微专题12　基因定位的遗传实验设计

一、探究基因是位于常染色体上还是仅位于X染色体上

1.杂交实验法　常用的解题方法

(1)性状的显隐性是“未知的”，且亲本均为纯合子时

亲本(纯合)：正交和反交

注意　此方法还可以用于判断基因是位于细胞核中还是细胞质中。若正反交结果不同，且子代只表现母本的性状，则控制该性状的基因位于细胞质中。

(2)性状的显隐性是“已知的”

2.调查实验法

3.假设分析逆向推断法

假设基因位于X染色体上，分析结果；假设基因位于常染色体上，分析结果。将得到的结果作为条件，若出现某一相应情况，即可确定基因位于X染色体上还是常染色体上。

【典例1】　(2017·全国卷Ⅰ，32节选) 某种羊的性别决定为XY型，已知其有角和无角由位于常染色体上的等位基因(N/n)控制；黑毛和白毛由等位基因(M/m)控制，且黑毛对白毛为显性，回答下列问题：

(1)某同学为了确定M/m是位于X染色体上，还是位于常染色体上，让多对纯合黑毛母羊与纯合白毛公羊交配，子二代中黑毛∶白毛＝3∶1，我们认为根据这一实验数据，不能确定M/m是位于X染色体上，还是位于常染色体上，还需要补充数据，如统计子二代中白毛个体的性别比例，若________________，则说明M/m是位于X染色体上；若________________，则说明M/m是位于常染色体上。

(2)一般来说，对于性别决定为XY型的动物群体而言，当一对等位基因(如A/a)位于常染色体上时，基因型有________种；当其仅位于X染色体上时，基因型有________种；当其位于X和Y染色体的同源区段时，(如图所示)，基因型有________种。

答案　(1)白毛个体全为雄性　白毛个体中雌雄比例为1∶1

(2)3　5　7

解析　(1)如果M/m是位于X染色体上，则纯合黑毛母羊为XMXM，纯合白毛公羊为XmY，杂交子一代的基因型为XMXm和XMY，子二代中黑毛(XMXM、XMXm、XMY)∶白毛(XmY)＝3∶1，但白毛个体的性别全为雄性。如果M/m是位于常染色体上，则纯合黑毛母羊为MM，纯合白毛公羊为mm，杂交子一代的基因型为Mm，子二代中黑毛(1MM、2Mm)∶白毛(1mm)＝3∶1，但白毛个体的性别比例是雌∶雄＝1∶1，没有性别差异。

(2)对于性别决定为XY型的动物群体而言，当一对等位基因位于常染色体上时，基因型有AA、Aa、aa共3种；当其仅位于X染色体上时，基因型有XAXA、XAXa、XaXa、XAY、XaY共5种；当其位于X和Y染色体的同源区段时，基因型有XAXA、XAXa、XaXa、XAYA、XAYa、XaYA、XaYa共7种。

[对点练1]　(2021·新乡市模拟)为研究果蝇的翅型，某生物小组对多个果蝇种群进行观察，发现了长翅果蝇、卷翅果蝇、残翅果蝇三种类型，如图所示，已知果蝇翅的长短由一对等位基因控制，且三种类型均有雌雄性。利用现有的纯合果蝇进行杂交实验。请回答下列问题：

(1)研究发现，染色体某片段位置颠倒会使果蝇出现卷翅个体，该变异属于________变异。

(2)为确定长翅和残翅的显隐性关系和控制相应性状基因的位置(不考虑X、Y染色体的同源区段)，该小组欲采用一代杂交实验得到实验结果，选择的杂交亲本：第一组为长翅雌蝇×残翅雄蝇、第二组为________________，预测实验现象以及结果：

①若两组的子代均表现为长(残)翅且雌雄数量相当，则长(残)翅为________性状，且基因位于常染色体上；

②若第一组的子代________________________，第二组的子代________________________，则长翅为显性性状，且基因位于X染色体上；

③若第一组的子代________________________，第二组的子代________________________，则残翅为显性性状，且基因位于X染色体上。

答案　(1)染色体(结构)

(2)长翅雄蝇×残翅雌蝇　①显性　②均表现为长翅且雌雄相当　雌性均表现为长翅，雄性均表现为残翅　③雌性均表现为残翅，雄性均表现为长翅　均表现为残翅且雌雄相当

二、探究基因是仅位于X染色体上还是位于X、Y染色体上的同源区段上

已知性状的显隐性和控制性状的基因在性染色体上。

1.让“隐性雌性个体”与“纯合显性雄性个体”杂交，观察F1的性状表现。 最常用的方法

2.让“杂合显性雌性个体”与“纯合显性雄性个体”杂交，观察子代的性状表现。分析如下

【典例2】　(2021·长沙市调研)科学家在研究黑腹果蝇时发现，刚毛基因(B)对截毛基因(b)为显性。若这对等位基因存在于X、Y染色体上的同源区段，则刚毛雄果蝇可表示为XBYB或XBYb或XbYB；若仅位于X染色体上，则只能表示为XBY。现有各种纯种果蝇若干，可利用一次杂交实验来推断这对等位基因是位于X、Y染色体上的同源区段还是仅位于X染色体上。请完成推断过程：

