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【生物新高考一輪復習】
熱點微練21　有關變異類型的實驗探究
[規律方法]
[方法體驗]
1.(2021·河南名校聯盟尖子生調研)果蠅為XY型性別決定生物，是遺傳學研究的理想材料。其體色中的灰體與黑檀體為一對相對性狀(相應基因用A、a表示)；紅眼與白眼為一對相對性狀(相應基因位于X染色體上，用B、b表示)。圖示為一只果蠅的染色體組成示意圖。請回答以下問題：
(1)該果蠅的性別為________，做出此判斷的理由是________________________。
(2)遺傳學家布里吉斯用白眼雌果蠅(XbXb)與紅眼雄果蠅(XBY)雜交，子一代中，2 000～3 000只紅眼雌果蠅中會出現一只白眼雌果蠅。請你從可遺傳的變異角度提出三種假設，對子一代中白眼雌果蠅形成的原因進行說明，并寫出相應F1白眼雌果蠅的基因型(說明：果蠅的性別由X染色體數量決定；含有一條X染色體的個體為雄性，如XY及沒有Y染色體的XO，均為雄性；含有兩條X染色體的個體為雌性；X染色體上沒有相應基因的記為X－；不存在OY及XXX個體)。
假設一：____________________________________________________________　；
F1白眼雌果蠅基因型為________。
假設二：____________________________________________________________　；
F1白眼雌果蠅基因型為________。
假設三：____________________________________________________________；
F1白眼雌果蠅基因型為________。
(3)現有雌雄灰體果蠅與雌雄黑檀體果蠅若干，請設計一個一次性雜交實驗方案，要求能根據F1的表型情況可以判斷出灰體與黑檀體之間的顯隱性關系，以及控制體色的基因位于X染色體上還是常染色體上(要求寫出實驗方案即可)。
答案　(1)雄性　具有兩條異型的性染色體
(2)親本紅眼雄果蠅(XBY)產生配子時發生基因突變，形成的Xb精子與正常的Xb卵細胞結合　XbXb　親本紅眼雄果蠅(XBY)產生配子時發生X染色體部分缺失，失去了紅眼基因，形成的X－精子與正常的Xb卵細胞結合　XbX－　親本白眼雌果蠅(XbXb)產生配子時發生染色體數目變異，形成的XbXb卵細胞與正常的Y精子結合　XbXbY(答案合理即可，與順序無關)
(3)用灰體雌蠅×黑檀體雄蠅、灰體雄蠅×黑檀體雌蠅兩個雜交組合進行正反交實驗；每個雜交組合選用多對果蠅；統計分析子代表型及其比例
解析　(1)由于該果蠅具有兩條異型的性染色體，故其性別為雄性。(2)可遺傳的變異包括基因突變、基因重組和染色體變異。遺傳學家布里吉斯用白眼雌果蠅(XbXb)與紅眼雄果蠅(XBY)雜交，子一代中，2 000～3 000只紅眼雌果蠅中會出現一只白眼雌果蠅。該白眼雌果蠅出現的原因可能有以下幾種情況：①親本紅眼雄果蠅(XBY)產生配子時發生基因突變，形成的Xb精子與正常的Xb卵細胞結合；F1白眼雌果蠅基因型為XbXb；②親本紅眼雄果蠅(XBY)產生配子時發生X染色體部分缺失，失去了紅眼基因，形成的X－精子與正常的Xb卵細胞結合；F1白眼雌果蠅基因型為XbX－；③親本白眼雌果蠅(XbXb)產生配子時發生染色體數目變異，形成的XbXb卵細胞與正常的Y精子結合，F1白眼雌果蠅基因型為XbXbY。(3)要判斷出相對性狀之間的顯隱性關系，以及控制體色的基因位于X染色體上還是常染色體上，通常采用正反交實驗。用灰體雌蠅×黑檀體雄蠅、灰體雄蠅×黑檀體雌蠅兩個雜交組合進行正反交實驗；每個雜交組合選用多對果蠅；統計分析子代表型及其比例。
