五类基因定位的遗传实验设计与分析

精品微课(五)五类基因定位的遗传实验设计与分析[例1]果蝇灰色基因(B)对黄色基因(b)为显性。若用一次交配实验，即可证明这对基因是位于常染色体上还是位于性染色体上，应选择什么类型的亲本交配？并根据子代性状表现作出相应的判断。一、基因位于常染色体上还是X染色体上[实验设计](1)若已知性状的显隐性：(2)若未知性状的显隐性：[典例分析][例2]科学家研究黑腹果蝇时发现，刚毛基因(B)对截刚毛基因(b)为完全显性。若这对等位基因存在于X、Y染色体上的同源区段，则刚毛雄果蝇表示为XBYB、XBYb、XbYB，若仅位于X染色体上，则只能表示为XBY。现有各种纯种果蝇若干，请利用一次杂交实验来推断这对等位基因是位于X、Y染色体上的同源区段还是仅位于X染色体上，写出遗传图解，并简要说明推断过程。二、基因位于X、Y染色体的同源区段还是仅位于X染色体上[实验设计]适用条件：已知性状的显隐性和控制性状的基因在性染色体上。基本思路一：用“纯合隐性雌×纯合显性雄”进行杂交，观察分析F1的性状。即：隐性雌×纯合显性雄⇒a.若子代所有雄性均为显性性状⇒位于同源区段上b.若子代所有雄性均为隐性性状⇒仅位于X染色体上基本思路二：用“杂合显性雌×纯合显性雄”进行杂交，观察分析F1的性状。即：杂合显性雌×纯合显性雄⇒a.若子代中雌雄个体全表现显性性状⇒此等位基因位于X、Y染色体的同源区段上b.若子代中雌性个体全表现显性性状，雄性个体中既有显性性状又有隐性性状⇒此等位基因仅位于X染色体上3．(2016·沈阳模拟)野生型果蝇(纯合子)的眼形是圆眼，某遗传学家在研究中偶然发现一只棒眼雄果蝇，他想探究果蝇眼形的遗传方式，设计了下图甲所示的实验。雄果蝇染色体的模式图及性染色体放大图如图乙所示。据图分析回答下列问题：(1)由F1可知，果蝇眼形的________是显性性状。(2)若F2中圆眼∶棒眼≈3∶1，且雌、雄果蝇个体中均有圆眼、棒眼，则控制圆眼、棒眼的基因位于________染色体上。(3)若F2中圆眼∶棒眼≈3∶1，但仅在雄果蝇中有棒眼，则控制圆眼、棒眼的基因有可能位于________，也有可能位于________。(4)请从野生型、F1、F2中选择合适的个体，设计方案，对上述(3)题中的问题作出判断。实验步骤：①用F2中棒眼雄果蝇与F1中雌果蝇交配，得到________；②用________与________交配，观察子代中有没有________个体出现。预期结果与结论：①若只有雄果蝇中出现棒眼个体，则圆、棒眼基因位于________________；②若子代中没有棒眼果蝇出现，则圆、棒眼基因位于________________________。[典例分析][例3]果蝇的性染色体X和Y有非同源区和同源区。非同源区上的X和Y片段上无等位基因或相同基因；同源区上的X和Y片段上有等位基因或相同基因。控制果蝇眼形的基因不在非同源区，棒眼(E)对圆眼(e)为显性，现有足够的纯合雌、雄棒眼果蝇和纯合雌、雄圆眼果蝇个体，请用杂交实验的方法推断这对基因是位于X、Y染色体的同源区还是位于常染色体上，写出实验方法、推断过程和相应遗传图解。三、基因位于X、Y染色体的同源区段还是位于常染色体上[实验设计](1)设计思路：隐性的纯合雌性个体与显性的纯合雄性个体杂交，获得的F1全表现为显性性状，再选子代中的雌雄个体杂交获得F2，观察F2表现型情况。即：四、探究两对基因是位于一对同源染色体上还是两对同源染色体上[实验设计](1)若两对基因位于两对同源染色体上，则遵循自由组合定律，F1自交后代性状分离比为9∶3∶3∶1，测交后代性状分离比为1∶1∶1∶1。(2)若两对等位基因位于一对同源染色体上，不考虑交叉互换，则产生两种类型的配子，在此基础上进行自交或测交会出现两种表现型；考虑交叉互换，则产生四种类型的配子，在此基础上进行自交或测交会出现四种表现型，但自交后代性状分离比不表现为9∶3∶3∶1，而是表现为两多、两少的比例。