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2023届高考生物二轮复习 基因的自由组合定律 作业含答案
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这是一份2023届高考生物二轮复习 基因的自由组合定律 作业含答案，共43页。试卷主要包含了75%等内容，欢迎下载使用。
专题12 基因的自由组合定律 A组
简单情境
1.甜糯玉米遗传(2022广东一模,7)甜糯玉米是近年来的热门种植品种。已知玉米的糯质和甜质受两对同源染色体上的两对等位基因控制,且隐性基因纯合时,只表达隐性基因所控制的性状。现用糯质玉米(wwSS)和甜质玉米(WWss)杂交得F1,再用F1自交得F2。下列叙述错误的是( )
A.甜糯玉米育种的主要原理是基因重组
B.F1全为普通玉米(非糯非甜)
C.F2出现9∶6∶1的性状分离比
D.F2中甜糯玉米约占1/16
答案 C 根据题意“玉米的糯质和甜质受两对同源染色体上的两对等位基因控制,且隐性基因纯合时,只表达隐性基因所控制的性状”,并且已知亲本为糯质玉米(wwSS)和甜质玉米(WWss),所以推断糯质玉米的基因型是ww__,甜质玉米的基因型是ss__,F1的基因型为WwSs,表现型为非糯非甜,F1自交得到的F2的表现型及比例为非糯非甜∶糯非甜∶非糯甜∶甜糯=9∶3∶3∶1。甜糯玉米育种的过程利用的是杂交育种的方式,其主要原理是基因重组,A正确;F1的基因型为WwSs,表现型为非糯非甜,B正确;F2有9种基因型,4种表现型(非糯非甜∶糯非甜∶非糯甜∶甜糯=9∶3∶3∶1),C错误;甜糯玉米的基因型是wwss,F2中甜糯玉米约占1/16,D正确。
2.胚胎致死(2022广东二模,6)在一个自然种群中,小鼠的体色有黄色和灰色,尾巴有短尾和长尾,两对相对性状受两对等位基因控制,遗传符合基因的自由组合定律。实验中发现有些基因型有致死现象(胚胎致死),现任取一对黄色短尾个体经多次交配,F1的表型为黄色短尾∶灰色短尾∶黄色长尾∶灰色长尾=4∶2∶2∶1。下列说法错误的是( )
A.表型为黄色短尾的小鼠基因型仅有1种
B.F1中致死个体的基因型共有4种
C.若让黄色短尾的亲本与灰色长尾鼠交配,则子代表型比例为1∶1∶1∶1
D.若让F1中的灰色短尾雌雄鼠自由交配,则子代灰色短尾鼠占23
答案 B 根据题意分析,任取一对黄色短尾个体,经多次交配后F1的表型为黄色短尾∶灰色短尾∶黄色长尾∶灰色长尾=4∶2∶2∶1,即(2∶1)(2∶1),有一对显性基因纯合就会导致胚胎致死(假设相关基因型为YY和DD,都导致胚胎致死,Y控制黄色体色,D控制短尾性状),且黄色、短尾都为显性性状。因为YY、DD都导致胚胎致死,所以表型为黄色短尾的小鼠的基因型只有YyDd一种,A正确;已知YY和DD都导致胚胎致死,所以黄色短尾个体(YyDd)相互交配产生的F1中致死个体的基因型有YYDD、YYDd、YyDD、YYdd、yyDD,共5种,B错误;让黄色短尾的亲本(YyDd)与灰色长尾鼠(yydd)交配,则子代表型及比例为黄色短尾(YyDd)∶灰色短尾(yyDd)∶黄色长尾(Yydd)∶灰色长尾(yydd)=1∶1∶1∶1,C正确;F1中的雌雄灰色短尾鼠的基因型都为yyDd(yyDD胚胎致死),它们自由交配,后代基因型理论上有yyDD、yyDd、yydd,比例为1∶2∶1,其中yyDD胚胎致死,所以只有yyDd、yydd两种,yyDd(灰色短尾鼠)占2/3,D正确。
复杂陌生情境
3.基因导入或敲除(2022韶关一模,18)2017年,被誉为“杂交水稻之父”的袁隆平院士宣布了两项重大研究成果:一是成功培育出了耐盐碱的“海水稻”,二是利用现代生物技术将普通水稻中的吸镉基因敲除,获得了含镉量低的低镉水稻。有关遗传分析见表:
水稻品种
表现型
导入或敲除的相关基因
普通水稻
不耐盐高镉
未导入和敲除
海水稻
耐盐高镉
B+
低镉稻
不耐盐低镉
C-
注:B+表示导入的耐盐基因,C-表示吸镉基因被敲除,B+对B-为完全显性,基因型C+C+、C+C-和C-C-分别表现为高镉、中镉和低镉。
请回答:
(1)根据已知条件,C+对C-为 (填“完全显性”或“不完全显性”),纯合普通水稻的基因型为 。
(2)在进行水稻(2n=24)基因组测序时,应对 条染色体上的基因进行测序。
(3)现有普通水稻、海水稻和低镉稻(均为纯合子),请设计杂交实验探究B+/B-和C+/C-两对基因是否位于一对同源染色体上。
实验思路: 。
预期实验结果:
①若F2中不耐盐低镉的比例为 ,则B+/B-和C+/C-两对基因位于一对同源染色体上。
②若F2中不耐盐低镉的比例为 ,则B+/B-和C+/C-两对基因位于两对同源染色体上。
答案 (1)不完全显性 B-B-C+C+ (2)12 (3)用纯合海水稻和低镉稻杂交得F1,再用F1自交得F2,观察并统计F2中的表现型及比例(或用纯合海水稻和低镉稻杂交得F1,再用F1与低镉稻测交得F2,观察并统计F2中的表现型及比例) ①(1/4(或1/2) ②1/16(或1/4)
解析 (1)基因型C+C+、C+C-和C-C-分别表现为高镉、中镉和低镉,因此C+对C-为不完全显性。B+表示导入的耐盐基因,B+对B-为完全显性,普通水稻不耐盐高镉,基因型为B-B-C+C+。(2)水稻是雌雄同株,没有性染色体,需要对12条染色体上的基因进行测序。(3)探究两对基因是否位于一对同源染色体上,常用的方法是利用双杂合个体自交或者测交,现有的材料是普通水稻(B-B-C+C+)、海水稻(B+B+C+C+)和低镉稻(B-B-C-C-),因此首先要得到双杂合个体,可用海水稻(B+B+C+C+)和低镉稻(B-B-C-C-)杂交得到B+B-C+C-,然后再进行自交或者测交。据此实验思路为用纯合海水稻和低镉稻杂交得F1,再用F1自交或者测交得F2,观察并统计F2中的表现型及比例。如果B+/B-和C+/C-两对基因位于一对同源染色体上,F1(B+B-C+C-)能产生B+C+和B-C-两种配子,自交后代为B+B+C+C+(耐盐高镉)∶B+B-C+C-(耐盐中镉)∶B-B-C-C-(不耐盐低镉)=1∶2∶1,不耐盐低镉的比例为1/4;测交后代:B+B-C+C-(耐盐中镉)∶B-B-C-C-(不耐盐低镉)=1∶1,不耐盐低镉的比例为1/2。如果B+/B-和C+/C-两对基因位于两对同源染色体上,F1(B+B-C+C-)能产生B+C+、B+C-、B-C+、B-C-四种配子,自交后代中不耐盐低镉B-B-C-C-的比例为1/4×1/4=1/16;测交后代中不耐盐低镉B-B-C-C-的比例为1/4。
名师点睛 探究两对基因是否位于一对同源染色体上,常用的方法是利用双杂合个体自交或者杂合个体与隐性纯合个体测交,所以用实验验证是否符合自由组合定律时,需要首先获得杂合个体。
4.复等位基因遗传(2022广州一模,20)猫有纯色(如黑色、白色等)和色斑的毛色性状。该毛色性状由一组复等位基因所控制且这组复等位基因遵循孟德尔遗传规律,基因与性状的关系是A(白色)、A1(大色斑)、A2(小色斑)、A3(纯有色)。猫的毛长性状分为长毛和短毛,由B、b控制。研究人员进行了相关杂交实验,结果如表所示(不考虑正反交)。回答下列问题。
组
别
杂交亲
本组合
F1表现型及比例
小色
斑短
毛
小色
斑长
毛
纯有
色短
毛
纯有
色长
毛
白色
短毛
白色
长毛
大色
斑短
毛
①
白色短毛×白色短毛
25%
75%
②
白色长毛×纯有色长毛
50%
50%
③
小色斑短毛×大色斑长毛
25%
25%
50%
④
小色斑短毛×大色斑短毛
?
?
?
6.25%
(1)分析第 组的杂交结果,可知毛长中 是显性性状。
(2)分析第③组的实验结果可知,F1中小色斑个体的基因型有 种。第②组F1中,A3的基因频率是 。
(3)若决定毛色与毛长的基因遵循自由组合定律,则第④组F1中小色斑短毛的比例应该是 。
(4)上述杂交组合及结果可证明A2对A1是 (填“显性”或“隐性”),A对 是显性。若要验证A对其他的复等位基因也是显性,利用上述实验中的个体进行杂交,写出实验思路并预测结果: 。
答案 (1)③ 短毛 (2)1 75% (3)18.75%
(4)隐性 A3 用①组白色个体与③组小色斑个体、大色斑个体分别杂交。若白色个体×大色斑个体后代表现为白色∶大色斑∶纯有色=2∶1∶1则A对A1为显性;若白色个体×小色斑个体后代性状分离比为白色∶小色斑∶纯有色=2∶1∶1则A对A2为显性
解析 (1)第③组中短毛和长毛杂交,后代出现的全是短毛,可知短毛为显性。(2)分析第③组的实验结果可知,亲本小色斑和大色斑杂交后得到小色斑、大色斑和纯有色三种性状且分离比为1∶2∶1,可推测纯有色为隐性性状,亲本的基因型为小色斑(A2A3)、大色斑(A1A3),F1中个体的基因型有A3A3(纯有色)、A1A3(大色斑)、A2A3(小色斑)、A1A2(大色斑),所以F1中小色斑个体的基因型有1种。由第①组实验可知白色对纯有色为显性,第②组F1基因型为A3A3(纯有色)、AA3(白色),所以A3的基因频率是(2+1)/4×100%=75%。(3)第④组F1中纯有色长毛的比例是1/16,可以推知第④组亲本的基因型为BbA1A3和BbA2A3,决定毛色与毛长的基因遵循自由组合定律,则第④组F1中小色斑短毛(B_A2A3)的比例应该是3/4×1/4×100%=18.75%。(4)题述杂交组合及结果可证明A2对A1是隐性,A对A3是显性。若要验证A对其他的复等位基因也是显性,利用题述实验中①组白色个体与③组小色斑个体、大色斑个体分别杂交。若白色个体×大色斑个体后代表现为白色∶大色斑∶纯有色=2∶1∶1则A对A1为显性;若白色个体×小色斑个体后代表现为白色∶小色斑∶纯有色=2∶1∶1则A对A2为显性。
专题12 基因的自由组合定律 B组
情境应用
简单情境
1.基因互作(2022湖南百校联考,5)野生百合雌雄同株,其鳞茎颜色受独立遗传的两对基因A、a和B、b控制,显性基因B使鳞茎表现为紫色,隐性基因b使鳞茎表现为黄色,只要A基因存在野生百合就不能合成色素,鳞茎表现为白色。下列有关叙述正确的是( )
A.白色、紫色、黄色鳞茎植株的基因型分别有5种、2种、1种
B.欲判断一株白色鳞茎植株的基因型,可让其与黄色鳞茎植株杂交,观察并统计子代表型及比例
C.现让一株黄色鳞茎植株与一株紫色鳞茎植株杂交得到F1, F1个体全部自交,F2 的表型及比例是紫色∶黄色=3∶5
D.现让一株纯合的白色鳞茎植株与一株纯合的紫色鳞茎植株杂交得到F1, F1自交得到的F2中有三种表型,则亲本基因型是AAbb、aaBB
答案 D 分析题意可知,A_ _ _的个体鳞茎表现为白色,aaB_的个体鳞茎表现为紫色,aabb 的个体鳞茎表现为黄色。根据分析可知,白色鳞茎植株的基因型有6种(AABB、AABb、AAbb、AaBB、AaBb、Aabb),紫色鳞茎植株的基因型有2种(aaBB、aaBb),黄色鳞茎植株的基因型有1种(aabb),A 错误。让一株白色鳞茎植株和黄色鳞茎植株杂交,若白色鳞茎植株的基因型是 AA_ _,则子代均为白色,无法区分该白色鳞茎植株的基因型,B 错误。紫色鳞茎植株的基因型为aaBb或aaBB,与黄色鳞茎植株(aabb)杂交得到 F1,F1个体全部自交,F2的表型及比例是紫色∶黄色=3∶5 或紫色∶黄色=3∶1,C错误。纯合紫色亲本基因型是aaBB,纯合白色亲本基因型可能是AABB或AAbb,由于F2中出现了黄色鳞茎植株(aabb),则F1含有b基因,因此纯合白色亲本基因型不可能是AABB,故可推知亲本基因型为AAbb、aaBB,D正确。
复杂情境
2.利用遗传规律判断突变类型(2022衡阳联考一,16)(不定项)科研人员在两个不同地区野生型果蝇(正常眼色)种群中,分别发现两只突变型棕眼雌果蝇甲和棕眼雌果蝇乙,研究表明均只有一个基因突变且突变基因能独立控制棕色素的合成而表现棕眼,不考虑X、Y染色体的同源区段。为进一步确认果蝇甲和果蝇乙的突变是否为同一突变类型,进行了如下实验,据此分析正确的是( )
组别
亲本
子代表型及比例
一
甲×纯合正常眼雄果蝇
正常眼(♀)∶棕眼(♀)∶正常眼(♂)∶棕眼(♂)≈1∶1∶1∶1
二
实验一的子代任意棕眼雌、雄果蝇互相交配
正常眼(♀)∶棕眼(♀)∶正常眼(♂)∶棕眼(♂)≈1∶2∶1∶2
三
乙×纯合正常眼雄果蝇
正常眼(♀)∶棕眼(♀)∶正常眼(♂)≈1∶1∶1
四
实验三的子代任意棕眼雌×子代雄果蝇
正常眼(♀)∶棕眼(♀)∶正常眼(♂)≈1∶1∶1
A.果蝇甲发生了显性突变,突变基因位于常染色体上
B.果蝇乙发生了隐性突变,突变基因位于X染色体上
C.实验二与实验三中致死的基因型相同
D.让实验一中F1棕眼雄果蝇与实验三中F1棕眼雌果蝇杂交,其后代出现棕眼果蝇的概率是2/3
答案 AD 实验一与实验二中子代眼色性状与性别无关,说明果蝇甲的突变发生在常染色体上。实验一的子代棕眼雌、雄果蝇互相交配,后代正常眼∶棕眼=1∶2,说明显性纯合致死,即果蝇甲发生的突变是显性突变,A正确。分析实验三可知,乙与纯合正常眼雄果蝇杂交,后代中雌性个体中正常眼∶棕眼=1∶1,雄性个体中无棕眼,说明突变基因位于X染色体上,且该突变属于显性突变,B错误。实验二中致死基因型为AA,实验三中致死基因型为XAY,C错误。设与突变体甲表型相关的基因用B/b表示,与突变体乙表型相关的基因用A/a表示,综合上述分析可知,实验一中F1棕眼雄果蝇基因型为BbXaY,与实验三中F1棕眼雌果蝇bbXAXa杂交,由于XAY个体死亡,则后代正常眼果蝇(bbXaXa、bbXaY)概率为1/2×2/3=1/3,故棕眼果蝇的概率为1-1/3=2/3,D正确。
3.突变类型分析(2022雅礼十六校二模,16)(不定项)在某严格自花传粉的二倍体植物中,发现甲、乙两类矮生突变体(如图所示),矮化植株无A基因,且矮化程度与a基因的数量呈正相关。丙为花粉不育突变体,含b基因的花粉败育,株高正常。下列说法正确的是( )
A.甲类变异属于基因突变,乙类变异为染色体的结构发生了易位
B.乙减数分裂产生2种花粉,一个四分体中最多带有4个a基因
C.乙的自交后代中,F2植株矮化程度数量比为3∶2∶3
D.将丙与甲杂交得F1,F1自交得F2,若F2中正常∶矮化=1∶1,则基因a、b位于同源染色体上
答案 BCD A基因与a基因为等位基因,甲类变异属于基因突变,乙类变异发生在同源染色体之间,易位发生在非同源染色体之间,故其不属于染色体结构易位,A错误。乙减数分裂产生不含a基因和含有2个a基因的2种花粉,且二者比例为1∶1;在减数分裂Ⅰ前期,联会的每对同源染色体构成一个四分体,一个四分体最多含有4个a基因,B正确。乙减数分裂产生不含a和含有2个a的2种配子,且二者比例为1∶1,雌雄配子随机结合,产生的F1基因型及比例为aaaa∶aa∶不含a=1∶2∶1;F1自交得F2,F2的基因型有aaaa、aa和不含a,其矮化程度数量比为(1/4+1/2×1/4)∶1/2×1/2∶(1/4+1/2×1/4)=3∶2∶3,C正确。根据题意,甲的基因型为aaBB,减数分裂产生的配子为aB,丙的基因型为AAbb,产生的配子为Ab,二者杂交,F1基因型为AaBb。若基因a、b位于两对同源染色体上,则F1产生的配子及比例为AB∶Ab∶ab∶aB=1∶1∶1∶1,因含b基因的花粉败育,故F2的基因型及比例为AABB∶AABb∶AaBB∶AaBb∶aaBB∶aaBb=1∶1∶2∶2∶1∶1,表型比例为正常∶矮化=3∶1;若基因a、b位于一对同源染色体上,则F1产生的配子及比例为Ab∶aB=1∶1,因含b基因的花粉败育,故F2的基因型及比例为AaBb∶aaBB=1∶1,表型比例为正常∶矮化=1∶1,D正确。
复杂陌生情境
