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高考生物二輪復(fù)習(xí)專題專練
(9)　多維度辨析自交和自由交配類問題
從“高度”上研究高考
[典例]　 (2022·山東高考)某兩性花二倍體植物的花色由3對等位基因控制，其中基因A控制紫色，a無控制色素合成的功能?；駼控制紅色，b控制藍色。基因I不影響上述2對基因的功能，但i純合的個體為白色花。所有基因型的植株都能正常生長和繁殖，基因型為A_B_I_和A_bbI_的個體分別表現(xiàn)紫紅色花和靛藍色花?，F(xiàn)有該植物的3個不同純種品系甲、乙、丙，它們的花色分別為靛藍色、白色和紅色。不考慮突變，根據(jù)表中雜交結(jié)果，下列推斷正確的是(　 )
雜交組合 F1表型 F2表型及比例
甲×乙 紫紅色 紫紅色∶靛藍色∶白色＝9∶3∶4
乙×丙 紫紅色 紫紅色∶紅色∶白色＝9∶3∶4
A．讓只含隱性基因的植株與F2測交，可確定F2中各植株控制花色性狀的基因型
B．讓表中所有F2的紫紅色植株都自交一代，白花植株在全體子代中的比例為1/6
C．若某植株自交子代中白花植株占比為1/4，則該植株可能的基因型最多有9種
D．若甲與丙雜交所得F1自交，則F2表型比例為9紫紅色∶3靛藍色∶3紅色∶1藍色
[解析]　由題干信息可知，基因型為aaB_I_表現(xiàn)為紅色，基因型為aabbI_表現(xiàn)為藍色，基因型為____ii表現(xiàn)為白色。兩對雜交組合中的表型及比例可說明相關(guān)的2對等位基因的遺傳符合自由組合定律。根據(jù)兩對雜交組合F2表型及比例可知該植物的3個不同純種品系甲、乙、丙的基因型依次為AAbbII、AABBii、aaBBII。當F2中植株是白花時，其基因型為____ii，與只含隱性基因的植株測交后代仍然是白花，無法鑒別白花植株的具體基因型，A錯誤。甲×乙雜交組合中F2的紫紅色植株基因型為AABbIi∶AABBIi∶AABbII∶AABBII＝4∶2∶2∶1；乙×丙雜交組合中F2的紫紅色植株基因型為AaBBIi∶AABBIi∶AaBBII∶AABBII＝4∶2∶2∶1；其中II∶Ii＝1∶2，所以讓表中所有F2的紫紅色植株都自交一代，白花植株在全體子代中的比例為2/3×1/4＝1/6，B正確。若某植株自交子代中白花植株占比為1/4，則親本為____Ii，則該植株可能的基因型最多有9種(3×3)，C正確。甲與丙雜交所得F1的基因型為AaBbII，假設(shè)這3對等位基因的遺傳符合自由組合定律，則其自交的F2的表型及比例為紫紅色(A_B_II)∶靛藍色(A_bbII)∶紅色(aaB_II)∶藍色(aabbII)＝9∶3∶3∶1；假設(shè)A/a與B/b這2對等位基因連鎖，則其自交的F2的表型比例不會出現(xiàn)上述結(jié)果，D錯誤。
[答案]　BC
從“深度”上提升知能
(一)不同條件下連續(xù)自交和自由交配的分析
1．通過關(guān)鍵詞確定交配類型
2．確定雜交組合
3．連續(xù)自交和自由交配的異同
在沒有任何干預(yù)的條件下，自交和自由交配都不改變基因頻率，但連續(xù)自交能降低雜合子(Aa)的基因型頻率，自由交配不改變各基因型的頻率。
(二)自交和自由交配的概率計算
1．自交的概率計算
雜合子(Aa)連續(xù)自交n代，雜合子比例為(1/2)n，純合子比例為1－(1/2)n，顯性純合子比例＝隱性純合子比例＝[1－(1/2)n]×1/2
雜合子(Aa)連續(xù)自交，且逐代淘汰隱性個體，自交n代后，顯性個體中，純合子比例為(2n－1)/(2n＋1)，雜合子比例為2/(2n＋1)
2.自由交配的概率計算
如某種生物的基因型AA占1/3，Aa占2/3，個體間可以自由交配，求后代中基因型和表型的概率
配子法 子代基因型及概率為4/9AA、4/9Aa、1/9aa，子代表型及概率為8/9顯性(A_)、1/9隱性(aa)
