2021高考生物一轮复习第五单元孟德尔定律和伴性遗传第15讲基因的自由组合定律教案新人教版

2021高考生物一轮复习第五单元孟德尔定律和伴性遗传第15讲基因的自由组合定律教案新人教版

- 1 - 第 15 讲 基因的自由组合定律 考点一 两对相对性状的遗传实验及基因的自由组合定律 1.发现问题——两对相对性状的杂交实验 (1)实验过程 P 黄色圆粒×绿色皱粒 F1 黄色圆粒 F2 9 黄色圆粒∶3 黄色皱粒∶3 绿色圆粒∶1 绿色皱粒 (2)结果分析 结果 结论 F1 全为黄色圆粒 说明黄色和圆粒为显性性 状 F2 中圆粒∶皱粒=3∶1 说明种子粒形的遗传遵循 分离定律 F2 中黄色∶绿色=3∶1 说明种子粒色的遗传遵循 分离定律 F2 中出现两种亲本类型(黄色圆粒、绿色皱粒),新出现两种性状 (绿色圆粒、黄色皱粒) 说明不同性状之间进行了 自由组合 2.提出假说——对自由组合现象的解释 (1)理论解释(提出假设) ①两对相对性状分别由两对遗传因子控制。 ②F1 产生配子时,每对遗传因子彼此分离,不同对的遗传因子可以自由组合。 ③F1 产生的雌配子和雄配子各有 4 种,且数量比相等。 ④受精时,雌雄配子的结合是随机的。 (2)遗传图解 - 2 - P YYRR(黄色圆粒)×yyrr(绿色皱粒) F1 YyRr(黄色圆粒) F2 ? ①写出 F1 产生的 4 种配子的基因型及比例:YR∶Yr∶yR∶yr=1∶1∶1∶1。 ②试写出 F2 中 4 种表现型包含的基因型及比例。 a.黄色圆粒:1/16YYRR,1/8YYRr,1/8YyRR,1/4YyRr。 b.黄色皱粒:1/16YYrr,1/8Yyrr。 c.绿色圆粒:1/16yyRR,1/8yyRr。 d.绿色皱粒:1/16yyrr。 ③两对相对性状杂交实验结果分析。 a.纯合子共有 4 种,每一种纯合子在 F2 中所占比例均为 1/16。 b.一对基因纯合、一对基因杂合的单杂合子共有 4 种,每一种单杂合子在 F2 中所占比例均为 1/8。 c.两对基因均杂合的双杂合子有 1 种,在 F2 中所占比例为 1/4。 3.演绎推理——对自由组合现象解释的验证 (1)验证方法:测交实验。 (2)遗传图解: (3)结果与结论:测交后代的黄色圆粒、黄色皱粒、绿色圆粒、绿色皱粒,比例为 1∶1∶1∶1。 证明对自由组合现象的理论解释是正确的。 4.得出结论——自由组合定律 (1)自由组合定律内容 ①控制不同性状的遗传因子的分离和组合是互不干扰的。 - 3 - ②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)细胞学基础 (3)基因自由组合定律的实质 ①实质:非同源染色体上的非等位基因自由组合。 ②时间:减数第一次分裂后期。 ③范围:进行有性生殖的生物,真核细胞的核内染色体上的基因。无性生殖和细胞质基因遗传 时不遵循基因的自由组合定律。 5.孟德尔成功的原因分析 (1)材料:科学地选择了豌豆作为实验材料。 (2)对象:由一对性状到多对性状。 (3)杂交后代的处理方法:应用了统计学方法对实验结果进行分析。 (4)研究方法:运用假说—演绎法。 [纠误诊断] (1)F2 的 9∶3∶3∶1 性状分离比一定依赖于雌雄配子的随机结合。( √ ) (2)F1(基因型为 YyRr)产生的精子中,基因型为 YR 和基因型为 yr 的比例为 1∶1。( √ ) (3)F1(基因型为 YyRr)产生基因型 YR 的卵细胞和基因型 YR 的精子数量之比为 1∶1。( × ) 提示:精子的数量比卵细胞多。 (4)基因自由组合定律是指 F1 产生的 4 种类型的精子和 4 种卵细胞可以自由组合。( × ) 提示:自由组合定律是指 F1 产生配子时非同源染色体上的非等位基因自由组合。 (5)自由组合定律的实质是等位基因分离的同时,非等位基因自由组合。