4.荧光原位杂交与基因定位(2022百校大联考新高考标准卷,18)某雌雄异株植物(性别决定为XY型)的花色受两对等位基因控制,且两对基因均不位于Y染色体上。A基因控制合成蓝色色素,B基因控制合成红色色素,不含色素表现为白花,含有两种色素表现为紫花。为研究其遗传机制,选取纯合蓝花雌株和纯合红花雄株作为亲本进行杂交,F1表型及比例为紫花雌株∶蓝花雄株=1∶1(不考虑互换)。回答下列问题:
(1)A基因和B基因控制合成的色素不同,其根本原因是 。
(2)为解释上述杂交结果,该同学提出了两种假设。
假设一:A、a基因位于常染色体上,B、b基因位于X染色体上。则亲本的基因型是 。
假设二: 。则亲本的基因型是 。
(3)荧光原位杂交的方法可以快速准确判定基因的位置,已知等位基因A和a被标记为黄色,B和b被标记为绿色,对F1雄株四分体时期的细胞进行荧光标记后在荧光显微镜下观察,记录四分体中荧光点的颜色和数量,若一个四分体中出现 个黄色荧光点,另一个四分体出现 个绿色荧光点,则说明假设一成立;若 ,则说明假设二成立。
答案 (1)基因中的碱基(对)排列顺序不同
(2)AAXbXb、aaXBY A、a和B、b基因都位于X染色体上 XAbXAb、XaBY (3)4 2 一个四分体中同时出现2个黄色荧光点和2个绿色荧光点
解析 由题意知,一纯合蓝花雌株和一纯合红花雄株作为亲本进行杂交,F1表现为紫花雌株∶蓝花雄株=1∶ 1,说明控制花色基因的遗传是伴性遗传,且A、B基因都存在时开紫花,A存在、B不存在时开蓝花,A不存在、B存在时开红花,A、B都不存在时开白花。(1)A基因和B基因控制合成的色素不同,根本原因是基因中的碱基(对)排列顺序不同。(2)纯合蓝花雌株和纯合红花雄株作为亲本进行杂交,F1表型及比例为紫花雌株∶蓝花雄株=1∶1(一种性别对应一种表型)。若A、a基因位于常染色体上,B、b基因位于X染色体上,AAXbXb与aaXBY杂交,F1为紫花雌株(AaXBXb)∶蓝花雄株(AaXbY)=1∶1。若A、a和B、b基因都位于X染色体上,XAbXAb与XaBY杂交,F1为紫花雌株(XAbXaB)∶蓝花雄株(AAbY)=1∶1。(3)假设一的F1雄株相关基因出现在两个四分体上,假设二的F1雄株相关基因出现在一个四分体上。若A/a基因位于常染色体上,则四分体中的四条染色单体都被标记为黄色,出现四个黄色荧光点,B/b基因位于X染色体上,由于B/b基因位于X、Y染色体的非同源区段,因此另一个四分体只有X染色体的两条染色单体有绿色荧光点,即出现两个绿色荧光点。若两对等位基因均位于X染色体上,则一个四分体中同时出现2个黄色荧光点和2个绿色荧光点。
专题十二 基因的自由组合定律 C组
情境应用
简单情境
1.金鱼尾型遗传(2022北京石景山一模,5)金鱼的臀鳍和尾鳍由两对独立遗传的等位基因A/a、B/b控制。以双臀鳍双尾鱼和单臀鳍单尾鱼为亲本进行实验,结果见下图。下列叙述不正确的是( )
A.F2中单臀鳍单尾鱼的基因型有3种
B.F1测交后代中单臀鳍双尾鱼的比例为1/4
C.亲本的基因型组合为AABB与aabb或AAbb与aaBB
D.F2中双臀鳍双尾鱼与F1杂交,后代中单尾鱼的概率为1/6
答案 C 依据F1为单臀鳍双尾,F2中性状分离比为9∶3∶4可知,单臀鳍双尾、双臀鳍双尾、单臀鳍单尾基因型分别对应A_B_、aaB_、A_bb和aabb,故F2中单臀鳍单尾鱼的基因型有3种(AAbb、Aabb、aabb),亲本基因型为aaBB(双臀鳍双尾)、AAbb(单臀鳍单尾),A正确,C错误;F1的基因型为AaBb,则F1测交后代表型及比例为单臀鳍双尾:双臀鳍双尾:单臀鳍单尾=1∶1∶2,B正确;F2中双臀鳍双尾鱼的基因型及比例为aaBB∶aaBb=1∶2,与F1(AaBb)杂交,子代单尾鱼(bb)的概率为2/3×1/4=1/6,D正确。
2.拉布拉多猎犬的毛色遗传实验(2022北京海淀一模,4)拉布拉多猎犬毛色分为黑色、巧克力色和米白色,受两对等位基因控制。将纯合黑色犬与米白色犬杂交,F1均为黑色犬。将F1黑色犬相互交配,F2犬毛色及比例为黑色︰巧克力色∶米白色=9∶3∶4。下列有关分析,正确的是( )
A.米白色相对于黑色为显性
B.F2米白色犬有3种基因型
C.F2巧克力色犬相互交配,后代米白色犬比例为1/16
D.F2米白色犬相互交配,后代可能发生性状分离
答案 B 纯合黑色犬与米白色犬杂交,F1均为黑色犬,说明黑色对米白色为显性,A错误;F1黑色犬相互交配,F2表型及比例为黑色∶巧克力色∶米白色=9∶3∶4,说明犬的毛色由两对独立遗传的等位基因控制,其遗传遵循基因的自由组合定律,设控制犬毛色的基因为A/a、B/b,基因型和表型的对应关系为黑色(A_B_)、巧克力色(可能为A_bb或aaB_,此处设为A_bb)、米白色(aaB_、aabb),据此可知F2中米白色犬有三种基因型,分别为aaBB、aaBb、aabb,这些个体随机交配,子代基因型均为aa_ _,不发生性状分离,B正确,D错误;F2巧克力色犬相互交配,即1/3AAbb、2/3Aabb相互交配,子代米白色犬(aa)的概率为2/3×2/3×1/4=1/9,C错误。
解题关键 依据性状分离比确定基因与性状的对应关系是解决此类问题的关键。
3.通过性状比确定相关基因的对数和位置关系(2022北京顺义一模,6)两纯合玉米杂交得到F1,F1自交得到F2,F2籽粒表型及比例为紫色非甜∶紫色甜∶白色非甜∶白色甜=27∶9∶21∶7。下列判断错误的是( )
A.白色对紫色是显性性状
B.F2非甜籽粒中杂合子占2/3
C.籽粒口味性状受一对等位基因控制
D.籽粒颜色性状受两对等位基因控制
答案 A 依据F2籽粒表型及比例为紫色∶白色=(27+9)∶(21+7)=9∶7,非甜∶甜=(27+21)∶(9+7)=3∶1可知,籽粒颜色由位于非同源染色体上的两对等位基因控制,紫色对白色为显性,籽粒甜与非甜受一对等位基因(设为A/a)控制,非甜对甜为显性,A错误,C、D正确;只考虑籽粒口味性状时,F1基因型为Aa,F1自交得到的F2非甜籽粒中杂合子比例为2/3,B正确。
4.香豌豆的遗传杂交实验(2022北京西城二模,4)遗传学家用香豌豆所做的部分杂交实验及结果如下表,判断正确的是( )
组别
杂交亲本组合
F1表型
F2表型及数量
1
白花品种甲×
红花
全为
红花
红花182、
白花59
2
白花品种甲×
白花品种乙
全为
红花
红花1 832、
白花1 413
3
紫花、长花粉粒×
红花、圆花粉粒
均为
紫长
紫长4 831、紫圆390、
红长393、红圆1 338
4
紫花、圆花粉粒×
红花、长花粉粒
均为
紫长
紫长226、紫圆95、
红长97、红圆1
A.红花、白花性状由一对等位基因控制
B.第2组F2白花的基因型只有1种
C.第3组和第4组F1的基因型相同
D.第3、4组两对性状遗传遵循自由组合定律
答案 C 依据组别2可知,两白花个体(甲和乙)杂交,F1均为红花,F2表现为红花∶白花=9∶7,说明红花、白花性状由两对等位基因控制,且红花相对于白花为显性,设控制该性状的基因为A/a、B/b,则F2表型与基因型的比值为红花∶白花=A_B_∶(A_bb+aaB_+aabb)=9∶7,则白花基因型有5种,A、B错误;依据组别3中F2表型及数量可知,紫花∶红花=3∶1,长花粉粒∶圆花粉粒=3∶1,说明两对相对性状分别由一对等位基因控制,设控制两性状的基因分别为C/c(颜色)、D/d(花粉粒形状),结合F1自交所得的F2表现出四种表型可知,3、4组F1基因型均为CcDd,但F2表型比例并非9∶3∶3∶1或其变式,说明两对等位基因位于一对同源染色体上,不遵循基因的自由组合定律,C正确,D错误。
解题思路 若F1无性状分离,则亲本一般为纯合子,若该性状由两对等位基因控制,则F2会出现9∶3∶3∶1或其变式的性状分离比,若不是该比例,则两对基因连锁,即两对等位基因位于一对同源染色体上。两对连锁的基因在遗传时,若杂合子的染色体在减数分裂过程中发生互换,则会产生重组型配子,重组型配子的比例显著低于亲本型配子,故杂合子自交子代中比例最少的纯合子为两基因型相同的重组型配子随机结合形成的,据此可知组合第4组中红圆个体基因型为ccdd,则组合4的亲本是CCdd和ccDD,据此也就可以得出组合3的亲本基因型是CCDD、ccdd。
复杂情境
5.番茄抗病与感病相关基因的位置关系(2022北京东城一模,21)番茄细菌性斑点病会降低番茄产量、破坏番茄口味。研究番茄的抗病机理对农业生产具有重要意义。
(1)番茄的抗病和易感病为一对 。利用番茄抗病品系甲培育出两种纯合突变体,突变体1表现为中度易感病(患病程度介于抗病和易感病之间),突变体2表现为易感病。研究人员进行了如下杂交实验,结果见下表。
杂交组合
F1植株数量(株)
F1自交得到的
F2植株数量(株)
抗
病
中度
易感病
易感
病
抗
病
中度
易感病
易感
病
品系甲×突变体1
7
1
0
36
11
0
品系甲×突变体2
7
0
0
25
0
7
①上述杂交实验结果表明,显性性状为 ;推测突变体1和突变体2均为单基因突变体,判断依据是 。
②品系甲与突变体1杂交,F1中出现1株中度易感病的原因可能有 。
A.品系甲自交的结果
B.突变体1自交的结果
C.品系甲产生配子的过程中抗病基因发生了突变
D.突变体1产生配子的过程中发生了基因重组
(2)已知品系甲中存在抗病基因D,为确定突变体1、2的突变基因与基因D的位置关系,利用D基因缺失的易感病番茄品系乙(其他遗传信息均与品系甲相同)进行了如下杂交实验,结果见下表。
杂交组合
F1植株数量(株)
F1自交得到的
F2植株数量(株)
抗
病
中度
易感病
易感
病
抗
病
中度
易感病
易感
病
品系乙×突变体1
0
9
0
0
71
25
品系乙×突变体2
0
10
0
0
32
30
①突变体1中突变基因与基因D在染色体上的关系为 。
②请用遗传图解解释品系乙与突变体2的杂交结果(要求写出F1的配子)。
答案 (1)相对性状 ①抗病 F2的性状分离比均为3∶1 ②B、C (2)①互为等位基因 ②设控制突变体2的基因为A/a,遗传图解如下:
F2
雌配子
中度易感病∶易感病=1∶1
解析 (1)番茄的抗病和易感病为一对相对性状,依据表格中的数据,品系甲(抗病)无论是与突变体1杂交,还是与突变体2杂交,F1均为抗病(品系甲与突变体1杂交后代中出现1株中度易感病例外),F1自交所得F2的性状分离比均接近3∶1,说明抗病相对于中度易感病和易感病为显性,均由一对等位基因控制,即突变体1和突变体2均为单基因突变体。突变体1的表型为中度易感病,故品系甲与突变体1杂交,子代出现1株中度易感病可能是由于突变体1进行了自交,也可能是品系甲的抗病基因发生了隐性突变。(2)品系乙中D基因缺失,表现为易感病,相对于品系甲为隐性突变,品系乙与突变体1进行杂交,F1均表现为中度易感病,即突变型性状,F1自交所得F2均为不抗病,且中度易感病∶易感病=3∶1,说明突变体1中突变基因与品系乙的突变基因互为等位基因。依据品系乙与突变体2的杂交结果可知,突变体2中突变基因与品系乙的突变基因不是等位基因,且F2的性状分离比没有出现9∶3∶3∶1或其变式,说明二者也不是非同源染色体上的非等位基因,因此可确定控制突变体2性状的基因和品系乙的突变基因为同源染色体上的非等位基因,结合品系乙是D基因缺失的易感番茄,设控制突变体2性状的基因为A/a,可画出遗传图解,详见答案。
解题思路 品系乙的基因型为AA,同品系甲,理论上应为抗病植株,但品系乙缺失D基因,表现为易感病,可推知基因型为A_D_的为抗病,无D基因或无A基因的均为中度易感病或易感病。
专题12 基因的自由组合定律 D组
情境应用
简单情境
1.稻米颜色(2022潍坊核心素养测评,4)不同水稻品种由于花青苷类色素含量的差异,使稻米表现出深浅不同的多种颜色,研究表明稻米颜色受多对独立遗传的等位基因控制。研究人员将某种水稻的一个黑色品系与一个白色品系杂交得到F1,再将F1自交得到F2,统计F2的表型及比例是黑色∶紫黑∶深褐∶褐色∶浅褐∶微褐∶白色=1∶6∶15∶20∶15∶6∶1。下列说法错误的是( )
A.稻米的颜色性状受3对等位基因控制
B.F1的稻米颜色应该为褐色
C.F2深褐色稻米品种的基因型有3种
D.F2紫黑稻米自交,F3黑色稻米∶紫黑稻米∶深褐稻米=1∶2∶1
答案 C 由子二代的表型及比例可知,子二代的组合共有1+6+15+20+15+6+1=64(种),说明稻米的颜色性状受3对等位基因控制,A正确;如果用A/a、B/b、C/c表示,亲代基因型可表示为AABBCC(黑色)和白色(aabbcc),F1基因型是AaBbCc,含3个显性基因,为褐色,B正确;F2中含4个显性基因的为深褐色,F2深褐色稻米品种的基因型有AABBcc、AAbbCC、aaBBCC、AaBbCC、AABbCc、AaBBCc共6种,C错误;F2中含5个显性基因为紫黑色,F2紫黑稻米基因型为AABBCc、AABbCC、AaBBCC,以AABBCc为例,自交产生的F3的基因型为1AABBCC、2AABBCc、1AABBcc,黑色稻米∶紫黑稻米∶深褐稻米=1∶2∶1,D正确。
复杂情境
2.水稻“野败”品系(2022德州二模,6)水稻是一种雌雄同株、自花传粉的植物。“野败”是野生型水稻的隐性突变品系,是由1号染色体上的正常基因Ms突变为ms而来的,且Ms对ms为完全显性,该品系不能产生可育花粉,但能产生正常雌配子。现将一个抗虫基因R转入“野败”品系中获得了一株转基因的“野败”品系植株(Rmsms)。为研究R基因的插入位置及其产生的影响,用此转基因“野败”品系与野生型水稻杂交,F1中抗虫∶非抗虫约为1∶1,选取F1抗虫植株自交,F2中抗虫雌雄同株∶抗虫“野败”∶非抗虫雌雄同株∶非抗虫“野败”约为6∶2∶3∶1。下列说法错误的是( )
A.转基因“野败”植株的R基因不位于1号染色体上
B.同源染色体相同位置均含R基因的水稻植株不能存活
C.让F2中抗虫雌雄同株的水稻自交,后代中抗虫“野败”占1/8
D.为研究R基因的插入位置,还可以选取F1抗虫植株与母本回交
答案 C F1抗虫植株ROMsms自交(O表示不含相关基因),F2中抗虫雌雄同株∶抗虫“野败”∶非抗虫雌雄同株∶非抗虫“野败”约为6∶2∶3∶1,其中抗虫∶不抗虫=2∶1,雌雄同株∶“野败”=3∶1,两对基因的分离和组合互不干扰,说明R基因不位于1号染色体上,A正确;根据基因型为RO的F1自交产生的F2中抗虫∶不抗虫=2∶1的性状分离比可知,基因型为RR个体不能存活,B正确;让F2中抗虫雌雄同株的水稻(基因型为1/3ROMsMs、2/3ROMsms)自交,后代中抗虫“野败”ROmsms占2/3×2/3×1/4=1/9,C错误;为研究R基因的插入位置,还可以选取F1抗虫植株ROMsms与母本ROmsms回交,若后代出现抗虫雌雄同株∶抗虫“野败”∶非抗虫雌雄同株∶非抗虫“野败”约为2∶2∶1∶1,即可证明R基因不位于1号染色体上,D正确。
复杂陌生情境
3.果蝇眼色遗传规律(2022济宁二模,22)果蝇是实验室中常用的遗传学实验材料,野生型果蝇的眼色是红色,为了研究其眼色遗传规律,科研工作者进行了一系列实验。
(1)对纯合野生型果蝇品系A利用γ射线照射,从大量的子代群体中获得了朱砂眼和猩红眼两个突变体,选取不同类型的果蝇进行杂交实验,结果见表。
组别
亲本组合
F1
甲
朱砂眼×红眼
红眼
乙
猩红眼×红眼
红眼
丙
朱砂眼×猩红眼
红眼
①根据组合 可判断朱砂眼和猩红眼两个突变体均发生了隐性突变。
②初步判断朱砂眼和猩红眼所携带的突变基因r1、r2为 (填“等位基因”或“非等位基因”),理由 。
③将表中的 互相交配,子代中红眼、朱砂眼、猩红眼的比例为9∶4∶3,说明两突变基因的遗传遵循 定律。
