝1∶1；由于F1是一对亲本的杂交后代，且每只昆虫的生殖力相同，假设理论上两组杂交组合的亲本均可产生100只昆虫，实际上杂交组合丙F1的个体数为75只，基因型为Aa的个体数为50只，基因型为aa的个体数为25只，而杂交组合丁F1的个体数为100只，基因型为Aa的个体数为50只，基因型为aa的个体数为50只，让它们自由交配，群体中基因型为Aa的个体占100÷175＝4/7，基因型为aa的个体占75÷175＝3/7，则产生A配子的概率为2/7，产生a配子的概率为5/7。所以后代的表型及比例为(用配子法表示)：
2/7A 5/7a
2/7A 4/49AA(致死) 10/49Aa(卷翅)
5/7a 10/49Aa(卷翅) 25/49aa(直翅)
综上，后代的表型及比例为卷翅红眼∶直翅红眼＝4∶5。
(4)欲判断控制体色和眼色的基因的遗传是否遵循自由组合定律(即解决控制两对相对性状的两对等位基因在两对同源染色体上还是在一对同源染色体上的问题)，可先获得双杂合子(F1)，然后让双杂合子随机交配得F2，对F2的表型及比例进行统计和分析就可确定基因的位置。假设控制灰体和黑体的基因分别为B和b，控制红眼和紫红眼的基因分别为D和d，让纯合黑体红眼昆虫(bbDD)与纯合灰体紫红眼昆虫(BBdd)杂交，所得F1(BbDd)表现为灰体红眼，让F1进行随机交配得F2，对F2的表型及比例进行分析。若控制体色和眼色的基因的遗传遵循自由组合定律，则F2的表型及比例为灰体红眼(B_D_)∶灰体紫红眼(B_dd)∶黑体红眼(bbD_)∶黑体紫红眼(bbdd)＝9∶3∶3∶1；若控制体色和眼色的基因的遗传不遵循自由组合定律，由题中信息该昆虫雄性个体的同源染色体不会发生交换，可知F1中的雄性个体可产生两种数量相同的配子(bD和Bd)，若雌性个体在产生配子的过程中发生互换，则可产生四种配子(bD、Bd、bd、BD)，不管这四种配子的比例为多少，最后所得F2中表型及比例均为灰体红眼∶灰体紫红眼∶黑体红眼＝2∶1∶1，若雌性个体产生配子时不发生互换，F2的表型及比例也为灰体红眼∶灰体紫红眼∶黑体红眼＝2∶1∶1。
答案：(1)隐性　乙　性别　直翅红眼雌性∶直翅紫红眼雌性∶直翅红眼雄性∶直翅紫红眼雄性＝3∶1∶3∶1　(2)致死　(3)卷翅红眼∶直翅红眼＝4∶5　(4)①黑体突变体与紫红眼突变体　F1随机交配得F2
② Ⅰ .灰体红眼∶灰体紫红眼∶黑体红眼∶黑体紫红眼＝9∶3∶3∶1　Ⅱ.灰体红眼∶灰体紫红眼∶黑体红眼＝2∶1∶1(共71张PPT)
素养提升课——破译新情境 系统实验知能 增分主观大题
第4讲
一、破译新情境——抽象、理性的学科
情境要读懂
[科普科研材料]
“剂量补偿效应”指的是在XY性别决定机制的生物中,使性连锁基因在两种性别中有相等或近乎相等的有效剂量的遗传效应。剂量补偿的一种情况是雌性细胞中有一条X染色体随机失活。研究表明,X染色体的失活起始于“X染色体失活中心”的Xist基因转录产生长链非编码Xist RNA分子。Xist RNA聚集的因子可能促使DNA甲基化和组蛋白修饰的发生。失活的X染色体比细胞内其他染色体的乙酰化程度要低很多,而组蛋白的去乙酰化与基因组不转录的区域相关。Xist RNA招募的修饰因子促使H3组蛋白第27位赖氨酸甲基化,可以诱导染色质高度螺旋形成巴氏小体。
新情境问题(一) “剂量补偿效应”与伴性遗传
猫的毛色由位于X染色体上的一对等位基因控制(黑色B,橙色b)。B对b为完全显性,但雌性杂合子的毛色却表现为黑橙相间的混合体,取名“玳瑁猫”。
[内蕴知识融通]
(1)正常玳瑁猫的性别是____性。玳瑁猫的黑、橙斑块毛色由两种产生色素的细胞决定,当不同的产色素干细胞分裂时,同一来源的子代色素细胞位置靠近,形成一片聚集区。请结合文中信息分析上图,表示O区域(橙色)的细胞示意图是___ (填选项)。
　D
雌
(2)现观察到一只橙黑相间的雄猫体细胞核中有一个巴氏小体,则该雄猫的基因型为________;若该雄猫的亲本基因型为XbXb和XBY,且未发生基因突变,则产生该猫是由于其_____ (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_________________________________。
(3)材料中提到的与X染色体失活机制相关的表观遗传方式有哪些 ________ (多选)。
①DNA甲基化　②组蛋白的乙酰化　③非编码RNA的调控　④组蛋白氨基酸的甲基化修饰
　　
XBXbY
父方
减数分裂Ⅰ时XB、Y染色体没有分离
①③④
(4)对巴氏小体的研究具有一定的应用价值,例如鉴定性别:一些需要进行力量和速度比拼的体育项目在比赛前通常会对参加女子项目的运动员的白细胞进行染色镜检。需要检测的项目是________