( × ) - 4 - 提示:自由组合定律的实质是同源染色体上等位基因分离的同时,非同源染色体上的非等位基 因自由组合。 (6)某个体自交后代性状分离比为 3∶1,则说明此性状一定是由一对等位基因控制的。 ( × ) 提示:自交后代性状分离比为 3∶1,此性状可能由两对等位基因控制。 1.据图思考回答: (1)甲图表示基因在染色体上的分布情况,其中哪些基因不遵循基因的自由组合定律?为什么? 提示:A、a 与 D、d 和 B、B 与 C、c 分别位于同一对同源染色体上,不遵循该定律。只有位于非 同源染色体上的非等位基因之间,其遗传时才遵循自由组合定律。 (2)乙图中基因自由组合发生在哪些过程中?为什么? 提示:④⑤。基因自由组合发生于产生配子的减数第一次分裂过程中,而且是非同源染色体上 的非等位基因之间的重组,故①～⑤过程中仅④、⑤过程发生基因自由组合,①、②过程仅发 生了等位基因分离,未发生基因自由组合。 2.实验室中有一批未交配的纯种灰体紫眼和纯种黑体红眼果蝇,每种果蝇雌雄个体都有。已知: 上述两对相对性状均属于完全显性遗传,性状的遗传遵循遗传的基本定律。灰体和黑体这对相 对性状由一对位于第Ⅱ号同源染色体上的等位基因控制,所有果蝇都能正常生活。如果控制果 蝇紫眼和红眼的基因也位于常染色体上,请设计一个杂交方案,以确定控制紫眼和红眼的基因 是否也位于第Ⅱ号同源染色体上,并预期结果,作出相应的结论。 提示:让纯种灰体紫眼果蝇和纯种黑体红眼果蝇交配得子代 F1,再让 F1 雌雄果蝇杂交得 F2,观察 并记录 F2 的性状分离比。 - 5 - 预期结果和结论:①如果 F2 出现四种性状,其分离比为 9∶3∶3∶1(符合基因的自由组合定律), 则说明控制紫眼和红眼的这对基因不是位于第Ⅱ号同源染色体上。 ②如果 F2 不出现为 9∶3∶3∶1 的分离比(不符合基因的自由组合定律),则说明控制紫眼和红 眼的这对基因位于第Ⅱ号同源染色体上。 3.科学家将耐盐植物的耐盐基因成功导入到了小麦体内,结果发现一批植物自交后代耐盐∶不 耐盐=3∶1,另一批植物自交后代耐盐∶不耐盐=15∶1。请你解释这一现象。 提示:自交后代耐盐∶不耐盐=3∶1 的植物,其亲本只在一条染色体上导入了耐盐基因。自交后 代耐盐∶不耐盐=15∶1 的植物,其亲本两条非同源染色体上都导入了耐盐基因。 4.基因型为 AaDdTt 的植株产生配子的种类及比例为 AtD∶aTD∶ATD∶atD∶Atd∶aTd∶ATd∶ atd=9∶9∶1∶1∶9∶9∶1∶1,请你解释其产生的原因(不考虑突变和致死情况)。 提示:①A、t 基因在一条染色体上,a、T 基因在对应的同源染色体上,D、d 基因在另一对同源 染色体上。②在减数分裂过程中,部分细胞在减数第一次分裂前期 A、a 和 T、t 基因所在的染 色体发生了交叉互换。 题型一 两对相对性状的遗传实验分析 1.黄色圆粒(YyRr)豌豆自交,从其子代中任取一株黄色圆粒豌豆与绿色皱粒豌豆杂交,后代不 可能出现的表现型比例是( D ) A.只有一种表现型 B.1∶1 C.1∶1∶1∶1 D.3∶1∶3∶1 解析:黄色圆粒(YyRr)豌豆自交,后代黄色圆粒豌豆的基因型为 YYRR 或 YYRr 或 YyRR 或 YyRr, 与 yyrr 的豌豆杂交,后代出现的表现型比例是只有一种或两种 1∶1 或四种 1∶1∶1∶1。 2.(2019·广西联考)在孟德尔两对相对性状的杂交实验中,黄色圆粒豌豆(YyRr)自交产生 F2。 下列表述正确的是( C ) A.实验过程中孟德尔都必须在豌豆开花前对母本去雄 B.F1 产生基因型为 YR 的卵细胞和精子数量之比为 1∶1 C.F1 自交产生的黄色圆粒豌豆中能够稳定遗传的个体占 1/9 D.