27.(14分)几种性染色体异常果蝇的性别、育性等如图所示。
(1)正常果蝇在减数第一次分裂中期的细胞内染色体组数为_______,在减数第二次分裂后期的细胞中染色体数是________条。
(2)白眼雌果蝇(XrXrY)最多能产生Xr、XrXr、______和_____四种类型的配子。该果蝇与红眼雄果蝇(XRY)杂交,子代中红眼雌果蝇的基因型为_____________。
(3)用黑身白眼雌果蝇(aaXrXr)与灰身红眼雄果蝇(AAXRY)杂交,F1雌果蝇表现为灰身红眼,雄果蝇表现为灰身白眼。F2中灰身红眼与黑身白眼果蝇的比例为__________,从F2灰身红眼雌果蝇和灰身白眼雄果蝇中各随机选取一只杂交,子代中出现黑身白眼果蝇的概率为_________。
(4)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(记作“M”)。M果蝇出现的原因有三种可能:第一种是环境改变引起表现型变化,但基因型未变;第二种是亲本果蝇发生基因突变;第三种是亲本雌果蝇在减数分裂时X染色体不分离。请设计简便的杂交实验,确定M果蝇的出现是由哪一种原因引起的。
实验步骤:_____________________。
结果预测:Ⅰ.若_____________,则是环境改变;
Ⅱ.若______________,则是基因突变;
Ⅲ.若______________,则是减数分裂时X染色体不分离。
答案:(1)2 8
(2)XrY Y(注:两空顺序可颠倒) XRXr XRXr Y
(3)3:1 1/18
(4)M果蝇与正常白眼雌果蝇杂交,分析子代的表现型
I子代出现红眼(雌)果蝇
II子代表现型全部为白眼
III无子代产生
解析:本题以果蝇性染色体数目异常为背景,综合考查了果蝇性状的遗传、变异的基础知识,考查了遗传实验的设计与分析能力,考查了识图与获取信息、处理信息的能力。
(1)正常的果蝇为二倍体生物,正常体细胞中染色体组成为3对常染色体+XX(雌果蝇)或3对常染色体+XY(雄果蝇)。在减数第一次分裂中期果蝇细胞中,含有4对即8条染色体,含有16个核DNA分子,含两个染色体组;在果蝇细胞减数第二次分裂后期,由于着丝点分裂而导致染色体及染色体组数目短暂加倍,此时细胞内的染色体数和体细胞相同即8条。
(2)在减数分裂的过程中,同源染色体分离,非同源染色体自由组合,最后产生了染色体数目减半的配子。通过减数分裂可推知,XrXr Y个体会产生Xr、XrY、XrXr和Y四种卵子。XrXr Y与红眼雄果蝇(XRY)杂交,子代的基因型共有XRXr、XRXrY、XRXrXr、XRY、XrY、XrYY、XrXrY、YY,其中能存活的红眼雌果蝇的基因型为XRXr 或XRXrY。
(3)用黑身白眼雌果蝇(aaXrXr)与灰身红眼雄果蝇(AAXRY)杂交,F1雌果蝇(AaXRXr)表现为灰身红眼,雄果蝇(AaXrY)表现为灰身白眼。AaXRXr×AaXrY,其子代F2中灰身和黑身之比为3︰1,白眼和红眼之比为1︰1,灰身红眼和黑身白眼果蝇之比为3︰1;F2灰身果蝇中杂合子占2/3,子代中黑身占2/3×2/3×1/4=1/9,F2红眼雌果蝇基因型为XRXr,白眼雄果蝇为XrY,子代中白眼果蝇占1/2,故F3中出现黑身白眼果蝇的概率为1/9×1/2=1/18。
(4)若白眼雄果蝇的出现是由环境改变引起的,其基因型仍为XRY,若是由亲本基因突变引起的,则其基因型为XrY,若是由于第三种原因引起的,则其基因型为XrO,它们分别与多只白眼雌果蝇杂交,后代表现型不同,据此可确定是何种原因导致的。
类型 | 定义 | 实例 | 示意图 |
缺失 | 一条正常染色体断裂后丢失某一片段引起的变异。 | 猫叫综合征 | |
重复 | 染色体增加某一片段引起的变异。一条染色体的某一片段连接到同源的另一条染色体上,结果后者就有一段重复基因。 | 果蝇棒状眼 | |
倒位 | 染色体中某一片段位置颠倒180°后重新结合到原部位引起的变异。基因并不丢失,因此一般生活正常。 | — | |
易位 | 染色体的某一片段移接到另一条非同源染色体上引起的变异 | 人慢性粒细胞白血病 |
项目 | 单倍体 | 多倍体 | |
概念 | 体细胞中含有本物种配子染包体数目的个体 | 体细胞中含有三个或三个以上染色体组的个体 | |
