2023届高考生物二轮复习精研重难点(四)通过“模式生物”分析“基因定位”类试题学案

这是一份2023届高考生物二轮复习精研重难点(四)通过“模式生物”分析“基因定位”类试题学案，共9页。

题型一 一对等位基因位置关系的判定
从“高度”上研究高考
[典例] 果蝇的X、Y染色体上存在同源区和非同源区，如图所示。
果蝇的刚毛和截毛是一对相对性状，由基因B和b控制，显隐性及其在染色体上的位置均未知。雌雄个体中均有刚毛个体和截毛个体，某同学选择一只截毛雌性个体与一只刚毛雄性个体进行交配，产生了若干子代。据此分析下列问题。
(1)若子代雌性和雄性均为截毛∶刚毛＝1∶1，则截毛一定不是____(填“常”或“X”)染色体上____(填“显性”或“隐性”)基因所控制。
(2)若子代雌性全为刚毛，雄性全为截毛，则该对基因可能位于______________上。
(3)若子代雌性全为截毛，雄性全为刚毛，则该对基因位于______________(填“Ⅰ非同源区”或“Ⅱ同源区”)上。
(4)若亲本均为纯合个体，且子代雌雄个体均为刚毛，则该对基因可能位于常染色体上，也可能位于Ⅱ同源区，请选用F1个体，通过实验，进一步确认基因的位置，写出实验思路、预期结果和相应结论。
实验思路：______________________________。
预期结果和相应结论：____________________________________________。
[答案] (1)X 隐性 (2)Ⅰ非同源区或Ⅱ同源区 (3)Ⅱ同源区 (4)让F1个体相互交配统计F2的表现型及其比例 如果F2中雄性个体全部为刚毛，则该对基因位于Ⅱ同源区；如果F2中雌雄个体均为截毛∶刚毛＝3∶1，则该对基因位于常染色体上
从“深度”上提升知能
一对等位基因位置关系的判定
实验法判断基因是位于常染色体、X(Z)染色体还是X、Y(Z、W)染色体同源区段上
从“宽度”上拓展训练
1．(2022·合肥一模)某昆虫的性别决定类型为XY型，该种昆虫的星眼、圆眼由位于常染色体上的一对等位基因A/a控制，体色红色、白色由等位基因B/b控制。现让白色星眼雌昆虫与红色星眼雄昆虫杂交，获得的F1性状分离比为：白色星眼雄虫∶白色圆眼雄虫∶红色星眼雌虫∶红色圆眼雌虫＝2∶1∶2∶1，不考虑X、Y染色体的同源区段的遗传，回答下列问题：
(1)控制体色的基因位于____(填“常”或“X”)染色体，理由是___________________。
(2)F1中星眼∶圆眼＝2∶1的原因是____________________；F1中星眼与圆眼昆虫自由交配，子代中圆眼个体所占的比例是______。
(3)假设某隐性致死突变基因有纯合致死效应(胚胎纯合致死)，无其他性状效应。有一只雄性昆虫接受射线辐射处理，发生隐性致死突变，为探究该突变基因位于常染色体上，还是X染色体上，请设计杂交实验进行探究并预测实验结果。
实验思路：________________________________________________
________________________________________________________________________。
预期结果：若__________________________，则隐性致死突变基因在X染色体上；若______________________，则隐性致死突变基因在常染色体上。
解析：(1)亲代白色雌昆虫与红色雄昆虫杂交，子代中体色与性别相关联，说明控制体色的基因位于X染色体。(2)亲代星眼杂交，子代中出现圆眼，说明星眼为显性性状，且亲代基因型均为Aa，正常情况下子代应为A－∶aa＝3∶1，即星眼∶圆眼＝3∶1，出现星眼∶圆眼＝2∶1的原因是AA纯合致死；F1中星眼基因型为Aa，占2/3，圆眼基因型为aa，占1/3，则A的基因频率为1/3，a的基因频率为2/3，因AA纯合致死，所以两者自由交配，子代中圆眼个体aa所占的比例是1/2。(3)设该隐性致死基因为d，欲探究该突变基因位于常染色体上，还是X染色体上，可将该只突变雄性昆虫与正常雌性昆虫杂交获得F1，F1雌雄果蝇相互交配，统计F2成虫中雄性昆虫比例：若隐性致死突变基因在X染色体上，则该雄性个体基因型为XdY，与正常雌性个体XDXD杂交，F1为XDXd、XDY，F1相互交配，由于胚胎纯合致死，则子代XdY个体死亡，存活个体基因型及比例为XDXD∶XDXd∶XDY＝1∶1∶1，F2中雄性昆虫占1/3。若隐性致死突变基因在常染色体上，则致死现象与性别无关，即F2中雌∶雄＝1∶1。