遺傳平衡法 先根據(jù)“一個等位基因的頻率＝它的純合子基因型概率＋(1/2)雜合子基因型頻率”推知，子代中A的基因頻率＝1/3＋(1/2)×(2/3)＝2/3，a的基因頻率＝1－(2/3)＝1/3。然后根據(jù)遺傳平衡定律可知，aa的基因型頻率＝a基因頻率的平方＝(1/3)2＝1/9，AA的基因型頻率＝A基因頻率的平方＝(2/3)2＝4/9，Aa的基因型頻率＝2×A基因頻率×a基因頻率＝2×2/3×1/3＝4/9。子代表型及概率為8/9顯性(A_)、1/9隱性(aa)
從“寬度”上拓展訓(xùn)練
1．(2022·海南模擬)玉米的高稈(H)對矮稈(h)為顯性?，F(xiàn)有某玉米種群，對于H和h這對等位基因來說只有Hh一種基因型。該玉米種群群體足夠大且沒有其他因素干擾(如突變、選擇等)，從理論上分析，下列敘述錯誤的是(　 )
A．該玉米種群隨機交配產(chǎn)生的第一代，各基因型的數(shù)量比為1∶2∶1
B．該玉米種群隨機交配產(chǎn)生的第n代，H基因頻率為1/2
C．該玉米種群進行連續(xù)自交n代，顯性純合子比例高于隱性純合子
D．該玉米種群進行連續(xù)自交n代，H基因頻率為1/2
解析：選C　因為該種群只有Hh一種基因型，在群體足夠大且沒有其他因素干擾(如突變、選擇等)時，理論上，則該種群中H和h的基因頻率均為1/2，隨機交配一代后，HH、Hh和hh的數(shù)量比為1∶2∶1，A正確；在群體足夠大且沒有其他因素干擾(如突變、選擇等)時，從理論上分析，該玉米種群隨機交配產(chǎn)生的第n代，H基因頻率還是1/2，B正確；該玉米種群進行連續(xù)自交n代，顯性純合子的比例等于隱性純合子的比例，C錯誤；該玉米種群進行連續(xù)自交n代，在群體足夠大且沒有其他因素干擾(如突變、選擇等)時，從理論上分析，H基因頻率仍為1/2，D正確。
2．(2021·山東高考改編)小鼠 Y 染色體上的 S 基因決定雄性性別的發(fā)生，在 X 染色體上無等位基因，帶有 S 基因的染色體片段可轉(zhuǎn)接到 X 染色體上。已知配子形成不受 S 基因位置和數(shù)量的影響，染色體能正常聯(lián)會、分離，產(chǎn)生的配子均具有受精能力；含 S 基因的受精卵均發(fā)育為雄性，不含 S 基因的均發(fā)育為雌性，但含有兩個 Y 染色體的受精卵不發(fā)育。一個基因型為 XYS 的受精卵中的 S 基因丟失，由該受精卵發(fā)育成能產(chǎn)生可育雌配子的小鼠。若該小鼠與一只體細胞中含兩條性染色體但基因型未知的雄鼠雜交得 F1，F(xiàn)1 小鼠雌雄間隨機雜交得 F2，則 F2 小鼠中雌雄比例不可能為(　 )
A．4∶3 B．3∶4 C．8∶3 D．7∶8
解析：選C　一個基因型為 XYS 的受精卵中的 S 基因丟失，記為XY，由該受精卵發(fā)育成能產(chǎn)生可育雌配子的小鼠，該小鼠與一只體細胞中含兩條性染色體但基因型未知的雄鼠雜交。如果雄鼠的基因型是XYS，由于YSY不發(fā)育，所以F1中XX∶XY∶XYS＝1∶1∶1，雌性∶雄性為2∶1，當F1雜交，雌性產(chǎn)生的配子及比例為3X∶1Y，雄性產(chǎn)生的配子及比例為1X∶1YS，隨機交配后，F(xiàn)2中3XX∶3XYS∶1XY∶1YSY(不發(fā)育)，所以雌性∶雄性＝4∶3；如果雄鼠的基因型是XSY，由于YY不發(fā)育，F(xiàn)1中XSX∶XSY∶XY＝1∶1∶1，雄性∶雌性＝2∶1，雄性可以產(chǎn)生的配子及比例為1X∶2XS∶1Y，雌性產(chǎn)生的配子及比例為1X∶1Y，隨機交配后，F(xiàn)2中1XX∶1XY∶2XSX∶2XSY∶1XY∶1YY(不發(fā)育)，雌性∶雄性＝3∶4。如果雄鼠的基因型是XSX，F(xiàn)1中XSX∶XSY∶XX∶XY＝1∶1∶1∶1，雌性∶雄性＝1∶1，隨機交配，雌性產(chǎn)生的配子及比例為3X∶1Y，雄性產(chǎn)生的配子及比例為2XS∶1X∶1Y，隨機交配后，F(xiàn)2中6XSX∶2XSY∶3XX∶1XY∶3XY∶1YY(不發(fā)育)，雌性∶雄性＝7∶8，故A、B、D都有可能。