(1)实验方法：首先选用纯种果蝇作亲本进行杂交，雌雄两亲本的表现型分别为母本表现型：________(填“刚毛”或“截毛”)；父本表现型：________(填“刚毛”或“截毛”)。

(2)预测结果：若子代雄果蝇表现为________，则此对基因位于X、Y染色体上的同源区段，子代雄果蝇基因型为________；若子代雄果蝇表现为________，则此对基因只位于X染色体上，子代雄果蝇基因型为________。

(3)果蝇的刚毛基因和截毛基因的遗传遵循____________________________

定律。

答案　(1)截毛　刚毛 (2)刚毛　XbYB　截毛　XbY  (3)基因的分离

解析　(1)要验证这对等位基因是位于X、Y染色体的同源区段上还是仅位于X染色体上，可选择纯种截毛雌果蝇(XbXb)和纯种刚毛雄果蝇(XBYB或XBY)杂交。(2)若这对基因位于X、Y染色体的同源区段上，则亲本为XbXb×XBYB，子代雌雄果蝇均表现为刚毛，且雄果蝇的基因型为XbYB；若这对基因只位于X染色体上，则亲本为XbXb×XBY，子代雌果蝇表现为刚毛，雄果蝇表现为截毛，且雄果蝇的基因型为XbY。(3)果蝇的刚毛基因和截毛基因是一对等位基因，其遗传遵循基因的分离定律。

三、探究基因位于常染色体上还是X、Y染色体同源区段上

1.在已知性状的显隐性的条件下，若限定一次杂交实验来证明，则可采用“隐性雌×显性雄(杂合)”[即aa(♀)×Aa(♂)或XaXa×XAYa或XaXa×XaYA]杂交组合，观察分析F1的表现型。分析如下：

2.在已知性状的显隐性的条件下，未限定杂交实验次数时，则可采用以下方法，通过观察F2的性状表现来判断：

【典例3】　果蝇体细胞中有四对同源染色体，其中三对为常染色体，一对为性染色体(XY型)。已知果蝇的长翅对残翅为完全显性，由一对等位基因(A、a)控制，刚毛对截毛为完全显性，由另一对等位基因(B、b)控制。现有足够数量的纯合长翅刚毛品系和纯合残翅截毛品系的雌、雄果蝇若干。

请根据要求回答下列问题：

(1)若已知刚毛和截毛这对相对性状由性染色体上的基因控制，那么________(填“能”或“不能”)仅位于Y染色体上，请说明理由：　。

(2)选择截毛雌果蝇与纯合刚毛雄果蝇杂交，观察子代的表现型，探究B、b基因是位于X染色体上还是位于X、Y染色体的同源区段上。若子代雌雄果蝇均为刚毛，则B、b基因位于________________________；若子代雌果蝇均为刚毛，雄果蝇均为截毛，则B、b基因位于________。

(3)若两对基因均位于常染色体上，现要确定两对基因是否位于一对同源染色体上(不考虑交叉互换)。请写出实验方案并预测实验结果。

答案　(1)不能　亲本雌蝇和雄蝇中均既有刚毛又有截毛

(2)X、Y染色体的同源区段上　X染色体　(3)实验方案：选择纯合长翅刚毛雌果蝇和残翅截毛雄果蝇(或纯合长翅刚毛雄果蝇和残翅截毛雌果蝇)杂交得F1，F1雌雄果蝇相互交配，观察统计F2的表现型及比例。预测实验结果：若F2中长翅刚毛∶残翅截毛＝3∶1，则基因A、a和B、b位于一对同源染色体上；若F2中长翅刚毛∶长翅截毛∶残翅刚毛∶残翅截毛＝9∶3∶3∶1，则基因A、a和B、b位于两对同源染色体上。

解析　(1)若控制某性状的基因仅位于Y染色体上，则该性状仅在雄性个体中表现，本题中因亲本雌蝇和雄蝇中均既有刚毛又有截毛，说明相关基因不能仅位于Y染色体上。(2)选择截毛雌果蝇与纯合刚毛雄果蝇杂交，探究B、b基因是位于X染色体上还是位于X、Y染色体的同源区段上。若B、b基因位于X染色体上，则亲本组合为XbXb×XBY，子代的基因型为XBXb、XbY，即子代雌果蝇均为刚毛，雄果蝇均为截毛；若B、b基因位于X、Y染色体的同源区段上，则亲本组合为XbXb×XBYB，子代的基因型为XBXb、XbYB，即子代雌雄果蝇全为刚毛。(3)若要确定均位于常染色体上的两对基因是否位于一对同源染色体上，则可选择纯合长翅刚毛雌果蝇(AABB)和残翅截毛雄果蝇(aabb)(或纯合长翅刚毛雄果蝇和残翅截毛雌果蝇)杂交得F1(AaBb)，F1雌雄果蝇相互交配，观察统计F2的表现型及比例：①若基因A、a和B、b位于一对同源染色体上，则F2中长翅刚毛∶残翅截毛＝3∶1；②若A、a和B、b位于两对同源染色体上，则F2中长翅刚毛(A_B_)∶长翅截毛(A_bb)∶残翅刚毛(aaB_)∶残翅截毛(aabb)＝9∶3∶3∶1。