备考2024届高考生物一轮复习讲义第五章基因的传递规律微专题7多角度突破基因定位问题题型3判断某特定基因是否位于特定染色体上

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5.[10分]基因定位是遗传学研究的一项重要工作，基因定位的方法很多，请分析回答以下问题。
（1）系谱分析法能够判断基因位于性染色体或常染色体上。如图为某单基因遗传病的系谱图，则该致病基因位于 常 染色体上，判断的依据是 女性患者的父亲正常（双亲正常，女儿患病） 。
（2）非整倍体测交法可以用来测定基因是否位于某条常染色体上。已知植物的单体和三体产生的配子均为可育配子且后代均存活。如测定一对基因是否位于4号染色体上：
方法一：用隐性突变型植株和野生型单体（4号染色体少一条）杂交，若子代中野生型和突变型植株之比是 1：1 而不是1：0，则说明该突变基因及其等位基因位于4号染色体上。
方法二：用隐性突变型植株和野生型三体（4号染色体多一条）杂交，让子一代中的三体个体再和隐性亲本杂交。请预测杂交结果并得出相应结论： 若子代中野生型和突变型植株之比是5：1，则说明该对基因位于4号染色体上。若子代中野生型和突变型植株之比是1：1，则说明该对基因不位于4号染色体上（或若子代中野生型和突变型植株之比是5：1而不是1：1，则说明该对基因位于4号染色体上） 。
（3）体细胞杂交法可将基因准确定位在某条染色体上。已知人的体细胞和小鼠的体细胞（2N＝40）杂交（融合）后，杂种细胞在有丝分裂过程中，人的染色体逐渐地丢失，最后仅保留少数几条。由于人染色体的丢失是随机的，因此不同的杂种细胞会保留不同的人染色体。如测定不同的杂种细胞中人胸苷激酶的活性，结果如表所示。由表分析：人胸苷激酶基因位于 17 号染色体上。
解析 （1）系谱图显示，双亲均正常，其女儿患病，为隐性遗传，据此可推知：该致病基因位于常染色体上。（2）假设相关基因用E、e表示。方法一：若突变基因及其等位基因位于4号染色体上，则隐性突变型植株的基因型为ee，野生型单体的基因型为EO（“O”表示缺少的4号染色体），二者杂交，子代表型及比例为野生型（Ee）：突变型（eO）＝1：1。方法二：若突变基因及其等位基因位于4号染色体上，则隐性突变型植株的基因型为ee，野生型三体的基因型为EEE；二者杂交，子一代三体的基因型是EEe，产生的配子及其比例为EE：Ee：E：e＝1：2：2：1；将子一代的该三体（EEe）植株与隐性亲本（ee）杂交，则子代基因型及其比例为EEe：Eee：Ee：ee＝1：2：2：1，表型及比例为野生型：突变型＝5：1。若突变基因及其等位基因不是位于4号染色体上，则隐性突变型植株的基因型为ee，野生型三体的基因型为EE；二者杂交，子一代三体的基因型是Ee，产生的配子及其比例为E：e＝1：1；将子一代的该三体（Ee）植株与隐性亲本（ee）杂交，则子代基因型及其比例为Ee：ee＝1：1，表型及比例为野生型：突变型＝1：1。综上分析，在方法二中，若子代中野生型和突变型植株之比是5：1，则说明该对基因位于4号染色体上；若子代中野生型和突变型植株之比是1：1，则说明该对基因不位于4号染色体上。（3）表中信息显示：只有杂种细胞2和5中的人胸苷激酶有活性，而2和5共有的是17和21号染色体，但具有21号染色体的杂种细胞1中的人胸苷激酶无活性，据此可推知人胸苷激酶基因位于17号染色体上。
6.[2023湖南师大附中模拟，14分]科研工作者将苏云金杆菌的Bt抗虫基因导入普通品系棉花，获得了三个纯合抗虫品系甲、乙和丙。将三个抗虫品系与普通品系棉花杂交，F1均抗虫，且F1自交所得F2中抗虫：不抗虫均为3：1。回答下列问题：