(2)已知另一果蝇B的一条2号染色体上存在另一眼色隐性突变基因r,科研人员欲通过其与品系A的杂交,对r1、r2基因进一步定位。
①将果蝇B和果蝇品系A杂交,通过子代雌雄之间互相交配、筛选获得r基因纯合的杂种果蝇C。为排除果蝇C中果蝇B的染色体,还需将其与 多代杂交,由此获得r基因纯合的果蝇D。
②果蝇D与猩红眼杂交得到的子代表现为红眼,与朱砂眼杂交得到的子代表现为朱砂眼。请在图中标注出r1、r2基因,以说明r与r1、r2的位置关系。
答案 (1)①甲、乙 ②非等位基因 朱砂眼和猩红眼杂交,后代表现为红眼 ③丙组合的子代 自由组合 (2)果蝇品系A
解析 (1)①根据组合甲和组合乙可知,F1均为红眼,则朱砂眼和猩红眼两个突变体均发生了隐性突变。②根据组合丙的F1可知,朱砂眼和猩红眼杂交,后代表现为红眼,朱砂眼和猩红眼为隐性突变体,若受一对等位基因控制,不可能出现红眼,因此r1、r2为非等位基因。③朱砂眼和猩红眼为隐性突变体,基因型可表示为r1r1R2R2、R1R1r2r2,朱砂眼×猩红眼,F1为R1r1R2r2,F1相互交配,子代出现红眼(R1_R2_)、朱砂眼(r1r1__)、猩红眼(R1_r2r2)的比例为9∶4∶3,属于9∶3∶3∶1的变式,说明两突变基因遵循基因的自由组合定律。(2)①果蝇B含有r,与品系A杂交,得到杂合子,通过子代雌雄之间互相交配、筛选获得r基因纯合的杂种果蝇C,果蝇C中还含有果蝇B的其他染色体,故还需与品系A多代杂交,以得到品系A的多数染色体及rr。②果蝇D与猩红眼(R1R1r2r2)杂交得到的子代表现为红眼(R1_R2_),与朱砂眼(r1r1R2R2)杂交得到的子代表现为朱砂眼,说明r与r1位于一对同源染色体上,而与r2可以自由组合。位置见答案。
方法技巧 看F2的表型比例,若表型比例之和是16,通常都符合基因的自由组合定律。将异常分离比与正常分离比9∶3∶3∶1进行对比,分析合并性状的类型。如比例为9∶3∶4,则为9∶3∶(3∶1)即4为两种性状的合并结果。
4.番茄三对性状的遗传规律(2022济南一模,22)番茄的杂种优势十分显著,在育种过程中可用番茄叶的形状、茎的颜色(D/d)以及植株茸毛等作为性状选择的标记。为研究这三对性状的遗传规律,选用以下A1~A4四种纯合体为亲本进行杂交实验,实验结果(不考虑互换,无致死现象,且F2由F1自交得到)如表所示:
亲本组合
F1表型
F2表型及数量(株)
A1×A2
缺刻叶
缺刻叶(60),薯叶(21)
A1×A4
浓茸毛、
紫茎
浓茸毛、绿茎(19),浓茸毛、紫茎(41),多茸毛、紫茎(15),少茸毛、紫茎(5)
A2×A3
浓茸毛
浓茸毛(60),多茸毛(17),少茸毛(5)
回答下列问题:
(1)番茄叶的形状和茎的颜色两对性状的显性性状分别是 ,判断依据是 。
(2)根据亲本组合 杂交结果可判断,植株茸毛受 对等位基因控制,遵循 定律,判断理由是 。
(3)亲本组合A1×A4杂交,F2中缺少少茸毛绿茎和多茸毛绿茎个体,推测原因可能是以下两种情况之一:番茄植株茎的颜色受一对等位基因控制,且①控制番茄茎颜色的基因与控制植株茸毛的其中一对基因位于同一对同源染色体上;② 。
为进一步确认出现上述现象的具体原因,可通过增加样本数量继续研究。若为情况①,请画出F1体细胞中控制茎的颜色和植株茸毛基因与染色体之间的关系。(用“|”表示染色体,“A/a、B/b…”为控制植株茸毛的基因,用“·”表示基因在染色体的位置)
(4)低温处理会导致某种基因型的花粉存活率降低,用低温处理A1×A2组合的F1后,F2的表型为缺刻叶∶薯叶=5∶1,可推知携带 基因的花粉存活率降低了 。请设计实验验证该结论。(写出实验思路、实验结果及实验结论) 。
答案 (1)缺刻叶和紫茎 亲本组合A1×A2杂交所得F1表型为缺刻叶,F2中缺刻叶∶薯叶≈3∶1;亲本组合A1×A4杂交所得F1表型为紫茎,F2中紫茎∶绿茎≈3∶1 (2)A1×A4或A2×A3 两 自由组合 在A1×A4或A2×A3的杂交实验中,得到的F2浓茸毛∶多茸毛∶少茸毛约为12∶3∶1,符合9∶3∶3∶1的变形 (3)控制番茄茎颜色的基因与控制植株茸毛的基因位于非同源染色体上,但后代数量太少 或 (4)薯叶 1/2 将低温处理的F1作为父本与薯叶番茄杂交,子代缺刻叶∶薯叶=2∶1,说明低温处理使携带薯叶基因的花粉存活率降低了1/2
解析 (1)A1~A4均是纯合体,那么亲本组合A1×A2杂交得到的F1表型为缺刻叶,F1自交的子代F2缺刻叶∶薯叶≈3∶1,说明缺刻叶是显性;亲本组合A1×A4杂交得到的F1表型为紫茎,F2中紫茎∶绿茎≈3∶1,说明紫茎是显性。(2)由于亲本都是纯合子,A1×A4或A2×A3这两个杂交组合的子一代都是浓茸毛,子二代出现浓茸毛∶多茸毛∶少茸毛约为12∶3∶1,符合9∶3∶3∶1的变形,说明植株茸毛受两对等位基因控制,遵循基因的自由组合定律。(3)亲本组合A1×A4杂交,F2中缺少少茸毛绿茎和多茸毛绿茎个体,推测原因可能是以下两种情况:①控制番茄茎颜色的基因与控制植株茸毛的其中一对基因位于同一对同源染色体上;②控制番茄茎颜色的基因与控制植株茸毛的基因位于非同源染色体上,但后代数量太少。如果符合前一种情况的话,就可能是A、a基因和D、d基因连锁在一起或者是B、b基因和D、d基因连锁在一起,作图见答案。(4)用低温处理A1×A2组合的F1后,F2的表型为缺刻叶∶薯叶=5∶1,假设这对性状由E、e基因控制的,那么F1的基因型就是Ee,由于花粉存在存活率降低的现象,雌配子是正常的(1/2E和1/2e),根据子代的ee=1/6推知,花粉中的e占1/3,原本正常的花粉是E和e各占1/2的,可以推测花粉存活率降低了1/2。若设计实验进行验证,可选择将低温处理的F1作为父本与薯叶番茄杂交,子代缺刻叶∶薯叶=2∶1,说明低温处理使携带薯叶基因的花粉存活率降低了1/2。
专题十二 基因的自由组合定律 E组
情境应用
复杂情境
1.自由组合定律与易位(2022天津滨海新区七校联考,17)某二倍体植物的花色、叶形、茎形分别由三对等位基因控制遗传。基因型和表型关系如表所示。
基因
显性纯合
杂合
隐性纯合
A/a
红花
红花
白花
B/b
窄叶
窄叶
宽叶
C/c
粗茎
中粗茎
细茎
(1)某红花窄叶植株与某白花宽叶植株杂交,F1均为红花窄叶,F1自交后代中红花窄叶∶红花宽叶∶白花窄叶∶白花宽叶=9∶3∶3∶1,控制花色和叶形的基因的遗传遵循 定律,F2红花宽叶植株自交后代中,表型为红花宽叶植株的概率为 。
(2)某红花细茎植株与某白花粗茎植株杂交,F1均为红花中粗茎,F1自交后代中红花细茎∶红花中粗茎∶白花粗茎=1∶2∶1,可初步判定控制该表型的两对等位基因是位于 对同源染色体上。将F2中红花中粗茎植株与白花粗茎植株杂交,后代的表型及其比例为 。
(3)研究发现,电离辐射能使C/c基因所在的染色体片段发生断裂,可随机结合在B/b所在染色体的末端,形成末端易位,仅一条染色体发生这种易位的植株不可育。先将基因型为BbCc的植株在幼苗时期用电离辐射处理,再将该植株自交并观察后代的表型及其比例,从而判定该植株是否发生了易位及易位的类型(不考虑基因突变和互换)。
①若子代的表型有 种,则该植株没有发生染色体易位;
②若 ,则该植株仅有一条染色体发生末端易位;
③若子代的表型及其比例为 ,则C/c基因所在染色体片段均发生了易位,且C基因连在b基因所在的染色体上,c基因连在B基因所在的染色体上。
答案 (1)(基因的)自由组合 5/6 (2)一 红花中粗茎∶白花粗茎=1∶1 (3)①6 ②无子代 ③窄叶细茎∶窄叶中粗茎∶宽叶粗茎=1∶2∶1
解析 (1)根据题意,F1自交后代中红花窄叶∶红花宽叶∶白花窄叶∶白花宽叶=9∶3∶3∶1,说明A/a、B/b基因的遗传遵循基因的自由组合定律,且F1红花窄叶植株的基因型为AaBb,则F2中红花宽叶植株的基因型及比例为AAbb∶Aabb=1∶2,故F2红花宽叶植株自交后代中,表型为红花宽叶植株的概率为1/3×1+2/3×3/4=5/6。(2)根据题意,某红花细茎植株与某白花粗茎植株杂交,F1均为红花中粗茎,F1自交后代中红花细茎∶红花中粗茎∶白花粗茎=1∶2∶1,说明F1中红花中粗茎的基因型为AaCc,且基因A、c位于同一条染色体上,基因a、C位于另一条同源染色体上。F2中红花中粗茎植株(AaCc)产生的配子及比例为Ac∶aC=1∶1,白花粗茎植株(aaCC)产生的配子为aC,因此二者杂交后代的表型及比例为红花中粗茎(AaCc)∶白花粗茎(aaCC)=1∶1。(3)根据前面的分析,C/c基因和B/b基因遵循基因的自由组合定律。①将基因型为BbCc的植株在幼苗时期用电离辐射处理后,再让该植株自交。若该植株没有发生染色体易位,则子代的表型有2×3=6种;②若该植株仅有一条染色体发生末端易位,则该植株不可育,无子代出现;③若C/c基因所在染色体片段均发生了易位,且C基因连在b基因所在的染色体上,c基因连在B基因所在的染色体上,则基因型为BbCc的植株产生的配子及比例为Bc∶bC=1∶1,自交后代的表型及比例为窄叶细茎(BBcc)∶窄叶中粗茎(BbCc)∶宽叶粗茎(bbCC)=1∶2∶1。
2.耐高温突变体(2022天津新华中学统练六,16)全球气温升高会使水稻减产,寻找耐高温基因并对其调控机制进行深入研究,对水稻遗传改良具有重要意义。
(1)研究获得一株耐高温突变体甲,高温下该突变体表皮蜡质含量较高,让甲与野生型(WT)杂交,F1自交后代中耐高温植株约占1/4,说明耐高温为 性状,且由 对等位基因控制。
(2)已知耐高温突变体乙的隐性突变基因位于水稻3号染色上,为探究两种突变体是否为同一基因突变导致,让两种突变体杂交,得到的后代自交(不考虑互换)。
请从下列选项中选择对应的杂交结果:
a.F1和F2均耐高温
b.F1不耐高温,F2不耐高温∶耐高温≈3∶1
c.F1不耐高温,F2不耐高温∶耐高温≈1∶1
d.F1不耐高温,F2不耐高温∶耐高温≈9∶7
e.F1不耐高温,F2不耐高温∶耐高温≈15∶1
①若 ,说明两突变基因为同一基因;
②若 ,说明两突变基因是非同源染色体上的非等位基因;
③若 ,说明两突变基因是同源染色体上的非等位基因。
最终,杂交实验结果与③一致。
(3)为进一步确定耐高温突变体甲的突变位点,研究者进行了系列实验,如图所示。
图1
图2
图3
①图1中,若F1产生配子时3号染色体发生重组,用F2植株进行 ,可获得纯合重组植株R1~R5。
②对R1~R5进行关键基因(TT2基因)分子标记及耐高温性检测,据图2、图3分析可知,耐高温突变基因位于 (分子标记)。将该区段DNA进行测序,发现TT2基因序列的第165个碱基对由C/G变为A/T,导致蛋白质结构改变、功能丧失。
(4)研究人员将 导入突变体甲,该植株表现为不耐高温,进一步确定基因TT2突变可导致突变体甲耐高温。
答案 (1)隐性 一 (2)①a ②d ③c
(3)①自交 ②caps3~caps4 (4)正常TT2基因
解析 (1)让甲与野生型(WT)杂交,F1自交后代中耐高温植株约占1/4,即耐高温∶不耐高温=1∶3,符合分离定律,说明这对相对性状是由一对等位基因控制的,并且耐高温为隐性性状。(2)①如果两种突变体是由同一基因突变所致,设两种突变体的基因型分别为a1a1和a2a2,则纯合突变体甲与纯合突变体乙进行杂交,子代全是突变体a1a2,即F1和F2都耐高温,故选a。②如果两种突变体是由非同源染色体上的非等位基因突变所致,即符合基因的自由组合定律,假设突变体甲基因型为aaBB,突变体乙基因型为AAbb,则甲、乙杂交得F1为AaBb,表现为耐高温,F1自交,后代表现为A_B_∶(A_bb+aaB_+aabb)=9∶7,即F2不耐高温∶耐高温≈9∶7,故选d。③如果两突变基因是同源染色体上的非等位基因突变而来,假设突变体甲基因型为aaBB,突变体乙基因型为AAbb,则甲、乙杂交得F1为AaBb,由于两对基因在一对同源染色体上, 所以F1产生的配子为Ab和aB,则F1自交产生的F2基因型及比例为AaBb∶AAbb∶aaBB=2∶1∶1,表型及比例为不耐高温∶耐高温≈1∶1,故选c。(3)①同源染色体发生重组即同源染色体的非姐妹染色单体发生了互换,若要获得纯合植株R1~R5,则需要用F2植株进行自交。②由图可知,R1、R4、R5不耐高温,R2、R3耐高温,根据分子标记可看出其差别在caps3~caps4,则耐高温突变基因位于caps3~caps4。(4)为了探究基因TT2突变对水稻植株的影响,则实验的自变量是TT2基因的有无,需要将正常TT2基因导入突变体甲,结果若该植株不耐高温,则可确定基因TT2突变可导致突变体甲耐高温。
3.雄性不育和雄性不育恢复技术(2021天津十二校联考一模,15)杂交水稻生产技术是我国现代农业研究的一项重要成果,使我国的水稻产量得到大幅度提高。科学家主要利用了雄性不育和雄性不育恢复技术获取杂交水稻。
(1)水稻的花粉是否可育受到细胞质基因(S、N)和细胞核基因的共同控制。用S表示细胞质不育基因,N表示细胞质可育基因,遗传过程中S与N的遗传 (填“是”或“否”)遵循基因的分离定律。
(2)用R(R1、R2)表示细胞核中可恢复育性的基因,其等位基因r(r1、r2)无此功能。只有当细胞质中含有S基因,细胞核中r基因纯合时,植株才表现出雄性不育性状。其他类型的基因组合均为雄性可育。现有三种遗传组成的水稻品系:
品系
基因型
A系(雄性不育系)
S(r1r1r2r2)
B系
N(r1r1r2r2)
R系
N(R1R1R2R2)
进行了如下杂交实验:
P 雄性不育系♀× R系♂
↓
F1 雄性可育
↓自交
F2 9雄性育性正常∶6部分花粉可育∶1雄性不育
则F1基因型为 。R1/r1、R2/r2两对基因间 (填“是”或“否”)遵循基因的自由组合定律。
(3)研究发现细胞质S基因(在线粒体DNA上)编码的蛋白质阻碍水稻花粉发育而导致雄性不育,而R基因能够消除S基因对花粉发育的不利影响。为研究其中的机制,分析了不同基因型水稻的线粒体不育基因表达情况,结果见表:
不育基因转
录的mRNA
不育基因编
码的蛋白质
水稻育
性性状
N(r1r1r2r2)
-
-
育性正常
S(r1r1r2r2)
+++
+++
雄性不育
S(R1R1r2r2)
+++
+
部分花粉可育
S(r1r1R2R2)
+
+
部分花粉可育
S(R1R1R2R2)
+
-
育性正常
根据表中结果,从R基因影响线粒体不育基因S表达的角度,解释R基因恢复育性可能的机制。①R1基因 (单选);②R2基因 (单选)。
A.抑制基因S表达的转录过程,但不抑制翻译
B.抑制基因S表达的翻译过程,但不抑制转录
C.既抑制基因S表达的转录过程,又抑制翻译
D.对基因S表达没影响
答案 (1)否 (2)S(R1r1R2r2) 是 (3)B A
解析 (1)由题意可知,水稻的育性受细胞核基因和细胞质基因共同控制,用S表示细胞质不育基因,N表示细胞质可育基因,遗传过程中S与N的遗传不遵循基因的分离定律。(2)据题干信息可知,基因型S(r1r1r2r2)为雄性不育植株。杂交亲本雌性为雄性不育系,与作为父本的R系进行杂交,F1表现为雄性可育,自交所得F2的性状分离比为9∶6∶1(表现为正常、部分可育、不育),说明F1基因型为S(R1r1R2r2),且这两对等位基因遵循基因的自由组合定律。(3)S(R1R1r2r2)与雄性不育S(r1r1r2r2)进行对照,前者不育基因转录的mRNA与后者相同,而不育基因编码的蛋白质少于后者,推测R1基因不影响线粒体不育基因S的转录,但是抑制不育蛋白质的产生或者积累,从而导致不育基因S编码的蛋白质减少。S(r1r1R2R2)与雄性不育S(r1r1r2r2)进行对照,前者不育基因S转录的mRNA少于后者,推测R2基因可抑制线粒体不育基因S的转录,或者使不育基因S转录产生的mRNA降解,从而导致不育基因S编码的蛋白质减少。