3．(2021·山東高考,節(jié)選)番茄是雌雄同花植物，可自花受粉也可異花受粉。M、m基因位于2號染色體上，基因型為mm的植株只產(chǎn)生可育雌配子，表現(xiàn)為小花、雄性不育。基因型為MM、Mm的植株表現(xiàn)為大花、可育。R、r基因位于5號染色體上，基因型為RR、Rr、rr的植株表型分別為：正常成熟紅果、晚熟紅果、晚熟黃果。
(1)基因型為Mm的植株連續(xù)自交兩代，F(xiàn)2中雄性不育植株所占的比例為____。
(2)雄性不育植株與野生型植株雜交所得可育晚熟紅果雜交種的基因型為____，以該雜交種為親本連續(xù)種植，若每代均隨機受粉，則F2中可育晚熟紅果植株所占比例為________。
解析：(1)基因型為Mm的植株自交，F(xiàn)1中MM∶Mm∶mm＝1∶2∶1，其中MM、Mm的植株表現(xiàn)為大花、可育，mm的植株只產(chǎn)生可育雌配子，故只有1/3MM和2/3Mm能夠自交，則F2中雄性不育植株mm所占的比例為2/3×1/4＝1/6。(2)雄性不育植株mm與野生型植株雜交所得可育(Mm)晚熟紅果(Rr)雜交種的基因型為MmRr，以該雜交種為親本連續(xù)種植，若每代均隨機受粉，即自由交配，兩對等位基因自由組合，產(chǎn)生的配子有MR、Mr、mR、mr，比例為1∶1∶1∶1，則F1中有9種基因型，分別為1MMRR、2MMRr、1MMrr、2MmRR、4MmRr、2Mmrr、1mmRR、2mmRr、1mmrr，F(xiàn)1產(chǎn)生的雌配子種類及比例為MR∶Mr∶mR∶mr＝1∶1∶1∶1，雄配子種類及比例為MR∶Mr∶mR∶mr＝2∶2∶1∶1，則F2中可育晚熟紅果植株(基因型為M—Rr)所占比例為：1/4×3/6＋1/4×3/6＋1/4×2/6＋1/4×2/6＝10/24，即5/12。
答案：(1)1/6　(2)MmRr　5/12
[微課微練·一點一評]
一、選擇題
1．(2022·烏魯木齊模擬)某自花傳粉的二倍體植物具有n對獨立遺傳的等位基因，這n對基因控制n個不同性狀(雜合子表現(xiàn)為顯性性狀)，已知該植物的n對基因均雜合。下列對該植物自交、測交后代的分析，正確的選項有(　 )
①自交后代表型種類與測交后代表型種類的比為1∶1?、谧越缓蟠蛐头N類與測交后代基因型種類的比為1∶1?、圩越缓蟠兒献痈怕逝c測交后代純合子概率的比為1∶1?、茏越缓蟠s合子概率與測交后代雜合子概率的比為1∶1
A．一項 B．二項 C．三項 D．四項
解析：選C　自交后代表型種類為2n，測交后代表型種類也是的2n，二者之比為1∶1，①正確；自交后代基因型種類為3n，測交后代基因型種類為2n，二者之比不是1∶1，②錯誤；自交后代純合子概率為(1/2)n，測交后代純合子概率也是(1/2)n，二者之比為1∶1，③正確；自交后代雜合子概率為1－(1/2)n，測交后代雜合子概率為1－(1/2)n，二者之比為1∶1，④正確。共3項正確。
2．利用組織培養(yǎng)技術(shù)培育轉(zhuǎn)基因抗蟲棉，若轉(zhuǎn)基因植株的染色體上成功導(dǎo)入了2個抗蟲基因，則理論上，該轉(zhuǎn)基因植株自交的后代中，下列不可能出現(xiàn)的結(jié)果為(　 )
A．全為抗蟲
B．抗蟲∶不抗蟲＝1∶1
C．抗蟲∶不抗蟲＝3∶1
D．抗蟲∶不抗蟲＝15∶1
解析：選B　轉(zhuǎn)基因植株的染色體上成功導(dǎo)入了兩個抗蟲基因，兩個抗蟲基因可能導(dǎo)入同一條染色體上，也可能導(dǎo)入兩條非同源染色體上，也可能導(dǎo)入一對同源染色體中。若兩個抗蟲基因?qū)胍粚ν慈旧w中，則該植株相當于抗蟲基因的純合子，自交后代全為抗蟲，A正確；無論兩個抗蟲基因插入位置如何，該轉(zhuǎn)基因植株自交后代不會出現(xiàn)抗蟲∶不抗蟲＝1∶1，B錯誤；若兩個抗蟲基因?qū)胪粭l染色體上，則該植株相當于抗蟲基因的雜合子，自交后代抗蟲∶不抗蟲＝3∶1，C正確；若兩個抗蟲基因?qū)雰蓷l非同源染色體上，則該植株相當于抗蟲基因的雙雜合子，自交后代抗蟲∶不抗蟲＝15∶1，D正確。
