(新高考)高考生物二轮复习第1部分 专题突破 专题4 实验探究（二） 判断基因位置的探究实验(含解析)

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(2016·全国Ⅰ，32)已知果蝇的灰体和黄体受一对等位基因控制，但这对相对性状的显隐性关系和该等位基因所在的染色体是未知的。同学甲用一只灰体雌蝇与一只黄体雄蝇杂交，子代中♀灰体∶♀黄体∶♂灰体∶♂黄体为1∶1∶1∶1。同学乙用两种不同的杂交实验都证实了控制黄体的基因位于X染色体上，并表现为隐性。请根据上述结果，回答下列问题：
(1)仅根据同学甲的实验，能不能证明控制黄体的基因位于X染色体上，并表现为隐性？________________________________________________________________________。
(2)请用同学甲得到的子代果蝇为材料设计两个不同的实验，这两个实验都能独立证明同学乙的结论(要求：每个实验只用一个杂交组合，并指出支持同学乙结论的预期实验结果)。
答案　(1)不能
(2)实验1：杂交组合：♀灰体×♂灰体
预期结果：子代中所有的雌蝇都表现为灰体，雄蝇中一半表现为灰体，另一半表现为黄体
实验2：杂交组合：♀黄体×♂灰体
预期结果：子代中所有的雌蝇都表现为灰体，雄蝇都表现为黄体
解析　(1)常染色体杂合子测交情况下也符合题干中的比例，故仅根据同学甲的实验既不能判断控制黄体的基因是否位于X染色体上，也不能证明控制黄体的基因表现为隐性。(2)设控制灰体的基因为A，控制黄体的基因为a，假定相关基因位于X染色体上，则同学甲的实验中，亲本黄体雄果蝇基因型为XaY，而杂交子代出现四种表现型且分离比为1∶1∶1∶1，则亲本灰体雌果蝇为杂合子，即XAXa。作遗传图解，得到F1的基因型如下：
P：　　　　XAXa　×　XaY
灰雌　 黄雄
　　　 ↓
F1：　　XAXa　XaXa　XAY　XaY
灰雌　 黄雌　灰雄　黄雄
　 1　∶ 1　∶ 1　∶ 1
F1果蝇中杂交方式共有4种。其中，灰体雌蝇和黄体雄蝇杂交组合与亲本相同，由(1)可知灰体雌蝇与黄体雄蝇杂交组合无法证明同学乙的结论。而黄体雌蝇与黄体雄蝇杂交组合中，子代均为黄体，无性状分离，亦无法证明同学乙的结论。故应考虑采用灰体雌蝇与灰体雄蝇、黄体雌蝇与灰体雄蝇的杂交组合。作遗传图解如下：
F1灰体雌蝇与灰体雄蝇杂交：
F1：　　　　XAXa　×　XAY
灰雌　 灰雄
　　　 ↓
F2：　　XAXA　XAXa　XAY　XaY
灰雌 灰雌 灰雄 黄雄
　 1　∶ 1　∶ 1　∶ 1
由图解可知，F1中灰体雌蝇与灰体雄蝇杂交，F2表现为：雌性个体全为灰体，雄性个体中灰体与黄体比例接近1∶1。
F1黄体雌蝇与灰体雄蝇杂交：
F1：　　　　XaXa　×　XAY
黄雌　 灰雄
　　　 ↓
F2: XAXa　　　 XaY
灰雌　 黄雄
　 1　　∶ 　 1
由图解可知，F1中黄体雌蝇与灰体雄蝇杂交，F2表现为：雌性个体全为灰体，雄性个体全为黄体。

