重慶 朱 雄 呂 濤

遺傳與變異的綜合題歸類解析

重慶 朱 雄 呂 濤

遺傳與變異是歷年高考題必有的內(nèi)容，也是考生的難點(diǎn)。本文意在對(duì)部分遺傳和變異的綜合題進(jìn)行歸類解析。

1．遺傳規(guī)律與染色體變異類型相結(jié)合

【例1】（2013·山東卷·節(jié)選）某二倍體植物寬葉（M）對(duì)窄葉（m）為顯性，高莖（H）對(duì)矮莖（h）為顯性，紅花（R）對(duì)白花（r）為顯性?；騇、m與基因R、r在2號(hào)染色體上，基因H、h在4號(hào)染色體上。現(xiàn)有一寬葉紅花突變體，推測(cè)其體細(xì)胞內(nèi)與該表現(xiàn)型相對(duì)應(yīng)的基因組成如圖甲、乙、丙中的一種，其他同源染色體數(shù)目及結(jié)構(gòu)正?！，F(xiàn)只有各種缺失一條染色體的植株可供選擇，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一步雜交實(shí)驗(yàn)，確定該突變體的基因組成是哪一種。（注：各型配子活力相同；控制某一性狀的基因都缺失時(shí)，幼胚死亡）。

實(shí)驗(yàn)步驟：①_______________________；

②觀察、統(tǒng)計(jì)后代表現(xiàn)型及比例。

結(jié)果預(yù)測(cè)：Ⅰ.若_______________，則為圖甲所示的基因組成；

Ⅱ.若________________________，則為圖乙所示的基因組成；

Ⅲ.若________________________，則為圖丙所示的基因組成。

【解析】染色體缺失一條或部分缺失引起的缺少的基因用0來(lái)占用其位置，判斷基因組成可用測(cè)交的方法，依題意選擇缺失一條2號(hào)染色體的窄葉白花植株m0r0與該寬葉紅花突變體進(jìn)行測(cè)交，甲產(chǎn)生的配子為1MR∶1Mr，窄葉白花植株m0r0產(chǎn)生的配子為1mr∶100，甲測(cè)交后代基因型為1MmRr∶1M0R0∶1Mmrr∶1M0r0，表現(xiàn)型為寬葉紅花∶寬葉白花＝1∶1；乙產(chǎn)生的配子為1MR∶1M0，乙測(cè)交后代基因型為1MmRr∶1M0R0∶1Mmr0∶1M000（幼胚死亡），表現(xiàn)型為寬葉紅花∶寬葉白花＝2∶1；丙產(chǎn)生的配子為1MR∶100，丙測(cè)交后代基因型為MmRr、M0R0、m0r0、（0000幼胚死亡），表現(xiàn)型為寬葉紅花∶窄葉白花＝2∶1。甲、乙、丙測(cè)交結(jié)果具有排他性，所以可以將子代的表現(xiàn)型及比例作為條件來(lái)判斷親本寬葉紅花突變體的基因型。

【答案一】讓該寬葉紅花突變體與缺失一條2號(hào)染色體的窄葉白花植株雜交，收集并種植種子，長(zhǎng)成植株 子代寬葉紅花∶寬葉白花＝1∶1 子代寬葉紅花∶寬葉白花＝2∶1 子代中寬葉紅花∶窄葉白花＝2∶1。

【答案二】讓該寬葉紅花突變體與缺失一條2號(hào)染色體的窄葉紅花植株雜交，收集并種植種子，長(zhǎng)成植株。 子代寬葉紅花∶寬葉白花＝3∶1 子代全為寬葉紅花 子代寬葉紅花∶窄葉紅花＝2∶1

【解題方法指導(dǎo)】

先用“0”代替染色體變異后缺失的基因，再寫出不同染色體變異類型生物的基因組成，將問(wèn)題轉(zhuǎn)化為測(cè)定基因組成，而測(cè)定基因組成常用測(cè)交方法。當(dāng)不同變異類型生物的測(cè)交后代表現(xiàn)型不同或表現(xiàn)型相同但比例不同時(shí)，就可作為判斷待測(cè)個(gè)體基因組成的依據(jù)。

2．遺傳規(guī)律與判斷變異類型相結(jié)合

【例2】（2012·山東卷）幾種性染色體異常果蠅的性別、育性等如圖所示。

用紅眼雌果蠅（XRXR）與白眼雄果蠅（XrY）為親本雜交，在F1群體中發(fā)現(xiàn)一只白眼雄果蠅（記為“M”）。M果蠅出現(xiàn)的原因有三種可能： 第一種是環(huán)境改變引起表現(xiàn)型變化，但基因型未變；第二種是親本果蠅在減數(shù)分裂過(guò)程中發(fā)生基因突變；第三種是親本雌果蠅在減數(shù)分裂時(shí)期X染色體不分離。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)簡(jiǎn)便的雜交實(shí)驗(yàn)，確定M果蠅的出現(xiàn)是由哪一種原因引起的。