____________________________ (写出两点即可)。
检测有
无巴氏小体,检测性染色体组成
[迁移创新训练]
1.(2025·衡水模拟)在XY型性别决定的哺乳动物中,性染色体上的基因在两种性别中有相等或近乎相等的有效剂量的遗传效应,称为“剂量补偿效应”,因此雌性哺乳动物体内可能有一条X染色体是失活的。已知某种家猫毛色由X染色体基因(A/a)控制,雄性个体有黑色和橙色两种毛色,雌性个体有黑色、黑橙花斑和橙色三种毛色。科研人员进行了相关实验,结果如下表所示。
亲本 子代
甲(母本)× 乙(黑色父本) 雌猫1/2黑橙花斑,1/2黑色;
雄猫1/2橙色,1/2黑色
丙(母本)× 丁(橙色父本) 1/4橙色雄猫,1/4橙色雌猫,
1/4黑色雄猫,1/4黑橙花斑色雌猫
下列叙述错误的是 (　　)
A.甲和丙的基因型相同,均为XAXa
B.若一只橙色雌猫和乙交配,子代雌性是黑橙花斑色
C.雌性个体中X染色体随机失活,造成杂合雌性猫的皮毛可能出现黑橙花斑色
D.黑橙花斑色的出现是因为雌猫的一半细胞内表达XA基因,一半细胞内表达Xa基因
√
解析:根据两组子代中雄性个体均有两种表型可知,甲和丙的基因型相同,均为XAXa,A正确;若一只橙色雌猫(纯合子)和乙(黑色)交配,子代雌性是杂合子,可能表现为黑橙花斑色,B正确;雌性杂合子由于不同的细胞中失活的X染色体不同,可能会出现黑橙花斑色,C正确;黑橙花斑色的出现是因为雌猫的一部分细胞内表达XA基因,一部分细胞内表达Xa基因,D错误。
2.某科学家在果蝇中发现了两性个体间某些基因剂量(数量)不同,但表达水平相似的现象,并命名为“剂量补偿”。这一现象与基因Sx1的表达有关,如下图所示。下列说法错误的是 (　　)
A.Sx1基因参与的“剂量补偿”的原理与细胞分化原理相同
B.Sx1基因通过促进msl-2的表达从而促进X染色体上基因的表达
C.雌雄个体X染色体数量不同,但X染色体上相关基因的表达量可能相同
D.若超雌果蝇(XXX)可正常存活,检测超雌果蝇相关基因的表达量可以进一步验证“剂量补偿”
√
解析:分析题意可知,“剂量补偿”是两性个体间某些基因剂量(数量)不同,但表达水平相似的现象,结合图示可知,该现象与Sx1基因的表达有关,而细胞分化是基因选择性表达的结果,故Sx1基因参与的“剂量补偿”的原理与细胞分化原理相同,A正确;据图可知,雌性个体中Sx1基因表达后导致msl-2缺失,说明Sx1基因通过抑制msl-2的表达,进而使mle、msl-1和msl-3蛋白质复合体没有活性,从而使X染色体基础水平转录,B错误;据图可知,雌性个体有两条X染色体,但其X染色体基础水平转录,雄性个体有1条X染色体,但其染色体高水平转录,据此推测,雌雄个体X染色体数量不同,但X染色体上相关基因的表达量可能相同,C正确;检测超雌果蝇(XXX)相关基因的表达量可以进一步验证“剂量补偿”,若该“剂量补偿”存在,则预期其X染色体的转录水平应低于XX型,D正确。
3. 研究表明,正常女性细胞核内两条X染色体中的一条会随机失活,浓缩形成染色较深的巴氏小体。肾上腺脑白质营养不良(ALD)是伴X染色体隐性遗传病(致病基因用a表示),女性杂合子中有5%的个体会患病,图1为某患者家族遗传系谱图(涂黑个体为患者)。利用图中四位女性细胞中与此病有关的基因片段经能识别特定碱基序列的酶进行切割(如图2),产物的电泳结果如图3所示。下列叙述错误的是 (　　)
A.女性杂合子患ALD的原因是巴氏小体上的基因为A
B.a基因比A基因多一个酶切位点是因为发生了碱基的替换
C.若Ⅱ-1和一个基因型与Ⅱ-4相同的女性婚配,后代女性患ALD的概率为5%
D.Ⅱ-2个体的基因型是XAXa,患ALD的原因是来自母方的X染色体形成巴氏小体
√
解析:女性杂合子的基因型为XAXa,患ALD的原因是含A基因的染色体失活,浓缩形成染色较深的巴氏小体,a基因正常表达,A正确;由图2可知,a基因新增了一个酶切位点后应该得到三个DNA片段,对照图3的Ⅱ-4可以判断另外的两个条带长度分别为217 bp和93 bp,长度之和为310 bp,与A基因酶切的片段之一310 bp长度相同,因此新增的酶切位点位于310 bp DNA片段中,也说明A基因多一个酶切位点是因为发生了碱基的替换,DNA中碱基总数没变,B正确;
Ⅱ-1基因型为XaY,和一个与Ⅱ-4(XAXA)基因型相同的女性婚配,所生女孩均为杂合子,根据题干可知女性杂合子中有5%的个体会患病,故后代女性患ALD的概率为5%,C正确;由图2推测可知,Ⅱ-4基因型为XAXA,