答案：(1)X 昆虫体色的遗传与性别相关联 (2)AA纯合致死(星眼基因纯合致死) 1/2 (3)将该只突变雄性昆虫与正常雌性昆虫杂交获得F1，F1雌雄果蝇相互交配，统计F2成虫中雄性昆虫比例 F2中雄性昆虫占1/3(或F2中雌∶雄＝2∶1) F2中雄性昆虫占1/2(或F2中雌∶雄＝1∶1)
2．(2022·兰州二模)果蝇的有眼与无眼由一对等位基因A、a控制，正常毛与短毛由另一对等位基因B、b控制，两对基因独立遗传且有一对位于X染色体上。一群有眼正常毛雌蝇与一群有眼正常毛雄蝇交配，F1的表现型及比例如下表。
回答下列问题：
(1)无眼对有眼为______性，控制有眼与无眼的A(a)基因位于______染色体上。
(2)亲本雌蝇的基因型为________________。让F1自由交配，F2的基因型共有________种。F2出现的各种表现型中比例最少的是(有眼与无眼、正常毛与短毛、性别均考虑在内)__________________________。
(3)摩尔根的果蝇眼色杂交实验首次将白眼基因定位到了X染色体上。有人认为控制果蝇眼色的基因可能不是仅位于X染色体上，而是位于X、Y染色体的同源区段。已知果蝇的红眼对白眼为显性，请利用纯合的红眼雄蝇、白眼雄蝇、白眼雌蝇、红眼雌蝇，设计一个一代杂交实验，判断眼色基因的基因座位。
杂交实验方案：______________________________________________________
________________________________________________________________________。
预期结果及结论：
①__________________，则眼色基因位于X、Y染色体的同源区段。
②________________________，则眼色基因仅位于X染色体上。
解析：(1)亲代雌雄有眼果蝇杂交，子代中无论雌雄果蝇均有有眼和无眼，且比例为2∶1，该比例为3∶1的变形，说明子代发生了性状分离的现象，则有眼对无眼为显性，且存在显性纯合致死现象，控制该性状的基因位于常染色体上。(2)根据以上分析可知，有眼对无眼为显性，且控制该性状的基因位于常染色体上，且亲代在该性状上均为杂合子；根据题意，两对基因独立遗传且有一对位于X染色体上，则控制果蝇正常毛和短毛的基因位于X染色体上，由于亲代均为正常毛，而子代雄果蝇中有正常毛和短毛，而雌果蝇中只有正常毛，故亲代雌果蝇基因型为AaXBXb，雄果蝇基因型为AaXBY。将两对性状分开考虑，则F1的子代果蝇：有眼与无眼方面子代基因型为2/3Aa和1/3aa，那么产生的配子为1/3A、2/3a，正常毛与短毛性状方面子代的基因型为1/4XBXB、1/4XBXb、1/4XBY、1/4XbY，那么产生的雌配子为3/4XB、1/4Xb，产生雄配子为1/4XB、1/4Xb、1/2Y，F1自由交配，有眼与无眼方面F2的基因型有1/9AA、4/9Aa、4/9aa，由于AA致死，因此F2的基因型为1/2Aa、1/2aa；正常毛与短毛性状方面F2的基因型有3/16XBXB、4/16XBXb、1/16XbXb、6/16XBY、2/16XbY，因此F2的基因型共有2×5＝10种。F2出现的各种表现型中比例最少的是无眼短毛雌果蝇(aaXbXb)和有眼短毛雌果蝇(AaXbXb)。(3)判断基因位于X染色体上还是位于X、Y染色体的同源区段，通常选择隐雌显雄杂交法，选择纯合的红眼雄蝇和白眼雌蝇交配，假设用基因R、r表示控制该性状的基因，若该性状的基因仅位于X染色体上，则亲代果蝇的基因型分别为红眼雄蝇XRY、白眼雌蝇XrXr，F1的雌果蝇均为红眼XRXr，雄果蝇均为白眼XrY；若该性状的基因位于X、Y染色体的同源区段，则亲代果蝇的基因型分别为红眼雄蝇XRYR、白眼雌蝇XrXr，子代F1雌果蝇均为红眼XRXr，雄果蝇也均为红眼XrYR。因此统计F1的表现型及比例即可确定基因的位置。