专题12 基因的自由组合定律 F组
情境应用
简单情境
1.甘蓝叶色异常分离比(2022吉林长春二模,4)某种甘蓝的叶色有绿色和紫色,已知叶色受两对等位基因A、a和B、b控制,只含隐性基因的个体表现隐性性状,其他基因型的个体均表现显性性状。某小组用绿叶甘蓝和紫叶甘蓝进行了一系列实验。
实验①:让绿叶甘蓝(甲)的植株进行自交,子代都是绿叶
实验②:让甲植株与紫叶甘蓝(乙)植株进行杂交,子代都是紫叶
实验③:让甲植株与紫叶甘蓝(丙)植株进行杂交,子代个体中绿叶∶紫叶=1∶3
下列叙述错误的是( )
A.甘蓝叶色紫色对绿色为显性
B.A、a和B、b位于两对同源染色体上
C.实验②中乙植株的基因型为AABB
D.实验③中丙植株的基因型为AaBb
答案 C 实验②中,绿叶(甲)与紫叶(乙)的杂交子代都是紫叶,紫叶对绿叶为显性,A正确;实验③中,绿叶(甲)×紫叶(丙)→绿叶∶紫叶=1∶3,则甲基因型为aabb,丙的基因型为AaBb,B、D正确;由于只有aabb为隐性性状,其他皆为显性,故实验②中的紫叶乙的基因型可为AABB、AAbb、aaBB、AaBB、AABb,C错误。
2.致死原因分析(2022湖北重点中学4月考,9)科研人员利用三种动物分别进行甲、乙、丙三组遗传学实验来研究两对相对性状的遗传(它们的两对相对性状均由常染色体上的两对等位基因控制),实验结果如表所示。下列推断错误的是( )
组别
亲本
选择F1中两对等位基因均杂合的个体进行随机交配
F2性状分离比
甲
A×B
4∶2∶2∶1
乙
C×D
5∶3∶3∶1
丙
E×F
6∶3∶2∶1
A.三组实验中两对相对性状的遗传均遵循基因的自由组合定律
B.甲组可能是任意一对基因显性纯合均使胚胎致死
C.乙组可能是含有两个显性基因的雄配子和雌配子致死
D.丙组可能是其中某一对基因显性纯合时胚胎致死
答案 C 三组实验中,F1两对等位基因均杂合的个体杂交,所得F2中均出现了9∶3∶3∶1的分离比变式,都遵循基因的自由组合定律,A正确;甲组中,4∶2∶2∶1=(2∶1)×(2∶1),这说明甲组的两对等位基因都为显性纯合致死,B正确;乙组中,含有两个显性基因的雄配子或雌配子致死,F2会出现5∶3∶3∶1,C错误;丙组中,6∶3∶2∶1=(3∶1)×(2∶1),这说明其中一对基因纯合致死,D正确。
3.金鱼体色遗传(2022辽宁沈阳二模,5)我国是最早把野生鲫鱼驯化成金鱼的国家。现将紫色金鱼雌雄交配,子代均为紫色。将紫色金鱼与灰色野生鲫鱼作正、反交,F1均为灰色。将F1与亲代紫色金鱼回交,产生的子代中灰色鱼2 860尾,紫色鱼190尾。若将F1雌雄交配产生F2,下列推测正确的是( )
A.金鱼体色受独立遗传的2对等位基因控制
B.F1雌、雄个体各产生8种配子
C.F1回交产生的灰色子代中纯合子占1/5
D.F1雌、雄交配产生的F2中灰色纯合子有15种基因型
答案 D 紫色金鱼与灰色鲫鱼正、反交,F1均为灰色,灰色为显性,将F1与亲代紫色金鱼回交,产生的子代中灰色∶紫色≈15∶1,这说明金鱼的体色由4对等位基因控制,且遵循自由组合定律,全为隐性纯合(假设为aabbccdd)时为紫色,其余为灰色,F1基因型为AaBbCcDd,A错误;F1(AaBbCcDd)雌、雄个体各产生2×2×2×2=16(种)配子,B错误;F1(AaBbCcDd)与紫色金鱼(aabbccdd)回交,后代中只有紫色aabbccdd为纯合子,灰色子代均为杂合子,C错误;F1(AaBbCcDd)能产生16种雌、雄配子,由于只有相同基因型的雌、雄配子结合才能形成纯合子,因此雌、雄交配产生的F2中纯合子为16种,其中aabbccdd为紫色,其他的15种均为灰色纯合子,D正确。
复杂情境
4.植物花色遗传(2022安徽合肥一模,10)某自花受粉植物花的颜色有紫色和白色两种表现型,现有紫花品系和多种白花品系(品系皆为纯合子),通过杂交发现:紫花品系植株间杂交以后各世代都是紫花;不同的白花品系间杂交,有的F1都开紫花,有的F1都开白花;紫花品系和不同白花品系杂交,F2的紫花和白花性状分离比有3∶1、9∶7、81∶175等,其中所有杂交组合中F2紫花的最小概率为243/1 024。据此推测,不合理的是(不考虑突变等)( )
A.控制植株的该对花色基因可有5对,符合自由组合定律
B.亲本中,紫花品系只有1种基因型,而白花品系有5种基因型
C.白花品系间杂交,若F1为白花,则F2及以后世代也皆为白花
D.白花品系间杂交,若F1为紫花,则F1植株至少存在2对等位基因
答案 B 纯合紫花和白花植株杂交得F1,F1自交产生的F2中紫花最小概率为243/1 024=(3/4)5,这说明花色的性状至少由5对独立遗传的等位基因控制,符合自由组合定律,每对基因中都有显性基因时才开紫花,其他组合为白花,A正确;5对独立遗传的等位基因可以形成纯合子25=32种,紫花纯合体基因型只有一种,白花纯合品系有32-1=31种基因型,B错误;白花品系间杂交,若F1为白花,说明亲本白花品系中至少有一对是相同的隐性纯合子(类似于这些白花品系是aaBBCCDDEE、aaBBccDDEE等,都含有aa),则不考虑突变等时,F2及以后世代也皆为白花,C正确;白花品系中至少含有一对隐性纯合子,白花品系间杂交,若F1为紫花,则F1植株至少存在2对等位基因(如aaBBCCDDEE×AAbbCCDDEE,F1为AaBbCCDDEE),D正确。
方法技巧 等位基因对数的判断
若F2中显性性状的比例为(3/4)n,则该性状由n对等位基因控制;F2中子代性状分离比之和为4n,则该性状由n对等位基因控制。
5.基因导入的遗传效应(2022辽宁辽南协作体二模,5)某研究小组将两个抗虫基因导入棉花细胞(2N=26)的染色体中培育出抗虫棉,若将一株抗虫棉(M株)和一株正常棉花杂交,子代中抗虫∶非抗虫=3∶1,说法正确的是( )
A.可以采用显微注射法直接将两个抗虫基因导入棉花细胞中
B.当M株的某一细胞处于减数分裂Ⅱ后期时,该细胞中最多含有2个抗虫基因
C.若M株自交,后代出现抗虫植株的概率为15/16
D.抗虫基因能在棉花细胞中表达,主要是因为两者的DNA结构相同
答案 C 显微注射法适用于动物细胞,A错误;将两个抗虫基因导入棉花细胞有三种位置可能:同一条染色体上、同源染色体的相同位置或非同源染色体上,当位于非同源染色体上时与正常棉花杂交所得子代才会出现抗虫∶非抗虫=3∶1,若减数分裂Ⅰ后期含抗虫基因的两条非同源染色体均进入一个细胞,在减数分裂Ⅱ后期时会有4个抗虫基因,B错误;两抗虫基因位于非同源染色体上时,基因型可记为AaBb(A、B为抗虫基因),M株的自交子代不抗虫为1/16aabb,抗虫概率为15/16,C正确;抗虫基因能在棉花细胞中表达,主要是因为不同生物共用一套遗传密码,不是因为两者的DNA结构相同,D错误。
复杂陌生情境
6.基因连锁类型的判断(2022河北保定一模,20)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产生的配子如表所示,则三对基因的分布情况是 ,且 (填“发生”或“未发生”)过交叉互换,据此分析F1测交子代的表现型及比例为 。
配子
ABC
AbC
aBC
abC
ABc
Abc
aBc
abc
占比
21%
4%
4%
21%
21%
4%
4%
21%
(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)若不考虑交叉互换,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。
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
解析 (1)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,表中配子中AB组合、ab组合所占比例较大,可判断A/B连锁在一条染色体上,a/b连锁在与之同源的染色体上,C/c基因位于另一对同源染色体上。F1产生配子时发生过交叉互换,故能产生8种配子,测交子代表现型及比例为紫花∶白花=21∶79(只有ABC配子受精可开紫花,直接依据F1产生的配子类型及比例可判断测交子代)。(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,假定A/a、B/b位于常染色体上,则亲本为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,F2中紫花雄株占3/4×3/4×1/4=9/64,则白花植株占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)若不考虑交叉互换,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,则三对基因均位于X染色体上时,F2中紫花∶白花=3∶1(亲本为XABCXABC、XabcY,F1为XABCXabc、XABCY,F2中白花XabcY占1/4)。
专题12 基因的自由组合定律 G组
情境应用
简单情境
1.雄配子部分致死(2022浙江温州二模,9)某玉米植株产生的配子种类及比例为YR∶Yr∶ yR ∶yr=1∶1∶1∶1,除花粉YR只有50%具有受精能力外,其余均正常。若该个体自交,则理论上子代中基因型为YYRR的个体所占的比例为( )
A.1/28 B.1/32 C.1/49 D.1/64
答案 A 该玉米植株能产生YR、Yr、yR、yr这4种相同比例的配子,因此其基因型为YyRr。该个体自交,雌配子类型及比例为YR∶Yr∶yR∶yr=1∶1∶1∶1,雄配子类型及比例为YR∶Yr∶yR∶yr=1∶2∶2∶2(因为花粉YR只有50%具有受精能力),因此自交产生的基因型为YYRR的个体比例为1/4×1/7=1/28,A正确。
复杂情境
2.基因定位(2022浙江嘉兴二模,28)番茄是雌雄同花植物,可自花授(受)粉也可异花授(受)粉。大花可育(M)与小花雄性不育(m)、红果(R)与黄果(r)是两对相对性状,两对基因分别位于2号和5号染色体上。现有基因型为MmRr的植株甲与小花雄性不育黄果植株乙,进行杂交实验。回答下列问题:
(1)若将植株甲与植株乙杂交,其中植株 为母本,获得的F1中大花可育红果植株所占比例为 。F1随机授(受)粉获得F2,则F2中小花雄性不育植株所占比例为 。
(2)将H基因导入植株甲的细胞获得了转基因植株丙(假定有2个H基因插到了染色体上且不影响其他基因),若在产生配子时喷施萘乙酰胺,含H基因的雄配子将失活。不考虑基因突变和交叉互换(互换)。欲判断H基因插入的位置,对植株丙喷施萘乙酰胺后,与植株乙杂交,观察杂交结果。
①若F1的表型为 ,则2个H基因插入同一条2号染色体;
②若F1的表型为 ,则2个H基因分别插入2号和5号染色体;
③若无F1,则2个H基因 。
(3)请用遗传图解表示植株乙与纯合大花可育红果的杂交过程。
答案 (1)乙 1/4 3/8 (2)全部大花或全部小花 只有1种表型 插入1对同源染色体的2条染色体上 (3)
解析 (1)植株甲(MmRr)与乙(mmrr)杂交,乙表现为小花雄性不育,故乙只能作母本,甲作父本,F1中大花可育红果植株(MmRr)占1/4。F1的基因型及比例为MmRr∶Mmrr∶mmRr∶mmrr=1∶1∶1∶1,则F1随机交配时,雌配子基因型及比例为MR∶Mr∶mR∶mr=1∶3∶3∶9,雄配子基因型及比例为MR∶Mr∶mR∶mr=1∶3∶1∶3,根据配子法可计算得出F1随机授粉产生的F2中小花雄性不育植株(mm__)占48/128,即3/8。(2)若两个H基因插入同一条2号染色体,则喷施萘乙酰胺后,植株丙(Mm)产生的有活性的配子只含M或只含m,丙(Mm)与乙(mm)杂交得到的F1表现为全部大花或全部小花;若两个H基因分别插入2号和5号染色体,则喷施萘乙酰胺后,植株丙(MmRr)产生的有活性的配子只有MR、Mr、mR、mr中的一种,丙(MmRr)与乙(mmrr)杂交得到的F1只有一种表型;若两个H基因插入一对同源染色体的两条染色体上,由于植株丙的配子总会得到该对同源染色体中的一条,因此对植株丙喷施萘乙酰胺后,丙与乙杂交得不到子代。(3)遗传图解规范详见答案。
易错提醒 F1的基因型及比例为MmRr∶Mmrr∶mmRr∶mmrr=1∶1∶1∶1,由于小花雄性不育植株只能作为母本,因此在计算雄配子的类型及比例时只能选取MmRr、Mmrr植株。
3.营养物质遗传机制(2022浙南名校联考,28)某种植物体内的两种营养物质甲、乙的合成及含量高低受基因控制,已知两者的遗传机制如图所示,控制甲和乙物质合成的两对等位基因独立遗传。研究人员对该种植物的野生型植株进行人工诱变,获得了一些突变型植株,表中是野生型和其中2种突变型植株自交的结果。
基因A 基因B
↓ ↓
酶A 酶B
↓ ↓
前体物质甲乙
植株(表型)
自交一代表型及比例
野生型(甲低乙高)
全为(甲低乙高)
M1(甲低乙高)
(甲低乙高)∶(甲低乙低)=3∶1
M2(甲低乙高)
(甲低乙高)∶(甲高乙低)=3∶1
(1)根据遗传机制,基因型为AAbb个体的表型为 。
(2)野生型的基因型为 。AaBb自交后代表型及比例为 。
(3)在研究过程中,研究者发现在该植物体内还有一种受C(c)基因控制的营养物质丙,在野生型和所有突变株中含量也较高,已知控制物质甲、乙和丙合成的三对基因独立遗传,为了解三种物质的遗传机制,研究者对野生型植株进行人工诱变获得M3、M4、M5三种突变型。自交实验结果如下:
植株
(表型)
自交一代表型及比例
野生型
(甲低乙高丙高)
全为(甲低乙高丙高)
M3
(甲低乙高丙高)
(甲低乙高丙高)∶(甲低乙低丙高)∶(甲低乙低丙低)=9∶3∶4
M4
(甲低乙高丙高)
(甲低乙高丙高)∶(甲低乙高丙低)∶(甲低乙低丙高)∶(甲高乙低丙低)=9∶3∶3∶1
M5
(甲低乙高丙高)
(甲低乙高丙高)∶(甲低乙高丙低)∶(甲低乙低丙低)=9∶3∶4
①对M3、M4、M5自交后代的分析可知,若子代植株中每对基因都是显性,则其表型为 。M4自交子代中表型为(甲高乙低丙低)的植株基因型为 。M3、M5组自交子代中表型为(甲低乙低丙低)的植株的基因型共有 种。
②请参照题干中营养物质合成的遗传机制示意图,绘制出营养物质甲、乙、丙合成可能的遗传机制示意图。
答案 (1)甲高乙低 (2)AABB 甲低乙高∶甲高乙低∶甲低乙低=9∶3∶4 (3)①甲低乙高丙高 AAbbcc 5 ②(答案合理即可)
解析 (1)基因A控制酶A的合成,酶A催化前体物质转化为甲,基因B控制酶B的合成,酶B催化甲转化为乙,因此AAbb个体表现为甲高乙低。(2)野生型表现为甲低乙高,野生型自交后代全表现为甲低乙高,因此野生型的基因型为AABB。AaBb自交后代表现为9甲低乙高(A_B_)∶3甲高乙低(A_bb)∶4甲低乙低(aaB_、aabb)。(3)M3、M4、M5三种突变型的表型与野生型一致,三种突变型自交后代表型及比例为9∶3∶3∶1及变式,可知三种突变型均为有两对杂合基因和一对纯合基因,因此野生型的基因型为AABBCC,三种突变型的基因型应为AaBbCC、AaBBCc、AABbCc,C基因可能控制酶C的合成,从而催化甲进一步转化为丙(可能的遗传机制如答案中图所示)。根据各突变型自交后代表型及比例可推断,M3基因型为AaBbCC,M4基因型为AABbCc,M5基因型为AaBBCc。因此,M4(AABbCc)自交后代中表现为甲高乙低丙低的植株的基因型为AAbbcc。M3(AaBbCC)自交后代中表现为甲低乙低丙低的植株的基因型为aaBBCC、aaBbCC、aabbCC,M5(AaBBCc)自交后代中表现为甲低乙低丙低的植株的基因型为aaBBCC、aaBBCc、aaBBcc,M3、M5组自交后代中表现为甲低乙低丙低的植株的基因型共有5种。