Ⅰ-1、Ⅱ-2、Ⅱ-3号都含有与Ⅱ-4号相同的条带,故都含有A基因,其他条带是a基因被切割产生的,故Ⅰ-1、Ⅱ-2、Ⅱ-3基因型均为XAXa,则其父方Ⅰ-2基因型为XAY,故XA来自其父亲,Xa来自母亲,但含XA的Ⅱ-2依然表现为患病,因此可推测其患ALD的原因可能是来自父方的X染色体失活,形成巴氏小体,Xa正常表达,D错误。
[科普科研材料]
1.性染色体变异与性别决定
小鼠Y染色体上的S基因决定雄性性别的发生,在X染色体上无等位基因,带有S基因的染色体片段可转接到X染色体上。
已知配子形成不受S基因位置和数量的影响,染色体能正常联会、分离,产生的配子均具有受精能力;含S基因的受精卵均发育为雄性,不含S基因的均发育为雌性,但含有两个Y染色体的受精卵不发育。一个基因型为XYS的受精卵中的S基因丢失,由该受精卵发育成能产生可育雌配子的小鼠。若该小鼠与一只体细胞中含两条性染色体但基因型未知的雄鼠交配得F1,F1雌雄小鼠间随机交配得F2,则F2中雌雄小鼠比例可能为4∶3、3∶4或7∶8。
新情境问题(二) 性染色体变异
2.并联X染色体
果蝇是遗传学研究中常用的模式生物,正常雌果蝇的性染色体如图1。科学家发现了在自然界能够正常存活的某品系雌果蝇,其性染色体中含有Y染色体和并联X染色体,组成如图2。
[内蕴知识融通]
(1)科学家将图2品系雌果蝇与正常雄果蝇交配,发现子代的性染色体组成只有2种,说明性染色体组成为________的果蝇不能存活。
(2)基因型为 的雌果蝇与基因型为XbY的雄果蝇连续交配多代,b基因在此过程中的遗传特点是____________________________
_______________________。
YY、
父传子、子传孙(或只从亲代
雄果蝇传给子代雄果蝇)
(3)减数分裂过程中___________________________之间可发生由于DNA 分子______后重接导致的片段互换。然而没有实验能够证明片段互换是发生在染色体复制之后,直到某实验室利用图3品系雌果蝇进行了研究。有研究表明X染色体臂之间可以进行“片段互换”。当图3果蝇与正常雄果蝇杂交,若后代雌性个体的基因型为_______,说明片段互换发生在染色体复制之前;若后代雌性个体的基因型为________________,说明片段互换发生在染色体复制之后。
同源染色体的非姐妹染色单体
断裂
[迁移创新训练]
1.性染色体组成为XXY的果蝇表现为雌性,不含X染色体或含3条X染色体的果蝇都不能存活。有一种特殊的 Y雌果蝇,其两条X染色体在配子形成过程中不分离,记为“ ”。科学家利用它创造了“并连X染色体”法来检测X染色体上未知的基因突变。下列叙述正确的是(　　)
A.含并连X染色体的果蝇变异类型是染色体变异,甲果蝇产生的配子有4种
B.F1雄果蝇的Y染色体来自母本且F1雌雄果蝇中都保存了突变基因
C.诱发果蝇基因突变的化学因素有紫外线、X射线等
D.若杂交实验后代中只有雌果蝇,则待检果蝇的X染色体上发生致死突变
√
解析:并连X染色体是两条X染色体没有分离,合并为一条染色体,故含并连X染色体的果蝇变异类型是染色体变异,性染色体组成为 Y的果蝇表现为雌性,其两条X染色体在配子形成过程中不分离,因此,甲果蝇产生的配子类型有 、 Y,A错误;甲果蝇产生 和Y的两种配子,乙果蝇产生X和Y两种配子,F1可能的基因型有4种:
X(致死)、 Y(雌性)、XY(雄性)和YY(致死),即成活的只有两种:
Y(雌性)、XY(雄性), Y的Y染色体来自父本,XY的Y染色体来自母本,在染色体组成正常的雄果蝇中保存了突变基因,B错误;
紫外线、X射线属于物理诱变因素,C错误;将一只经诱变的野生型果蝇乙与含并连X染色体的果蝇甲( Y)交配,亲本雌果蝇产生的配子类型有 、Y,经诱变的野生型果蝇乙产生的配子类型设为X1、Y,子代的基因型为 X1(致死)、 Y(雌性)、X1Y(雄性)、YY(致死),若后代中只有雌果蝇,说明X1Y致死,说明待检果蝇的X染色体上发生致死突变,D正确。
2.(2022·山东高考)家蝇Y染色体由于某种影响断成两段,含s基因的小片段移接到常染色体获得XY'个体,不含s基因的大片段丢失。含s基因的家蝇发育为雄性,只含一条X染色体的雌蝇胚
胎致死,其他均可存活且繁殖力相同。M、
m是控制家蝇体色的基因,灰色基因M对黑
色基因m为完全显性。如图所示的两亲本
杂交获得F1,从F1开始逐代随机交配获得Fn。不考虑交换和其他突变,关于F1至Fn,下列说法错误的是 (　　)
A.所有个体均可由体色判断性别 B.各代均无基因型为MM的个体
C.雄性个体中XY'所占比例逐代降低 D.雌性个体所占比例逐代降低
√