答案：(1)隐 常 (2)AaXBXb 10 无眼短毛雌蝇和有眼短毛雌蝇 (3)选择纯合的红眼雄蝇和白眼雌蝇交配得F1，统计后代的表现型及比例 ①若F1全为红眼 ②若F1雌性全为红眼，雄性全为白眼
题型二 两对等位基因位于一对还是两对同源染色体上的判断
从“高度”上研究高考
[典例] 某种雌雄同花的植物，花的颜色由两对基因(A和a，B和b)控制，A基因控制红色色素合成(AA和Aa的效应相同)，B基因为修饰基因，淡化颜色的深度(BB使红色完全消失而表现为白色，Bb使红色变淡而表现为粉色)。为了探究两对基因(A和a，B和b)是在同一对同源染色体上，还是在两对同源染色体上，某课题小组选用基因型为AaBb的植株进行自交实验。
(1)实验假设：这两对基因在染色体上的位置有三种类型，已给出两种类型，请将未给出的类型画在方框内。如图所示，竖线表示染色体，黑点表示基因在染色体上的位点。
(2)实验步骤：
第一步：基因型为AaBb的植株自交。
第二步：观察并统计子代植株花的颜色和比例。
(3)实验可能的结果(不考虑基因突变、互换等变异)及相应的结论：
①若子代植株花的颜色及比例为__________，则两对基因在两对同源染色体上(符合第一种类型)。
②若子代植株花的颜色及比例为__________，则两对基因在一对同源染色体上(符合第二种类型)。
③若子代植株花的颜色及比例为__________，则两对基因在一对同源染色体上(符合第三种类型)。
[答案] (1)
(3)①红色∶粉色∶白色＝3∶6∶7
②粉色∶白色＝1∶1
③红色∶粉色∶白色＝1∶2∶1
从“深度”上提升知能
两(多)对等位基因位置关系的判定
判断两(多)对等位基因位于一对还是两对同源染色体上，实质是确定两对等位基因的遗传是遵循自由组合定律，还是遵循连锁与互换规律。
(1)如图所示，①图中A/a、B/b、D/d这三对等位基因的遗传都遵循分离定律；
②图中基因A/a与D/d(或基因B/b与D/d)分别位于两对同源染色体上，其遗传遵循自由组合定律；③图中基因A/a和B/b位于一对同源染色体上，其遗传不遵循自由组合定律。
(2)根据后代性状分离比确定基因在染色体上的位置
从“宽度”上拓展训练
1．(2022·西安一模)某雌雄异株植物显性基因A、B、C同时存在时开紫花，其余情况都开白花。一株纯合紫花雌株与隐性纯合白花雄株杂交得到F1 。回答下列问题：
(1)若三对等位基因均位于常染色体上且独立遗传，则F1雌雄株随机传粉得到的F2中紫花植株与白花植株的比例为__________。
(2)若三对基因均位于常染色体上，已知F1产生的配子如下表所示，则三对基因的分布情况是____________________________，且______(填“发生”或“未发生”)过片段互换，据此分析F1测交子代的表现型及比例为________________。
(3)若三对基因中有一对位于X染色体上，另外两对基因在常染色体上且独立遗传，F1雌雄株随机传粉得到的F2中紫花雌株占______，白花植株中纯合子占________。
(4)若不考虑片段互换，也不考虑基因位于X、Y染色体的同源区段，已知至少有一对基因位于X染色体上，则三对基因位置关系为________时，F2中紫花∶白花＝3∶1。
解析：(1)已知雌雄异株植物显性基因A、B、C同时存在时开紫花，其余情况都开白花，若三对基因均位于常染色体上且独立遗传，则F1雌雄株基因型均为AaBbCc，随机传粉得到的F2中紫花植株占3/4×3/4×3/4＝27/64，因此F2中紫花植株与白花植株的比例为27∶37。(2)若三对基因均位于常染色体上，由题表可知，AB组合在一起和ab组合在一起所占的比例较大，则三对基因的分布情况是A/a、B/b基因位于一对同源染色体上，且A和B连锁，a和b连锁，C/c基因位于另一对同源染色体上。由于F1能产生8种配子，因此推测F1在产生配子时发生过片段互换，由于F1产生ABC配子的概率为21%，因此测交子代表现型及比例为紫花∶白花＝21∶79。