[典例分析][例4]黑体残翅雌果蝇与灰体长翅雄果蝇杂交，F1全为灰体长翅。用F1雄果蝇进行测交，测交后代只出现灰体长翅200只、黑体残翅198只。如果用横线(——)表示相关染色体，用A、a和B、b分别表示体色和翅型的基因，用点(·)表示基因位置，亲本雌雄果蝇的基因型可分别图示为________和________。F1雄果蝇产生的配子的基因组成图示为________________。[例5]水稻的高秆对矮秆为完全显性，由一对等位基因A、a控制；抗病对易感病为完全显性，由另一对等位基因B、b控制。现有纯合高秆抗病和纯合矮秆易感病的两种亲本杂交，所得F1自交，统计F2的表现型及比例近似得到如下结果：高秆抗病∶高秆易感病∶矮秆抗病∶矮秆易感病＝66∶9∶9∶16。据实验结果回答下列问题：(1)控制抗病和易感病的等位基因________(填“遵循”或“不遵循”)基因的分离定律。上述两对等位基因之间不遵循基因的自由组合定律，原因是______________________。(2)有人针对上述实验结果提出了假说：控制上述性状的两对等位基因位于一对同源染色体上，F1的部分性原细胞在减数第一次分裂前期控制不同性状的基因进行了________，因此产生的配子类型及其比例可能是AB∶Ab∶aB∶ab＝4∶1∶1∶4，雌雄配子随机结合导致上述结果产生。五、探究外源基因是否整合到宿主染色体上[实验设计]外源基因整合到宿主染色体上有多种类型，有的遵循孟德尔遗传规律。若多个外源基因以连锁的形式整合在同源染色体的一条上，其自交会出现分离定律中的3∶1的性状分离比；若多个外源基因分别独立整合到非同源染色体的一条上，各个外源基因的遗传互不影响，则会表现出遵循自由组合定律的现象。[典例分析][例6]植物甲具有极强的耐旱性，其耐旱性与某个基因有关，若从该植物中获得该耐旱基因，并将其转移到耐旱性低的植物乙中，有可能提高后者的耐旱性。假如用得到的二倍体转基因耐旱植株自交，子代中耐旱与不耐旱植株的数量比为3∶1时，则可推测该耐旱基因整合到了________(填“同源染色体的一条上”或“同源染色体的两条上”)。1．某植物的高茎(B)对矮茎(b)为显性，花粉粒长形(D)对圆形(d)为显性，花粉粒非糯性(E)对糯性(e)为显性，非糯性花粉遇碘液变蓝色，糯性花粉遇碘液呈棕色。现用品种甲(BBDDee)、乙(bbDDEE)、丙(BBddEE)和丁(bbddee)进行了下表所示的两组实验(减数分裂过程中可能发生交叉互换，但概率较低)。请据表回答下列问题：亲本F1生殖细胞组合一甲×丁BDe∶Bde∶bDe∶bde＝4∶1∶1∶4组合二丙×丁BdE∶Bde∶bdE∶bde＝1∶1∶1∶1(1)由组合一可知，基因B/b和基因D/d位于________(填“同一”或“不同”)对同源染色体上。利用其F1自交，________(填“能”或“不能”)验证基因的自由组合定律。(2)由组合二可知，基因E/e和基因________________位于不同对同源染色体上。利用F1自交所得F2中，杂合子占________。(3)已知乙品种为bbDDEE，利用花粉鉴定法(检测F1花粉性状)验证基因的自由组合定律，可选用的亲本组合有(用甲、乙、丙、丁表示)________________。2．(2016·三亚质检)已知某植物的花色有红色、粉红色和白色三种，受S、s和T、t两对等位基因控制，S基因控制红色素的合成，基因型为SS和Ss的个体均开红花；T基因是一种修饰基因，能淡化红色素，当T基因纯合时，色素完全被淡化，植株开白花。回答以下问题：(1)两纯合亲本进行杂交，F1均开粉红花，则两亲本的杂交组合方式有____________________________________(写出基因型和表现型)。