解析:由题图所示两亲本杂交获得F1,从F1开始逐代随机交配获得Fn,所有个体中含有M基因的个体同时含有s基因,即雄性个体均表现为灰色,雌性个体不会含有M基因,只含有m基因,故表现为黑色,因此所有个体均可由体色判断性别,A正确;含有Ms基因的个体表现为雄性,基因型为MsMs的个体需要亲本均含有Ms基因,而两个雄性个体不能杂交,B正确;假设不含X染色体的基因用O表示。雌性亲本产生的配子为mX,雄性亲本产生的配子为MsX、MsO、mX、mO,F1中只含一条X染色体的雌蝇胚胎致死,则F1个体的基因型为1/3MsmXX(XXY',表现为雄性)、1/3MsmXO(XY',表现为雄性)、1/3mmXX(XX,表现为雌性)。
所以F1产生的雄配子为3/8 MsX、3/8mX、1/8mO、1/8MsO,产生的雌配子为mX。则F2个体的基因型为3/8MsmXX(XXY',表现为雄性)、3/8mmXX(XX,表现为雌性)、1/8mmXO(致死)、1/8MsmXO(XY',表现为雄性)。故F2雄性个体中,XY'所占比例为1/4,而在F1雄性个体中,XY'所占比例为1/2,依此类推,雄性个体中XY'所占比例逐代降低,C正确;在F2中,雌性个体所占比例为3/7,而在F1中,雌性个体所占比例为1/3,依此类推,雌性个体所占比例逐代升高,D错误。
二、系统实验知能——假说—演绎法及其应用
1.假说—演绎法的一般流程图解
2.建构假说—演绎法解答探究类问题的答题模板
[示例]　用红眼雌果蝇(XRXR)与白眼雄果蝇(XrY)为亲本杂交,在F1群体中发现一只白眼雄果蝇(记为“M”)。M出现的原因有三种可能:第一种是环境改变引起表型变化,但基因型未变;第二种是亲本雌果蝇产生配子时发生基因突变;第三种是亲本雌果蝇在减数分裂时X染色体未分离。请设计简便的杂交实验,确定M的出现是由哪一种原因引起的(只含一条X染色体的雄果蝇不育)。
[专题提能训练]
1.(2024·丹东二模)某XY型性别决定的雌雄异株植物中,所有开白花的植株均为雄株。为探究该植物花色的遗传方式,研究小组选择4株植物(雌雄各2株)进行两组杂交实验,结果如下表所示。查阅资料得知:由常染色体上基因控制的性状,表型受性别影响的现象称为从性遗传;由性染色体上基因控制的性状,表型和性别相关联的现象称为伴性遗传。请回答下列相关问题:
杂交组合 F1的表型及比例 F2的表型及比例
一 白花雄株×红花雌株 均为红花 雌株全开红花;雄株中,红花∶白花15∶1
二 红花雄株×红花雌株 (1)请根据实验结果进行合理的推理:
①该植物花色遗传属于___________ (填“从性遗传”或“伴性遗传”)。
②白花性状至少由___对等位基因控制,______ (填“遵循”或“不遵循”)孟德尔的遗传定律。
从性遗传
2　
遵循
解析:由表格信息可知,两个杂交组合的F2中雄株的红花和白花比例都是15∶1,为9∶3∶3∶1的变式,说明该花的颜色至少由2对等位基因控制,假设相关基因用A(a)、B(b)表示,只要有一个显性基因就开红花,A、B都不存在(没有显性基因),开白花;据题干信息“所有开白花的植株均为雄株”和杂交组合二的结果可知,基因不位于性染色体上,而是位于常染色体上,双隐性个体雌株仍然开红花,雄株开白花。综上分析,该植物花色遗传属于从性遗传,白花性状至少由2对等位基因控制,遵循自由组合定律。
(2)依据上述假说,杂交组合二亲本红花雄株的基因型为______ ________________(注:该性状若由一对基因控制,用A、a表示,若由两对基因控制,用A、a和B、b表示,以此类推)。F2雄株红花个体中纯合子所占的比例为____。
　
AABB
1/5
或AAbb或aaBB
解析:雌株无论是何种基因型均为红花,雄株只有aabb表现为白花,其他基因型均为红花。表格中F2的雄株中红花和白花比例都是15∶1,说明F1的基因型为AaBb,因此杂交组合二亲本基因型组合可能是红花雄株(AABB)和红花雌株(aabb)、红花雄株(AAbb)和红花雌株(aaBB)、红花雄株(aaBB)和红花雌株(AAbb),因此杂交组合二亲本红花雄株的基因型为AABB或AAbb或aaBB。F1的基因型为AaBb,F2雄株红花个体基因型为A_B_、A_bb、aaB_,其中纯合子为AABB、AAbb、aaBB,纯合子所占的比例为1/5。
(3)从F1和F2中选择植株,设计测交实验验证上述假说:
①实验方案:___________________________________________
_______________。
②支持该假说的预期结果:______________________________
_______________________________________________。
让F2中的白花雄株与F1中的雌株交配,统计子代花