专题12 基因的自由组合定律 A组
简单情境
1.甜糯玉米遗传(2022广东一模,7)甜糯玉米是近年来的热门种植品种。已知玉米的糯质和甜质受两对同源染色体上的两对等位基因控制,且隐性基因纯合时,只表达隐性基因所控制的性状。现用糯质玉米(wwSS)和甜质玉米(WWss)杂交得F1,再用F1自交得F2。下列叙述错误的是( )
A.甜糯玉米育种的主要原理是基因重组
B.F1全为普通玉米(非糯非甜)
C.F2出现9∶6∶1的性状分离比
D.F2中甜糯玉米约占1/16
答案 C 根据题意“玉米的糯质和甜质受两对同源染色体上的两对等位基因控制,且隐性基因纯合时,只表达隐性基因所控制的性状”,并且已知亲本为糯质玉米(wwSS)和甜质玉米(WWss),所以推断糯质玉米的基因型是ww__,甜质玉米的基因型是ss__,F1的基因型为WwSs,表现型为非糯非甜,F1自交得到的F2的表现型及比例为非糯非甜∶糯非甜∶非糯甜∶甜糯=9∶3∶3∶1。甜糯玉米育种的过程利用的是杂交育种的方式,其主要原理是基因重组,A正确;F1的基因型为WwSs,表现型为非糯非甜,B正确;F2有9种基因型,4种表现型(非糯非甜∶糯非甜∶非糯甜∶甜糯=9∶3∶3∶1),C错误;甜糯玉米的基因型是wwss,F2中甜糯玉米约占1/16,D正确。
2.胚胎致死(2022广东二模,6)在一个自然种群中,小鼠的体色有黄色和灰色,尾巴有短尾和长尾,两对相对性状受两对等位基因控制,遗传符合基因的自由组合定律。实验中发现有些基因型有致死现象(胚胎致死),现任取一对黄色短尾个体经多次交配,F1的表型为黄色短尾∶灰色短尾∶黄色长尾∶灰色长尾=4∶2∶2∶1。下列说法错误的是( )
A.表型为黄色短尾的小鼠基因型仅有1种
B.F1中致死个体的基因型共有4种
C.若让黄色短尾的亲本与灰色长尾鼠交配,则子代表型比例为1∶1∶1∶1
D.若让F1中的灰色短尾雌雄鼠自由交配,则子代灰色短尾鼠占23
答案 B 根据题意分析,任取一对黄色短尾个体,经多次交配后F1的表型为黄色短尾∶灰色短尾∶黄色长尾∶灰色长尾=4∶2∶2∶1,即(2∶1)(2∶1),有一对显性基因纯合就会导致胚胎致死(假设相关基因型为YY和DD,都导致胚胎致死,Y控制黄色体色,D控制短尾性状),且黄色、短尾都为显性性状。因为YY、DD都导致胚胎致死,所以表型为黄色短尾的小鼠的基因型只有YyDd一种,A正确;已知YY和DD都导致胚胎致死,所以黄色短尾个体(YyDd)相互交配产生的F1中致死个体的基因型有YYDD、YYDd、YyDD、YYdd、yyDD,共5种,B错误;让黄色短尾的亲本(YyDd)与灰色长尾鼠(yydd)交配,则子代表型及比例为黄色短尾(YyDd)∶灰色短尾(yyDd)∶黄色长尾(Yydd)∶灰色长尾(yydd)=1∶1∶1∶1,C正确;F1中的雌雄灰色短尾鼠的基因型都为yyDd(yyDD胚胎致死),它们自由交配,后代基因型理论上有yyDD、yyDd、yydd,比例为1∶2∶1,其中yyDD胚胎致死,所以只有yyDd、yydd两种,yyDd(灰色短尾鼠)占2/3,D正确。
复杂陌生情境
3.基因导入或敲除(2022韶关一模,18)2017年,被誉为“杂交水稻之父”的袁隆平院士宣布了两项重大研究成果:一是成功培育出了耐盐碱的“海水稻”,二是利用现代生物技术将普通水稻中的吸镉基因敲除,获得了含镉量低的低镉水稻。有关遗传分析见表:
水稻品种
表现型
导入或敲除的相关基因
普通水稻
不耐盐高镉
未导入和敲除
海水稻
耐盐高镉
B+
低镉稻
不耐盐低镉
C-
注:B+表示导入的耐盐基因,C-表示吸镉基因被敲除,B+对B-为完全显性,基因型C+C+、C+C-和C-C-分别表现为高镉、中镉和低镉。
请回答:
(1)根据已知条件,C+对C-为 (填“完全显性”或“不完全显性”),纯合普通水稻的基因型为 。
(2)在进行水稻(2n=24)基因组测序时,应对 条染色体上的基因进行测序。
(3)现有普通水稻、海水稻和低镉稻(均为纯合子),请设计杂交实验探究B+/B-和C+/C-两对基因是否位于一对同源染色体上。
实验思路: 。
预期实验结果:
①若F2中不耐盐低镉的比例为 ,则B+/B-和C+/C-两对基因位于一对同源染色体上。
②若F2中不耐盐低镉的比例为 ,则B+/B-和C+/C-两对基因位于两对同源染色体上。
答案 (1)不完全显性 B-B-C+C+ (2)12 (3)用纯合海水稻和低镉稻杂交得F1,再用F1自交得F2,观察并统计F2中的表现型及比例(或用纯合海水稻和低镉稻杂交得F1,再用F1与低镉稻测交得F2,观察并统计F2中的表现型及比例) ①(1/4(或1/2) ②1/16(或1/4)
解析 (1)基因型C+C+、C+C-和C-C-分别表现为高镉、中镉和低镉,因此C+对C-为不完全显性。B+表示导入的耐盐基因,B+对B-为完全显性,普通水稻不耐盐高镉,基因型为B-B-C+C+。(2)水稻是雌雄同株,没有性染色体,需要对12条染色体上的基因进行测序。(3)探究两对基因是否位于一对同源染色体上,常用的方法是利用双杂合个体自交或者测交,现有的材料是普通水稻(B-B-C+C+)、海水稻(B+B+C+C+)和低镉稻(B-B-C-C-),因此首先要得到双杂合个体,可用海水稻(B+B+C+C+)和低镉稻(B-B-C-C-)杂交得到B+B-C+C-,然后再进行自交或者测交。据此实验思路为用纯合海水稻和低镉稻杂交得F1,再用F1自交或者测交得F2,观察并统计F2中的表现型及比例。如果B+/B-和C+/C-两对基因位于一对同源染色体上,F1(B+B-C+C-)能产生B+C+和B-C-两种配子,自交后代为B+B+C+C+(耐盐高镉)∶B+B-C+C-(耐盐中镉)∶B-B-C-C-(不耐盐低镉)=1∶2∶1,不耐盐低镉的比例为1/4;测交后代:B+B-C+C-(耐盐中镉)∶B-B-C-C-(不耐盐低镉)=1∶1,不耐盐低镉的比例为1/2。如果B+/B-和C+/C-两对基因位于两对同源染色体上,F1(B+B-C+C-)能产生B+C+、B+C-、B-C+、B-C-四种配子,自交后代中不耐盐低镉B-B-C-C-的比例为1/4×1/4=1/16;测交后代中不耐盐低镉B-B-C-C-的比例为1/4。
名师点睛 探究两对基因是否位于一对同源染色体上,常用的方法是利用双杂合个体自交或者杂合个体与隐性纯合个体测交,所以用实验验证是否符合自由组合定律时,需要首先获得杂合个体。
4.复等位基因遗传(2022广州一模,20)猫有纯色(如黑色、白色等)和色斑的毛色性状。该毛色性状由一组复等位基因所控制且这组复等位基因遵循孟德尔遗传规律,基因与性状的关系是A(白色)、A1(大色斑)、A2(小色斑)、A3(纯有色)。猫的毛长性状分为长毛和短毛,由B、b控制。研究人员进行了相关杂交实验,结果如表所示(不考虑正反交)。回答下列问题。
组
别
杂交亲
本组合
F1表现型及比例
小色
斑短
毛
小色
斑长
毛
纯有
色短
毛
纯有
色长
毛
白色
短毛
白色
长毛
大色
斑短
毛
①
白色短毛×白色短毛
25%
75%
②
白色长毛×纯有色长毛
50%
50%
③
小色斑短毛×大色斑长毛
25%
25%
50%
④
小色斑短毛×大色斑短毛
?
?
?
6.25%
(1)分析第 组的杂交结果,可知毛长中 是显性性状。
(2)分析第③组的实验结果可知,F1中小色斑个体的基因型有 种。第②组F1中,A3的基因频率是 。
(3)若决定毛色与毛长的基因遵循自由组合定律,则第④组F1中小色斑短毛的比例应该是 。
(4)上述杂交组合及结果可证明A2对A1是 (填“显性”或“隐性”),A对 是显性。若要验证A对其他的复等位基因也是显性,利用上述实验中的个体进行杂交,写出实验思路并预测结果: 。
答案 (1)③ 短毛 (2)1 75% (3)18.75%
(4)隐性 A3 用①组白色个体与③组小色斑个体、大色斑个体分别杂交。若白色个体×大色斑个体后代表现为白色∶大色斑∶纯有色=2∶1∶1则A对A1为显性;若白色个体×小色斑个体后代性状分离比为白色∶小色斑∶纯有色=2∶1∶1则A对A2为显性
解析 (1)第③组中短毛和长毛杂交,后代出现的全是短毛,可知短毛为显性。(2)分析第③组的实验结果可知,亲本小色斑和大色斑杂交后得到小色斑、大色斑和纯有色三种性状且分离比为1∶2∶1,可推测纯有色为隐性性状,亲本的基因型为小色斑(A2A3)、大色斑(A1A3),F1中个体的基因型有A3A3(纯有色)、A1A3(大色斑)、A2A3(小色斑)、A1A2(大色斑),所以F1中小色斑个体的基因型有1种。由第①组实验可知白色对纯有色为显性,第②组F1基因型为A3A3(纯有色)、AA3(白色),所以A3的基因频率是(2+1)/4×100%=75%。(3)第④组F1中纯有色长毛的比例是1/16,可以推知第④组亲本的基因型为BbA1A3和BbA2A3,决定毛色与毛长的基因遵循自由组合定律,则第④组F1中小色斑短毛(B_A2A3)的比例应该是3/4×1/4×100%=18.75%。(4)题述杂交组合及结果可证明A2对A1是隐性,A对A3是显性。若要验证A对其他的复等位基因也是显性,利用题述实验中①组白色个体与③组小色斑个体、大色斑个体分别杂交。若白色个体×大色斑个体后代表现为白色∶大色斑∶纯有色=2∶1∶1则A对A1为显性;若白色个体×小色斑个体后代表现为白色∶小色斑∶纯有色=2∶1∶1则A对A2为显性。
专题12 基因的自由组合定律 B组
情境应用
简单情境
1.基因互作(2022湖南百校联考,5)野生百合雌雄同株,其鳞茎颜色受独立遗传的两对基因A、a和B、b控制,显性基因B使鳞茎表现为紫色,隐性基因b使鳞茎表现为黄色,只要A基因存在野生百合就不能合成色素,鳞茎表现为白色。下列有关叙述正确的是( )
A.白色、紫色、黄色鳞茎植株的基因型分别有5种、2种、1种
B.欲判断一株白色鳞茎植株的基因型,可让其与黄色鳞茎植株杂交,观察并统计子代表型及比例
C.现让一株黄色鳞茎植株与一株紫色鳞茎植株杂交得到F1, F1个体全部自交,F2 的表型及比例是紫色∶黄色=3∶5
D.现让一株纯合的白色鳞茎植株与一株纯合的紫色鳞茎植株杂交得到F1, F1自交得到的F2中有三种表型,则亲本基因型是AAbb、aaBB
答案 D 分析题意可知,A_ _ _的个体鳞茎表现为白色,aaB_的个体鳞茎表现为紫色,aabb 的个体鳞茎表现为黄色。根据分析可知,白色鳞茎植株的基因型有6种(AABB、AABb、AAbb、AaBB、AaBb、Aabb),紫色鳞茎植株的基因型有2种(aaBB、aaBb),黄色鳞茎植株的基因型有1种(aabb),A 错误。让一株白色鳞茎植株和黄色鳞茎植株杂交,若白色鳞茎植株的基因型是 AA_ _,则子代均为白色,无法区分该白色鳞茎植株的基因型,B 错误。紫色鳞茎植株的基因型为aaBb或aaBB,与黄色鳞茎植株(aabb)杂交得到 F1,F1个体全部自交,F2的表型及比例是紫色∶黄色=3∶5 或紫色∶黄色=3∶1,C错误。纯合紫色亲本基因型是aaBB,纯合白色亲本基因型可能是AABB或AAbb,由于F2中出现了黄色鳞茎植株(aabb),则F1含有b基因,因此纯合白色亲本基因型不可能是AABB,故可推知亲本基因型为AAbb、aaBB,D正确。
复杂情境
2.利用遗传规律判断突变类型(2022衡阳联考一,16)(不定项)科研人员在两个不同地区野生型果蝇(正常眼色)种群中,分别发现两只突变型棕眼雌果蝇甲和棕眼雌果蝇乙,研究表明均只有一个基因突变且突变基因能独立控制棕色素的合成而表现棕眼,不考虑X、Y染色体的同源区段。为进一步确认果蝇甲和果蝇乙的突变是否为同一突变类型,进行了如下实验,据此分析正确的是( )
组别
亲本
子代表型及比例
一
甲×纯合正常眼雄果蝇
正常眼(♀)∶棕眼(♀)∶正常眼(♂)∶棕眼(♂)≈1∶1∶1∶1
二
实验一的子代任意棕眼雌、雄果蝇互相交配
正常眼(♀)∶棕眼(♀)∶正常眼(♂)∶棕眼(♂)≈1∶2∶1∶2
三
乙×纯合正常眼雄果蝇
正常眼(♀)∶棕眼(♀)∶正常眼(♂)≈1∶1∶1
四
实验三的子代任意棕眼雌×子代雄果蝇
正常眼(♀)∶棕眼(♀)∶正常眼(♂)≈1∶1∶1
A.果蝇甲发生了显性突变,突变基因位于常染色体上
B.果蝇乙发生了隐性突变,突变基因位于X染色体上
C.实验二与实验三中致死的基因型相同
D.让实验一中F1棕眼雄果蝇与实验三中F1棕眼雌果蝇杂交,其后代出现棕眼果蝇的概率是2/3
答案 AD 实验一与实验二中子代眼色性状与性别无关,说明果蝇甲的突变发生在常染色体上。实验一的子代棕眼雌、雄果蝇互相交配,后代正常眼∶棕眼=1∶2,说明显性纯合致死,即果蝇甲发生的突变是显性突变,A正确。分析实验三可知,乙与纯合正常眼雄果蝇杂交,后代中雌性个体中正常眼∶棕眼=1∶1,雄性个体中无棕眼,说明突变基因位于X染色体上,且该突变属于显性突变,B错误。实验二中致死基因型为AA,实验三中致死基因型为XAY,C错误。设与突变体甲表型相关的基因用B/b表示,与突变体乙表型相关的基因用A/a表示,综合上述分析可知,实验一中F1棕眼雄果蝇基因型为BbXaY,与实验三中F1棕眼雌果蝇bbXAXa杂交,由于XAY个体死亡,则后代正常眼果蝇(bbXaXa、bbXaY)概率为1/2×2/3=1/3,故棕眼果蝇的概率为1-1/3=2/3,D正确。
3.突变类型分析(2022雅礼十六校二模,16)(不定项)在某严格自花传粉的二倍体植物中,发现甲、乙两类矮生突变体(如图所示),矮化植株无A基因,且矮化程度与a基因的数量呈正相关。丙为花粉不育突变体,含b基因的花粉败育,株高正常。下列说法正确的是( )
A.甲类变异属于基因突变,乙类变异为染色体的结构发生了易位
B.乙减数分裂产生2种花粉,一个四分体中最多带有4个a基因
C.乙的自交后代中,F2植株矮化程度数量比为3∶2∶3
D.将丙与甲杂交得F1,F1自交得F2,若F2中正常∶矮化=1∶1,则基因a、b位于同源染色体上
答案 BCD A基因与a基因为等位基因,甲类变异属于基因突变,乙类变异发生在同源染色体之间,易位发生在非同源染色体之间,故其不属于染色体结构易位,A错误。乙减数分裂产生不含a基因和含有2个a基因的2种花粉,且二者比例为1∶1;在减数分裂Ⅰ前期,联会的每对同源染色体构成一个四分体,一个四分体最多含有4个a基因,B正确。乙减数分裂产生不含a和含有2个a的2种配子,且二者比例为1∶1,雌雄配子随机结合,产生的F1基因型及比例为aaaa∶aa∶不含a=1∶2∶1;F1自交得F2,F2的基因型有aaaa、aa和不含a,其矮化程度数量比为(1/4+1/2×1/4)∶1/2×1/2∶(1/4+1/2×1/4)=3∶2∶3,C正确。根据题意,甲的基因型为aaBB,减数分裂产生的配子为aB,丙的基因型为AAbb,产生的配子为Ab,二者杂交,F1基因型为AaBb。若基因a、b位于两对同源染色体上,则F1产生的配子及比例为AB∶Ab∶ab∶aB=1∶1∶1∶1,因含b基因的花粉败育,故F2的基因型及比例为AABB∶AABb∶AaBB∶AaBb∶aaBB∶aaBb=1∶1∶2∶2∶1∶1,表型比例为正常∶矮化=3∶1;若基因a、b位于一对同源染色体上,则F1产生的配子及比例为Ab∶aB=1∶1,因含b基因的花粉败育,故F2的基因型及比例为AaBb∶aaBB=1∶1,表型比例为正常∶矮化=1∶1,D正确。
复杂陌生情境
4.荧光原位杂交与基因定位(2022百校大联考新高考标准卷,18)某雌雄异株植物(性别决定为XY型)的花色受两对等位基因控制,且两对基因均不位于Y染色体上。A基因控制合成蓝色色素,B基因控制合成红色色素,不含色素表现为白花,含有两种色素表现为紫花。为研究其遗传机制,选取纯合蓝花雌株和纯合红花雄株作为亲本进行杂交,F1表型及比例为紫花雌株∶蓝花雄株=1∶1(不考虑互换)。回答下列问题:
(1)A基因和B基因控制合成的色素不同,其根本原因是 。
(2)为解释上述杂交结果,该同学提出了两种假设。
假设一:A、a基因位于常染色体上,B、b基因位于X染色体上。则亲本的基因型是 。
假设二: 。则亲本的基因型是 。
(3)荧光原位杂交的方法可以快速准确判定基因的位置,已知等位基因A和a被标记为黄色,B和b被标记为绿色,对F1雄株四分体时期的细胞进行荧光标记后在荧光显微镜下观察,记录四分体中荧光点的颜色和数量,若一个四分体中出现 个黄色荧光点,另一个四分体出现 个绿色荧光点,则说明假设一成立;若 ,则说明假设二成立。
答案 (1)基因中的碱基(对)排列顺序不同
(2)AAXbXb、aaXBY A、a和B、b基因都位于X染色体上 XAbXAb、XaBY (3)4 2 一个四分体中同时出现2个黄色荧光点和2个绿色荧光点
解析 由题意知,一纯合蓝花雌株和一纯合红花雄株作为亲本进行杂交,F1表现为紫花雌株∶蓝花雄株=1∶ 1,说明控制花色基因的遗传是伴性遗传,且A、B基因都存在时开紫花,A存在、B不存在时开蓝花,A不存在、B存在时开红花,A、B都不存在时开白花。(1)A基因和B基因控制合成的色素不同,根本原因是基因中的碱基(对)排列顺序不同。(2)纯合蓝花雌株和纯合红花雄株作为亲本进行杂交,F1表型及比例为紫花雌株∶蓝花雄株=1∶1(一种性别对应一种表型)。若A、a基因位于常染色体上,B、b基因位于X染色体上,AAXbXb与aaXBY杂交,F1为紫花雌株(AaXBXb)∶蓝花雄株(AaXbY)=1∶1。若A、a和B、b基因都位于X染色体上,XAbXAb与XaBY杂交,F1为紫花雌株(XAbXaB)∶蓝花雄株(AAbY)=1∶1。(3)假设一的F1雄株相关基因出现在两个四分体上,假设二的F1雄株相关基因出现在一个四分体上。若A/a基因位于常染色体上,则四分体中的四条染色单体都被标记为黄色,出现四个黄色荧光点,B/b基因位于X染色体上,由于B/b基因位于X、Y染色体的非同源区段,因此另一个四分体只有X染色体的两条染色单体有绿色荧光点,即出现两个绿色荧光点。若两对等位基因均位于X染色体上,则一个四分体中同时出现2个黄色荧光点和2个绿色荧光点。
专题十二 基因的自由组合定律 C组
情境应用
简单情境
1.金鱼尾型遗传(2022北京石景山一模,5)金鱼的臀鳍和尾鳍由两对独立遗传的等位基因A/a、B/b控制。以双臀鳍双尾鱼和单臀鳍单尾鱼为亲本进行实验,结果见下图。下列叙述不正确的是( )
A.F2中单臀鳍单尾鱼的基因型有3种
B.F1测交后代中单臀鳍双尾鱼的比例为1/4
C.亲本的基因型组合为AABB与aabb或AAbb与aaBB
D.F2中双臀鳍双尾鱼与F1杂交,后代中单尾鱼的概率为1/6
答案 C 依据F1为单臀鳍双尾,F2中性状分离比为9∶3∶4可知,单臀鳍双尾、双臀鳍双尾、单臀鳍单尾基因型分别对应A_B_、aaB_、A_bb和aabb,故F2中单臀鳍单尾鱼的基因型有3种(AAbb、Aabb、aabb),亲本基因型为aaBB(双臀鳍双尾)、AAbb(单臀鳍单尾),A正确,C错误;F1的基因型为AaBb,则F1测交后代表型及比例为单臀鳍双尾:双臀鳍双尾:单臀鳍单尾=1∶1∶2,B正确;F2中双臀鳍双尾鱼的基因型及比例为aaBB∶aaBb=1∶2,与F1(AaBb)杂交,子代单尾鱼(bb)的概率为2/3×1/4=1/6,D正确。
2.拉布拉多猎犬的毛色遗传实验(2022北京海淀一模,4)拉布拉多猎犬毛色分为黑色、巧克力色和米白色,受两对等位基因控制。将纯合黑色犬与米白色犬杂交,F1均为黑色犬。将F1黑色犬相互交配,F2犬毛色及比例为黑色︰巧克力色∶米白色=9∶3∶4。下列有关分析,正确的是( )
A.米白色相对于黑色为显性
B.F2米白色犬有3种基因型
C.F2巧克力色犬相互交配,后代米白色犬比例为1/16
D.F2米白色犬相互交配,后代可能发生性状分离
答案 B 纯合黑色犬与米白色犬杂交,F1均为黑色犬,说明黑色对米白色为显性,A错误;F1黑色犬相互交配,F2表型及比例为黑色∶巧克力色∶米白色=9∶3∶4,说明犬的毛色由两对独立遗传的等位基因控制,其遗传遵循基因的自由组合定律,设控制犬毛色的基因为A/a、B/b,基因型和表型的对应关系为黑色(A_B_)、巧克力色(可能为A_bb或aaB_,此处设为A_bb)、米白色(aaB_、aabb),据此可知F2中米白色犬有三种基因型,分别为aaBB、aaBb、aabb,这些个体随机交配,子代基因型均为aa_ _,不发生性状分离,B正确,D错误;F2巧克力色犬相互交配,即1/3AAbb、2/3Aabb相互交配,子代米白色犬(aa)的概率为2/3×2/3×1/4=1/9,C错误。
解题关键 依据性状分离比确定基因与性状的对应关系是解决此类问题的关键。
3.通过性状比确定相关基因的对数和位置关系(2022北京顺义一模,6)两纯合玉米杂交得到F1,F1自交得到F2,F2籽粒表型及比例为紫色非甜∶紫色甜∶白色非甜∶白色甜=27∶9∶21∶7。下列判断错误的是( )
A.白色对紫色是显性性状
B.F2非甜籽粒中杂合子占2/3
C.籽粒口味性状受一对等位基因控制
D.籽粒颜色性状受两对等位基因控制
答案 A 依据F2籽粒表型及比例为紫色∶白色=(27+9)∶(21+7)=9∶7,非甜∶甜=(27+21)∶(9+7)=3∶1可知,籽粒颜色由位于非同源染色体上的两对等位基因控制,紫色对白色为显性,籽粒甜与非甜受一对等位基因(设为A/a)控制,非甜对甜为显性,A错误,C、D正确;只考虑籽粒口味性状时,F1基因型为Aa,F1自交得到的F2非甜籽粒中杂合子比例为2/3,B正确。
4.香豌豆的遗传杂交实验(2022北京西城二模,4)遗传学家用香豌豆所做的部分杂交实验及结果如下表,判断正确的是( )
组别
杂交亲本组合
F1表型
F2表型及数量
1
白花品种甲×
红花
全为
红花
红花182、
白花59
2
白花品种甲×
白花品种乙
全为
红花
红花1 832、
白花1 413
3
紫花、长花粉粒×
红花、圆花粉粒
均为
紫长
紫长4 831、紫圆390、
红长393、红圆1 338
4
紫花、圆花粉粒×
红花、长花粉粒
均为
紫长
紫长226、紫圆95、
红长97、红圆1
A.红花、白花性状由一对等位基因控制
B.第2组F2白花的基因型只有1种
C.第3组和第4组F1的基因型相同
D.第3、4组两对性状遗传遵循自由组合定律
答案 C 依据组别2可知,两白花个体(甲和乙)杂交,F1均为红花,F2表现为红花∶白花=9∶7,说明红花、白花性状由两对等位基因控制,且红花相对于白花为显性,设控制该性状的基因为A/a、B/b,则F2表型与基因型的比值为红花∶白花=A_B_∶(A_bb+aaB_+aabb)=9∶7,则白花基因型有5种,A、B错误;依据组别3中F2表型及数量可知,紫花∶红花=3∶1,长花粉粒∶圆花粉粒=3∶1,说明两对相对性状分别由一对等位基因控制,设控制两性状的基因分别为C/c(颜色)、D/d(花粉粒形状),结合F1自交所得的F2表现出四种表型可知,3、4组F1基因型均为CcDd,但F2表型比例并非9∶3∶3∶1或其变式,说明两对等位基因位于一对同源染色体上,不遵循基因的自由组合定律,C正确,D错误。
解题思路 若F1无性状分离,则亲本一般为纯合子,若该性状由两对等位基因控制,则F2会出现9∶3∶3∶1或其变式的性状分离比,若不是该比例,则两对基因连锁,即两对等位基因位于一对同源染色体上。两对连锁的基因在遗传时,若杂合子的染色体在减数分裂过程中发生互换,则会产生重组型配子,重组型配子的比例显著低于亲本型配子,故杂合子自交子代中比例最少的纯合子为两基因型相同的重组型配子随机结合形成的,据此可知组合第4组中红圆个体基因型为ccdd,则组合4的亲本是CCdd和ccDD,据此也就可以得出组合3的亲本基因型是CCDD、ccdd。
复杂情境
5.番茄抗病与感病相关基因的位置关系(2022北京东城一模,21)番茄细菌性斑点病会降低番茄产量、破坏番茄口味。研究番茄的抗病机理对农业生产具有重要意义。
(1)番茄的抗病和易感病为一对 。利用番茄抗病品系甲培育出两种纯合突变体,突变体1表现为中度易感病(患病程度介于抗病和易感病之间),突变体2表现为易感病。研究人员进行了如下杂交实验,结果见下表。
杂交组合
F1植株数量(株)
F1自交得到的
F2植株数量(株)
抗
病
中度
易感病
易感
病
抗
病
中度
易感病
易感
病
品系甲×突变体1
7
1
0
36
11
0
品系甲×突变体2
7
0
0
25
0
7
①上述杂交实验结果表明,显性性状为 ;推测突变体1和突变体2均为单基因突变体,判断依据是 。
②品系甲与突变体1杂交,F1中出现1株中度易感病的原因可能有 。
A.品系甲自交的结果
B.突变体1自交的结果
C.品系甲产生配子的过程中抗病基因发生了突变
D.突变体1产生配子的过程中发生了基因重组
(2)已知品系甲中存在抗病基因D,为确定突变体1、2的突变基因与基因D的位置关系,利用D基因缺失的易感病番茄品系乙(其他遗传信息均与品系甲相同)进行了如下杂交实验,结果见下表。
杂交组合
F1植株数量(株)
F1自交得到的
F2植株数量(株)
抗
病
中度
易感病
易感
病
抗
病
中度
易感病
易感
病
品系乙×突变体1
0
9
0
0
71
25
品系乙×突变体2
0
10
0
0
32
30
①突变体1中突变基因与基因D在染色体上的关系为 。
②请用遗传图解解释品系乙与突变体2的杂交结果(要求写出F1的配子)。
答案 (1)相对性状 ①抗病 F2的性状分离比均为3∶1 ②B、C (2)①互为等位基因 ②设控制突变体2的基因为A/a,遗传图解如下:
F2
雌配子
中度易感病∶易感病=1∶1
解析 (1)番茄的抗病和易感病为一对相对性状,依据表格中的数据,品系甲(抗病)无论是与突变体1杂交,还是与突变体2杂交,F1均为抗病(品系甲与突变体1杂交后代中出现1株中度易感病例外),F1自交所得F2的性状分离比均接近3∶1,说明抗病相对于中度易感病和易感病为显性,均由一对等位基因控制,即突变体1和突变体2均为单基因突变体。突变体1的表型为中度易感病,故品系甲与突变体1杂交,子代出现1株中度易感病可能是由于突变体1进行了自交,也可能是品系甲的抗病基因发生了隐性突变。(2)品系乙中D基因缺失,表现为易感病,相对于品系甲为隐性突变,品系乙与突变体1进行杂交,F1均表现为中度易感病,即突变型性状,F1自交所得F2均为不抗病,且中度易感病∶易感病=3∶1,说明突变体1中突变基因与品系乙的突变基因互为等位基因。依据品系乙与突变体2的杂交结果可知,突变体2中突变基因与品系乙的突变基因不是等位基因,且F2的性状分离比没有出现9∶3∶3∶1或其变式,说明二者也不是非同源染色体上的非等位基因,因此可确定控制突变体2性状的基因和品系乙的突变基因为同源染色体上的非等位基因,结合品系乙是D基因缺失的易感番茄,设控制突变体2性状的基因为A/a,可画出遗传图解,详见答案。
解题思路 品系乙的基因型为AA,同品系甲,理论上应为抗病植株,但品系乙缺失D基因,表现为易感病,可推知基因型为A_D_的为抗病,无D基因或无A基因的均为中度易感病或易感病。
专题12 基因的自由组合定律 D组
情境应用
简单情境
1.稻米颜色(2022潍坊核心素养测评,4)不同水稻品种由于花青苷类色素含量的差异,使稻米表现出深浅不同的多种颜色,研究表明稻米颜色受多对独立遗传的等位基因控制。研究人员将某种水稻的一个黑色品系与一个白色品系杂交得到F1,再将F1自交得到F2,统计F2的表型及比例是黑色∶紫黑∶深褐∶褐色∶浅褐∶微褐∶白色=1∶6∶15∶20∶15∶6∶1。下列说法错误的是( )
A.稻米的颜色性状受3对等位基因控制
B.F1的稻米颜色应该为褐色
C.F2深褐色稻米品种的基因型有3种
D.F2紫黑稻米自交,F3黑色稻米∶紫黑稻米∶深褐稻米=1∶2∶1
答案 C 由子二代的表型及比例可知,子二代的组合共有1+6+15+20+15+6+1=64(种),说明稻米的颜色性状受3对等位基因控制,A正确;如果用A/a、B/b、C/c表示,亲代基因型可表示为AABBCC(黑色)和白色(aabbcc),F1基因型是AaBbCc,含3个显性基因,为褐色,B正确;F2中含4个显性基因的为深褐色,F2深褐色稻米品种的基因型有AABBcc、AAbbCC、aaBBCC、AaBbCC、AABbCc、AaBBCc共6种,C错误;F2中含5个显性基因为紫黑色,F2紫黑稻米基因型为AABBCc、AABbCC、AaBBCC,以AABBCc为例,自交产生的F3的基因型为1AABBCC、2AABBCc、1AABBcc,黑色稻米∶紫黑稻米∶深褐稻米=1∶2∶1,D正确。
复杂情境
2.水稻“野败”品系(2022德州二模,6)水稻是一种雌雄同株、自花传粉的植物。“野败”是野生型水稻的隐性突变品系,是由1号染色体上的正常基因Ms突变为ms而来的,且Ms对ms为完全显性,该品系不能产生可育花粉,但能产生正常雌配子。现将一个抗虫基因R转入“野败”品系中获得了一株转基因的“野败”品系植株(Rmsms)。为研究R基因的插入位置及其产生的影响,用此转基因“野败”品系与野生型水稻杂交,F1中抗虫∶非抗虫约为1∶1,选取F1抗虫植株自交,F2中抗虫雌雄同株∶抗虫“野败”∶非抗虫雌雄同株∶非抗虫“野败”约为6∶2∶3∶1。下列说法错误的是( )
A.转基因“野败”植株的R基因不位于1号染色体上
B.同源染色体相同位置均含R基因的水稻植株不能存活
C.让F2中抗虫雌雄同株的水稻自交,后代中抗虫“野败”占1/8
D.为研究R基因的插入位置,还可以选取F1抗虫植株与母本回交
答案 C F1抗虫植株ROMsms自交(O表示不含相关基因),F2中抗虫雌雄同株∶抗虫“野败”∶非抗虫雌雄同株∶非抗虫“野败”约为6∶2∶3∶1,其中抗虫∶不抗虫=2∶1,雌雄同株∶“野败”=3∶1,两对基因的分离和组合互不干扰,说明R基因不位于1号染色体上,A正确;根据基因型为RO的F1自交产生的F2中抗虫∶不抗虫=2∶1的性状分离比可知,基因型为RR个体不能存活,B正确;让F2中抗虫雌雄同株的水稻(基因型为1/3ROMsMs、2/3ROMsms)自交,后代中抗虫“野败”ROmsms占2/3×2/3×1/4=1/9,C错误;为研究R基因的插入位置,还可以选取F1抗虫植株ROMsms与母本ROmsms回交,若后代出现抗虫雌雄同株∶抗虫“野败”∶非抗虫雌雄同株∶非抗虫“野败”约为2∶2∶1∶1,即可证明R基因不位于1号染色体上,D正确。
复杂陌生情境
3.果蝇眼色遗传规律(2022济宁二模,22)果蝇是实验室中常用的遗传学实验材料,野生型果蝇的眼色是红色,为了研究其眼色遗传规律,科研工作者进行了一系列实验。
(1)对纯合野生型果蝇品系A利用γ射线照射,从大量的子代群体中获得了朱砂眼和猩红眼两个突变体,选取不同类型的果蝇进行杂交实验,结果见表。
组别
亲本组合
F1
甲
朱砂眼×红眼
红眼
乙
猩红眼×红眼
红眼
丙
朱砂眼×猩红眼
红眼
①根据组合 可判断朱砂眼和猩红眼两个突变体均发生了隐性突变。
②初步判断朱砂眼和猩红眼所携带的突变基因r1、r2为 (填“等位基因”或“非等位基因”),理由 。
③将表中的 互相交配,子代中红眼、朱砂眼、猩红眼的比例为9∶4∶3,说明两突变基因的遗传遵循 定律。
(2)已知另一果蝇B的一条2号染色体上存在另一眼色隐性突变基因r,科研人员欲通过其与品系A的杂交,对r1、r2基因进一步定位。
①将果蝇B和果蝇品系A杂交,通过子代雌雄之间互相交配、筛选获得r基因纯合的杂种果蝇C。为排除果蝇C中果蝇B的染色体,还需将其与 多代杂交,由此获得r基因纯合的果蝇D。
