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可遗传变异应用二：通过交配实验来确定基因位置 前言：基因定位是历年高考热点题型。基因位置的鉴定方法有很多，比如分子水平的基因组计划、基因测序、碱基检测、电泳技术、分子杂交、基因沉默等等；比如细胞水平的染色体观察、染色体变异等；比如个体水平的杂交实验；如群体水平的遗传系谱图等。本节专从杂交的角度进行基因定位。 （2018全国Ⅰ卷，32）果蝇体细胞有4对染色体，其中2、3、4号为常染色体。已知控制长翅/残翅性状的基因位于2号染色体上，控制灰体/黑檀体性状的基因位于3号染色体上。某小组用一只无眼灰体长翅雌蝇与一只有眼灰体长翅雄蝇杂交，杂交子代的表现型及其比例如下：
回答下列问题； （1）根据杂交结果，________（填“能”或“不能”）判断控制果蝇有眼/无眼性状的基因是位于X染色体还是常染色体上，若控制有眼/无眼性状的基因位于X染色体上，根据上述亲本杂交组合和杂交结果判断，显性性状是_____________，判断依据是___________。 （2）若控制有眼/无眼性状的基因位于常染色体上，请用上表中杂交子代果蝇为材料设计一个杂交实验来确定无眼性状的显隐性（要求：写出杂交组合和预期结果）。 __________________________________________________________ （3）若控制有眼/无眼性状的基因位于4号染色体上，用灰体长翅有眼纯合体和黑檀体残翅无眼纯合体果蝇杂交，F1相互交配后，F2中雌雄均有_______种表现型，其中黑檀体长翅无眼所占比例为3/64时，则说明无眼性状为_________（填”显性”或”隐性”）。 【答案】（1）不能 无眼 只有当无眼为显性时，子代雌雄个体中才都会出现有眼与无眼性状的分离 （2）杂交组合：无眼×无眼，预期结果：若子代中无眼∶有眼=3∶1，则无眼位显性性状；若子代全部为无眼，则无眼位隐性性状 （3）8 隐性 （2017新课标Ⅲ卷，32）已知某种昆虫的有眼（A）与无眼（a）、正常刚毛（B）与小刚毛（b）、正常翅（E）与斑翅（e）这三对相对性状各受一对等位基因控制。现有三个纯合品系：①aaBBEE、②AAbbEE和③AABBee。假定不发生染色体变异和染色体交换，回答下列问题： （1）若A/a、B/b、E/e这三对等位基因都位于常染色体上，请以上述品系为材料，设计实验来确定这三对等位基因是否分别位于三对染色体上。（要求：写出实验思路、预期实验结果、得出结论） （2）假设A/a、B/b这两对等位基因都位于X染色体上，请以上述品系为材料，设计实验对这一假设进行验证。（要求：写出实验思路、预期实验结果、得出结论） 【答案】（1）选择①×②、②×③、①×③三个杂交组合，分别得到F1和F2，若各杂交组合的F2中均出现四种表现型，且比例为9∶3∶3∶1，则可确定这三对等位基因分别位于三对染色体上；若出现其他结果，则可确定这三对等位基因不是分别位于三对染色体上。 （2）选择①×②杂交组合进行正反交，观察F1雄性个体的表现型。若正交得到的F1中雄性个体与反交得到的F1中雄性个体有眼/无眼、正常刚毛/小刚毛这两对相对性状的表现均不同，则证明这两对等位基因都位于X染色体上。 （2016新课标Ⅱ卷，6）果蝇的某对相对性状由等位基因G、g控制，且对于这对性状的表现型而言，G对g完全显性。受精卵中不存在G、g中的某个特定基因时会致死。用一对表现型不同的果蝇进行交配，得到的子一代果蝇中雌：雄＝2:1，且雌蝇有两种表现型。据此可推测：雌蝇中（ ） A．这对等位基因位于常染色体上，G基因纯合时致死 B．这对等位基因位于常染色体上，g基因纯合时致死 C．这对等位基因位于X染色体上，g基因纯合时致死 D．这对等位基因位于X染色体上，G基因纯合时致死 【答案】D 【解析】由题意“子一代果蝇中雌:雄＝2:1”可知，该对相对性状的遗传与性别相关联，为伴性遗传，G、g这对等位基因位于X染色体上；由题意“子一代雌蝇有两种表现型且双亲的表现型不同”可推知：双亲的基因型分别为XGXg和XgY；再结合题意“受精卵中不存在G、g中的某个特定基因时会致使”，可进一步推测：雌蝇中G基因纯合时致死。