色的表型及比例
子代植株的花色中红花∶白花=
7∶1(或子代雌株均开红花,雄株中红花∶白花=3∶1)
解析:测交指的是和隐性纯合子杂交,雌株均为红花无法判断基因型,因此选择白花雄株(aabb),为了验证花色由两对等位基因控制,遵循自由组合定律,且花色遗传为从性遗传,选择的另一个亲本为AaBb,表型为红花雌株。因此实验方案是让F2中的白花雄株与F1中的雌株交配,统计子代花色的表型及比例,若子代植株的花色中红花∶白花=7∶1(或子代雌株均开红花,雄株中红花∶白花=3∶1),则假说成立。
2.(2025·酒泉一模)已知果蝇的体色和翅型分别由Ⅱ号染色体上的两对等位基因A/a和B/b控制,两对等位基因表现出连锁遗传的现象。用纯种灰身长翅果蝇与纯种黑身残翅果蝇杂交,F1果蝇全部表现为灰身长翅。以F1果蝇和纯种黑身残翅果蝇为实验材料进行正反交实验,当F1果蝇作父本时,后代只出现灰身长翅和黑身残翅类型,且比例为1∶1;当F1果蝇作母本时,后代出现了灰身长翅、黑身残翅、灰身残翅和黑身长翅四种类型。多次重复上述杂交实验后统计结果不变。不考虑基因突变和染色体变异,回答下列问题:
(1)F1与纯种黑身残翅果蝇杂交时,正反交结果不一致,其原因是_________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
F1雄性个体减数分裂时染色体不发生互换,只产生AB、ab两种类型
的配子,且比例为1∶1;F1雌性个体减数分裂时染色体发生互换产生
AB、aB、Ab、ab四种类型的配子
解析:纯种灰身长翅果蝇与纯种黑身残翅果蝇交配,F1果蝇全部表现为灰身长翅,说明灰身和长翅性状为显性性状,由于果蝇的体色和翅型基因均位于Ⅱ号染色体上,即常染色体上,故亲本的杂交组合是AABB×aabb,F1果蝇的基因型为AaBb,与基因型为aabb的果蝇正反交,当F1果蝇作父本时,后代只出现灰身长翅和黑身残翅类型,且比例为1∶1,说明F1果蝇父本只产生了AB和ab这两种类型的配子,并未发生互换;再根据F1果蝇作母本时,后代出现了灰身长翅、黑身残翅、灰身残翅和黑身长翅四种类型,说明F1雌性个体减数分裂时染色体发生互换,产生AB、aB、Ab、ab四种类型的配子,因此正反交结果不一致。
(2)果蝇的刚毛对截毛为显性,酒红眼对朱红眼为显性,两对相对性状分别由位于Ⅲ号染色体上的两对等位基因D/d、E/e控制。研究发现,雌果蝇体内一条染色体上相邻基因位点间发生交换的概率与二者间的距离呈正相关,位于一对同源染色体上距离最远的两对等位基因,与非同源染色体上的两对等位基因在形成配子时产生不同类型配子比例的概率几乎相同。研究小组尝试运用假说—演绎法来证明D/d与E/e两对基因在染色体上距离最远。




①提出假说:假设控制刚毛和眼色的基因在染色体上距离最远。请在右面的方框中画出基因型为DdEe的正常体细胞中控制刚毛和眼色基因可能的位置情况(注:用“圆圈”代表细胞,细胞中用“竖线”代表染色体,“黑点”代表染色体上的基因)。
答案:
或
②演绎推理:若假说成立,则基因型为DdEe的雌果蝇产生的配子种类及比例为____________________________;该雌果蝇与同种基因型的雄果蝇杂交,后代的性状分离比为_____________________。
③实验验证得出结论:让基因型为DdEe的雌雄个体杂交,若结果符合预期,证明D/d与E/e两对等位基因在染色体上距离最远。
DE∶De∶dE∶de=1∶1∶1∶1
2∶1∶1或5∶1∶1∶1
解析:①由于D/d与E/e两对基因在同一对同源染色体上,则基因型为DdEe的正常体细胞中控制眼色和毛型基因可能的位置情况有两种可能,可能是DE在同一条染色体上,也可能是De在同一条染色体上,细胞图像参见答案。②若假说成立,即D/d与E/e两对基因在染色体上距离最远,由于距离最远的两对基因产生不同配子的概率,与非同源染色体上的两对等位基因在形成配子时产生不同类型配子比例的概率几乎相同,则可以把D/d与E/e两对基因看作是两对同源染色体上的基因,结合第(1)问可知,雌果蝇在形成配子的过程中会发生互换,则基因型为DdEe的雌果蝇产生的配子应有4种,且概率相同,即雌配子的种类及比例为DE∶De∶dE∶de=1∶1∶1∶1。
该雌果蝇与同种基因型的雄果蝇杂交,由于雄果蝇形成配子时,不发生互换,若DE在同一条染色体上,则产生的雄配子为DE∶de=1∶1,后代的性状分离比为5∶1∶1∶1;若De在同一条染色体上,则产生的雄配子为De∶dE=1∶1,后代的性状分离比为2∶1∶1。
三、增分主观大题——遗传变异类主观题的题点考法集训