（1）采用农杆菌转化法导入Bt基因时，需先将Bt基因插入农杆菌Ti质粒的 T－DNA 上。以上实验结果表明，在甲、乙、丙三个品系中Bt基因均已整合到棉花的 染色体或核DNA 上，其遗传遵循 分离 定律。
（2）将三个品系相互杂交，所得F1自交，得到F2，结果如下：
甲×乙→F1抗虫→F2抗虫：不抗虫≈15：1
乙×丙→F1抗虫→F2抗虫：不抗虫≈15：1
甲×丙→F1抗虫→F2抗虫：不抗虫≈99：1
判断甲、乙、丙三个品系中Bt基因所插入染色体的位置关系是 甲和乙、乙和丙的Bt基因位于非同源染色体（两对同源染色体）上、甲和丙的Bt基因位于一对同源染色体上 ，让甲、乙杂交所得的F1与乙、丙杂交所得的F1杂交，后代中抗虫：不抗虫＝ 15：1 。
（3）通过基因工程另获含一对纯合抗虫基因的丁品系，若要通过杂交实验来确定丁品系中的Bt基因是插入到新的染色体上，还是和甲、乙或丙的Bt基因位于同一条染色体上，请完善。
①实验思路： 让丁与甲（丙）、乙分别杂交，所得F1自交，得F2，统计F2中抗虫与不抗虫个体所占的比例 。
②预期实验结果和结论： 若两组的F2中抗虫：不抗虫均约为15：1，则丁品系的Bt基因插入到新的染色体上。若甲（丙）、丁杂交组的F2中抗虫：不抗虫约为15：1，乙、丁杂交组的F2几乎都抗虫，则丁品系的Bt基因与乙的位于一条染色体上；若甲（丙）、丁杂交组的F2中几乎都抗虫，乙、丁杂交组的F2中抗虫：不抗虫约为15：1，则丁品系的Bt基因与甲（丙）的位于一条染色体上 。
解析 （1）因为农杆菌Ti质粒的T－DNA可转移至受体细胞，并整合到受体细胞的染色体DNA上，所以采用农杆菌转化法导入目的基因（Bt基因）时，需要将目的基因插入农杆菌Ti质粒的T－DNA上。将三个抗虫品系与普通品系棉花杂交，F1均抗虫，说明在甲、乙、丙三个品系中Bt基因均已整合到棉花的染色体或核DNA上。F1自交所得F2中抗虫：不抗虫均为3：1，说明在甲、乙、丙三个品系中，Bt基因的遗传遵循分离定律。（2）甲×乙得F1，F1自交所得F2中抗虫：不抗虫≈15：1（9：3：3：1的变式），说明甲和乙的Bt基因位于非同源染色体（两对同源染色体）上，同理可知乙和丙的Bt基因也位于非同源染色体（两对同源染色体）上，甲×丙得F1，F1自交所得F2中抗虫：不抗虫≈99：1，说明甲和丙的Bt基因位于一对同源染色体上。设甲品系中插入的Bt基因用A表示，乙品系中插入的Bt基因用B表示，丙品系中插入的Bt基因用C表示，据题中信息可知，甲、乙、丙为三个纯合抗虫品系，则甲品系的基因型为AAbbcc，乙品系的基因型为aaBBcc，丙品系的基因型为aabbCC，其中A/a、C/c在一对同源染色体上，B/b在另一对同源染色体上。甲和乙杂交所得F1的基因型为AaBbcc（A/a、B/b基因独立遗传），乙和丙杂交所得F1的基因型为aaBbCc（B/b、C/c基因独立遗传）。让甲、乙杂交所得F1与乙、丙杂交所得F1杂交，后代中不抗虫个体（aabbcc）占1/2×1/4×1/2＝1/16，抗虫个体占1－1/16＝15/16，即后代中抗虫：不抗虫＝15：1。（3）要想确定丁品系中的Bt基因是插入到新的染色体上，还是和甲、乙或丙中的Bt基因位于同一条染色体上，可让丁与甲（丙）、乙分别杂交，所得F1自交，得F2，统计F2中抗虫与不抗虫个体所占的比例。如果丁品系的Bt基因插入到新的染色体上，设丁品系中插入的Bt基因用D表示，则甲（丙）、丁杂交所得F1的基因型为AabbccDd（aabbCcDd），F1自交所得F2中抗虫：不抗虫约为15：1，乙、丁杂交所得F1的基因型为aaBbccDd，F1自交所得F2中抗虫：不抗虫约为15：1。若丁品系的Bt基因与甲（丙）的位于同一条染色体上，则丁与甲（丙）杂交得F1，F1自交所得F2几乎都抗虫，丁与乙杂交得F1，F1自交所得F2中抗虫：不抗虫约为15：1；若丁品系的Bt基因与乙的位于同一条染色体上，则丁与甲（丙）杂交得F1，F1自交所得F2中抗虫：不抗虫约为15：1，丁与乙杂交得F1，F1自交所得F2几乎都抗虫。