實(shí)驗(yàn)步驟：________________________________________________。

結(jié)果預(yù)測(cè)：Ⅰ. 若___________，則是環(huán)境改變；

Ⅱ. 若____________，則是基因突變；

Ⅲ. 若___________，則是減數(shù)分裂時(shí)X染色體不分離。

【解析】若僅是環(huán)境引起的，M果蠅基因型為XRY；若是基因突變引起的，M果蠅基因型為XrY；若是X染色體不分離引起的，M果蠅基因型為XrO。本題就轉(zhuǎn)化為測(cè)定M果蠅的基因型，可以用M果蠅與正常白眼雌果蠅（XrXr）雜交，統(tǒng)計(jì)子代果蠅的眼色，如果雜交后代的眼色或比例具有排他性，就可根據(jù)后代眼色確定M果蠅產(chǎn)生異常的原因。

【答案】讓M果蠅與正常白眼雌果蠅雜交，分析子代表現(xiàn)型 子代全為紅眼 子代全為白眼 無(wú)后代產(chǎn)生

【解題方法指導(dǎo)】

根據(jù)產(chǎn)生異常的不同情況，分析待測(cè)個(gè)體在不同情況下的基因型，從而將問(wèn)題轉(zhuǎn)化為測(cè)定待測(cè)個(gè)體的基因組成。

3．遺傳規(guī)律與其適用條件和基因工程相結(jié)合

【例3】小鼠彎曲尾（B）對(duì)正常尾（b）完全顯性，將一彎曲尾雄鼠與一正常尾雌鼠交配，F(xiàn)1中彎曲尾雌鼠∶正常尾雄鼠=1∶1。遺傳學(xué)家將一個(gè)外源DNA片段導(dǎo)入到子一代彎曲尾雌鼠的體細(xì)胞中，利用克隆技術(shù)獲得一只轉(zhuǎn)基因正常尾小鼠。該DNA片段插入小鼠核DNA的位置有多種可能，下圖表示了其中兩種。（說(shuō)明：插入的DNA片段本身不控制具體的性狀；小鼠體內(nèi)存在該DNA片段時(shí)B不表達(dá)，但b基因的表達(dá)不受影響）請(qǐng)回答有關(guān)問(wèn)題：

（1）控制小鼠尾形的基因位于________（填“?！薄癤”或“Y”）染色體上，子一代雄鼠的基因型是________。

（2）為確定轉(zhuǎn)基因小鼠DNA插入的具體位置，研究者讓該轉(zhuǎn)基因小鼠與非轉(zhuǎn)基因彎曲尾雄性小鼠雜交，統(tǒng)計(jì)子代的表現(xiàn)型種類及比例，并進(jìn)行了以下分析（不考慮交叉互換）：

①若子代表現(xiàn)型及比例為彎曲尾雌鼠∶正常尾雌鼠∶正常尾雄鼠∶彎曲尾雄鼠=_______，則該DNA片段的插入位置屬于第一種可能性；

②若子代表現(xiàn)型及比例為=彎曲尾雌鼠∶正常尾雌鼠∶彎曲尾雄鼠∶正常尾雄鼠=_______，則該DNA片段的插入位置屬于第二種可能性。

【解析】（1）根據(jù)F1中彎曲尾雌鼠∶正常尾雄鼠=1∶1，可知控制尾形的基因位于X染色體上，因此兩個(gè)親本基因型分別為XbXb、XBY，子一代雌鼠基因型為XBXb。（2）B基因所在同源染色體為X染色體，①如果是第一種可能，外源DNA（設(shè)為A）插入b基因所在X染色體上，而B基因所在X染色體上無(wú)A基因用O表示，讓該轉(zhuǎn)基因正常尾小鼠（XBOXbA）與非轉(zhuǎn)基因正常尾雄性小鼠（XBY）雜交，應(yīng)遵循基因分離定律，雜交后代基因型為XBOXB、XbAXB、XbAY、XBOY，后代表現(xiàn)型及比例為彎曲尾雌鼠∶正常尾雌鼠∶彎曲尾雄鼠∶正常尾雄鼠=1∶1∶1∶1。②如果是第二種可能，說(shuō)明外源DNA插入常染色體，與該常染色體同源的另一條染色體沒(méi)有插入外源DNA，可用O來(lái)表示。子一代彎曲尾雌鼠的基因型為AOXBXb，非轉(zhuǎn)基因彎曲尾雄鼠基因型為OOXBY，A、O和XB、Xb應(yīng)遵循自由組合定律，雜交后代基因型為AOXBXB、OOXBXB、AOXBXb、OOXBXb、AOXBY、OOXBY、AOXbY、OOXbY，含外源DNA片段（A）的B不表達(dá)，b可表達(dá)，所以雜交后代表現(xiàn)型及比例為彎曲尾雌鼠∶正常尾雌鼠∶彎曲尾雄鼠∶正常尾雄鼠=2∶2∶1∶3。