遗传变异类主观题是高考的必考内容,也是难度较大的题目。题目主要涉及“配子不育”和“致死效应”、遗传系谱图分析和基因定位类实验设计,而结合细胞分裂和变异类的遗传题也在部分省市试卷中有所呈现。配子不育包括完全不育和部分不育,致死效应包括配子致死和合子致死,解答此类问题要注意归纳总结常见“致死效应”的类型,并总结一般解题规律。遗传系谱图分析类试题的命题点主要集中在遗传方式、致病基因位置的判断,亲子代基因型的分析及剖析个别基因的来源等方面,常与电泳图谱等联合命题,考查考生的科学思维和科学探究及创新能力。
基因定位类实验设计题是高中生物的重点和难点,也是高考生物试卷中的压轴题和拉分题,此类试题在解题时常运用假说—演绎法,对考生科学探究能力与科学思维能力的要求较高,能较好地体现生物学科核心素养。
1.(2024·新课标卷)某种瓜的性型(雌性株/普通株)和瓜刺(黑刺/白刺)各由1对等位基因控制。雌性株开雌花,经人工诱雄处理可开雄花,能自交;普通株既开雌花又开雄花。回答下列问题。
(1)黑刺普通株和白刺雌性株杂交得F1,根据F1的性状不能判断瓜刺性状的显隐性,则F1瓜刺的表型及分离比是_________________。若要判断瓜刺的显隐性,从亲本或F1中选择材料进行的实验及判断依据是
_________________________________________________________________________________________________。
黑刺∶白刺=1∶1
从亲本或F1中选取黑刺普通株进行自交,若子代全是黑刺,则黑刺为隐
性;若子代黑刺∶白刺=3∶1,则黑刺为显性
解析:具有相对性状的亲本杂交,如果后代只有一种表型,则后代表现出来的性状即为显性性状;如果后代出现两种性状且比例为1∶1,则无法判断显隐性。后代出现两种性状且比例为1∶1,说明亲代为杂合子与隐性纯合子杂交,子代表型及基因型与亲代相同,因此要判断瓜刺的显隐性,可从亲本或F1中选取黑刺普通株进行自交。若子代全是黑刺,则黑刺为隐性;若子代黑刺∶白刺=3∶1,则黑刺为显性。
(2)王同学将黑刺雌性株和白刺普通株杂交,F1均为黑刺雌性株,F1经诱雄处理后自交得F2,能够验证“这2对等位基因不位于1对同源染色体上”这一结论的实验结果是___________________________________________
________________。
解析:由“黑刺雌性株和白刺普通株杂交,F1均为黑刺雌性株”可知,黑刺和雌性株为显性性状。假设黑刺由A基因控制,白刺由a基因控制;雌性株由B基因控制,普通株由b基因控制,则亲本基因型组合为AABB×aabb,
F1基因型为AaBb。若这两对等位基因不位于1对同源染色体上,即位于2对同源染色体上,则符合自由组合定律,F2的表型及比例为黑刺雌性株∶黑刺普通株∶白刺雌性株∶白刺普通株=9∶3∶3∶1。
黑刺雌性株∶黑刺普通株∶白刺雌性株∶白刺普
通株=9∶3∶3∶1
(3)白刺瓜受消费者青睐,雌性株的产量高。在王同学实验所得杂交子代中,筛选出白刺雌性株纯合体的杂交实验思路是____________________
_________________________________________________________。
解析:王同学杂交实验的F2中白刺雌性株的基因型有aaBB、aaBb两种,要从中筛选出白刺雌性株纯合体(aaBB),可将F2中的白刺雌性株和白刺普通株(aabb)杂交,子代均为雌性株的母本是白刺雌性株纯合体。
将F2中的白刺雌性
株和白刺普通株杂交,子代均为雌性株的母本是白刺雌性株纯合体
2.(2023·全国甲卷,节选)乙烯是植物果实成熟所需的激素,阻断乙烯的合成可使果实不能正常成熟,这一特点可以用于解决果实不耐储存的问题,以达到增加经济效益的目的。现有某种植物的3个纯合子(甲、乙、丙),其中甲和乙表现为果实不能正常成熟(不成熟),丙表现为果实能正常成熟(成熟),用这3个纯合子进行杂交实验,F1自交得F2,结果见下表。
实验 杂交组合 F1表型 F2表型及分离比
① 甲×丙 不成熟 不成熟∶成熟=3∶1
② 乙×丙 成熟 成熟∶不成熟=3∶1
③ 甲×乙 不成熟 不成熟∶成熟=13∶3
回答下列问题。
(1)从实验①和②的结果可知,甲和乙的基因型不同,判断的依据是_________________________________________________。
解析:甲与丙杂交的F1表型为不成熟,F2表型及分离比为不成熟∶成熟=3∶1,所以甲的不成熟相对于成熟为显性,乙与丙杂交的F1表型为成熟,F2表型及分离比为成熟∶不成熟=3∶1,所以乙的不成熟相对于成熟为隐性。即实验①和实验②的F1性状不同,F2的性状分离比不相同,故甲和乙的基因型不同。
