真核生物基因定位的遗传实验设计与分析

1、    真核生物基因定位的遗传实验设计与分析    倪同亮摘 要：生物的性状是由基因控制的，基因位置的判断是高中生物的教学难点，也是高考的常考点。但是，如何判断基因的位置，书中并未涉及，有些资料归纳较为繁琐，不便记忆与应用。经过多年的教学实践，对这一考点教学颇有心得，撰文小结如下，以探讨出解决此类问题的最佳途径。关键词：核基因；质基因；同源区段；非同源区段生物的性状是由基因控制的，对于真核生物来说，基因主要位于细胞核染色体上，但也有少量基因位于细胞质（线粒体、叶绿体）中。细胞核染色体分为性染色体和常染色体，性染色体又分为y染色体和x染色体。仅由y染色体基

2、因控制的性状呈现出明显的雄性传雄性的特征，但控制性状的细胞核基因是位于x染色体上还是在常染色体上？是仅位于x染色体上还是位于x、y染色体同源区？这些问题，本文将通过例题结合分析予以解决。一、控制性状的基因是在细胞质还是在细胞核内【实验设计】研究方法：正交和反交实验（注：正交、反交实验中的父本与母本互换），观察子代的性状（表现型）。结果分析：如果正反交两次实验呈现出子代所有个体的性状（表现型）相同，则控制性状的基因在细胞核内；如果正反交两次实验呈现出子代表现型不相同，而且有明显的特征：子代呈现出母系遗传，即表现型与母本性状相同，则可以确定性状是由细胞质基因所控制。二、控制性状的基因是仅位于x染色

3、体上还是在常染色体上【实验设计】1.如果未知研究性状的显隐性研究方法：采用正交和反交实验，观察子代的性状（表现型）。结果分析：如果下一代雌性与雄性表现出的性状不相同，则控制性状的基因位于x染色体上；如果下一代雄雌表现型一致，则性状是由常染色体基因所控制。2.如果已知研究性状的显隐性研究方法：采用显雄与隐雌杂交实验（雄性显性个体与雌性隐性个体），观察子代的性状（表现型）。结果分析：如果下一代雌性全部表现为显性性状，而雄性全部表现为隐性性状，则控制性状的相关基因位于x染色体上；如果下一代雌雄果蝇表现型相同（全部为显性性状或均有显性和隐性性状）性状，则控制性状的相关基因位于常染色体上。例1：果蝇的长

4、翅基因（v）对残翅基因（v）为显性。现有足够多的长翅与残翅果蝇，该如何确定性状是由常染色体还是x染色体上基因控制，应选择什么类型的亲本果蝇交配（只允许一次杂交实验）？请根据子代表现出的性状作出相应的判断。（解题步骤略）三、控制性狀的基因是仅位于x染色体上还是位于x、y染色体的同源区段上【实验设计】适用条件：已知性状的显隐性及控制性状的基因位于性染色体上研究方法：显雄（纯种）与隐雌杂交（注：显性雄性个体采用的是纯种，题干中一般有各种纯种供选择），观察子代的性状（表现型）。结果分析：若子代雄性均表现为隐性性状，则控制性状的基因仅位于x染色体上；若子代雄性均表现为显性性状，则控制性状的基因位于x、y

5、染色体的同源区段上。例2：研究发现果蝇的红眼基因（r）对白眼基因（r）为显性。控制这对相对性状的基因可能仅位于x染色体上，也可能存在于x、y染色体上的同源区段上。现有足够多的纯种红、白眼果蝇，如何采用合理的方法判断控制这对性状的基因是仅位于x染色体上还是位于x、y染色体上的同源区段上？（注：只允许一次交配实验，解题步骤略）四、控制性状的基因是位于常染色体上还是位于x、y染色体的同源区段上【实验设计】研究方法：显雄（纯种）与隐雌杂交，观察子代的性状（表现型）。结果分析：如果子一代全部表现为显性性状，那么将子一代中的雌雄果蝇交配以获得子二代，观察子二代的性状。如果子二代中所有个体都表现出显性、隐性

6、性状，则性状是由常染色体上的基因所控制；如果子二代中雌性个体表现出显性和隐性性状，而雄性个体只表现出显性，那么控制性状的基因则位于x、y染色体的同源区段上。例3：果蝇是科学实验经常用到的材料，其细胞核染色体有常染色体和性染色体之分，且性染色体x和y有同源区和非同源区之分。直毛（d）对分叉毛（d）为显性，现有足够多的纯种雄、雌分叉毛果蝇和纯种雄、雌直毛果蝇，该如何判断控制这对性状的基因是位于常染色体上还是位于x、y染色体的同源区段上，请写出遗传图解并做简要说明？（遗传图解如下，简要说明略）通过以上归纳可知，基因位置判断的关键在于对亲本（父本、母本）的选择上，通常采用的亲本杂交组合是雄性显性个体与雌性隐性个体杂交（口诀：显雄隐雌）。当然，因题而异，教师要正确指导学生根据题干中的条件及要求进行实验方法的选择，真正做到融会贯通。编辑 孙玲娟endprint新课程·中学2017年