基因的自由组合定律是指 F1 产生的 4 种类型的精子和卵细胞的自由组合 解析:在孟德尔两对相对性状的杂交实验中,纯合亲本杂交产生 F1 的实验需要在豌豆开花前对 母本去雄,F1 自交的实验不需要对母本去雄;F1 的卵原细胞和精原细胞经过减数分裂,分别产生 卵细胞和精子,通常精子的数量远大于卵细胞的数量;F1 自交产生的黄色圆粒豌豆(基因型为 Y - 6 - R )中能够稳定遗传的个体(基因型为 YYRR)占 1/9;自由组合定律是指 F1 产生配子时,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。 题型二 基因自由组合定律的实质 3.(2019·广东六校联考)如图表示两对等位基因在染色体上的分布情况(显性基因对隐性基 因为完全显性),若图 1、2、3 中的同源染色体均不发生交叉互换,则图中所示个体自交后代的 表现型种类依次是( B ) A.2、2、4 B.2、3、4 C.2、4、4 D.4、4、4 解析:图 1 个体自交后代有 3 种基因型,2 种表现型;图 2 个体自交后代有 3 种基因型(AAbb、 aaBB、AaBb),3 种表现型;图 3 个体自交后代有 9 种基因型,4 种表现型。 4.(2014·福建卷节选)人类对遗传的认知逐步深入: (1)在孟德尔豌豆杂交实验中,纯合的黄色圆粒(YYRR)与绿色皱粒(yyrr)的豌豆杂交,若将 F2 中 黄色皱粒豌豆自交,其子代中表现型为绿色皱粒的个体占 。进一步研究发现 r 基因的 碱基序列比 R 基因多了 800 个碱基对,但 r 基因编码的蛋白质(无酶活性)比 R 基因编码的淀粉 支酶少了末端 61 个 氨基酸,推测 r 基因转录的 mRNA 提前出现 。 试从基因表达 的角度,解释在孟德尔“一对相对性状的杂交实验”中,所观察的 7 种性状的 F1 中显性性状得 以体现,隐性性状不体现的原因是 。 (2)摩尔根用灰身长翅(BBVV)与黑身残翅(bbvv)的果蝇杂交,将 F1 中雌果蝇与黑身残翅雄果蝇 进行测交,子代出现四种表现型,比例不为 1∶1∶1∶1,说明 F1 中雌果蝇产生了 种配子。 实验结果不符合自由组合定律,原因是这两对等位基因不满足该定律 “ ”这一基本条件。 解析:(1)P:YYRR×yyrr→F1:YyRr,YyRr 个体自交得到的 F2 中黄色皱粒豌豆的基因型为 1/3YYrr、2/3Yyrr,其中只有基因型为 Yyrr 的个体自交才能得到表现型为绿色皱粒的个体,因 此,黄色皱粒豌豆自交得到绿色皱粒(yyrr)个体的概率为 2/3×1/4×1=1/6。mRNA 上的终止密 码子不编码氨基酸,可以起到终止翻译的作用。根据题意可知,r 基因的碱基序列比 R 基因多了 800 个碱基对,但 r 基因编码的蛋白质比 R 基因编码的蛋白质少了末端 61 个氨基酸,由此可推 测 r 基因转录的 mRNA 上提前出现了终止密码子。基因对性状的控制是通过蛋白质来实现的, - 7 - 在 F1 中隐性性状不体现,可以从转录、翻译及蛋白质的活性三方面分析。(2)测交结果中的表 现型种类数即为被测交个体产生的配子种类数,但比例不为 1∶1∶1∶1,说明这两对等位基因 不遵循自由组合定律,即这两对基因并非是分别位于两对同源染色体上的两对等位基因。 答案:(1)1/6 终止密码(子) 显性基因表达,隐性基因不转录,或隐性基因不翻译,或隐性 基因编码的蛋白质无活性或活性低 (2)4 非同源染色体上非等位基因 题型三 自由组合定律的验证 5.(2019·河北唐山月考)现有纯种果蝇品系①～④,其中品系①的性状为显性,品系②～④均 只有一种性状是隐性,其他性状均为显性。这四个品系的隐性性状及控制该隐性性状的基因所 在的染色体如下表所示: 品系 ① ② ③ ④ 隐性性状 残翅 黑身 紫红眼 基因所在的染色体 Ⅱ、Ⅲ Ⅱ Ⅱ Ⅲ 若需验证自由组合定律,可选择交配的品系组合为( D ) A.①×④ B.①×② C.②×③ D.②×④ 解析:验证自由组合定律时所选择的两个类型应具有两对相对性状,且控制两对相对性状的基 因必须是位于两对同源染色体上。据此判断应为②和④。 6.