果蝇的体色有多种隐性突变体,某果蝇群体中存在黄体(由基因 a 控制)和黑体(由基因 d 控制)两种突变体。某小组让纯合黄体雄蝇和纯合黑体雌蝇杂交,所得 F1 果蝇均为野生型, F1 中雌雄果蝇相互杂交,所得 F2 中果蝇的表现型及比例如下表所示。请回答下列问题:
性别 | 表现型及比例 |
雌性 | 野生型:黑体 =3 : 1 |
雄性 | 野生型:黄体:黑体:黄黑条纹 =3 : 3 : 1 : 1 |
(1) 根据 F2 中果蝇的表现型及比例可知,基因 a 位于 ________________ (填 “ 常 ”“X” 或 “Y” )染色体上,黑体基因和黄体基因的遗传遵循 _________________ 定律。
(2) 用于杂交的亲本基因型组合为 ____________ , F2 中黑体果蝇所占的比例是 ___________ 。
(3) 在该果蝇群体中偶然发现了一只黑条体隐性突变型果蝇,请设计一次杂交实验以探明黑条体突变型是否由原有黑体基因 d 突变而来的。(要求:写出杂交组合和预期结果)
_______________________________________________________________________________
(1) X 自由组合(或分离定律和自由组合)
(2) ddX A X A 和 DDX a Y 3/16
(3) 杂交组合:让该黑条体果蝇和黑体果蝇杂交;
预期结果:若子代果蝇全为黑条体或黑体,则黑条体突变型是由原有黑体基因 d 突变而来的;若子代果蝇中出现野生型,则黑条体突变型不是由原有黑体基因 d 突变而来的
【解析】
【分析】
1 、基因的自由组合定律的实质是:位于非同源染色体上的非等位基因的分离或组合是互不干扰的;在减数分裂过程中,同源染色体上的等位基因彼此分离的同时非同源染色体上的非等位基因自由组合。
2 、基因位于性染色体上,所以遗传上总是和性别相关联,这种现象叫做伴性遗传。
( 1 )根据 F 2 雌果蝇野生型:黑体 =3:1 即 6 : 2 , F 2 雄果蝇野生型:黄体:黑体:黄黑条纹 -3:3:1:1 ,即 F 2 表现型比例为 9:3.3:1 的变形,所以两对等位基因位于两对同源染色体上,由此可推知两对等位基因位于两对同源染色体上,遗传时遵循自由组合定律。根据 F 2 雌雄个体的表现型存在差异可知,有一对等位基因位于 X 染色体上。若 a 基因位于 X 染色体上,则亲本的基因型为 DDX a Y 、 ddX A X A , F 1 的基因型为 DdX A X a 、 DdX A Y ,与题干中所述 F 1 果蝇均为野生型相符;若 a 基因位于常染色体上,则亲本的基因型为 aaX D Y 、 AAX d X d , F 1 的基因型为 AaX D X d 、 AaX d Y ,与题干中所述 F 1 果蝇均为野生型不符,所以 a 基因位于 X 染色体上。
( 2 )由( 1 )分析可知,亲本的基因型为 DDX a Y 、 ddX A X A , F 1 的基因型为 DdX A X a 、 DdX A Y ,所以 F 2 中黑体果蝇( ddX A X A 、 ddX A X a 、 ddX A Y )所占的比例是: 1/4×3/4=3/16 。
( 3 )在该果蝇群体中偶然发现了一只黑条体隐性突变型果蝇,为探究黑条体突变型是否是由原有黑体基因 d 突变而来的,可让该黑条体果蝇和黑体果蝇杂交。 ① 如果黑条体果蝇是由原黑体基因突变而来的,则这两个基因是位于一对同源染色体上的等位基因,设黑条体基因为 d 1 ,则黑条体果蝇基因型为 d 1 d 1 ,黑体果蝇基因型为 dd ,两者杂交后代基因型均为 d 1 d 。若 d 1 为显性则后代均为黑条体;若为 d 显性则后代均为黑体。 ② 如果黑条体基因不是由原黑体基因突变而来,可设黑条体基因为 c 1 ,则突变的黑条体基因型为 c 1 c 1 D_ ,黑体基因为 C_ dd ,其后代会出现基因型为 C_D_ 的个体,表现型为野生型。
基因的自由组合定律与应用:
1.自由组合定律:控制不同性状的遗传因子的分离和组合是互不干扰的;在形成配子时,决定同一性状的成对的遗传因子彼此分离,决定不同性状的遗传因子自由组合。
2. 实质
(1)位于非同源染色体上的非等位基因的分离或组合是互不干扰的。
(2)在减数分裂过程中,同源染色体上的等位基因彼此分离的同时,非同源染色体上的非等位基因自由组合。
3.适用条件
(1)有性生殖的真核生物。
(2)细胞核内染色体上的基因。
(3)两对或两对以上位于非同源染色体上的非等位基因。