判断基因位置的方法
(1)调查实验法

(2)实验法


1．已知某雌雄异株植物(2n＝16，XY型)的花色受两对等位基因(A和a、B和b)控制，这两对基因与花色的关系如图所示，请回答下列问题：

(1)题图所示过程说明基因可通过控制酶的合成来控制________，进而控制生物性状。从基因结构上分析，基因B与b的根本区别是______________________________________________
_______________________________________________________________________________。
(2)欲测定该种植物的基因组序列，需对________条染色体的DNA进行测序。
(3)假如基因A(a)、B(b)位于常染色体上，现有纯合的白花、粉花和红花植株若干，欲通过一次杂交实验判断控制酶B合成的基因是B还是b，则需选择_________________________进行杂交，然后观察后代的表现型，若后代____________________________________________，则酶B是由基因b控制合成的。
(4)假如基因A、a位于常染色体上，酶B是由基因B控制合成的，现有甲(含基因B的纯合白花雌株)、乙(纯合粉花雄株)、丙(纯合红花雄株)，请设计实验判断基因B/b的位置(不考虑X、Y的同源区段)：
①实验设计方案：________________________________________________________________。
②若___________________________________________________________________________，
则基因B/b位于X染色体的非同源区段上。
答案　(1)代谢过程　基因中脱氧核苷酸(或碱基对)的排列顺序不同　(2)9　(3)纯合的粉花植株和纯合的红花植株　全为粉花植株　(4)①选择植株甲和植株乙杂交产生F1，再让F1随机交配产生F2，统计F2的表现型及比例　②F2的表现型及比例为红花∶粉花∶白花＝9∶3∶4，且粉花植株全为雄株
解析　(2)据题干信息可知，该植物含有性染色体X、Y，因此测定该种植物的基因组序列时，需测定7条常染色体和X、Y染色体，共9条染色体的DNA序列。(3)分析题图可知，纯合白花植株的基因型为aaBB或aabb。纯合粉花和红花中都含有AA，因此要判断控制酶B合成的基因是B还是b，需用纯合的粉花植株和纯合的红花植株进行杂交。假设基因B控制酶B的合成，则纯合粉花植株的基因型为AAbb，纯合红花植株的基因型为AABB，二者杂交后代的基因型为AABb，后代全部表现为红花；假设基因b控制酶B的合成，则纯合粉花植株的基因型为AABB，纯合红花植株的基因型为AAbb，二者杂交后代的基因型为AABb，后代全部表现为粉花。(4)假设基因B/b位于X染色体的非同源区段上，则甲(含有基因B的纯合白花雌株)的基因型为aaXBXB，乙(纯合粉花雄株)的基因型为AAXbY，丙(纯合红花雄株)的基因型为AAXBY。分析甲、乙、丙植株的基因型可知，应选择植株甲和植株乙进行杂交，F1的基因型为AaXBXb、AaXBY，雌、雄个体都表现为红色，无法得出结果，应再让F1雌、雄植株随机交配，后代的表现型及基因型为红色(1/16AAXBXB、1/16AAXBXb、2/16AaXBXb、1/16AAXBY、2/16AaXBXB、2/16AaXBY)、粉色(1/16AAXbY、2/16AaXbY)、白色(1/16aaXBXB、1/16aaXBXb、1/16aaXBY、1/16aaXbY)，只有雄株有粉色。
2．鸡的羽毛有斑纹和无斑纹是一对相对性状，无斑纹由仅位于Z染色体上的隐性基因a控制。回答下列问题：
(1)用杂合的有斑纹鸡与无斑纹鸡杂交，杂交亲本的基因型为________________；理论上F1个体有________种表现型。
(2)为了给饲养场选择产蛋的雌鸡，请确定一个合适的杂交组合，使其子代中雌鸡表现型均为无斑纹，雄鸡均为有斑纹。写出杂交组合和预期结果(要求：标明亲本和子代的表现型、基因型)。