2.(2020·保定市調研)女婁菜是一種雌雄異株的植物，其性別決定方式為XY型。女婁菜的高莖與矮莖、紅花與白花、圓粒與皺粒各受一對等位基因控制，科研人員利用高莖紅花圓粒雌株與矮莖紅花圓粒雄株雜交，其子一代表型如下表。
子一代(F1) 高莖∶矮莖 紅花∶白花 圓粒∶皺粒
1/2雌性 1∶1 1∶0 3∶1
1/2雄性 1∶1 1∶1 3∶1
(1)通過分析可以確定屬于顯性性狀的是______________。結合題中信息能判斷控制女婁菜的粒型和花色的基因的遺傳遵循自由組合定律，請說明原因： ____________________________________________________。
(2)已知株高基因位于常染色體上，高莖為顯性性狀。若延長日照時間，控制株高的基因為隱性純合時雌性植株會發生性反轉，而雄性植株沒有此現象。讓F1中的高莖植株雜交并延長日照時間，后代雌雄植株之比為________。
答案　(1)紅花和圓粒　據表中數據能確定控制花色的基因位于X染色體上，控制粒型的基因位于常染色體上　(2)3∶5
解析　(1)由題意可知，單獨考慮女婁菜的高莖與矮莖性狀，高莖雌株與矮莖雄株雜交，子一代雌雄之比為1∶1，且雌雄女婁菜中高莖∶矮莖＝1∶1，據此無法判斷高莖與矮莖的顯隱性；單獨考慮女婁菜的紅花與白花性狀，紅花雌株與紅花雄株雜交，子代雌雄之比為1∶1，且在子代雌株中紅花∶白花＝1∶0，子代雄株中紅花∶白花＝1∶1，說明紅花為顯性性狀，控制該性狀的基因位于X染色體上，且親本雌株為雜合子；單獨考慮女婁菜的圓粒與皺粒性狀，圓粒雌株與圓粒雄株雜交，子一代雌雄之比為1∶1，且雌雄女婁菜中圓粒∶皺粒＝3∶1，可知圓粒為顯性性狀。由以上分析可知，控制花色的基因位于X染色體上，控制粒型的基因位于常染色體上，因此控制上述兩種性狀的基因的遺傳遵循自由組合定律。(2)由題中信息可知，高莖雌株和矮莖雄株雜交，F1中的高莖植株為雜合子，F1高莖植株雜交，后代中隱性純合雌株所占的比例是1/2×1/4＝1/8，這一部分植株會發生性反轉，故后代中雌性個體所占的比例為1/2－1/8＝3/8，雄性個體所占的比例為1/2＋1/8＝5/8，后代雌雄植株之比為(3/8)∶(5/8)＝3∶5。
3.(2020·華大新高考聯盟聯考)大豆原產中國，通稱黃豆，現廣泛栽培于世界各地，是重要的糧食作物之一。已知大豆是雌雄同株植物，野生型大豆雌蕊與雄蕊育性正常。
(1)大豆的紫花和紅花是由一對等位基因控制的相對性狀，具有相對性狀的兩個親本雜交，F1再自交，F2中紫花∶紅花＝3∶5，據此可判斷________是顯性性狀。
(2)科學家用射線對大豆種群進行誘變處理，并從大豆種群中分離出兩株雄性不育個體甲和乙，均為單基因隱性突變體。
①誘變可以使同一基因往不同的方向突變，也可使不同的基因突變，這體現了基因突變具有________________的特點。
②請設計一種雜交方案，探究上述兩株突變體是同一基因突變還是不同基因突變所致。(要求寫出雜交方案、結果預期與結論)
答案　(1)紫花
(2)①不定向性和隨機性
②雜交方案：將突變體甲與野生型大豆雜交獲得F1，再將F1與突變體乙雜交得F2，觀察并統計F2雄性可育與雄性不育的比例。
結果預期與結論：若F2中均為雄性可育，說明這兩種突變體是由不同基因突變所致。