用纯种有色饱满子粒的玉米与无色皱缩子粒的玉米杂交(实验条件满足实验要求),F1 全部表 现为有色饱满,F1 自交后,F2 的性状表现及比例为有色饱满 73%,有色皱缩 2%,无色饱满 2%,无色 皱缩 23%。回答下列问题: (1)上述一对性状的遗传符合 定律。 (2)上述两对性状的遗传是否符合自由组合定律?为什么? (3)请设计一个实验方案,进一步验证这两对性状的遗传是否符合自由组合定律。(实验条件满 足实验要求) 实验方案实施步骤: ① ; ② ; ③ 。 结果预测:后代种子四种表现型不符合 。 - 8 - 解析:分析 F2 的表现型,每一对相对性状的分离比为 3∶1,符合基因的分离定律。两对相对性状 的分离比不符合 9∶3∶3∶1,不符合基因的自由组合定律。验证两对基因的遗传是否符合基因 的自由组合定律,应用测交的方法。 答案:(1)基因的分离 (2)不符合,因为玉米粒色和粒形的每对相对性状的分离比均为 3∶1,两对性状综合考虑,如果 符合自由组合定律,F1 自交后代分离比应符合 9∶3∶3∶1,与实际情况不符。 (3)实验方案实施步骤 ①纯种有色饱满的玉米和纯种无色皱缩的玉米杂交,获得 F1 ②取 F1 植株,与无色皱缩的玉米进行杂交 ③收获杂交后代种子,并统计不同表现型的数量比例 结果预测:1∶1∶1∶1 考点二 基因自由组合定律应用的相关题型 题型一 根据亲本的基因型推断子代的基因型和表现型及比例 [解题指导] 1.思路 将多对等位基因的自由组合分解为若干分离定律分别分析,再运用乘法原理进行组合。 2.方法 题型分类 解题规律 示例 配子类型 (配子种 类数) 2n(n 为等位基因对数) AaBbCCDd 产生配子种类数为 23=8 配子间结 合方式 配子间结合方式种类数等于配 子种类数的乘积 AABbCc×aaBbCC 配子间结合方 式种类数=4×2=8 子代基因型 (或表现型) 种类 双亲杂交(已知双亲基因型),子 代基因型(或表现型)等于各性 状按分离定律所求基因型种类 数(或表现型种类数)的乘积 AaBbCc×Aabbcc, 基因型为 3×2×2=12(种),表现 型为 2×2×2=8(种) 基因型 按分离定律求出相应基因型(或 AABbDd×aaBbdd,F1 中 AaBbDd 所 - 9 - (或表现型) 的比例 表现型)概率,然后利用乘法原 理进行组合 占的比例为 1×1/2×1/2=1/4 纯合子或 杂合子出 现的比例 按分离定律求出纯合子的概率 的乘积为纯合子出现的比例,杂 合子概率=1-纯合子概率 AABbDd×AaBBdd 杂交,AABBdd 所 占比例为 1/2×1/2×1/2=1/8 [方法应用] 1.(2019·湖北重点中学联考)某个体(AaBbCc……)含有 n 对等位基因,且一对等位基因均控制 一对相对性状,也不存在基因连锁现象。正常情况下,下列不能用 2n 表示的是( C ) A.测交后代的基因型种类数 B.测交后代的表现型种类数 C.自交后代的基因型种类数 D.自交后代的表现型种类数 解析:依题意可知,一对等位基因的个体测交,如 Aa×aa,其后代有 2 种基因型、2 种表现型,因 此含有 n 对等位基因的个体,其测交后代的基因型和表现型的种类数均为 2n;一对等位基因的 个体自交,如 Aa×Aa,其后代有 3 种基因型、2 种表现型,所以含有 n 对等位基因的个体,其自 交后代的基因型和表现型的种类数分别为 3n 和 2n。 2.(2019·山东烟台期末)小麦粒色受不连锁的三对基因 A/a、B/b、C/c 控制。A、B 和 C 决定 红色,每个基因对粒色增加效应相同且具叠加性,a、b 和 c 决定白色。将粒色最浅和最深的植 株杂交得到 F1。F1 的自交后代中,与基因型为 AaBbcc 的个体表现型相同的概率是( B ) A.1/64 B.15/64 C.6/64 D.1/16 解析:根据题意,将粒色最浅和最深的植株杂交,就是 aabbcc 与 AABBCC 杂交,则 F1 为 AaBbCc。 