成因 | 自然成因 | 由配子直接发育成个体,如雄蜂是由未受精的卵细胞发育而来 | 外界环境条件剧变 |
人工诱导 | 花药离体培养 | 用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗 | |
发育起点 | 配子 | 受精卵或合子 | |
植株特点 | 植株弱小 | 茎秆粗壮,叶片、果实和种子比较大,营养物质含量丰富,发育延迟,结实率低 | |
可育性 | 高度不育 | 可育,但结实性差 | |
应用 | 单倍体育种 | 多倍体育种 |
项目 | 基因重组 | 基因突变 | 染色体变异 |
概念 | 因基因的重新组合而发生的变异 | 基因结构的改变,包括DNA碱基对的替换、增添和缺失 | 染色体结构或数目变化而引起的变异 |
类型 | ①非同源染色体上的非等位基因自由组合;②同源染色体的非姐妹染色单体之间的交叉互换 | ①自然状态下发生的——自然突变;②人为条件下发生的——人工诱变 | ①染色体结构变异;②染色体数目变异 |
鉴定方法 | 光学显微镜下均无法检出,可根据是否有新性状或新性状组合确定 | 光学显微镜下可检出 | |
适用范围 | 真核生物进行有性生殖的过程中发生 | 任何生物均可发生(包括原核生物、真核生物及非细胞结构的生物) | 真核生物遗传中发生 |
生殖类型 | 自然状态下只在有性生殖中发生 | 无性生殖和有性生殖均可发生 | 无性生殖和有性生殖均可发生 |
产生机理 | 由基因的自由组合和交叉互换引起 | 基因的分子结构发生改变的结果 | 染色体的结构或数目发生变化的结果 |
细胞分裂 | 在减数分裂中发生 | 无丝分裂、有丝分裂、减数分裂均可发生 | 有丝分裂和减数分裂中均可发生 |
产生结果 | 只改变基因型,未发生基因的改变,既无“质”的变化,也无“量”的变化 | 产生新的基因,发生基因“种类”的改变,即有“质”的变化,但无“量”的变化 | 可引起基因“数量”的变化,如增添或缺失几个基因 |
意义 | 生物变异的来源之一,对生物进化有十分重要的意义 | 生物变异的根本来源,提供生物进化的原材料 | 对生物进化有一定意义 |
育种应用 | 杂交育种 | 诱变育种 | 单倍体、多倍体育种 |
知识点拨:染色体组数的判定
1.染色体组数的判断方法
(1)根据细胞中染色体的形态判断
细胞内同一种形态的染色体有几条,则含有几个染色体组。如图A细胞内同种形态的染色体有3条,则该细胞中有3个染色体组;图C细胞内同一种形态的染色体有1条,则该细胞中有1个染色体组。
细胞内有几种形态的染色体,一个染色体组内就有几条染色体。如图A细胞内有3种形态的染色体,则该细胞的一个染色体组内就有3条染色体;如图C 细胞内有5种形态的染色体,则该细胞的一个染色体组内就有5条染色体。
(2)根据基因型判断
在细胞或生物体的基因型中,控制同一性状的基因出现几次,则含有几个染色体组,可简记为“同一英文字母无论大写还是小写,出现几次就含几个染色体组”。如图B细胞内控制同一性状的基因出现4次,则含有4个染色体组。
(3)根据染色体数目的形态数判断
染色体组的数目=染色体数/染色体的形态数
如图A细胞内共含有9条染色体,染色体的形态数是3种,9/3=3,则该细胞内含有3个染色体组;如图 B细胞内共含有8条染色体,染色体的形态数是2种, 8/2=4,则该细脆内含有4个染色体组;如图C细胞内共含有5条染色体,染色体的形态数是5种,5/5=1,则该细胞内含有1个染色体组。
2.一些细胞分裂图中的染色体组数判断(如图)
①减数第一次分裂的前期,染色体4条,生殖细胞中含有染色体2条,每个染色体组有2条染色体,该细胞中有2个染色体组。
②减数第二次分裂的前期,染色体2条,生殖细胞中含有染色体2条,每个染色体组有2条染色体,该细胞中有1个染色体组。
③减数第一次分裂的后期,染色体4条,生殖细胞中含有染色体2条,每个染色体组有、2条染色体,该细胞中有2个染色体组。
④有丝分裂后期,染色体8条,生殖细胞中含有染色体2条,每个染色体组有2条染色体,该细胞中有4 个染色体组。
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