某昆虫灰体和黑体、红眼和白眼分别由等位基因A(a)和B(b)控制,两对基因均不位于Y染色体上。为研究其遗传机制,进行了杂交实验,结果见下表:
杂交编号及亲体 | 子代表现型及比例 | |
Ⅰ(红眼♀×白眼♂) | F1 | 1红眼♂∶1红眼♀∶1白眼♂∶1白眼♀ |
Ⅱ(黑体红眼♀×灰体白眼♂) | F1 | 1灰体红眼♂∶1灰体红眼♀∶1灰体白眼♂∶1灰体白眼♀ |
F2 | 6灰体红眼♂∶12灰体红眼♀∶18灰体白眼♂∶9 灰体白眼♀∶2黑体红眼♂∶4黑体红眼♀∶6黑体白眼♂∶3黑体白眼♀ |
注:F2由杂交Ⅱ中的F1随机交配产生
回答下列问题:
(1)从杂交Ⅰ的F1中选择红眼雌雄个体杂交,子代的表现型及比例为红眼♂∶红眼♀∶白眼♂=1:1:1。该子代红眼与白眼的比例不为3:1的原因是__________,同时也可推知白眼由__________染色体上的隐性基因控制。
(2)杂交Ⅱ中的雌性亲本基因型为__________。若F2灰体红眼雌雄个体随机交配,产生的F3有__________种表现型,F3中灰体红眼个体所占的比例为__________。
(3)从杂交Ⅱ的F2中选择合适个体,用简便方法验证杂交Ⅱ的F1中的灰体红眼雄性个体的基因型,用遗传图解表示_____。
(1). 红眼雌性个体中B基因纯合致死 (2). X (3). aaXBXb (4). 6 (5). 16/27 (6).
【解析】
【分析】
某昆虫灰体和黑体(A、a)、红眼和白眼(B、b)分别由两对等位基因控制,且两对等位基因均不位于Y染色体上,因此,不用考虑同源区段。从杂交Ⅱ的亲本为黑体♀和灰体♂,F1全为灰体,F2无论雌雄灰体∶黑体=3∶1,可知灰体为显性,且A、a位于常染色体(若位于X的非同源区段,则F1雄性全为黑体,不符合题意)。杂交Ⅱ的亲本为黑体♀(aa)和灰体♂(AA)。同理,根据组合Ⅱ的F2可知,雌性中红眼∶白眼=4∶3,雄性中红眼∶白眼=1∶3,可知控制该对性状的基因位于X染色体上,且杂交Ⅱ的亲本为红眼♀和白眼♂,F1雄性中红眼∶白眼=1∶1,可知红眼为显性,且杂交Ⅱ的亲本为红眼♀(XBXb)和白眼♂(XbY)。
【详解】(1)由以上分析可知,红眼、白眼基因(B、b)位于X染色体上。杂交Ⅱ的亲本为红眼♀(XBXb)和白眼♂(XbY)。F1雌性为1/2XBXb、1/2XbXb,雌配子为1/4XB、3/4Xb,雄性为1/2XBY、1/2XbY,雄配子为1/4XB、1/4Xb、1/2Y,F2雌性中红眼∶白眼=4∶3,雄性中红眼∶白眼=1∶3,可知红眼中XBXB致死。因此杂交Ⅰ(XBXb、XbY)的F1中选择红眼雌雄(XBXb、XBY)交配,后代比例为红眼♀(XBXb)∶红眼♂(XBY)∶白眼♂(XbY)=1∶1∶1,红眼∶白眼为2∶1,不是3∶1。
(2)据分析可知,杂交Ⅱ的亲本为黑体红眼♀(aaXBXb)和灰体白眼♂(AAXbY),雌性亲本基因型为aaXBXb。若F2灰体红眼雌雄果蝇随机交配,随机交配的亲本为A_XBXb×A_XBY,A_中有1/3AA、2/3Aa,产生的F3表现型有2×3=6种。随机交配的母本为1/3AAXBXb、2/3AaXBXb,雌配子为2/6AXB、2/6AXb、1/6aXB、1/6aXb,随机交配的父本为1/3AAXBY、2/3AaXBY,雄配子为2/6AXB、1/6aXB、2/6AY、1/6aY,利用棋盘法计算,由于XBXB致死,因此F3中灰体红眼的比例为(4+2+4+2+2+2)/(6×6-4-2-2-1)=16/27。
(3)用简便方法验证杂交Ⅱ的F1中的灰体红眼雌雄性个体(AaXBY)的基因型,通常采用将待测个体与隐性个体杂交,即让F1与黑体白眼雌果蝇(aaXbXb)进行杂交。遗传图解的书写要注意:亲本的基因型及表现型、子代的基因型和表现型、配子及各种符号、子代表现型比例,注表现型中应有性别。正确的遗传图解书写如下。
【点睛】本题的切入点是基因的位置判断,快速判断基因的位置能为解答本题赢取更多的时间,从杂交Ⅱ的F2的雌雄中红眼、白眼的比例不一致可以判断相关基因位于X染色体上,结合F1黑体与灰体判断另一对等位基因位于常染色体上,注意雌雄比例一致不一定位于常染色体上,在此基础上再进行致死判断及概率计算。要求学生在平时的做题中注意遗传规律的总结及概率计算方法的熟练应用。
基因的自由组合定律与应用:
1.自由组合定律:控制不同性状的遗传因子的分离和组合是互不干扰的;在形成配子时,决定同一性状的成对的遗传因子彼此分离,决定不同性状的遗传因子自由组合。
2. 实质
(1)位于非同源染色体上的非等位基因的分离或组合是互不干扰的。
(2)在减数分裂过程中,同源染色体上的等位基因彼此分离的同时,非同源染色体上的非等位基因自由组合。
3.适用条件