②果蝇D与猩红眼杂交得到的子代表现为红眼,与朱砂眼杂交得到的子代表现为朱砂眼。请在图中标注出r1、r2基因,以说明r与r1、r2的位置关系。
答案 (1)①甲、乙 ②非等位基因 朱砂眼和猩红眼杂交,后代表现为红眼 ③丙组合的子代 自由组合 (2)果蝇品系A
解析 (1)①根据组合甲和组合乙可知,F1均为红眼,则朱砂眼和猩红眼两个突变体均发生了隐性突变。②根据组合丙的F1可知,朱砂眼和猩红眼杂交,后代表现为红眼,朱砂眼和猩红眼为隐性突变体,若受一对等位基因控制,不可能出现红眼,因此r1、r2为非等位基因。③朱砂眼和猩红眼为隐性突变体,基因型可表示为r1r1R2R2、R1R1r2r2,朱砂眼×猩红眼,F1为R1r1R2r2,F1相互交配,子代出现红眼(R1_R2_)、朱砂眼(r1r1__)、猩红眼(R1_r2r2)的比例为9∶4∶3,属于9∶3∶3∶1的变式,说明两突变基因遵循基因的自由组合定律。(2)①果蝇B含有r,与品系A杂交,得到杂合子,通过子代雌雄之间互相交配、筛选获得r基因纯合的杂种果蝇C,果蝇C中还含有果蝇B的其他染色体,故还需与品系A多代杂交,以得到品系A的多数染色体及rr。②果蝇D与猩红眼(R1R1r2r2)杂交得到的子代表现为红眼(R1_R2_),与朱砂眼(r1r1R2R2)杂交得到的子代表现为朱砂眼,说明r与r1位于一对同源染色体上,而与r2可以自由组合。位置见答案。
方法技巧 看F2的表型比例,若表型比例之和是16,通常都符合基因的自由组合定律。将异常分离比与正常分离比9∶3∶3∶1进行对比,分析合并性状的类型。如比例为9∶3∶4,则为9∶3∶(3∶1)即4为两种性状的合并结果。
4.番茄三对性状的遗传规律(2022济南一模,22)番茄的杂种优势十分显著,在育种过程中可用番茄叶的形状、茎的颜色(D/d)以及植株茸毛等作为性状选择的标记。为研究这三对性状的遗传规律,选用以下A1~A4四种纯合体为亲本进行杂交实验,实验结果(不考虑互换,无致死现象,且F2由F1自交得到)如表所示:
亲本组合
F1表型
F2表型及数量(株)
A1×A2
缺刻叶
缺刻叶(60),薯叶(21)
A1×A4
浓茸毛、
紫茎
浓茸毛、绿茎(19),浓茸毛、紫茎(41),多茸毛、紫茎(15),少茸毛、紫茎(5)
A2×A3
浓茸毛
浓茸毛(60),多茸毛(17),少茸毛(5)
回答下列问题:
(1)番茄叶的形状和茎的颜色两对性状的显性性状分别是 ,判断依据是 。
(2)根据亲本组合 杂交结果可判断,植株茸毛受 对等位基因控制,遵循 定律,判断理由是 。
(3)亲本组合A1×A4杂交,F2中缺少少茸毛绿茎和多茸毛绿茎个体,推测原因可能是以下两种情况之一:番茄植株茎的颜色受一对等位基因控制,且①控制番茄茎颜色的基因与控制植株茸毛的其中一对基因位于同一对同源染色体上;② 。
为进一步确认出现上述现象的具体原因,可通过增加样本数量继续研究。若为情况①,请画出F1体细胞中控制茎的颜色和植株茸毛基因与染色体之间的关系。(用“|”表示染色体,“A/a、B/b…”为控制植株茸毛的基因,用“·”表示基因在染色体的位置)
(4)低温处理会导致某种基因型的花粉存活率降低,用低温处理A1×A2组合的F1后,F2的表型为缺刻叶∶薯叶=5∶1,可推知携带 基因的花粉存活率降低了 。请设计实验验证该结论。(写出实验思路、实验结果及实验结论) 。
答案 (1)缺刻叶和紫茎 亲本组合A1×A2杂交所得F1表型为缺刻叶,F2中缺刻叶∶薯叶≈3∶1;亲本组合A1×A4杂交所得F1表型为紫茎,F2中紫茎∶绿茎≈3∶1 (2)A1×A4或A2×A3 两 自由组合 在A1×A4或A2×A3的杂交实验中,得到的F2浓茸毛∶多茸毛∶少茸毛约为12∶3∶1,符合9∶3∶3∶1的变形 (3)控制番茄茎颜色的基因与控制植株茸毛的基因位于非同源染色体上,但后代数量太少 或 (4)薯叶 1/2 将低温处理的F1作为父本与薯叶番茄杂交,子代缺刻叶∶薯叶=2∶1,说明低温处理使携带薯叶基因的花粉存活率降低了1/2
解析 (1)A1~A4均是纯合体,那么亲本组合A1×A2杂交得到的F1表型为缺刻叶,F1自交的子代F2缺刻叶∶薯叶≈3∶1,说明缺刻叶是显性;亲本组合A1×A4杂交得到的F1表型为紫茎,F2中紫茎∶绿茎≈3∶1,说明紫茎是显性。(2)由于亲本都是纯合子,A1×A4或A2×A3这两个杂交组合的子一代都是浓茸毛,子二代出现浓茸毛∶多茸毛∶少茸毛约为12∶3∶1,符合9∶3∶3∶1的变形,说明植株茸毛受两对等位基因控制,遵循基因的自由组合定律。(3)亲本组合A1×A4杂交,F2中缺少少茸毛绿茎和多茸毛绿茎个体,推测原因可能是以下两种情况:①控制番茄茎颜色的基因与控制植株茸毛的其中一对基因位于同一对同源染色体上;②控制番茄茎颜色的基因与控制植株茸毛的基因位于非同源染色体上,但后代数量太少。如果符合前一种情况的话,就可能是A、a基因和D、d基因连锁在一起或者是B、b基因和D、d基因连锁在一起,作图见答案。(4)用低温处理A1×A2组合的F1后,F2的表型为缺刻叶∶薯叶=5∶1,假设这对性状由E、e基因控制的,那么F1的基因型就是Ee,由于花粉存在存活率降低的现象,雌配子是正常的(1/2E和1/2e),根据子代的ee=1/6推知,花粉中的e占1/3,原本正常的花粉是E和e各占1/2的,可以推测花粉存活率降低了1/2。若设计实验进行验证,可选择将低温处理的F1作为父本与薯叶番茄杂交,子代缺刻叶∶薯叶=2∶1,说明低温处理使携带薯叶基因的花粉存活率降低了1/2。
专题十二 基因的自由组合定律 E组
情境应用
复杂情境
1.自由组合定律与易位(2022天津滨海新区七校联考,17)某二倍体植物的花色、叶形、茎形分别由三对等位基因控制遗传。基因型和表型关系如表所示。
基因
显性纯合
杂合
隐性纯合
A/a
红花
红花
白花
B/b
窄叶
窄叶
宽叶
C/c
粗茎
中粗茎
细茎
(1)某红花窄叶植株与某白花宽叶植株杂交,F1均为红花窄叶,F1自交后代中红花窄叶∶红花宽叶∶白花窄叶∶白花宽叶=9∶3∶3∶1,控制花色和叶形的基因的遗传遵循 定律,F2红花宽叶植株自交后代中,表型为红花宽叶植株的概率为 。
(2)某红花细茎植株与某白花粗茎植株杂交,F1均为红花中粗茎,F1自交后代中红花细茎∶红花中粗茎∶白花粗茎=1∶2∶1,可初步判定控制该表型的两对等位基因是位于 对同源染色体上。将F2中红花中粗茎植株与白花粗茎植株杂交,后代的表型及其比例为 。
(3)研究发现,电离辐射能使C/c基因所在的染色体片段发生断裂,可随机结合在B/b所在染色体的末端,形成末端易位,仅一条染色体发生这种易位的植株不可育。先将基因型为BbCc的植株在幼苗时期用电离辐射处理,再将该植株自交并观察后代的表型及其比例,从而判定该植株是否发生了易位及易位的类型(不考虑基因突变和互换)。
①若子代的表型有 种,则该植株没有发生染色体易位;
②若 ,则该植株仅有一条染色体发生末端易位;
③若子代的表型及其比例为 ,则C/c基因所在染色体片段均发生了易位,且C基因连在b基因所在的染色体上,c基因连在B基因所在的染色体上。
答案 (1)(基因的)自由组合 5/6 (2)一 红花中粗茎∶白花粗茎=1∶1 (3)①6 ②无子代 ③窄叶细茎∶窄叶中粗茎∶宽叶粗茎=1∶2∶1
解析 (1)根据题意,F1自交后代中红花窄叶∶红花宽叶∶白花窄叶∶白花宽叶=9∶3∶3∶1,说明A/a、B/b基因的遗传遵循基因的自由组合定律,且F1红花窄叶植株的基因型为AaBb,则F2中红花宽叶植株的基因型及比例为AAbb∶Aabb=1∶2,故F2红花宽叶植株自交后代中,表型为红花宽叶植株的概率为1/3×1+2/3×3/4=5/6。(2)根据题意,某红花细茎植株与某白花粗茎植株杂交,F1均为红花中粗茎,F1自交后代中红花细茎∶红花中粗茎∶白花粗茎=1∶2∶1,说明F1中红花中粗茎的基因型为AaCc,且基因A、c位于同一条染色体上,基因a、C位于另一条同源染色体上。F2中红花中粗茎植株(AaCc)产生的配子及比例为Ac∶aC=1∶1,白花粗茎植株(aaCC)产生的配子为aC,因此二者杂交后代的表型及比例为红花中粗茎(AaCc)∶白花粗茎(aaCC)=1∶1。(3)根据前面的分析,C/c基因和B/b基因遵循基因的自由组合定律。①将基因型为BbCc的植株在幼苗时期用电离辐射处理后,再让该植株自交。若该植株没有发生染色体易位,则子代的表型有2×3=6种;②若该植株仅有一条染色体发生末端易位,则该植株不可育,无子代出现;③若C/c基因所在染色体片段均发生了易位,且C基因连在b基因所在的染色体上,c基因连在B基因所在的染色体上,则基因型为BbCc的植株产生的配子及比例为Bc∶bC=1∶1,自交后代的表型及比例为窄叶细茎(BBcc)∶窄叶中粗茎(BbCc)∶宽叶粗茎(bbCC)=1∶2∶1。
2.耐高温突变体(2022天津新华中学统练六,16)全球气温升高会使水稻减产,寻找耐高温基因并对其调控机制进行深入研究,对水稻遗传改良具有重要意义。
(1)研究获得一株耐高温突变体甲,高温下该突变体表皮蜡质含量较高,让甲与野生型(WT)杂交,F1自交后代中耐高温植株约占1/4,说明耐高温为 性状,且由 对等位基因控制。
(2)已知耐高温突变体乙的隐性突变基因位于水稻3号染色上,为探究两种突变体是否为同一基因突变导致,让两种突变体杂交,得到的后代自交(不考虑互换)。
请从下列选项中选择对应的杂交结果:
a.F1和F2均耐高温
b.F1不耐高温,F2不耐高温∶耐高温≈3∶1
c.F1不耐高温,F2不耐高温∶耐高温≈1∶1
d.F1不耐高温,F2不耐高温∶耐高温≈9∶7
e.F1不耐高温,F2不耐高温∶耐高温≈15∶1
①若 ,说明两突变基因为同一基因;
②若 ,说明两突变基因是非同源染色体上的非等位基因;
③若 ,说明两突变基因是同源染色体上的非等位基因。
最终,杂交实验结果与③一致。
(3)为进一步确定耐高温突变体甲的突变位点,研究者进行了系列实验,如图所示。
图1
图2
图3
①图1中,若F1产生配子时3号染色体发生重组,用F2植株进行 ,可获得纯合重组植株R1~R5。
②对R1~R5进行关键基因(TT2基因)分子标记及耐高温性检测,据图2、图3分析可知,耐高温突变基因位于 (分子标记)。将该区段DNA进行测序,发现TT2基因序列的第165个碱基对由C/G变为A/T,导致蛋白质结构改变、功能丧失。
(4)研究人员将 导入突变体甲,该植株表现为不耐高温,进一步确定基因TT2突变可导致突变体甲耐高温。
答案 (1)隐性 一 (2)①a ②d ③c
(3)①自交 ②caps3~caps4 (4)正常TT2基因
解析 (1)让甲与野生型(WT)杂交,F1自交后代中耐高温植株约占1/4,即耐高温∶不耐高温=1∶3,符合分离定律,说明这对相对性状是由一对等位基因控制的,并且耐高温为隐性性状。(2)①如果两种突变体是由同一基因突变所致,设两种突变体的基因型分别为a1a1和a2a2,则纯合突变体甲与纯合突变体乙进行杂交,子代全是突变体a1a2,即F1和F2都耐高温,故选a。②如果两种突变体是由非同源染色体上的非等位基因突变所致,即符合基因的自由组合定律,假设突变体甲基因型为aaBB,突变体乙基因型为AAbb,则甲、乙杂交得F1为AaBb,表现为耐高温,F1自交,后代表现为A_B_∶(A_bb+aaB_+aabb)=9∶7,即F2不耐高温∶耐高温≈9∶7,故选d。③如果两突变基因是同源染色体上的非等位基因突变而来,假设突变体甲基因型为aaBB,突变体乙基因型为AAbb,则甲、乙杂交得F1为AaBb,由于两对基因在一对同源染色体上, 所以F1产生的配子为Ab和aB,则F1自交产生的F2基因型及比例为AaBb∶AAbb∶aaBB=2∶1∶1,表型及比例为不耐高温∶耐高温≈1∶1,故选c。(3)①同源染色体发生重组即同源染色体的非姐妹染色单体发生了互换,若要获得纯合植株R1~R5,则需要用F2植株进行自交。②由图可知,R1、R4、R5不耐高温,R2、R3耐高温,根据分子标记可看出其差别在caps3~caps4,则耐高温突变基因位于caps3~caps4。(4)为了探究基因TT2突变对水稻植株的影响,则实验的自变量是TT2基因的有无,需要将正常TT2基因导入突变体甲,结果若该植株不耐高温,则可确定基因TT2突变可导致突变体甲耐高温。
3.雄性不育和雄性不育恢复技术(2021天津十二校联考一模,15)杂交水稻生产技术是我国现代农业研究的一项重要成果,使我国的水稻产量得到大幅度提高。科学家主要利用了雄性不育和雄性不育恢复技术获取杂交水稻。
(1)水稻的花粉是否可育受到细胞质基因(S、N)和细胞核基因的共同控制。用S表示细胞质不育基因,N表示细胞质可育基因,遗传过程中S与N的遗传 (填“是”或“否”)遵循基因的分离定律。
(2)用R(R1、R2)表示细胞核中可恢复育性的基因,其等位基因r(r1、r2)无此功能。只有当细胞质中含有S基因,细胞核中r基因纯合时,植株才表现出雄性不育性状。其他类型的基因组合均为雄性可育。现有三种遗传组成的水稻品系:
品系
基因型
A系(雄性不育系)
S(r1r1r2r2)
B系
N(r1r1r2r2)
R系
N(R1R1R2R2)
进行了如下杂交实验:
P 雄性不育系♀× R系♂
↓
F1 雄性可育
↓自交
F2 9雄性育性正常∶6部分花粉可育∶1雄性不育
则F1基因型为 。R1/r1、R2/r2两对基因间 (填“是”或“否”)遵循基因的自由组合定律。
(3)研究发现细胞质S基因(在线粒体DNA上)编码的蛋白质阻碍水稻花粉发育而导致雄性不育,而R基因能够消除S基因对花粉发育的不利影响。为研究其中的机制,分析了不同基因型水稻的线粒体不育基因表达情况,结果见表:
不育基因转
录的mRNA
不育基因编
码的蛋白质
水稻育
性性状
N(r1r1r2r2)
-
-
育性正常
S(r1r1r2r2)
+++
+++
雄性不育
S(R1R1r2r2)
+++
+
部分花粉可育
S(r1r1R2R2)
+
+
部分花粉可育
S(R1R1R2R2)
+
-
育性正常
根据表中结果,从R基因影响线粒体不育基因S表达的角度,解释R基因恢复育性可能的机制。①R1基因 (单选);②R2基因 (单选)。
A.抑制基因S表达的转录过程,但不抑制翻译
B.抑制基因S表达的翻译过程,但不抑制转录
C.既抑制基因S表达的转录过程,又抑制翻译
D.对基因S表达没影响
答案 (1)否 (2)S(R1r1R2r2) 是 (3)B A
解析 (1)由题意可知,水稻的育性受细胞核基因和细胞质基因共同控制,用S表示细胞质不育基因,N表示细胞质可育基因,遗传过程中S与N的遗传不遵循基因的分离定律。(2)据题干信息可知,基因型S(r1r1r2r2)为雄性不育植株。杂交亲本雌性为雄性不育系,与作为父本的R系进行杂交,F1表现为雄性可育,自交所得F2的性状分离比为9∶6∶1(表现为正常、部分可育、不育),说明F1基因型为S(R1r1R2r2),且这两对等位基因遵循基因的自由组合定律。(3)S(R1R1r2r2)与雄性不育S(r1r1r2r2)进行对照,前者不育基因转录的mRNA与后者相同,而不育基因编码的蛋白质少于后者,推测R1基因不影响线粒体不育基因S的转录,但是抑制不育蛋白质的产生或者积累,从而导致不育基因S编码的蛋白质减少。S(r1r1R2R2)与雄性不育S(r1r1r2r2)进行对照,前者不育基因S转录的mRNA少于后者,推测R2基因可抑制线粒体不育基因S的转录,或者使不育基因S转录产生的mRNA降解,从而导致不育基因S编码的蛋白质减少。
专题12 基因的自由组合定律 F组
情境应用
简单情境
1.甘蓝叶色异常分离比(2022吉林长春二模,4)某种甘蓝的叶色有绿色和紫色,已知叶色受两对等位基因A、a和B、b控制,只含隐性基因的个体表现隐性性状,其他基因型的个体均表现显性性状。某小组用绿叶甘蓝和紫叶甘蓝进行了一系列实验。