若F2中雄性可育∶雄性不育＝1∶1，說明這兩種突變體是由同一基因突變所致。
(或雜交方案：將突變體甲、突變體乙分別與野生型大豆雜交獲得F甲1、F乙1，再將F甲1與F乙1雜交得F2，觀察并統計F2雄性可育與雄性不育的比例。
結果預期與結論：若F2中均為雄性可育，說明這兩種突變體是由不同基因突變所致。
若F2中雄性可育∶雄性不育＝3∶1，說明這兩種突變體是由同一基因突變所致。)
解析　(1)由題意具有相對性狀的兩個親本雜交，F1再自交，F2中紫花∶紅花＝3∶5，可推知，親本為Aa×aa類型，F1為Aa、aa，進而可知紫花為顯性性狀。(2)誘變可以使同一基因往不同的方向突變，這體現了基因突變的不定向性，也可使不同的基因突變，這體現了基因突變的隨機性。將突變體甲與野生型大豆雜交獲得F1，再將F1與突變體乙雜交得F2，觀察并統計F2雄性可育與雄性不育的比例，即可得出結論。(或將突變體甲、突變體乙分別與野生型大豆雜交獲得F甲1、F乙1，再將F甲1與F乙1雜交得F2，觀察并統計F2雄性可育與不育的比例，即可得出結論。)
4.(2020·福州市調研)摩爾根實驗室常年用果蠅進行遺傳學研究。1917年，某研究人員在純合紅眼果蠅品系中發現了一只缺刻翅變異的雌果蠅。研究者進行如下雜交實驗(不考慮X、Y的同源區段)：
親代　　　紅眼缺刻翅♀　×　白眼正常翅♂
　　　　　　　　　　　　↓
子代　白眼缺刻翅♀　紅眼正常翅♀　紅眼正常翅♂
　 　　1　　　∶　 　1　　　∶　 　1
(1)果蠅作為遺傳學實驗材料的優點是　
　(至少答兩點)。
(2)從果蠅的眼色性狀分析，紅眼和白眼是一對________。子代雌蠅有兩種表型，說明雌性親本產生了________種類型的配子。
(3)關于缺刻翅變異性狀的出現，存在以下兩種假設：
假設一：缺刻翅變異是X染色體上控制正常翅型的基因pr發生顯性突變引起的，但上述雜交子代中出現了表型為________的個體，說明該假設難以成立。
假設二：研究者認為“染色體缺失”能解釋上述現象，即含一條部分缺失的X染色體的雌性子代發育成缺刻翅，而含部分缺失的X染色體的雄性子代不能發育。若該假設成立，請畫出子代白眼缺刻翅♀和紅眼正常翅♀的性染色體組成圖，并在適當位置標出相關基因。如圖為果蠅紅眼基因B及正常翅基因pr在X染色體上的位置。
答案　(1)易飼養、繁殖快、具有易于區分的相對性狀、染色體數目少
(2)相對性狀　2
(3)白眼缺刻翅♀
如圖所示
解析　(1)果蠅具有易飼養、繁殖快、具有易于區分的相對性狀、染色體數目少等特點，因此常被用作遺傳學的實驗材料。(2)據題中信息可判斷，果蠅的紅眼和白眼是一對相對性狀。據題干信息，某研究人員在純合紅眼果蠅品系中發現了一只缺刻翅變異的雌果蠅，可知紅眼缺刻翅雌果蠅親本有關紅眼的基因型為純合的，該紅眼缺刻翅雌果蠅與白眼正常翅雄果蠅雜交，子代的表型及比例為：白眼缺刻翅雌果蠅∶紅眼正常翅雌果蠅∶紅眼正常翅雄果蠅＝1∶1∶1，可推測紅眼對白眼為顯性，且相關基因位于X染色體上。由于白眼正常翅雄性親本只含有一條X染色體，而后代雌果蠅有關眼色性狀有兩種表型，可說明雌性親本產生了兩種類型的配子。(3)假設一：缺刻翅的產生是X染色體上控制正常翅型的基因pr發生顯性突變導致，則子代中表型及比例應為紅眼缺刻翅♀∶紅眼正常翅♀∶紅眼缺刻翅♂∶紅眼正常翅♂＝1∶1∶1∶1，而題干中的后代表型中卻出現了白眼缺刻翅♀，說明該假設不成立。
按假設二分析親、子代，圖形如下：

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