4.细胞学基础:基因的自由组合定律发生在减数第一次分裂后期。
5.应用
(l)指导杂交育种,把优良性状重组在一起。
(2)为遗传病的预测和诊断提供理沦依据。
条件 | 种类和分离比 | 相当于孟德尔的分离比 |
显性基因的作用可累加 | 5种,1:4:6:4:1 | 按基因型中显性基因个数累加 |
正常的完全显性 | 4种,9:3:3:1 | 正常比例 |
只要A(或B)存在就表现为同一种,其余正常为同一种,其余正常表现 | 3种,12:3:1 | (9:3):3:1 |
单独存在A或B时表现同一种,其余正常表现 | 3种,9:6:1 | 9:(3:3):1 |
aa(或hb)存在时表现为同一种,其余正常表现 | 3种,9:3:4 | 9:3:(3:1) |
A_bb(或aaB_)的个体表现为一种,其余都是另一种 | 2种,13:3 | (9:3:1):3 |
A、B同时存在时表现为同一种,其余为另一种 | 2种,9:7 | 9:(3:3:1) |
只要存在显性基因就表现为同一种 | 2种,15:1 | (9:3:3):1 |
分离定律 | 自由组合定律 | ||
两对相对性状 | n对相对性状 | ||
相对性状的对数 | 1对 | 2对 | n对 |
等位基因及位置 | 1对等位基因位于1对同源染色体上 | 2对等位基因位于2对同源染色体上 | n对等位基因位于n对同源染色体上 |
F1的配子 | 2种,比例相等 | 4种,比例相等 | 2n种,比例相等 |
F2的表现型及比例 | 2种,3:1 | 4种,9:3:3:1 | 2n种,(3:1)n |
F2的基因型及比例 | 3种,1:2:1 | 9种,(1:2:1)2 | 3n种,(1:2:1)n |
测交后代表现型及比例 | 2种,比例相等 | 4种,比例相等 | 2n种,比例相等 |
遗传实质 | 减数分裂时,等位基因随同源染色体的分离而分开,分别进入不同配子中 | 减数分裂时,在等位基因随同源染色体分开而分离的同时,非同源染色体上的非等位基因自由组合,进而进入同一配子中 | |
实践应用 | 纯种鉴定及杂种自交纯合 | 将优良性状重组在一起 | |
联系 | 在遗传中,分离定律和自由组合定律同时起作用:在减数分裂形成配子时,既有同源染色体上等位基因的分离,又有非同源染色体上非等位基因的自由组合 |
知识拓展:
1、两对相对性状杂交试验中的有关结论
(1)两对相对性状由两对等位基因控制,且两对等位基因分别位于两对同源染色体。
(2)F1减数分裂产生配子时,等位基因一定分离,非等位基因(位于非同源染色体上的非等位基因)自由组合,且同时发生。
(3)F2中有16种组合方式,9种基因型,4种表现型,比例9:3:3:1。
2、自由组合定律的实质:减I分裂后期等位基因分离,非等位基因自由组合。
3、孟德尔成功的原因分析
(1)正确选择实验材料豌豆适合作杂交实验材料酌优点有:
①具有稳定的、易于区分的相对性状。
②严格自花传粉,闭花受粉,在自然状态下均是纯种。
③花比较大,易于做人工杂交实验。
(2)精心设计实验程序
①采取单一变量分析法,即分别观察和分析在一个时期内的一对相对性状的差异,最大限度地排除各种复杂因素的干扰。
②遵循了由简单到复杂的原则,即先研究一对相对性状的遗传,再研究多对相对性状的遗传,由此从数学统计中发现遗传规律。
③运用了严密的假说—演绎法。针对发现的问题提出假说,并设计实验验证假说,在不同的杂交实验中分别验证假说的正确性,从而使假说变成普遍的规律。
(3)精确的统计分析通过对一对相对性状、两对相对性状杂交实验中子代出现的性状进行分类、计数和数学归纳,找出实验显示出来的规律性,并深刻的认识到比例中所隐藏的意义和规律。
(4)首创了测交的方法巧妙地设计了测交方法,证明了假说的正确性。这种以杂交子一代个体与隐性纯合子进行测交的方法,已成为遗传学分析的经典方法。
4、遗传规律的再发现
(1)1909年,丹麦生物学家约翰逊把“遗传因子”叫做基因。
(2)因为孟德尔的杰出贡献,他被公认为“遗传学之父”。
例 下列哪项不是孟德尔选用豌豆作实验材料并获得成功的原因( )
A.豌豆具有稳定的、容易区分的相对性状
B.豌豆是严格闭花受粉的植物
C.用统计学的方法引入对实验结果的分析
D.豌豆在杂时,母本不需去雄
思路点拨:孟德尔获得成功的原因有:①正确选择实验材料;②精心设计实验程序;③精确的统计分析; ④首创了测交方法。孟德尔的杂交实验中,母本是必须去雄的。所以D选项错误。答案D
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