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中小學(xué)教育資源及組卷應(yīng)用平臺
微專題11　基因定位的遺傳實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)
一、探究基因是位于常染色體上還是僅位于X染色體上
1.雜交實(shí)驗(yàn)法　常用的解題方法
(1)性狀的顯隱性是“未知的”，且親本均為純合子時
親本(純合)：正交和反交
注意　此方法還可以用于判斷基因是位于細(xì)胞核中還是細(xì)胞質(zhì)中。若正反交結(jié)果不同，且子代只表現(xiàn)母本的性狀，則控制該性狀的基因位于細(xì)胞質(zhì)中。
(2)性狀的顯隱性是“已知的”
2.調(diào)查實(shí)驗(yàn)法
3.假設(shè)分析逆向推斷法
假設(shè)基因位于X染色體上，分析結(jié)果；假設(shè)基因位于常染色體上，分析結(jié)果。將得到的結(jié)果作為條件，若出現(xiàn)某一相應(yīng)情況，即可確定基因位于X染色體上還是常染色體上。
【典例1】　(2017·全國卷Ⅰ，32節(jié)選) 某種羊的性別決定為XY型，已知其有角和無角由位于常染色體上的等位基因(N/n)控制；黑毛和白毛由等位基因(M/m)控制，且黑毛對白毛為顯性，回答下列問題：
(1)某同學(xué)為了確定M/m是位于X染色體上，還是位于常染色體上，讓多對純合黑毛母羊與純合白毛公羊交配，子二代中黑毛∶白毛＝3∶1，我們認(rèn)為根據(jù)這一實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，不能確定M/m是位于X染色體上，還是位于常染色體上，還需要補(bǔ)充數(shù)據(jù)，如統(tǒng)計(jì)子二代中白毛個體的性別比例，若___________________________________________________________，
則說明M/m是位于X染色體上；若________________________________，則說明M/m是位于常染色體上。
(2)一般來說，對于性別決定為XY型的動物群體而言，當(dāng)一對等位基因(如A/a)位于常染色體上時，基因型有________種；當(dāng)其僅位于X染色體上時，基因型有________種；當(dāng)其位于X和Y染色體的同源區(qū)段時，(如圖所示)，基因型有________種。
答案　(1)白毛個體全為雄性　白毛個體中雌雄比例為1∶1
(2)3　5　7
解析　(1)如果M/m是位于X染色體上，則純合黑毛母羊?yàn)閄MXM，純合白毛公羊?yàn)閄mY，雜交子一代的基因型為XMXm和XMY，子二代中黑毛(XMXM、XMXm、XMY)∶白毛(XmY)＝3∶1，但白毛個體的性別全為雄性。如果M/m是位于常染色體上，則純合黑毛母羊?yàn)镸M，純合白毛公羊?yàn)閙m，雜交子一代的基因型為Mm，子二代中黑毛(1MM、2Mm)∶白毛(1mm)＝3∶1，但白毛個體的性別比例是雌∶雄＝1∶1，沒有性別差異。
(2)對于性別決定為XY型的動物群體而言，當(dāng)一對等位基因位于常染色體上時，基因型有AA、Aa、aa共3種；當(dāng)其僅位于X染色體上時，基因型有XAXA、XAXa、XaXa、XAY、XaY共5種；當(dāng)其位于X和Y染色體的同源區(qū)段時，基因型有XAXA、XAXa、XaXa、XAYA、XAYa、XaYA、XaYa共7種。
[對點(diǎn)練]　(2021·新鄉(xiāng)市模擬)為研究果蠅的翅型，某生物小組對多個果蠅種群進(jìn)行觀察，發(fā)現(xiàn)了長翅果蠅、卷翅果蠅、殘翅果蠅三種類型，如圖所示，已知果蠅翅的長短由一對等位基因控制，且三種類型均有雌雄性。利用現(xiàn)有的純合果蠅進(jìn)行雜交實(shí)驗(yàn)。請回答下列問題：