(3)若三对基因中有一对位于X染色体上，另外两对基因在常染色体上且独立遗传，假设亲本为AABBXCXC及aabbXcY，F1为AaBbXCXc和AaBbXCY，则F1雌雄株随机传粉得到的F2中紫花雌株占3/4×3/4×1/2＝9/32，白花植株占37/64，其中纯合子有AABBXcY、AAbbXCXC、AAbbXcY、AAbbXCY、aabbXCXC、aabbXCY、aaBBXcY、aaBBXCXC、aaBBXCY、aabbXcY，占F2全部植株的10/64，因此白花植株中纯合子占10/37。(4)若不考虑片段互换，也不考虑基因位于X、Y染色体的同源区段，已知至少有一对基因位于X染色体上，F2中紫花∶白花＝3∶1，符合分离定律，因此只有三对基因在同一对同源染色体上时，即均位于X染色体上时，才能符合此比例。
答案：(1)27∶37 (2)A/a、B/b基因位于一对同源染色体上，且A和B连锁，a和b连锁，C/c基因位于另一对同源染色体上 发生 紫花∶白花＝21∶79 (3)9/32 10/37 (4)均位于X染色体上
2．果蝇的灰身基因(A)对黑身基因(a)为显性，刚毛基因(B)对截刚毛基因(b)为显性。回答下列问题：
(1)现用一只灰身雄果蝇与一只灰身雌果蝇杂交，统计子一代果蝇的表现型及比例，结果为灰身∶黑身＝3∶1。根据这一实验数据还不能确定A和a是位于常染色体还是X染色体上，还需要统计__________________才能确定A和a位于X染色体上。
(2)若果蝇刚毛和截刚毛这对等位基因位于X和Y染色体的同源区段上，则果蝇群体中，基因型有______种；若果蝇刚毛和截刚毛这对等位基因位于X染色体上，Y染色体上没有其等位基因，则果蝇群体中，基因型有____种。
(3)若果蝇刚毛和截刚毛这对等位基因位于X和Y染色体的同源区段上，现有四种纯合子果蝇，表现型为刚毛雌果蝇、刚毛雄果蝇、截刚毛雌果蝇、截刚毛雄果蝇，请从上述四种果蝇中选择亲本，通过两代杂交，最终获得的子代果蝇中，雌性全部表现为截刚毛，雄性全部表现为刚毛，请简要写出实验思路：___________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：(1)一只灰身雄果蝇与一只灰身雌果蝇杂交，统计子一代果蝇的表现型及比例为灰身∶黑身＝3∶1，说明体色遗传遵循基因的分离定律，由于亲本基因型为Aa×Aa或XAXa×XAY时，其子一代结果都是灰身∶黑身＝3∶1，因此不能确定A和a是位于常染色体还是X染色体上。若A和a位于常染色体上，则子一代雄性和雌性都存在黑身果蝇；若A和a位于X染色体上，则子一代黑身果蝇全为雄性，所以还需要统计子一代黑身果蝇是否全为雄性才能确定A和a是否位于X染色体上。(2)若果蝇刚毛和截刚毛这对等位基因位于X和Y染色体的同源区段上，雌果蝇有XBXB、XBXb、XbXb 3种基因型，雄果蝇有XBYB、XBYb、XbYB、XbYb 4种基因型，则果蝇群体中基因型有7种；若果蝇刚毛和截刚毛这对等位基因位于X染色体上，Y染色体上没有其等位基因，则果蝇群体中，基因型有XBXB、XBXb、XbXb、XBY、XbY，共5种。(3)由于亲本果蝇为四种纯合子，即基因型分别为XBXB、XBYB、XbXb、XbYb，通过两代杂交，最终获得的子代果蝇中，雌性全部表现为截刚毛(XbXb)，雄性全部表现为刚毛(含B基因)，推测子一代雌雄果蝇基因型为XbXb、XbYB，进而确定亲本基因型为XbXb、XBYB，亲本杂交后得到F1，让F1中的刚毛雄果蝇(XbYB)与截刚毛雌果蝇(XbXb)再杂交，得到的F2即为所需的果蝇。
答案：(1)子一代中黑身果蝇是否全为雄性 (2)7
5 (3)取纯种截刚毛雌果蝇(XbXb)和刚毛雄果蝇(XBYB)杂交得到F1，让F1中的刚毛雄果蝇(XbYB)与截刚毛雌果蝇(XbXb)再杂交，得到F2，F2中雌果蝇全为截刚毛，雄果蝇全为刚毛
3．(2022·南昌三模)玉米是雌雄同株异花的农作物。科学家发现，玉米籽粒正常与干瘪受一对等位基因A/a控制，干瘪的籽粒无发芽能力；玉米的育性受另外一对等位基因M/m控制，其中基因型MM、Mm个体可产生可育的雌雄配子，mm表现为雄性不育。
(1)将基因型为MM的正常玉米籽粒种植，开花时随机传粉，成熟后收获F1种子再种植。F1植株自花传粉后，有1/2的F1植株果穗上结出干瘪种子，则亲代正常籽粒中纯合子所占比例为__________。