_______________________________________________________________________________。
(3)假设鸡的羽毛颜色黄色(B)对白色(b)为显性，这对基因所在的染色体是未知的。现有纯合的黄色有斑纹、黄色无斑纹、白色有斑纹、白色无斑纹的雌、雄鸡若干只，请用上述的鸡为材料设计一个杂交实验，验证这对基因是位于常染色体还是Z染色体上(要求：只用一次杂交实验，写出实验思路、预期实验结果、得出结论)。
答案　(1)ZAZa×ZaW　4
(2)杂交组合：无斑纹雄鸡(ZaZa)×有斑纹雌鸡(ZAW)
预期结果：子代雌鸡均无斑纹(ZaW)，雄鸡均有斑纹(ZAZa)
(3)实验思路：用多只纯合黄色有斑纹的雌鸡和白色无斑纹的雄鸡交配，观察并统计后代雌鸡的表现型(或亲本用黄色无斑纹的雌鸡和白色有斑纹的雄鸡交配，结果和结论书写正确即可)。
预期结果及结论：若后代的雌鸡均为白色无斑纹，雄鸡均为黄色有斑纹，则这对基因位于Z染色体上；若后代的雌鸡均为黄色无斑纹，雄鸡均为黄色有斑纹，则这对基因位于常染色体上。
解析　(1)由于基因位于Z染色体上，故杂合的有斑纹鸡必然是雄性。即杂交亲本的基因型为ZAZa×ZaW；后代出现有斑纹雄鸡、有斑纹雌鸡、无斑纹雄鸡、无斑纹雌鸡4种表现型。(2)由题意可知，雄鸡的性染色体组成为ZZ，雌鸡的性染色体组成为ZW。雌性亲本将Z染色体遗传给子代的雄性，将W染色体遗传给子代的雌性，而子代雌鸡的Z染色体则来自雄性亲本。可见，若使子代中的雌性均为无斑纹(ZaW)，雄性均为有斑纹(ZAZ－)，则亲本的杂交组合为无斑纹雄鸡(ZaZa)×有斑纹雌鸡(ZAW)，该杂交组合产生的子代的基因型和表现型为无斑纹雌鸡(ZaW)，有斑纹雄鸡(ZAZa)。(3)用纯合的隐性白色无斑纹雄鸡和纯合的显性黄色有斑纹雌鸡交配，若控制羽毛黄色和白色这对性状的基因位于常染色体上，则后代的雌鸡均为黄色无斑纹，雄鸡均为黄色有斑纹；若控制羽毛黄色和白色这对性状的基因位于Z染色体上，则后代的雌鸡均为白色无斑纹，雄鸡均为黄色有斑纹。
3．从一个自然界果蝇种群中选出一部分未交配过的果蝇，该种果蝇具有刚毛(A)和截毛(a)一对相对性状，且刚毛果蝇和截毛果蝇的数量相等，每种性状的果蝇雌雄各半。所有果蝇均能正常生活。从种群中随机选出1只刚毛雄果蝇和1只截毛雌果蝇进行交配，产生的87只子代中，42只雌果蝇全部表现为刚毛，45只雄果蝇全部表现为截毛。回答下列问题：
(1)上述结果显示，果蝇刚毛和截毛在遗传上和性别相关联，这种现象称为____________，其遗传遵循__________________定律。
(2)我们认为，根据上述结果不能确定A和a是位于X染色体上，还是位于X、Y染色体的同源区段上。请简要说明理由(提示：如果位于X、Y染色体的同源区段上，则显性纯合雄果蝇的基因型可写成XAYA)。
(3)为了确定A和a是位于X染色体上，还是位于X、Y染色体的同源区段上，请用上述果蝇种群为实验材料，进行一代杂交实验，请简要写出杂交组合，预期实验结果并得出结论。
答案　(1)伴性遗传　基因的分离
(2)若A、a位于X染色体上，亲代刚毛雄果蝇的基因型为XAY，截毛雌果蝇的基因型为XaXa，则子代中刚毛雌果蝇∶截毛雄果蝇＝1∶1；若A、a位于X、Y染色体的同源区段上，亲代刚毛雄果蝇的基因型为XAYa，截毛雌果蝇的基因型为XaXa，则子代中刚毛雌果蝇∶截毛雄果蝇＝1∶1。
(3)杂交组合：多对刚毛雄果蝇和截毛雌果蝇交配。
预期结果：若子代中雌果蝇全部表现为刚毛，雄果蝇全部表现为截毛，则A和a位于X染色体上；若子代中雌雄果蝇均出现刚毛和截毛，则A和a位于X、Y染色体的同源区段上。
解析　(1)伴性遗传是指基因位于性染色体上，相应性状遗传时总是和性别相关联的现象。刚毛和截毛是一对相对性状，其遗传遵循基因的分离定律。(2)若A、a位于X染色体上，该杂交组合可以表示为：XAY×XaXa→1XaY∶1XAXa；若A、a位于X、Y染色体的同源区段上，该杂交组合可以表示为：XAYa×XaXa→1XaYa∶1XAXa。(3)若A、a位于X染色体上，刚毛雄果蝇基因型为XAY，截毛雌果蝇基因型为XaXa，故用多对刚毛雄果蝇和截毛雌果蝇交配，子代中雌果蝇全部表现为刚毛，雄果蝇全部表现为截毛；若A、a位于X、Y染色体的同源区段上，多只刚毛雄果蝇中，可能存在的基因型有XAYA、XAYa、XaYA，故用多对刚毛雄果蝇和截毛雌果蝇交配，子代中雌雄果蝇均出现刚毛和截毛。