又因为每个基因对粒色增加效应相同且具叠加性,所以后代表现型与 AaBbcc 相同的个体有 AAbbcc、aaBBcc、aabbCC、AabbCc、aaBbCc。让 F1 自交,将三对基因分别考虑,Aa×Aa 后代是 Aa 的概率为 1/2,后代是 AA 或 aa 概率为 1/4,Bb×Bb 和 Cc×Cc 后代同理,所以后代表现型与 AaBbcc 相同的概率 为:AaBbcc(1/2×1/2×1/4)+AAbbcc(1/4×1/4×1/4)+aaBBcc(1/4×1/4×1/4)+aabbCC(1/4 ×1/4×1/4)+AabbCc(1/2×1/4×1/2)+aaBbCc(1/4×1/2×1/2)=15/64。 题型二 由子代推断亲代的基因型 [解题指导] - 10 - 1.利用基因式法推测亲本的基因型 (1)根据亲本和子代的表现型写出亲本和子代的基因式,如基因式可表示为 A B 、A bb。 (2)根据基因式推出基因型(此方法只适用于亲本和子代表现型已知且显隐性关系已知时)。 2.根据子代表现型及比例推测亲本基因型 规律:根据子代表现型比例拆分为分离定律的分离比,确定每一相对性状的亲本基因型,再组 合。如: (1)9∶3∶3∶1⇒(3∶1)(3∶1)⇒(Aa×Aa)(Bb×Bb); (2)1∶1∶1∶1⇒(1∶1)(1∶1)⇒(Aa×aa)(Bb×bb); (3)3∶3∶1∶1⇒(3∶1)(1∶1)⇒(Aa×Aa)(Bb×bb); (4)3∶1⇒(3∶1)×1⇒(Aa×Aa)×(BB×BB)或(Aa×Aa)×(BB×Bb)或(Aa×Aa)×(BB×bb)或 (Aa×Aa)×(bb×bb)。 [方法应用] 3.在家蚕遗传中,黑色(A)与淡赤色(a)是有关蚁蚕(刚孵化的蚕)体色的相对性状,黄茧(B)与 白茧(b)是有关茧色的相对性状,假设这两对相对性状自由组合,有三对亲本组合,杂交后得到 的数量比如表,下列说法错误的是( C ) 黑蚁黄茧 黑蚁白茧 淡赤蚁黄茧 淡赤蚁白茧 组合一 9 3 3 1 组合二 0 1 0 1 组合三 3 0 1 0 A.组合一亲本一定是 AaBb×AaBb B.组合三亲本可能是 AaBB×AaBB C.若组合一和组合三亲本杂交,子代表现型及比例与组合三的相同 D.组合二亲本一定是 Aabb×aabb 解析:组合一的杂交后代比例为 9∶3∶3∶1,所以亲本一定为 AaBb×AaBb;组合二杂交后代只 有白茧,且黑蚁与淡赤蚁比例为 1∶1,所以亲本一定为 Aabb×aabb;组合三杂交后代只有黄茧, 且黑蚁与淡赤蚁比例为 3∶1,所以亲本为 AaBB×AaBB 或 AaBB×AaBb 或 AaBB×Aabb;只有组合 一中 AaBb 和组合三中 AaBB 杂交,子代表现型及比例才与组合三的相同。 4.(2019·海南卷)某自花传粉植物的矮茎/高茎、腋花/顶花这两对相对性状各由一对等位基 因控制,这两对等位基因自由组合。现有该种植物的甲、乙两植株,甲自交后,子代均为矮茎, - 11 - 但有腋花和顶花性状分离;乙自交后,子代均为顶花,但有高茎和矮茎性状分离。回答下列问 题: (1)根据所学的遗传学知识,可推断这两对相对性状的显隐性。仅通过对甲、乙自交实验结果 的分析进行推断的思路是 。 (2)经分析,确定高茎和腋花为显性性状,若用 A/a 表示控制茎高度的基因、B/b 表示控制花位 置的基因,则甲的表现型和基因型分别是 ,乙的表现型和基因型分别 是 ;若甲和乙杂交,子代的表现型及其分离比 为 。 (3)若要验证甲和乙的基因型,可用测交的方法,即用另一植株丙分别与甲、乙进行杂交,丙的 基因型为 ,甲、乙测交子代发生分离的性状不同,但其分离比均 为 ,乙测交的正反交结果 (填“相同”或“不同”)。 