(1)研究發(fā)現(xiàn)，染色體某片段位置顛倒會使果蠅出現(xiàn)卷翅個體，該變異屬于________變異。
(2)為確定長翅和殘翅的顯隱性關(guān)系和控制相應(yīng)性狀基因的位置(不考慮X、Y染色體的同源區(qū)段)，該小組欲采用一代雜交實(shí)驗(yàn)得到實(shí)驗(yàn)結(jié)果，選擇的雜交親本：第一組為長翅雌蠅×殘翅雄蠅、第二組為________________，預(yù)測實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象以及結(jié)果：
①若兩組的子代均表現(xiàn)為長(殘)翅且雌雄數(shù)量相當(dāng)，則長(殘)翅為________性狀，且基因位于常染色體上；
②若第一組的子代________________________，第二組的子代________________________，則長翅為顯性性狀，且基因位于X染色體上；
③若第一組的子代________________________，第二組的子代________________________，則殘翅為顯性性狀，且基因位于X染色體上。
答案　(1)染色體(結(jié)構(gòu))
(2)長翅雄蠅×殘翅雌蠅　①顯性　②均表現(xiàn)為長翅且雌雄相當(dāng)　雌性均表現(xiàn)為長翅，雄性均表現(xiàn)為殘翅　③雌性均表現(xiàn)為殘翅，雄性均表現(xiàn)為長翅　均表現(xiàn)為殘翅且雌雄相當(dāng)
二、探究基因是僅位于X染色體上還是位于X、Y染色體的同源區(qū)段上
已知性狀的顯隱性和控制性狀的基因在性染色體上。
1.讓“隱性雌性個體”與“純合顯性雄性個體”雜交，觀察F1的性狀表現(xiàn)。　 最常用的方法
2.讓“雜合顯性雌性個體”與“純合顯性雄性個體”雜交，觀察子代的性狀表現(xiàn)。分析如下
【典例2】　(2021·長沙市調(diào)研)科學(xué)家在研究黑腹果蠅時發(fā)現(xiàn)，剛毛基因(B)對截毛基因(b)為顯性。若這對等位基因存在于X、Y染色體上的同源區(qū)段，則剛毛雄果蠅可表示為XBYB或XBYb或XbYB；若僅位于X染色體上，則只能表示為XBY。現(xiàn)有各種純種果蠅若干，可利用一次雜交實(shí)驗(yàn)來推斷這對等位基因是位于X、Y染色體上的同源區(qū)段還是僅位于X染色體上。請完成推斷過程：
(1)實(shí)驗(yàn)方法：首先選用純種果蠅作親本進(jìn)行雜交，雌雄兩親本的表型分別為母本表型：________(填“剛毛”或“截毛”)；父本表型：________(填“剛毛”或“截毛”)。
(2)預(yù)測結(jié)果：若子代雄果蠅表現(xiàn)為________，則此對基因位于X、Y染色體上的同源區(qū)段，子代雄果蠅基因型為________；若子代雄果蠅表現(xiàn)為________，則此對基因只位于X染色體上，子代雄果蠅基因型為________。
(3)果蠅的剛毛基因和截毛基因的遺傳遵循___________________________________________ ________________________________________________
定律。
答案　(1)截毛　剛毛
(2)剛毛　XbYB　截毛　XbY
(3)基因的分離
解析　(1)要驗(yàn)證這對等位基因是位于X、Y染色體的同源區(qū)段上還是僅位于X染色體上，可選擇純種截毛雌果蠅(XbXb)和純種剛毛雄果蠅(XBYB或XBY)雜交。(2)若這對基因位于X、Y染色體的同源區(qū)段上，則親本為XbXb×XBYB，子代雌雄果蠅均表現(xiàn)為剛毛，且雄果蠅的基因型為XbYB；若這對基因只位于X染色體上，則親本為XbXb×XBY，子代雌果蠅表現(xiàn)為剛毛，雄果蠅表現(xiàn)為截毛，且雄果蠅的基因型為XbY。(3)果蠅的剛毛基因和截毛基因是一對等位基因，其遺傳遵循基因的分離定律。