综上分析，A、B、C三项均错误，D项正确。 （2016新课标Ⅰ卷，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：♀黄体×♂灰体 预期结果：子一代中所有的雌性都表现为灰体，雄性都表现为黄体 实验2： 杂交组合：♀灰体×♂灰体 预期结果：子一代中所有的雌性都表现为灰体，雄性中一半表现为灰体，另一半表现为黄体 1．实验设计：通过经典遗传学实验，纯种亲本正反交，F1自由交配，观察并统计各代的性状及表现。对比P、F1、F2的性状表现，得出结论 2．质基因：规律为“母病子女病” 3．性染色体的基因定位 （1）伴Y染色体遗传：规律为“父病子必病” （2）伴X染色体隐性遗传：规律为“交叉遗传”、“隐性全为雄性” （3）性染色体同源区隐性遗传：规律为“隐性全为雄性”、“隐性全为雌性”。为了与伴X染色体隐性遗传区分，杂交实验设计XdXd×XdYD杂交实验，规律为“亲子性状连续” 4．常染色体的基因定位：两条同源染色体的结构缺失的胚胎死亡；两条同源染色体减少的胚胎死亡；三条同源染色体随机配对；1号染色体缺失和结构缺失标为1-O （1）利用染色体结构缺失定位基因：原理类似于基因沉默。果蝇为例，将显性纯种、人工造成2、3、4号（1号为性染色体）的一条染色体结构缺失的突变体，分别与正常隐性个体交配，当F1出现显：隐=1：1时，则说明该组对应的染色体为基因位置。假设基因位于2号染色体上用A/a表示，则P：AO×aa→F1：1Aa：1aO （2）利用染色体数目单个减少定位基因：同上。 （3）利用染色体数目单个增加定位基因：果蝇为例，将显性纯种、人工造成2、3、4号（1号为性染色体）的三体的突变体，分别与正常隐性个体交配，当F2出现显：隐=11：1，或测交出现2：1时（全有F1测交结果统计），则说明该组对应的染色体为基因位置。假设基因位于2号染色体上用A/a表示，则P：AAA×aa→F1：1Aa：1AAa，F2用棋盘格表示：
F1的测交棋盘格表示：
5．典型例题：野生型（无特殊提示，认为纯种）雌雄同株植物为红花（由一对基因控制），偶然发现（暗示基因突变、染色体变异、不可遗传变异）一株白花突变体。试通过交配实验证明白花产生的原因 （1）分析：因为是雌雄同株植物，优先考虑自交：解题模型1：同性状个体杂交，包括自交，或解题模型2：不同性状个体杂交，本质为测交（典型遗传学实验）。且不知相对性状的显隐关系、基因与染色体位置关系，用假说-演绎法，解题模型：生物交配，观察并统计子代的性状及比例。若子代性状比为……，则说明……遗传 （2）解题模型1：自交或同性状个体杂交 ①实验设计思路：白花植株自交，且置于正常环境中培养，观察并统计子代的性状及比例 ②预期实验结果及结论：若后代都表现为红花，则说明是环境引起的不可遗传变异；若后代全为白花，则是隐性突变形成的（野生型为AA、突变体为aa）；若后代红花：白花=1：3，则是显性突变形成的（野生型为aa、突变体为Aa） （3）解题模型2：不同性状个体杂交 ①实验设计思路：白花与红花杂交，且置于正常环境中培养，观察并统计子代的性状及比例 ②预期实验结果及结论：若后代都表现为红花，则说明是环境引起的不可遗传变异；若后代全是红花，则是隐性突变形成的；若后代红花：白花=1：1，则是显性突变形成的 （4）扩展说明：突变体的产生，可以是基因突变后的配子结合后发育而来，如常染色体隐性遗传时，某配子发生显性突变。也可以是常染色体显性遗传时，双亲都为隐性突变为Aa，子代是由于性状分离形成 6．变式训练：野生型、XY型决定植物为红花，偶然发现一株白花雌性突变体（XO为雌性可育，两条染色体异常致死）。试通过交配实验证明白花产生的原因 （1）分析：因为突变体只有一株且是XY型植物，不可采取突变体自交、自由交配的方式，只能将其和野生型交配，即利用解题模型2。为了区分多种情况，可将F1继续交配：自由交配、同性状交配、不同性状交配。为了方便理解，用表格列举说明
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