(2)将基因型为AaMm的植株连续自交两代，发现F1植株中雄性可育植株与雄性不育植株的比例为3∶1，则可判断A/a、M/m两对等位基因分别位于________(填“一对”或“两对”)同源染色体上，理由是______________________________________________
________________________________________________________________________。
F2植株中雄性不育个体所占的比例为________。
(3)在玉米杂交育种过程中，为了持续获得雄性不育植株，将雄配子致死基因B、红色胚带荧光基因R(正常玉米黄色胚)和花粉育性恢复基因M(使雄性不育植株恢复育性)构成紧密连锁的“元件”，可通过转基因技术将单个“元件”导入雄性不育植株细胞的染色体上。请简述利用该转基因植株持续获得非转基因雄性不育植株的育种过程。(以上植株均不含a基因)
(4)将上述转基因植株作母本与基因型为MM的玉米杂交，F1自交，假设所有卵细胞均可受精，F2植株中有1/8的雄性不育植株，可知单个基因B、R和M构成的紧密连锁的“元件”导入雄性不育植株细胞的______(选填图中“①”“②”“①或②”)处。
解析：(1)基因型为MM的正常玉米籽粒，开花时随机传粉，成熟后收获F1种子再种植。F1植株自花传粉后，有1/2的F1植株果穗上结出干瘪种子，则可知干瘪为隐性性状，正常为显性性状；F1中基因型为AaMM的植株占1/2，故亲本正常籽粒基因型为AAMM、AaMM，设亲代产生的aM配子比例为X，则AM配子比例为1－X，由于基因型为aa的种子无发芽能力，可计算2X×(1－X)÷(1－X2)＝1/2，解得X为1/3，故基因型为AaMM的个体所占比例为2/3，AAMM所占比例为1/3，即亲代正常籽粒中纯合子所占比例为1/3。(2)将基因型为AaMm的植株连续自交两代，发现F1植株中雄性可育植株与雄性不育植株的比例为3∶1，而由于基因型为aa的种子无发芽能力，若两对等位基因位于1对同源染色体上，则F1植株中雄性可育植株∶雄性不育植株的比例为2∶1或3∶0，据此可判断A/a、M/m两对等位基因分别位于两对同源染色体上。F1植株中雄性可育植株MM∶雄性可育植株Mm∶雄性不育植株mm＝1∶2∶1，雄性不育只能作母本，不能自交，故F2植株中雄性不育个体所占的比例为2/3×1/4＝1/6。(3)在玉米杂交育种过程中，为了持续获得雄性不育植株，将雄配子致死基因B、红色胚带荧光基因R(正常玉米黄色胚)和花粉育性恢复基因M(使雄性不育植株恢复育性)构成紧密连锁的“元件”，可通过转基因技术将单个“元件”导入雄性不育植株细胞的染色体上。若要利用该转基因植株持续获得非转基因雄性不育植株，可将该转基因植株BRMmm进行自花传粉，子代基因型为BBRRMMmm(雄配子均致死)、BRMmm(BRMm的雄配子致死，m的雄配子正常)、mm，种子成熟后，收获种子，选黄色种子mm种植，即可得到非转基因雄性不育植株；将带荧光红色胚种子BRMmm种植继续自花传粉，可持续获得非转基因雄性不育植株mm。(4)将上述转基因植株作母本BRMmm与基因型为MM的玉米杂交，F1自交，假设所有卵细胞均可受精，F2植株中有1/8的雄性不育植株mm，将1/8拆分为1/2×1/4，可知F1中基因型为Mm的个体所占比例为1/2，可知单个基因B、R和M构成的紧密连锁的“元件”与m基因连锁，即导入雄性不育植株细胞的①处。
答案：(1)1/3 (2)两对 若两对等位基因位于1对同源染色体上，则F1植株中雄性可育植株∶雄性不育植株的比例为2∶1或3∶0 1/6 (3)将该转基因植株进行自花传粉，种子成熟后，收获种子，选黄色种子种植，即可得到非转基因雄性不育植株；将带荧光红色胚种子种植继续自花传粉，可持续获得非转基因雄性不育植株。(4)①
分类
有眼正常毛
有眼短毛
无眼正常毛
无眼短毛
F1雄蝇
2
2
1
1
F1雌蝇
4
0
2
0
配子
ABC
Abc
aBC
abc
ABc
AbC
aBc
abC
占比
21%
4%
4%
21%
21%
4%
4%
21%