三、探究基因位于常染色體上還是X、Y染色體同源區(qū)段上
1.在已知性狀的顯隱性的條件下，若限定一次雜交實(shí)驗(yàn)來證明，則可采用“隱性雌×顯性雄(雜合)”[即aa(♀)×Aa(♂)或XaXa×XAYa或XaXa×XaYA]雜交組合，觀察分析F1的表型。分析如下：
2.在已知性狀的顯隱性的條件下，未限定雜交實(shí)驗(yàn)次數(shù)時，則可采用以下方法，通過觀察F2的性狀表現(xiàn)來判斷：
【典例3】　果蠅體細(xì)胞中有四對同源染色體，其中三對為常染色體，一對為性染色體(XY型)。已知果蠅的長翅對殘翅為完全顯性，由一對等位基因(A、a)控制，剛毛對截毛為完全顯性，由另一對等位基因(B、b)控制。現(xiàn)有足夠數(shù)量的純合長翅剛毛品系和純合殘翅截毛品系的雌、雄果蠅若干。
請根據(jù)要求回答下列問題：
(1)若已知剛毛和截毛這對相對性狀由性染色體上的基因控制，那么________(填“能”或“不能”)僅位于Y染色體上，請說明理由：_________________________________________。
(2)選擇截毛雌果蠅與純合剛毛雄果蠅雜交，觀察子代的表型，探究B、b基因是位于X染色體上還是位于X、Y染色體的同源區(qū)段上。若子代雌雄果蠅均為剛毛，則B、b基因位于________________________；若子代雌果蠅均為剛毛，雄果蠅均為截毛，則B、b基因位于________。
(3)若兩對基因均位于常染色體上，現(xiàn)要確定兩對基因是否位于一對同源染色體上(不考慮交叉互換)。請寫出實(shí)驗(yàn)方案并預(yù)測實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
答案　(1)不能　親本雌蠅和雄蠅中均既有剛毛又有截毛
(2)X、Y染色體的同源區(qū)段上　X染色體　(3)實(shí)驗(yàn)方案：選擇純合長翅剛毛雌果蠅和殘翅截毛雄果蠅(或純合長翅剛毛雄果蠅和殘翅截毛雌果蠅)雜交得F1，F(xiàn)1雌雄果蠅相互交配，觀察統(tǒng)計(jì)F2的表型及比例。預(yù)測實(shí)驗(yàn)結(jié)果：若F2中長翅剛毛∶殘翅截毛＝3∶1，則基因A、a和B、b位于一對同源染色體上；若F2中長翅剛毛∶長翅截毛∶殘翅剛毛∶殘翅截毛＝9∶3∶3∶1，則基因A、a和B、b位于兩對同源染色體上。
解析　(1)若控制某性狀的基因僅位于Y染色體上，則該性狀僅在雄性個體中表現(xiàn)，本題中因親本雌蠅和雄蠅中均既有剛毛又有截毛，說明相關(guān)基因不能僅位于Y染色體上。(2)選擇截毛雌果蠅與純合剛毛雄果蠅雜交，探究B、b基因是位于X染色體上還是位于X、Y染色體的同源區(qū)段上。若B、b基因位于X染色體上，則親本組合為XbXb×XBY，子代的基因型為XBXb、XbY，即子代雌果蠅均為剛毛，雄果蠅均為截毛；若B、b基因位于X、Y染色體的同源區(qū)段上，則親本組合為XbXb×XBYB，子代的基因型為XBXb、XbYB，即子代雌雄果蠅全為剛毛。(3)若要確定均位于常染色體上的兩對基因是否位于一對同源染色體上，則可選擇純合長翅剛毛雌果蠅(AABB)和殘翅截毛雄果蠅(aabb)(或純合長翅剛毛雄果蠅和殘翅截毛雌果蠅)雜交得F1(AaBb)，F(xiàn)1雌雄果蠅相互交配，觀察統(tǒng)計(jì)F2的表型及比例：①若基因A、a和B、b位于一對同源染色體上，則F2中長翅剛毛∶殘翅截毛＝3∶1；②若A、a和B、b位于兩對同源染色體上，則F2中長翅剛毛(A_B_)∶長翅截毛(A_bb)∶殘翅剛毛(aaB_)∶殘翅截毛(aabb)＝9∶3∶3∶1。

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