解析:(1)根据甲自交后代出现腋花和顶花性状分离可以确定这对性状的显隐性,若甲为腋花, 则腋花为显性,顶花为隐性,若甲为顶花,则腋花为隐性,顶花为显性;根据乙自交后代出现高 茎和矮茎的性状分离可确定该性状的显隐性,若乙为高茎,则高茎是显性,矮茎是隐性性状,若 乙为矮茎,则矮茎为显性,高茎为隐性性状。 (2)经分析,确定高茎和腋花为显性性状,若用 A/a 表示控制茎高度的基因、B/b 表示控制花位 置的基因,根据甲和乙的自交后代均出现性状分离可知,甲和乙均为杂合子,故甲的基因型为 aaBb,表现为矮茎腋花;乙的基因型为 Aabb,表现为高茎顶花。若甲 aaBb 和乙 Aabb 杂交,子代 中 AaBb 高茎腋花∶Aabb 高茎顶花∶aaBb 矮茎腋花∶aabb 矮茎顶花=1∶1∶1∶1。 (3)若要验证甲和乙的基因型,可用测交的方法,则丙应该为隐性纯合子 aabb。分别与甲、乙进 行测交,若甲测交后代:矮茎腋花∶矮茎顶花=1∶1,则甲基因型为 aaBb;若乙测交后代:高茎顶 花∶矮茎顶花=1∶1,则乙基因型为 Aabb,而且甲、乙测交后代的分离比均为 1∶1。由于自花 传粉植物无性染色体,两对基因均在常染色体上,故乙测交的正反交结果相同,均为高茎顶花∶ 矮茎顶花=1∶1。 答案:(1)若甲为腋花,则腋花为显性,顶花为隐性,若甲为顶花,则腋花为隐性,顶花为显性;若 乙为高茎,则高茎是显性,矮茎是隐性性状,若乙为矮茎,则矮茎为显性,高茎为隐性性状 (2)矮茎腋花、aaBb 高茎顶花、Aabb 高茎腋花∶高茎顶花∶矮茎腋花∶矮茎顶花=1∶1∶1∶ 1 (3)aabb 1∶1 相同 题型三 不同对基因在染色体上位置的判断与探究 - 12 - [解题指导] 1.判断基因是否位于不同对同源染色体上 以 AaBb 为例,若两对等位基因分别位于两对同源染色体上,则产生四种类型的配子。在此基础 上进行测交或自交时会出现特定的性状分离比,如 1∶1∶1∶1 或 9∶3∶3∶1(或 9∶7 等变式), 也会出现致死背景下特殊的性状分离比,如 4∶2∶2∶1、6∶3∶2∶1。在涉及两对等位基因遗 传时,若出现上述性状分离比,可考虑基因位于两对同源染色体上。 2.完全连锁遗传现象中的基因确定 基因完全连锁(不考虑交叉互换)时,不符合基因的自由组合定律,其子代也呈现特定的性状分 离比,如图所示: [方法应用] 5.(2017·全国Ⅲ卷节选)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、② AAbbEE 和③AABBee。假定不发生染色体变异和染色体交换,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) 解析:实验思路:将确定三对基因是否分别位于三对染色体上的问题,拆分为判定每两对基因 是否位于一对染色体上,如利用①和②进行杂交去判定 A/a 和 B/b 是否位于一对染色体上。 实验过程:(以判定 A/a 和 B/b 是否位于一对染色体上为例) - 13 - × F1 F2 预期结果及结论: 若 F2 的表现型及比例为有眼正常刚毛∶有眼小刚毛∶无眼正常刚毛∶无眼小刚毛=9∶3∶3∶1, 则 A/a 和 B/b 位于两对染色体上。 若 F2 的表现型及比例为有眼正常刚毛∶无眼小刚毛=3∶1 或者有眼小刚毛∶有眼正常刚毛∶无 眼正常刚毛=1∶2∶1,则 A/a 和 B/b 位于同一对染色体上。 同理,用①与③杂交,判断 A/a 和 E/e 是否位于一对染色体上;用②与③杂交,判断 B/b 和 E/e 是否位于一对染色体上。 答案: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。 6.(2018·全国Ⅲ卷)某小组利用某二倍体自花传粉植物进行两组杂交实验,杂交涉及的四对 相对性状分别是:红果(红)与黄果(黄),子房二室(二)与多室(多),圆形果(圆)与长形果(长), 单一花序(单)与复状花序(复)。