(2)由于不清楚控制该植物花色的两对等位基因的遗传是否符合孟德尔的自由组合定律，某课题小组用基因型为SsTt的植株进行自交来探究。该小组预测实验结果有三种情况(不考虑交叉互换)：①若________________________，则符合孟德尔的自由组合定律，请在方框1内绘出基因在染色体上的位置。(用竖线表示染色体，用黑点表示基因在染色体上的位点，下同)②若子代中粉红色∶白色＝1∶1，则不符合孟德尔的自由组合定律，基因在染色体上的位置如方框2中所示。③若________________，则________，请在方框3内绘出基因在染色体上的位置。(3)若这两对基因的遗传符合孟德尔的自由组合定律，则自交后代不出现性状分离的植株群体中共有________种基因型。4．图甲中Ⅰ表示X和Y染色体的同源区域，在该区域上基因成对存在，Ⅱ和Ⅲ是非同源区域，在Ⅱ和Ⅲ上分别含有X和Y染色体所特有的基因。在果蝇的X和Y染色体上分别含有图乙所示的基因，其中B和b分别控制果蝇的刚毛和截毛性状，R和r分别控制果蝇的红眼和白眼性状。请据图分析回答下列问题：(1)果蝇的B和b基因位于图甲中的________(填序号)区域，R和r基因位于图甲中的________(填序号)区域。(2)在减数分裂时，图甲中的X和Y染色体之间有交叉互换现象的是________(填序号)区域。(3)红眼雄果蝇和红眼雌果蝇的基因型分别为________和____________。(4)已知某一刚毛雄果蝇的体细胞中有B和b两种基因，请写出该果蝇可能的基因型，并设计实验探究基因B和b在性染色体上的位置情况：①可能的基因型：________________。②设计实验：______________________________________。③预测结果：如果后代中雌性个体全为刚毛，雄性个体全为截毛，说明________________________________；如果后代中雌性个体全为截毛，雄性个体全为刚毛，说明________________________________。5．(2015·山东高考)果蝇的长翅(A)对残翅(a)为显性、刚毛(B)对截毛(b)为显性。为探究两对相对性状的遗传规律，进行如下实验。亲本组合F1表现型F2表现型及比例实验一长翅刚毛(♀)×残翅截毛()长翅刚毛实验二长翅刚毛()×残翅截毛(♀)长翅刚毛(1)若只根据实验一，可以推断出等位基因A、a位于________染色体上；等位基因B、b可能位于________染色体上，也可能位于________染色体上。(填“常”“X”“Y”或“X和Y”)(2)实验二中亲本的基因型为____________________；若只考虑果蝇的翅型性状，在F2的长翅果蝇中，纯合体所占比例为________。(3)用某基因型的雄果蝇与任何雌果蝇杂交，后代中雄果蝇的表现型都为刚毛。在实验一和实验二的F2中，符合上述条件的雄果蝇在各自F2中所占比例分别为________和________。(4)另用野生型灰体果蝇培育成两个果蝇突变品系，两个品系都是由于常染色体上基因隐性突变所致，产生相似的体色表现型——黑体。它们控制体色性状的基因组成可能是：①两品系分别是由于D基因突变为d和d1基因所致，它们的基因组成如图甲所示；②一个品系是由于D基因突变为d基因所致，另一品系是由于E基因突变成e基因所致，只要有一对隐性基因纯合即为黑体，它们的基因组成如图乙或图丙所示。为探究这两个品系的基因组成，请完成实验设计及结果预测。(注：不考虑交叉互换)Ⅰ.用________为亲本进行杂交，如果F1表现型为________，则两品系的基因组成如图甲所示；否则，再用F1个体相互交配，获得F2；Ⅱ.如果F2表现型及比例为________________________，则两品系的基因组成如图乙所示；Ⅲ.如果F2表现型及比例为________________________，则两品系的基因组成如图丙所示。