【答案】（1）X XbY （2）1∶1∶1∶1 2∶2∶1∶3

【解題方法指導(dǎo)】

先根據(jù)外源DNA插入位置判斷相關(guān)基因適用于分離定律還是自由組合定律，然后推出雜交后代表現(xiàn)型及比例。

4．遺傳規(guī)律與減數(shù)分裂過(guò)程相結(jié)合

【例4】（2011·北京卷·節(jié)選）果蠅的2號(hào)染色體上存在朱砂眼（a）和褐色眼（b）基因，減數(shù)分裂時(shí)不發(fā)生交叉互換。（aa）個(gè)體的褐色素合成受到抑制，（bb）個(gè)體的朱砂色素合成受到抑制，正常果蠅復(fù)眼的暗紅色是這兩種色素疊加的結(jié)果。

（1）a和b是________性基因，用雙雜合體雄蠅（K）與雙隱性純合體雌蠅進(jìn)行測(cè)交實(shí)驗(yàn)，子代表現(xiàn)型及比例為暗紅眼∶白眼=1∶1，說(shuō)明父本的A、B基因與染色體的對(duì)應(yīng)關(guān)系是_______。

（2）在近千次的重復(fù)實(shí)驗(yàn)中，有6次實(shí)驗(yàn)的子代全部為暗紅眼，但反交卻無(wú)此現(xiàn)象，從減數(shù)分裂的過(guò)程分析，出現(xiàn)上述例外的原因可能是_______的一部分_______細(xì)胞未能正常完成分裂，無(wú)法產(chǎn)生_______。

【解析】（1）由題目所給信息“正常果蠅復(fù)眼的暗紅色是這兩種色素疊加的結(jié)果”可知a和b都是隱性基因，基因型為A_B_的果蠅為暗紅眼，aabb的個(gè)體無(wú)色素合成表現(xiàn)為白眼，基因型為A_bb果蠅不能合成朱砂色為褐色眼，基因型aaB_的果蠅不能合成褐色素為朱砂眼。雙雜合體雄蠅（K）基因型AaBb與雙隱性雌性蠅aabb測(cè)交過(guò)程中，母本產(chǎn)生的雌配子只有ab一種、子代暗紅眼和白眼的比例為1∶1，由此可知子代暗紅眼和白眼基因型分別為AaBb和aabb，說(shuō)明雄蠅K只產(chǎn)生了AB和ab兩種配子，而沒(méi)有產(chǎn)生Ab和aB配子，所以A和B基因在同一條2號(hào)染色體上。（2）由暗紅眼雄蠅K（AaBb）與白眼雌蠅（aabb）千次雜交中有6次子代只有暗紅眼（A_B_），而沒(méi)有白眼aabb，可知雄蠅K只產(chǎn)生了AB精子，沒(méi)有產(chǎn)生ab的精子；說(shuō)明減數(shù)第一次分裂后期2條號(hào)染色體正常分離，含AB的次級(jí)精母細(xì)胞在減數(shù)第二次分裂正常，含ab的次級(jí)精母細(xì)胞減數(shù)第二次分裂不正常，反交卻無(wú)此現(xiàn)象，說(shuō)明暗紅眼（AaBb）果蠅作母本時(shí)能產(chǎn)生AB和ab兩種配子。

【答案】（1）隱 A、B在同一條2號(hào)染色體上 （2）父本次級(jí)精母 攜帶a、b基因的精子

【解題方法指導(dǎo)】

解答減數(shù)分裂過(guò)程中出現(xiàn)差錯(cuò)而引起的子代表現(xiàn)型出現(xiàn)異常， 可根據(jù)子代異常表現(xiàn)型及比例先逆推出親本產(chǎn)生配子的種類，與正常情況下親本產(chǎn)生配子的種類進(jìn)行比較，找出異常配子的基因型，聯(lián)系減數(shù)分裂過(guò)程進(jìn)而找出差錯(cuò)原因。

（作者單位：重慶市忠縣忠州中學(xué)；重慶市教科院）