3．(2022·海口模擬)已知果蠅的灰身(B)對黑身(b)是顯性，控制這對相對性狀的基因位于常染色體上。讓某一種群內(nèi)的灰身果蠅自由交配，發(fā)現(xiàn)F1中灰身與黑身的比例為24∶1。在F1中，除去黑身果蠅，然后讓灰身果蠅自由交配，理論上F2中灰身與黑身的比例是(　 )
A．15∶1 B．24∶1 C．35∶1 D．48∶1
解析：選C　根據(jù)題干分析，果蠅的體色受常染色體上的一對等位基因B、b控制，遵循分離定律。某一種群內(nèi)的灰身果蠅(B_)自由交配，F(xiàn)1中灰身與黑身的比例為24∶1，即黑身bb占1/25，說明b的基因頻率為1/5，則B的基因頻率為4/5，因此F1中灰身BB占4/5×4/5＝16/25，則Bb占1－1/25－16/25＝8/25，則除去黑身果蠅后F1中BB∶Bb＝2∶1，產(chǎn)生的配子的種類及其比例為B∶b＝5∶1，因此讓該剩余的灰身果蠅自由交配，F(xiàn)2中黑身的比例為1/6×1/6＝1/36，則理論上F2中灰身與黑身的比例是35∶1。
4．(2022·沈陽模擬)已知基因A、a和基因B、b分別控制不同相對性狀，兩對基因均為完全顯性，現(xiàn)以如圖三種基因型的個體為親本進行實驗，下列相關(guān)敘述不正確的是(　 )
A．甲產(chǎn)生配子的過程中會發(fā)生基因重組
B．甲與丙雜交可用于驗證基因的自由組合定律
C．乙連續(xù)自交3代，子代表型比為7∶1
D．甲與乙雜交，子代個體中雜合子的比例為3/4
解析：選C　甲產(chǎn)生配子的過程中非同源染色體上的非等位基因會隨著非同源染色體的自由組合而發(fā)生基因重組，A正確；甲與丙中的兩對基因位于兩對同源染色體上，甲與丙雜交相當于測交，可用于驗證基因的自由組合定律，B正確；乙只有一對等位基因，另一對基因為純合的AA，自交三代Bb占1/2×1/2×1/2＝1/8，bb占(1－1/8)÷2＝7/16，因此B－占9/16，故子代表型比為9∶7，C錯誤；甲(AaBb)與乙(AABb)雜交，子代個體中純合子占1/2×1/2＝1/4，因此雜合子的比例為3/4，D正確。
5．(2022·棗莊二模)某自花傳粉植物，有紫花和白花性狀，受細胞核基因控制。選擇某紫色植株自交，所得子代數(shù)量足夠多，統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)F1中開白花植株的比例為7/16，其余均開紫花(不考慮基因突變和互換)。下列相關(guān)分析錯誤的是(　 )
A．若花色受兩對等位基因控制，對親本植株進行測交，則子代中白花植株的比例為3/4
B．若花色受兩對等位基因控制，F(xiàn)1的紫花植株進行自交，后代中有11/36的植株開白花
C．若花色受一對等位基因控制，可能是雜合子植株產(chǎn)生的某種配子中有6/7不參與受精
D．若花色受一對等位基因控制，F(xiàn)1的紫花植株進行自交，后代中有2/9的植株開白花
解析：選D　若花色受兩對等位基因控制，則用A、a和B、b表示相關(guān)基因，由花色題可知，某紫色植株自交，所得子代數(shù)量足夠多，統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)F1中開白花植株的比例為7/16，其余均開紫花，說明紫花的基因型為A_B_，其余都為白花，因此親本基因型為AaBb，測交子代基因型為AaBb、Aabb、aaBb、aabb，表型比例為紫花∶白花＝3∶1，A正確；若花色受兩對等位基因控制，不考慮基因突變和互換，F(xiàn)1的紫花植株的基因型及所占比例為1/9AABB、2/9AaBB、2/9AABb、4/9AaBb，自交以后2/9AaBB