(1)有性生殖的真核生物。
(2)细胞核内染色体上的基因。
(3)两对或两对以上位于非同源染色体上的非等位基因。
4.细胞学基础:基因的自由组合定律发生在减数第一次分裂后期。
5.应用
(l)指导杂交育种,把优良性状重组在一起。
(2)为遗传病的预测和诊断提供理沦依据。
条件 | 种类和分离比 | 相当于孟德尔的分离比 |
显性基因的作用可累加 | 5种,1:4:6:4:1 | 按基因型中显性基因个数累加 |
正常的完全显性 | 4种,9:3:3:1 | 正常比例 |
只要A(或B)存在就表现为同一种,其余正常为同一种,其余正常表现 | 3种,12:3:1 | (9:3):3:1 |
单独存在A或B时表现同一种,其余正常表现 | 3种,9:6:1 | 9:(3:3):1 |
aa(或hb)存在时表现为同一种,其余正常表现 | 3种,9:3:4 | 9:3:(3:1) |
A_bb(或aaB_)的个体表现为一种,其余都是另一种 | 2种,13:3 | (9:3:1):3 |
A、B同时存在时表现为同一种,其余为另一种 | 2种,9:7 | 9:(3:3:1) |
只要存在显性基因就表现为同一种 | 2种,15:1 | (9:3:3):1 |
分离定律 | 自由组合定律 | ||
两对相对性状 | n对相对性状 | ||
相对性状的对数 | 1对 | 2对 | n对 |
等位基因及位置 | 1对等位基因位于1对同源染色体上 | 2对等位基因位于2对同源染色体上 | n对等位基因位于n对同源染色体上 |
F1的配子 | 2种,比例相等 | 4种,比例相等 | 2n种,比例相等 |
F2的表现型及比例 | 2种,3:1 | 4种,9:3:3:1 | 2n种,(3:1)n |
F2的基因型及比例 | 3种,1:2:1 | 9种,(1:2:1)2 | 3n种,(1:2:1)n |
测交后代表现型及比例 | 2种,比例相等 | 4种,比例相等 | 2n种,比例相等 |
遗传实质 | 减数分裂时,等位基因随同源染色体的分离而分开,分别进入不同配子中 | 减数分裂时,在等位基因随同源染色体分开而分离的同时,非同源染色体上的非等位基因自由组合,进而进入同一配子中 | |
实践应用 | 纯种鉴定及杂种自交纯合 | 将优良性状重组在一起 | |
联系 | 在遗传中,分离定律和自由组合定律同时起作用:在减数分裂形成配子时,既有同源染色体上等位基因的分离,又有非同源染色体上非等位基因的自由组合 |
知识拓展:
1、两对相对性状杂交试验中的有关结论
(1)两对相对性状由两对等位基因控制,且两对等位基因分别位于两对同源染色体。
(2)F1减数分裂产生配子时,等位基因一定分离,非等位基因(位于非同源染色体上的非等位基因)自由组合,且同时发生。
(3)F2中有16种组合方式,9种基因型,4种表现型,比例9:3:3:1。
2、自由组合定律的实质:减I分裂后期等位基因分离,非等位基因自由组合。
3、孟德尔成功的原因分析
(1)正确选择实验材料豌豆适合作杂交实验材料酌优点有:
①具有稳定的、易于区分的相对性状。
②严格自花传粉,闭花受粉,在自然状态下均是纯种。
③花比较大,易于做人工杂交实验。
(2)精心设计实验程序
①采取单一变量分析法,即分别观察和分析在一个时期内的一对相对性状的差异,最大限度地排除各种复杂因素的干扰。
②遵循了由简单到复杂的原则,即先研究一对相对性状的遗传,再研究多对相对性状的遗传,由此从数学统计中发现遗传规律。
③运用了严密的假说—演绎法。针对发现的问题提出假说,并设计实验验证假说,在不同的杂交实验中分别验证假说的正确性,从而使假说变成普遍的规律。
(3)精确的统计分析通过对一对相对性状、两对相对性状杂交实验中子代出现的性状进行分类、计数和数学归纳,找出实验显示出来的规律性,并深刻的认识到比例中所隐藏的意义和规律。
(4)首创了测交的方法巧妙地设计了测交方法,证明了假说的正确性。这种以杂交子一代个体与隐性纯合子进行测交的方法,已成为遗传学分析的经典方法。
4、遗传规律的再发现
(1)1909年,丹麦生物学家约翰逊把“遗传因子”叫做基因。
(2)因为孟德尔的杰出贡献,他被公认为“遗传学之父”。
例 下列哪项不是孟德尔选用豌豆作实验材料并获得成功的原因( )
A.豌豆具有稳定的、容易区分的相对性状
B.豌豆是严格闭花受粉的植物
C.用统计学的方法引入对实验结果的分析
D.豌豆在杂时,母本不需去雄
思路点拨:孟德尔获得成功的原因有:①正确选择实验材料;②精心设计实验程序;③精确的统计分析; ④首创了测交方法。孟德尔的杂交实验中,母本是必须去雄的。所以D选项错误。答案D
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