实验数据如表: 组别 杂交组合 F1 表现型 F2 表现型及个体数 甲 红二×黄多 红二 450 红二、160 红多、 150 黄二、50 黄多 红多×黄二 红二 460 红二、150 红多、 160 黄二、50 黄多 乙 圆单×长复 圆单 660 圆单、90 圆复、 90 长单、160 长复 圆复×长单 圆单 510 圆单、240 圆复、 240 长单、10 长复 回答下列问题: (1)根据表中数据可得出的结论是:控制甲组两对相对性状的基因位于 上,依 据是 ;控制乙组两对相对性状的基因位于 (填“一对”或“两对”)同源染色体上,依据是 。 - 14 - (2)某同学若用“长复”分别与乙组的两个 F1 进行杂交,结合表中数据分析,其子代的统计结果 不符合 的比例。 解析:(1)由于表中数据显示甲组 F2 的表现型及比例为红二∶红多∶黄二∶黄多≈9∶3∶3∶1, 该比例符合基因的自由组合定律的性状分离比,所以控制甲组两对相对性状的基因位于非同 源染色体上。 乙组 F2 的表现型中,每对相对性状表现型的比例都符合 3∶1,即圆形果∶长形=3∶1,单一花序∶ 复状花序=3∶1。而圆单∶圆复∶长单∶长复不符合 9∶3∶3∶1 的性状分离比,不符合自由组 合定律,所以控制乙组两对相对性状的基因位于一对同源染色体上。 (2)根据乙组的相对性状表现型分离比可知,控制乙组两对相对性状的基因位于一对同源染色 体上,所以用“长复”(隐性纯合子)分别与乙组的两个 F1 进行杂交,不会出现测交结果为 1∶1∶ 1∶1 的比例。 答案:(1)非同源染色体 F2 中两对相对性状表现型的分离比符合 9∶3∶3∶1 一对 F2 中每 对相对性状表现型的分离比都符合 3∶1,而两对相对性状表现型的分离比不符合 9∶3∶3∶1 (2)1∶1∶1∶1 题型四 多对基因自由组合分析 [解题指导] n 对等位基因(完全显性)位于 n 对同源染色体上的遗传规律 相对 性状 对数 等位 基因 对数 F1 配子 F1 配子 可能组 合数 F2 基因型 F2 表现型 种 类 比例 种 类 比例 种 类 比例 1 1 2 1∶1 4 3 1∶2∶1 2 3∶1 2 2 22 (1∶1)2 42 32 (1∶2∶1)2 22 (3∶1)2 3 3 23 (1∶1)3 43 33 (1∶2∶1)3 23 (3∶1)3 … … … … … … … … … n n 2n (1∶1)n 4n 3n (1∶2∶1)n 2n (3∶1)n 在解答这类题目时首先弄清多对基因之间的互作关系,最好在草纸上画出基因间的互作关系。 再者从特殊的性状分离比入手进行分析,如 27/64=(3/4)3,1/8=(1/2)3 等。 [方法应用] - 15 - 7.(2013·福建卷)甘蓝型油菜花色性状由三对等位基因控制,三对等位基因分别位于三对同 源染色体上。花色表现型与基因型之间的对应关系如表。 表现型 白花 乳白花 黄花 金黄花 基因型 AA Aa aaB aa D aabbdd 请回答: (1)白花(AABBDD)×黄花(aaBBDD),F1 基因型是 ,F1 测交后代的花色表现 型及其比例是 。 (2)黄花(aaBBDD)×金黄花,F1 自交,F2 中黄花基因型有 种,其中纯合个体占黄 花的比例是 。 (3)甘蓝型油菜花色有观赏价值,欲同时获得四种花色表现型的子一代,可选择基因型为 的个体自交,理论上子一代比例最高的花色表现型是 。 解析:(1)P:AABBDD×aaBBDD→F1:AaBBDD F1 测交:AaBBDD×aabbdd ↓ AaBbDd aaBbDd 乳白花 黄花 比例 1 2 ×1×1= 1 2 1 2 ×1×1= 1 2 故 1 ∶ 1 即 F1 测交后代的花色表现型及其比例为乳白花∶黄花=1∶1。 (2)P:aaBBDD×aabbdd→F1:aaBbDd,F1 自交得到 F2, 结果为:aaB D (黄花)、aaB dd(黄花)、aabbD (黄花)、aabbdd(金黄花)四种类型,故黄 花基因型共有 8 种,在 F2 中所占的比例为 15 16 ,其中纯合个体占 F2 的比例为 1 16 aaBBDD+ 1 16 aaBBdd+ 1 16 aabbDD= 3 16 ,因此纯合个体占黄花的比例为 3 16 ÷ 15 16 = 1 5 。 (3)欲同时获得四种花色表现型的子一代,由题表可知,选择的亲本中每一对等位基因均为杂 合子,即选择的亲本基因型为 AaBbDd。当该个体自交时, AaBbDd - 16 - AA Aa aabbdd aaB 、aa D 白花 乳白花 金黄花 黄花 1 4 ×1×1= 1 4 1 2 ×1×1= 1 2 1 4 × 1 4 × 1 4 = 1 64 ( 1 4 × 3 4 ×1+ 1 4 ×1× 3 4 = 6 16 ) 因此,花色表现型所占比例最高的是乳白花。 答案:(1)AaBBDD 乳白花∶黄花=1∶1 (2)8 1 5 (3)AaBbDd 乳白花 8.(2019·山东淄博模拟)某植物红花品系的自交后代均为红花,研究人员从该红花品系中选 育了甲、乙和丙 3 个纯合白花品系。已知红花和白花受多对等位基因(如 A、a,B、b……)控制, 且这些等位基因独立遗传。当植物个体基因型中每对等位基因中都至少有一个显性基因时开 红花,否则开白花。红花品系及 3 个白花品系的杂交结果如表。请回答: 组号 杂交组合 F1 F2 1 红花×甲 红花 红∶白=3∶1 2 红花×乙 红花 红∶白=9∶7 3 红花×丙 红花 红∶白=27∶37 4 甲×乙 红花 红∶白=27∶37 5 乙×丙 白花 白花 6 甲×丙 白花 白花 (1)该植物的花色受 对等位基因控制,判断的依据是 。 (2)丙的基因型中有隐性基因 对,若乙的基因型中含有 2 个 B,推测甲的基因型 为 。 (3)若用射线处理第 2 组 F1 的红花植株并诱发基因突变,假定只使其基因型中的一个显性基因 突变为隐性等位基因,则 F2 的表现型及比例为 。 解析:(1)表格中第 3、4 组杂交实验中,F2 中红色个体占全部个体的 27/64,即(3/4)3,符合 3 对 等位基因的自由组合,说明该植物的花色受 3 对等位基因控制。 (2)杂交组合 3 的子二代的性状分离比是 27∶37,说明子一代红花的基因型为 AaBbCc,则丙含 有 3 对隐性基因,基因型为 aabbcc。杂交组合 1 的结果说明甲有 1 对隐性基因,杂交组合 2 的 结果说明乙有 2 对隐性基因,杂交组合 4 的结果说明甲、乙一共有 3 对隐性基因,若乙的基因 型中含有 2 个 B,即基因型为 aaBBcc,则甲的基因型为 AAbbCC。 - 17 - (3)根据以上分析可知,第 2 组 F1 的红花植株基因型可以为 AaBBCc,若用射线处理该红花使其基 因型中的一个显性基因突变为隐性等位基因,则突变后的基因型为 aaBBCc、AaBBcc 或 AaBbCc; 若基因型为 aaBBCc、AaBBcc,则 F2 的表现型为全白色;若基因型为 AaBbCc,则 F2 的表现型为红∶ 白=27∶37。 答案:(1)3 第 3、4 组杂交实验中,F2 中红色个体占全部个体的 27/64,即(3/4)3,符合 3 对等位 基因的自由组合 (2)3 AAbbCC (3)全白或红∶白=27∶37 [构建知识网络] [强化思维表达] 1.自由组合定律实质是非同源染色体上的非等位基因随非同源染色体的自由组合而组合。 2.基因自由组合定律适用条件为:有性生殖的生物在减数分裂过程中,并且是非同源染色体上 的非等位基因。 3.具有两对相对性状的纯种豌豆杂交,F1 产生比例相等的 4 种配子,F2 出现 9 种基因型,4 种表 现型,比例是 9∶3∶3∶1,F1 测交后代性状分离比为 1∶1∶1∶1。 4.若两对基因决定一种性状时,可能会出现 9∶7、13∶3、15∶1、12∶3∶1、9∶3∶4 等分离 比。