的后代aaBB開白花，比例為2/9×1/4＝1/18，2/9AABb的自交后代AAbb開白花，比例為2/9×1/4＝1/18，4/9AaBb進行自交，后代A_bb、aaB_、aabb開白花，比例為4/9×7/16＝7/36，所以F1的紫花植株自交后代中有白花植株為1/18＋1/18＋7/36＝11/36，B正確；若花色受一對等位基因控制，則可能是某一種配子不參與受精，假設(shè)基因型為A的雄配子有6/7不參與受精，則雄配子中A∶a＝1∶7，雌配子A∶a＝1∶1，產(chǎn)生的后代符合開白花植株的比例為7/16，則F1為AA∶Aa∶aa＝1∶8∶7，F(xiàn)1的紫花植株進行自交，則只有Aa個體自交后代會出現(xiàn)白花植株，其比例為8/9×7/16＝7/18，C正確，D錯誤。
二、非選擇題
6．(2022·浙江1月選考，節(jié)選)果蠅的正常眼和星眼受等位基因A、a控制，正常翅和小翅受等位基因B、b控制，其中1 對基因位于常染色體上。為進一步研究遺傳機制，以純合個體為材料進行了雜交實驗，各組合重復(fù)多次，結(jié)果如下表。
回答下列問題：
(1)綜合考慮A、a 和B、b兩對基因，它們的遺傳符合孟德爾遺傳定律中的____________。組合甲中母本的基因型為____________。果蠅的發(fā)育過程包括受精卵、幼蟲、蛹和成蟲四個階段。雜交實驗中，為避免影響實驗結(jié)果的統(tǒng)計，在子代處于蛹期時將親本____________。
(2)若組合乙 F1的雌雄個體隨機交配獲得F2，則F2中星眼小翅雌果蠅占____________。果蠅的性染色體數(shù)目異常可影響性別，如XYY或XO為雄性，XXY為雌性。若發(fā)現(xiàn)組合甲F1中有1只非整倍體星眼小翅雄果蠅，原因是母本產(chǎn)生了不含____________的配子。
(3)若有一個由星眼正常翅雌、雄果蠅和正常眼小翅雌、雄果蠅組成的群體，群體中個體均為純合子。該群體中的雌雄果蠅為親本，隨機交配產(chǎn)生 F1，F(xiàn)1中正常眼小翅雌果蠅占21/200、星眼小翅雄果蠅占49/200，則可推知親本雄果蠅中星眼正常翅占____________。
解析：(1)通過對三組雜交實驗后代的表型及與性別的關(guān)系分析，可知控制眼形的基因A/a位于常染色體上，星眼為顯性性狀；控制翅形的基因B/b位于X染色體上，正常翅為顯性性狀，所以兩對基因的遺傳符合自由組合定律。三個組合的P、F1的基因型見下表：
雜交組合 P F1
雌 雄 雌 雄
甲 AAXBXB aaXbY AaXBXb AaXBY
乙 aaXbXb AAXBY AaXBXb AaXbY
丙 aaXbXb aaXBY aaXBXb aaXbY
所以組合甲中的母本基因型為AAXBXB；眼形、翅形性狀的出現(xiàn)是在成蟲階段，為精準統(tǒng)計，應(yīng)在蛹期時將親本移除，避免干擾。(2)組合乙F1的雌雄個體(AaXBXb、AaXbY)隨機交配獲得的F2中星眼小翅雌果蠅(A_XbXb)比例為3/4×1/2×1/2＝3/16。由題意可知組合甲F1中的非整倍體星眼小翅雄果蠅的基因型為AaXbO，為母本減數(shù)分裂異常所致，即母本產(chǎn)生了不含X染色體的雌配子與含Xb染色體的雄配子受精發(fā)育而來。(3)假設(shè)群體中雌性個體AAXBXB∶aaXbXb＝M∶N；雄性個體AAXBY∶aaXbY＝P∶Q，進行隨機交配，產(chǎn)生后代的過程見下表：
配子 M(AXB) N(aXb)
P/2(AXB)
Q/2(aXb) Q/2×N＝21/200
P/2(AY) P/2×N＝49/200
Q/2(aY)
所以P∶Q＝7∶3，親本雄果蠅中星眼正常翅占7/10。
答案：(1)自由組合定律 　AAXBXB　移除　
(2)3/16　 X染色體　(3)7/10

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