实验①:让绿叶甘蓝(甲)的植株进行自交,子代都是绿叶
实验②:让甲植株与紫叶甘蓝(乙)植株进行杂交,子代都是紫叶
实验③:让甲植株与紫叶甘蓝(丙)植株进行杂交,子代个体中绿叶∶紫叶=1∶3
下列叙述错误的是( )
A.甘蓝叶色紫色对绿色为显性
B.A、a和B、b位于两对同源染色体上
C.实验②中乙植株的基因型为AABB
D.实验③中丙植株的基因型为AaBb
答案 C 实验②中,绿叶(甲)与紫叶(乙)的杂交子代都是紫叶,紫叶对绿叶为显性,A正确;实验③中,绿叶(甲)×紫叶(丙)→绿叶∶紫叶=1∶3,则甲基因型为aabb,丙的基因型为AaBb,B、D正确;由于只有aabb为隐性性状,其他皆为显性,故实验②中的紫叶乙的基因型可为AABB、AAbb、aaBB、AaBB、AABb,C错误。
2.致死原因分析(2022湖北重点中学4月考,9)科研人员利用三种动物分别进行甲、乙、丙三组遗传学实验来研究两对相对性状的遗传(它们的两对相对性状均由常染色体上的两对等位基因控制),实验结果如表所示。下列推断错误的是( )
组别
亲本
选择F1中两对等位基因均杂合的个体进行随机交配
F2性状分离比
甲
A×B
4∶2∶2∶1
乙
C×D
5∶3∶3∶1
丙
E×F
6∶3∶2∶1
A.三组实验中两对相对性状的遗传均遵循基因的自由组合定律
B.甲组可能是任意一对基因显性纯合均使胚胎致死
C.乙组可能是含有两个显性基因的雄配子和雌配子致死
D.丙组可能是其中某一对基因显性纯合时胚胎致死
答案 C 三组实验中,F1两对等位基因均杂合的个体杂交,所得F2中均出现了9∶3∶3∶1的分离比变式,都遵循基因的自由组合定律,A正确;甲组中,4∶2∶2∶1=(2∶1)×(2∶1),这说明甲组的两对等位基因都为显性纯合致死,B正确;乙组中,含有两个显性基因的雄配子或雌配子致死,F2会出现5∶3∶3∶1,C错误;丙组中,6∶3∶2∶1=(3∶1)×(2∶1),这说明其中一对基因纯合致死,D正确。
3.金鱼体色遗传(2022辽宁沈阳二模,5)我国是最早把野生鲫鱼驯化成金鱼的国家。现将紫色金鱼雌雄交配,子代均为紫色。将紫色金鱼与灰色野生鲫鱼作正、反交,F1均为灰色。将F1与亲代紫色金鱼回交,产生的子代中灰色鱼2 860尾,紫色鱼190尾。若将F1雌雄交配产生F2,下列推测正确的是( )
A.金鱼体色受独立遗传的2对等位基因控制
B.F1雌、雄个体各产生8种配子
C.F1回交产生的灰色子代中纯合子占1/5
D.F1雌、雄交配产生的F2中灰色纯合子有15种基因型
答案 D 紫色金鱼与灰色鲫鱼正、反交,F1均为灰色,灰色为显性,将F1与亲代紫色金鱼回交,产生的子代中灰色∶紫色≈15∶1,这说明金鱼的体色由4对等位基因控制,且遵循自由组合定律,全为隐性纯合(假设为aabbccdd)时为紫色,其余为灰色,F1基因型为AaBbCcDd,A错误;F1(AaBbCcDd)雌、雄个体各产生2×2×2×2=16(种)配子,B错误;F1(AaBbCcDd)与紫色金鱼(aabbccdd)回交,后代中只有紫色aabbccdd为纯合子,灰色子代均为杂合子,C错误;F1(AaBbCcDd)能产生16种雌、雄配子,由于只有相同基因型的雌、雄配子结合才能形成纯合子,因此雌、雄交配产生的F2中纯合子为16种,其中aabbccdd为紫色,其他的15种均为灰色纯合子,D正确。
复杂情境
4.植物花色遗传(2022安徽合肥一模,10)某自花受粉植物花的颜色有紫色和白色两种表现型,现有紫花品系和多种白花品系(品系皆为纯合子),通过杂交发现:紫花品系植株间杂交以后各世代都是紫花;不同的白花品系间杂交,有的F1都开紫花,有的F1都开白花;紫花品系和不同白花品系杂交,F2的紫花和白花性状分离比有3∶1、9∶7、81∶175等,其中所有杂交组合中F2紫花的最小概率为243/1 024。据此推测,不合理的是(不考虑突变等)( )
A.控制植株的该对花色基因可有5对,符合自由组合定律
B.亲本中,紫花品系只有1种基因型,而白花品系有5种基因型
C.白花品系间杂交,若F1为白花,则F2及以后世代也皆为白花
D.白花品系间杂交,若F1为紫花,则F1植株至少存在2对等位基因
答案 B 纯合紫花和白花植株杂交得F1,F1自交产生的F2中紫花最小概率为243/1 024=(3/4)5,这说明花色的性状至少由5对独立遗传的等位基因控制,符合自由组合定律,每对基因中都有显性基因时才开紫花,其他组合为白花,A正确;5对独立遗传的等位基因可以形成纯合子25=32种,紫花纯合体基因型只有一种,白花纯合品系有32-1=31种基因型,B错误;白花品系间杂交,若F1为白花,说明亲本白花品系中至少有一对是相同的隐性纯合子(类似于这些白花品系是aaBBCCDDEE、aaBBccDDEE等,都含有aa),则不考虑突变等时,F2及以后世代也皆为白花,C正确;白花品系中至少含有一对隐性纯合子,白花品系间杂交,若F1为紫花,则F1植株至少存在2对等位基因(如aaBBCCDDEE×AAbbCCDDEE,F1为AaBbCCDDEE),D正确。
方法技巧 等位基因对数的判断
若F2中显性性状的比例为(3/4)n,则该性状由n对等位基因控制;F2中子代性状分离比之和为4n,则该性状由n对等位基因控制。
5.基因导入的遗传效应(2022辽宁辽南协作体二模,5)某研究小组将两个抗虫基因导入棉花细胞(2N=26)的染色体中培育出抗虫棉,若将一株抗虫棉(M株)和一株正常棉花杂交,子代中抗虫∶非抗虫=3∶1,说法正确的是( )
A.可以采用显微注射法直接将两个抗虫基因导入棉花细胞中
B.当M株的某一细胞处于减数分裂Ⅱ后期时,该细胞中最多含有2个抗虫基因
C.若M株自交,后代出现抗虫植株的概率为15/16
D.抗虫基因能在棉花细胞中表达,主要是因为两者的DNA结构相同
答案 C 显微注射法适用于动物细胞,A错误;将两个抗虫基因导入棉花细胞有三种位置可能:同一条染色体上、同源染色体的相同位置或非同源染色体上,当位于非同源染色体上时与正常棉花杂交所得子代才会出现抗虫∶非抗虫=3∶1,若减数分裂Ⅰ后期含抗虫基因的两条非同源染色体均进入一个细胞,在减数分裂Ⅱ后期时会有4个抗虫基因,B错误;两抗虫基因位于非同源染色体上时,基因型可记为AaBb(A、B为抗虫基因),M株的自交子代不抗虫为1/16aabb,抗虫概率为15/16,C正确;抗虫基因能在棉花细胞中表达,主要是因为不同生物共用一套遗传密码,不是因为两者的DNA结构相同,D错误。
复杂陌生情境
6.基因连锁类型的判断(2022河北保定一模,20)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产生的配子如表所示,则三对基因的分布情况是 ,且 (填“发生”或“未发生”)过交叉互换,据此分析F1测交子代的表现型及比例为 。
配子
ABC
AbC
aBC
abC
ABc
Abc
aBc
abc
占比
21%
4%
4%
21%
21%
4%
4%
21%
(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)若不考虑交叉互换,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。
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
解析 (1)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,表中配子中AB组合、ab组合所占比例较大,可判断A/B连锁在一条染色体上,a/b连锁在与之同源的染色体上,C/c基因位于另一对同源染色体上。F1产生配子时发生过交叉互换,故能产生8种配子,测交子代表现型及比例为紫花∶白花=21∶79(只有ABC配子受精可开紫花,直接依据F1产生的配子类型及比例可判断测交子代)。(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,假定A/a、B/b位于常染色体上,则亲本为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,F2中紫花雄株占3/4×3/4×1/4=9/64,则白花植株占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)若不考虑交叉互换,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,则三对基因均位于X染色体上时,F2中紫花∶白花=3∶1(亲本为XABCXABC、XabcY,F1为XABCXabc、XABCY,F2中白花XabcY占1/4)。
专题12 基因的自由组合定律 G组
情境应用
简单情境
1.雄配子部分致死(2022浙江温州二模,9)某玉米植株产生的配子种类及比例为YR∶Yr∶ yR ∶yr=1∶1∶1∶1,除花粉YR只有50%具有受精能力外,其余均正常。若该个体自交,则理论上子代中基因型为YYRR的个体所占的比例为( )
A.1/28 B.1/32 C.1/49 D.1/64
答案 A 该玉米植株能产生YR、Yr、yR、yr这4种相同比例的配子,因此其基因型为YyRr。该个体自交,雌配子类型及比例为YR∶Yr∶yR∶yr=1∶1∶1∶1,雄配子类型及比例为YR∶Yr∶yR∶yr=1∶2∶2∶2(因为花粉YR只有50%具有受精能力),因此自交产生的基因型为YYRR的个体比例为1/4×1/7=1/28,A正确。
复杂情境
2.基因定位(2022浙江嘉兴二模,28)番茄是雌雄同花植物,可自花授(受)粉也可异花授(受)粉。大花可育(M)与小花雄性不育(m)、红果(R)与黄果(r)是两对相对性状,两对基因分别位于2号和5号染色体上。现有基因型为MmRr的植株甲与小花雄性不育黄果植株乙,进行杂交实验。回答下列问题:
(1)若将植株甲与植株乙杂交,其中植株 为母本,获得的F1中大花可育红果植株所占比例为 。F1随机授(受)粉获得F2,则F2中小花雄性不育植株所占比例为 。
(2)将H基因导入植株甲的细胞获得了转基因植株丙(假定有2个H基因插到了染色体上且不影响其他基因),若在产生配子时喷施萘乙酰胺,含H基因的雄配子将失活。不考虑基因突变和交叉互换(互换)。欲判断H基因插入的位置,对植株丙喷施萘乙酰胺后,与植株乙杂交,观察杂交结果。
①若F1的表型为 ,则2个H基因插入同一条2号染色体;
②若F1的表型为 ,则2个H基因分别插入2号和5号染色体;
③若无F1,则2个H基因 。
(3)请用遗传图解表示植株乙与纯合大花可育红果的杂交过程。
答案 (1)乙 1/4 3/8 (2)全部大花或全部小花 只有1种表型 插入1对同源染色体的2条染色体上 (3)
解析 (1)植株甲(MmRr)与乙(mmrr)杂交,乙表现为小花雄性不育,故乙只能作母本,甲作父本,F1中大花可育红果植株(MmRr)占1/4。F1的基因型及比例为MmRr∶Mmrr∶mmRr∶mmrr=1∶1∶1∶1,则F1随机交配时,雌配子基因型及比例为MR∶Mr∶mR∶mr=1∶3∶3∶9,雄配子基因型及比例为MR∶Mr∶mR∶mr=1∶3∶1∶3,根据配子法可计算得出F1随机授粉产生的F2中小花雄性不育植株(mm__)占48/128,即3/8。(2)若两个H基因插入同一条2号染色体,则喷施萘乙酰胺后,植株丙(Mm)产生的有活性的配子只含M或只含m,丙(Mm)与乙(mm)杂交得到的F1表现为全部大花或全部小花;若两个H基因分别插入2号和5号染色体,则喷施萘乙酰胺后,植株丙(MmRr)产生的有活性的配子只有MR、Mr、mR、mr中的一种,丙(MmRr)与乙(mmrr)杂交得到的F1只有一种表型;若两个H基因插入一对同源染色体的两条染色体上,由于植株丙的配子总会得到该对同源染色体中的一条,因此对植株丙喷施萘乙酰胺后,丙与乙杂交得不到子代。(3)遗传图解规范详见答案。
易错提醒 F1的基因型及比例为MmRr∶Mmrr∶mmRr∶mmrr=1∶1∶1∶1,由于小花雄性不育植株只能作为母本,因此在计算雄配子的类型及比例时只能选取MmRr、Mmrr植株。
3.营养物质遗传机制(2022浙南名校联考,28)某种植物体内的两种营养物质甲、乙的合成及含量高低受基因控制,已知两者的遗传机制如图所示,控制甲和乙物质合成的两对等位基因独立遗传。研究人员对该种植物的野生型植株进行人工诱变,获得了一些突变型植株,表中是野生型和其中2种突变型植株自交的结果。
基因A 基因B
↓ ↓
酶A 酶B
↓ ↓
前体物质甲乙
植株(表型)
自交一代表型及比例
野生型(甲低乙高)
全为(甲低乙高)
M1(甲低乙高)
(甲低乙高)∶(甲低乙低)=3∶1
M2(甲低乙高)
(甲低乙高)∶(甲高乙低)=3∶1
(1)根据遗传机制,基因型为AAbb个体的表型为 。
(2)野生型的基因型为 。AaBb自交后代表型及比例为 。
(3)在研究过程中,研究者发现在该植物体内还有一种受C(c)基因控制的营养物质丙,在野生型和所有突变株中含量也较高,已知控制物质甲、乙和丙合成的三对基因独立遗传,为了解三种物质的遗传机制,研究者对野生型植株进行人工诱变获得M3、M4、M5三种突变型。自交实验结果如下:
植株
(表型)
自交一代表型及比例
野生型
(甲低乙高丙高)
全为(甲低乙高丙高)
M3
(甲低乙高丙高)
(甲低乙高丙高)∶(甲低乙低丙高)∶(甲低乙低丙低)=9∶3∶4
M4
(甲低乙高丙高)
(甲低乙高丙高)∶(甲低乙高丙低)∶(甲低乙低丙高)∶(甲高乙低丙低)=9∶3∶3∶1
M5
(甲低乙高丙高)
(甲低乙高丙高)∶(甲低乙高丙低)∶(甲低乙低丙低)=9∶3∶4
①对M3、M4、M5自交后代的分析可知,若子代植株中每对基因都是显性,则其表型为 。M4自交子代中表型为(甲高乙低丙低)的植株基因型为 。M3、M5组自交子代中表型为(甲低乙低丙低)的植株的基因型共有 种。
②请参照题干中营养物质合成的遗传机制示意图,绘制出营养物质甲、乙、丙合成可能的遗传机制示意图。
答案 (1)甲高乙低 (2)AABB 甲低乙高∶甲高乙低∶甲低乙低=9∶3∶4 (3)①甲低乙高丙高 AAbbcc 5 ②(答案合理即可)
解析 (1)基因A控制酶A的合成,酶A催化前体物质转化为甲,基因B控制酶B的合成,酶B催化甲转化为乙,因此AAbb个体表现为甲高乙低。(2)野生型表现为甲低乙高,野生型自交后代全表现为甲低乙高,因此野生型的基因型为AABB。AaBb自交后代表现为9甲低乙高(A_B_)∶3甲高乙低(A_bb)∶4甲低乙低(aaB_、aabb)。(3)M3、M4、M5三种突变型的表型与野生型一致,三种突变型自交后代表型及比例为9∶3∶3∶1及变式,可知三种突变型均为有两对杂合基因和一对纯合基因,因此野生型的基因型为AABBCC,三种突变型的基因型应为AaBbCC、AaBBCc、AABbCc,C基因可能控制酶C的合成,从而催化甲进一步转化为丙(可能的遗传机制如答案中图所示)。根据各突变型自交后代表型及比例可推断,M3基因型为AaBbCC,M4基因型为AABbCc,M5基因型为AaBBCc。因此,M4(AABbCc)自交后代中表现为甲高乙低丙低的植株的基因型为AAbbcc。M3(AaBbCC)自交后代中表现为甲低乙低丙低的植株的基因型为aaBBCC、aaBbCC、aabbCC,M5(AaBBCc)自交后代中表现为甲低乙低丙低的植株的基因型为aaBBCC、aaBBCc、aaBBcc,M3、M5组自交后代中表现为甲低乙低丙低的植株的基因型共有5种。
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