实验①和实验②的F1性状不同,F2的性状分离比不相同
(2)已知丙的基因型为aaBB,且B基因控制合成的酶能够催化乙烯的合成,则甲、乙的基因型分别是______________;实验③中,F2成熟个体的基因型是_____________,F2不成熟个体中纯合子所占的比例为______。
解析:由于甲的不成熟为显性,且丙为aaBB,所以甲是AABB;乙的不成熟为隐性,所以乙为aabb;则实验③的F1为AaBb,F2中成熟个体为aaB_,包括aaBB和aaBb,不成熟个体占1-(1/4)×(3/4)=13/16;而纯合子为AABB、AAbb、aabb,占3/16,所以不成熟中的纯合子占3/13。
　　
AABB、aabb
aaBB和aaBb
3/13
3.(2023·海南高考,节选)家鸡(2n=78)的性别决定方式为ZW型。慢羽和快羽是家鸡的一对相对性状,且慢羽(D)对快羽(d)为显性。正常情况下,快羽公鸡与慢羽母鸡杂交,子一代的公鸡均为慢羽,母鸡均为快羽;子二代的公鸡和母鸡中,慢羽与快羽的比例均为1∶1。回答下列问题。
(1)等位基因D/d位于_____染色体上,判断依据是_________________
______________________________________________________。
解析:据题干分析,快羽公鸡与慢羽母鸡杂交,子一代的公鸡均为慢羽,母鸡均为快羽,表现出性别差异,说明控制慢羽和快羽的基因位于Z染色体上,亲本的基因型是ZdZd、ZDW。
Z
快羽公鸡与慢羽母
鸡杂交,子一代的公鸡均为慢羽,母鸡均为快羽,出现性别差异
(2)家鸡羽毛的有色(A)对白色(a)为显性,这对等位基因位于常染色体上。正常情况下,1只有色快羽公鸡和若干只白色慢羽母鸡杂交,产生的子一代公鸡存在_______种表型。
解析:有色快羽公鸡的基因型是AAZdZd或AaZdZd,白色慢羽母鸡的基因型是aaZDW。当AAZdZd与aaZDW杂交时,产生的公鸡只有1种表型;当AaZdZd与aaZDW杂交时,产生的公鸡有2种表型。
1或2　
(3)母鸡具有发育正常的卵巢和退化的精巢,产蛋后由于某种原因导致卵巢退化,精巢重新发育,出现公鸡性征并且产生正常精子。某鸡群中有1只白色慢羽公鸡和若干只杂合有色快羽母鸡,设计杂交实验探究这只白色慢羽公鸡的基因型。简要写出实验思路、预期结果及结论(已知WW基因型致死)。
答案：实验思路:将这只白色慢羽公鸡与多只杂合有色快羽母鸡进行杂交,观察后代的表型及比例。　预期结果及结论:若后代公鸡∶母鸡=1∶1,且无论公鸡还是母鸡都是有色慢羽∶白色慢羽=1∶1,则这只白色慢羽公鸡的基因型是aaZDZD;若后代公鸡∶母鸡=1∶1,且无论公鸡还是母鸡都是有色慢羽∶有色快羽∶白色慢羽∶白色快羽=1∶1∶1∶1,则这只白色慢羽公鸡的基因型是aaZDZd;若后代公鸡∶母鸡=1∶2,且公鸡全为慢羽,母鸡慢羽∶快羽=1∶1,则这只白色慢羽公鸡的基因型是aaZDW。
4.(2023·浙江1月选考)某昆虫的性别决定方式为XY型,野生型个体的翅型和眼色分别为直翅和红眼,由位于两对同源染色体上两对等位基因控制。研究人员通过诱变育种获得了紫红眼突变体和卷翅突变体昆虫。为研究该昆虫翅型和眼色的遗传方式,研究人员利用紫红眼突变体、卷翅突变体和野生型昆虫进行了杂交实验,结果见下表。
杂交组合 P F1 F2
甲 紫红眼突变体、紫红眼突变体 直翅紫红眼 直翅紫红眼
乙 紫红眼突变体、野生型 直翅红眼 直翅红眼∶直翅紫红眼=3∶1
丙 卷翅突变体、卷翅突变体 卷翅红眼∶直翅红眼=2∶1 卷翅红眼∶直翅红眼=1∶1
丁 卷翅突变体、野生型 卷翅红眼∶直翅红眼=1∶1 卷翅红眼∶直翅红眼=2∶3
注:表中F1为1对亲本的杂交后代,F2为F1全部个体随机交配的后代;假定每只昆虫的生殖力相同。
回答下列问题:
(1)红眼基因突变为紫红眼基因属于______ (填“显性”或“隐性”)突变。若要研究紫红眼基因位于常染色体还是X染色体上,还需要对杂交组合___的各代昆虫进行_____鉴定。鉴定后,若该杂交组合的F2表型及其比例为_________________________________________________________
_______________,则可判定紫红眼基因位于常染色体上。
　　　
隐性
乙
性别
直翅红眼雌性∶直翅紫红眼雌性∶直翅红眼雄性∶直翅紫红眼雄
性=3∶1∶3∶1
解析:只考虑眼色性状,分析甲组亲本和后代的表型,可知紫红眼突变体为纯合子;根据乙组F1的表型、F2的表型及比例可知,红眼对紫红眼为显性,即紫红眼突变体为隐性突变体。欲判断相关基因在常染色体上还是在性染色体上,可对杂交组合乙各代的性别进行统计,若相关基因在常染色体上,则F2的表型及比例与性别无关。