7.[12分]三体细胞减数分裂时，任意配对的两条染色体分离时，另一条染色体随机移向细胞任一极。三体玉米减数分裂一般产生两种类型的配子，一类是n＋1型，即配子中含有两条该同源染色体；一类是n型，即配子中含有一条该同源染色体，n＋1型配子若为卵细胞可正常参与受精，若为花粉则不能参与受精。
（1）已知玉米抗病（B）对感病（b）为显性，现有基因型为Bb的母本植株与基因型为BB的父本植株杂交产生基因型为BBB的三体子代，若父本减数分裂正常，写出此三体产生的原因 母本减数第二次分裂后期含有B基因的两条姐妹染色单体分开后未分离，进入同一子细胞，形成基因型为BB的异常卵细胞 。
（2）以第（1）问中的基因型为BBB的三体玉米作为母本，基因型为bb的普通玉米为父本杂交，F1的基因型为 Bb和BBb ；取F1中三体玉米为父本，与染色体数正常的感病普通玉米为母本杂交，则子代中抗病与感病的比例为 2：1 。
（3）现有2号染色体三体且纯合抗病玉米和染色体数正常的感病普通玉米，若要通过杂交实验来确定抗病基因是位于2号染色体还是其他染色体上，可进行如下实验。
①实验思路：
a.以 感病普通玉米 为父本，其与 2号染色体三体且纯合抗病玉米 的母本杂交；
b.从F1中选出三体植株作为母本与感病普通玉米进行杂交；
c.分析F2中抗病与感病的比例。
②实验结果及结论：
若F2表型及比例为抗病：感病＝ 1：1 ，则感病基因在其他染色体上；
若F2表型及比例为抗病：感病＝ 5：1 ，则感病基因在2号染色体上。
解析 （1）由题意可知，基因型为Bb的玉米作为母本，其与基因型为BB的玉米（父本）杂交，产生基因型为BBB的三体子代；若父本减数分裂正常，父本产生的精子为B，则此三体产生的原因是母本（Bb）产生了BB的卵细胞，而母本产生BB的卵细胞的原因是母本减数第二次分裂后期含有B基因的两条姐妹染色单体分开后未分离，进入同一子细胞，形成基因型为BB的异常卵细胞。（2）基因型为BBB的三体玉米作为母本，其可以产生BB、B两种配子，与基因型为bb的父本普通玉米杂交，F1的基因型有Bb和BBb；取F1中三体玉米BBb为父本，可以产生的配子及比例为B：Bb：BB：b＝2：2：1：1，因为含n＋1型配子的花粉不能参与受精，所以能受精的配子B：b＝2：1，因此与感病普通玉米bb为母本杂交，则子代中抗病（Bb）与感病（bb）的比例为2：1。（3）①根据实验思路的b步骤得知，F1得到了三体，因为含n＋1型配子的花粉不能参与受精，故应以感病普通玉米为父本，与2号染色体三体且纯合抗病玉米为母本杂交。②若等位基因（B、b）不位于2号染色体上，而在其他染色体上，只考虑抗病/感病这对性状，则母本的基因型为BB，父本的基因型为bb，从F1中选出三体植株作为母本，其抗病基因型为Bb，其与感病普通玉米bb进行杂交，后代中表型及比例为抗病（Bb）：感病（bb）＝1：1。若等位基因（B、b）位于2号染色体上，则母本的基因型为BBB，其产生B、BB两种卵细胞，父本的基因型为bb，产生b一种精子，F1中三体是由BB的卵细胞和b精子形成的，其基因型是BBb；F1中的三体植株作为母本，可以产生的卵细胞的基因型及比例为BB：Bb：B：b＝1：2：2：1，感病普通玉米基因型为bb，产生b一种精子，则后代中表型及比例为抗病：感病＝5：1。杂种细胞
保留人染色体
酶活性
1
5、9、12、21
－
2
3、4、17、21
＋
3
3、9、18、22
－
4
1、2、4、7、20
－
5
1、9、17、18、21
＋