(2)根据杂交组合丙的F1表型比例分析,卷翅基因除了控制翅型性状外,还具有纯合_____效应。
解析:杂交组合丙的亲本都为卷翅个体,F1出现了性状分离(卷翅∶直翅=2∶1),可判断卷翅为显性性状,据亲本、Fl及F2的表型可知,控制翅型的基因具有显性纯合致死效应。
致死
(3)若让杂交组合丙的F1和杂交组合丁的F1全部个体混合,让其自由交配,理论上其子代(F2)表型及其比例为________________________。
解析:根据杂交组合丙和杂交组合丁的后代有关眼色的表型都为红眼可知,这两组杂交实验中的个体有关眼色的基因型都为纯合的,故在计算后代的表型和比例时不用考虑眼色,只分析翅型即可。设与翅型相关的基因为A、a,则杂交组合丙的F1中与翅型有关的基因型及比例为Aa∶aa=2∶1;杂交组合丁的F1中与翅型有关的基因型及比例为Aa∶aa=1∶1;
卷翅红眼∶直翅红眼=4∶5
由于F1是一对亲本的杂交后代,且每只昆虫的生殖力相同,假设理论上两组杂交组合的亲本均可产生100只昆虫,实际上杂交组合丙F1的个体数为75只,基因型为Aa的个体数为50只,基因型为aa的个体数为25只,而杂交组合丁F1的个体数为100只,基因型为Aa的个体数为50只,基因型为aa的个体数为50只,让它们自由交配,群体中基因型为Aa的个体占100÷175=4/7,基因型为aa的个体占75÷175=3/7,则产生A配子的概率为2/7,产生a配子的概率为5/7。
所以后代的表型及比例为(用配子法表示):
综上,后代的表型及比例为卷翅红眼∶直翅红眼=4∶5。
2/7A 5/7a
2/7A 4/49AA(致死) 10/49Aa(卷翅)
5/7a 10/49Aa(卷翅) 25/49aa(直翅)
(4)又从野生型(灰体红眼)中诱变育种获得隐性纯合的黑体突变体,已知灰体对黑体为完全显性,灰体(黑体)和红眼(紫红眼)分别由常染色体上的一对等位基因控制。欲探究灰体(黑体)基因和红眼(紫红眼)基因的遗传是否遵循自由组合定律。现有3种纯合品系昆虫:黑体突变体、紫红眼突变体和野生型。请完善实验思路,预测实验结果并分析讨论。(说明:该昆虫雄性个体的同源染色体不会发生交换;每只昆虫的生殖力相同,且子代的存活率相同;实验的具体操作不作要求)
①实验思路
第一步:选择_________________________进行杂交获得F1,______________。
第二步:观察记录表型及个数,并做统计分析。
②预测实验结果并分析讨论
Ⅰ:若统计后的表型及其比例为________________________________________
___________,则灰体(黑体)基因和红眼(紫红眼)基因的遗传遵循自由组合定律。
Ⅱ:若统计后的表型及其比例为______________________________________,则灰体(黑体)基因和红眼(紫红眼)基因的遗传不遵循自由组合定律。
黑体突变体与紫红眼突变体
F1随机交配得F2
灰体红眼∶灰体紫红眼∶黑体红眼∶黑体紫红眼
灰体红眼∶灰体紫红眼∶黑体红眼=2∶1∶1
=9∶3∶3∶1
解析:欲判断控制体色和眼色的基因的遗传是否遵循自由组合定律(即解决控制两对相对性状的两对等位基因在两对同源染色体上还是在一对同源染色体上的问题),可先获得双杂合子(F1),然后让双杂合子随机交配得F2,对F2的表型及比例进行统计和分析就可确定基因的位置。假设控制灰体和黑体的基因分别为B和b,控制红眼和紫红眼的基因分别为D和d,让纯合黑体红眼昆虫(bbDD)与纯合灰体紫红眼昆虫(BBdd)杂交,所得F1(BbDd)表现为灰体红眼,让F1进行随机交配得F2,对F2的表型及比例进行分析。若控制体色和眼色的基因的遗传遵循自由组合定律,则F2的表型及比例为灰体红眼(B_D_)∶灰体紫红眼(B_dd)∶黑体红眼(bbD_)∶黑体紫红眼(bbdd)=9∶3∶3∶1;
若控制体色和眼色的基因的遗传不遵循自由组合定律,由题中信息该昆虫雄性个体的同源染色体不会发生交换,可知F1中的雄性个体可产生两种数量相同的配子(bD和Bd),若雌性个体在产生配子的过程中发生互换,则可产生四种配子(bD、Bd、bd、BD),不管这四种配子的比例为多少,最后所得F2中表型及比例均为灰体红眼∶灰体紫红眼∶黑体红眼=2∶1∶1,若雌性个体产生配子时不发生互换,F2的表型及比例也为灰体红眼∶灰体紫红眼∶黑体红眼=2∶1∶1。

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