高三一轮复习生物：自由组合定律的拓展题型突破

第24讲自由组合定律的拓展题型突破题型19∶3∶3∶1的变式(总和等于16)(1)原因分析①基因互作②显性基因累加效应a．表型b．原因：A与B的作用效果相同，但显性基因越多，效果越强。(2)解题技巧①看子代的表型比例，若表型比例之和是16，不管以什么样的比例呈现，都符合基因的自由组合定律。②将异常分离比与正常分离比9∶3∶3∶1进行对比，分析合并性状的类型。如比例为9∶3∶4，则为9∶3∶(3∶1)，即4为两种性状的合并结果。③根据具体比例确定出现异常分离比的原因。④根据异常分离比出现的原因，推测亲本的基因型或推断子代相应表型的比例。1．(2023·高考新课标卷)某研究小组从野生型高秆(显性)玉米中获得了2个矮秆突变体。为了研究这2个突变体的基因型，该小组让这2个矮秆突变体(亲本)杂交得F1，F1自交得F2，发现F2中表型及其比例是高秆∶矮秆∶极矮秆＝9∶6∶1。若用A、B表示显性基因，则下列相关推测错误的是()A．亲本的基因型为aaBB和AAbb，F1的基因型为AaBbB．F2矮秆的基因型有aaBB、AAbb、aaBb、Aabb，共4种C．基因型是AABB的个体为高秆，基因型是aabb的个体为极矮秆D．F2矮秆中纯合子所占比例为1/2，F2高秆中纯合子所占比例为1/16解析：选D。该小组让这2个矮秆突变体杂交得F1，F1自交得F2，发现F2中表型及其比例是高秆∶矮秆∶极矮秆＝9∶6∶1，9∶6∶1为9∶3∶3∶1的变式，可推知玉米的株高由两对独立遗传的等位基因控制，且F1的基因型为AaBb。进一步分析可知，高秆植株的基因型为A_B_，矮秆植株的基因型为A_bb、aaB_，极矮秆植株的基因型为aabb。由题意可知，两亲本均为矮秆突变体，可推出两亲本的基因型分别为aaBB、AAbb，A、C正确。F1的基因型为AaBb，F2中矮秆植株的基因型为aaBB、aaBb、AAbb、Aabb，共4种，B正确。F2矮秆植株中纯合子(aaBB、AAbb)所占的比例为1/3，F2高秆植株中纯合子(AABB)所占的比例为1/9，D错误。2．(2024·内蒙古赤峰期末)某植物花色遗传受A、a和B、b两对等位基因控制。当不存在显性基因时，花色为白色；当存在显性基因时，随显性基因数量的增加，花色红色逐渐加深。现用两株纯合亲本植株杂交得F1，F1自交得F2，F2中有白花植株和4种红花植株，按红色由深至浅再到白的顺序统计出5种类型植株数量比例为1∶4∶6∶4∶1，下列说法错误的是()A．该植物的花色基因的遗传仍然遵循自由组合定律B．亲本的基因型不一定为AABB和aabbC．F2中AAbb和aaBB个体的表型与F1相同D．用F1作为材料进行测交实验，测交后代有4种表型解析：选D。由F2的5种类型植株数量比例为1∶4∶6∶4∶1，即9∶3∶3∶1的变式，可知该植物的花色基因的遗传遵循自由组合定律，A正确；根据F2分离比可知，F1基因型为AaBb，故亲本的基因型可能是AAbb和aaBB或AABB和aabb，B正确；随显性基因数量的增加，花色红色逐渐加深，则显性基因个数相同的个体表型相同，故AAbb和aaBB个体的表型与F1(AaBb)相同，C正确；F1测交后代的基因型为AaBb、Aabb、aaBb、aabb，含有显性基因的个数分别为2、1、1、0，故有3种表型，D错误。3．(2023·高考全国卷甲)乙烯是植物果实成熟所需的激素，阻断乙烯的合成可使果实不能正常成熟，这一特点可以用于解决果实不耐储存的问题，以达到增加经济效益的目的。现有某种植物的3个纯合子(甲、乙、丙)，其中甲和乙表现为果实不能正常成熟(不成熟)，丙表现为果实能正常成熟(成熟)，用这3个纯合子进行杂交实验，F1自交得F2，结果见下表。实验杂交组合F1表型F2表型及分离比①甲×丙不成熟不成熟∶成熟＝3∶1②乙×丙成熟成熟∶不成熟＝3∶1③甲×乙不成熟不成熟∶成熟＝13∶3回答下列问题。(1)利用物理、化学等因素处理生物，可以使生物发生基因突变，从而获得新的品种。通常，基因突变是指____________________________________________________________________________________________________________。(2)从实验①和②的结果可知，甲和乙的基因型不同，判断的依据是______________________________________________________。(3)已知丙的基因型为aaBB，且B基因控制合成的酶能够催化乙烯的合成，则甲、乙的基因型分别是__________________；实验③中，F2成熟个体的基因型是__________________，F2不成熟个体中纯合子所占的比例为________。解析：(1)基因突变是指DNA分子中发生碱基的替换、增添或缺失，而引起的基因碱基序列的改变。(2)由表格信息可以直接看出，实验①和实验②的亲本中都有丙，但得到的F1的表型不相同，进而推出甲和乙的基因型不同。(3)实验③的F2的性状分离比为13∶3，为9∶3∶3∶1的变形，可推出这一对相对性状受两对独立遗传的等位基因控制，又知甲、乙都为纯合子，其基因型为AABB或AAbb或aabb。由实验①F2中不成熟∶成熟＝3∶1可以推出，实验①F1基因型中一对等位基因杂合、一对等位基因纯合，再结合题中信息可知，丙的基因型为aaBB，且表现为成熟，实验①的F1表现为不成熟，可推出F1中的不成熟个体应该含有A基因，进而推出甲的基因型为AABB。由实验③F2的性状分离比为13∶3可推出，F1的基因型为AaBb，进而推出乙的基因型为aabb。实验③中，F2的基因型为1/16AABB(不成熟)、1/8AaBB(不成熟)、1/8AABb(不成熟)、1/4AaBb(不成熟)、1/16AAbb(不成熟)、1/8Aabb(不成熟)、1/16aaBB(成熟)、1/8aaBb(成熟)、1/16aabb(不成熟)，F2成熟个体的基因型为aaBB和aaBb，F2不成熟个体中纯合子所占的比例为3/13。答案：(1)DNA分子中发生碱基的替换、增添或缺失，而引起的基因碱基序列的改变(2)甲、乙分别与丙杂交，得到的F1的表型不相同(3)AABB、aabbaaBB和aaBb3/13题型2致死遗传现象(1)原因分析①胚胎致死或个体致死②配子致死或配子不育AaBbeq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(雄配子AB致死，后代A_B_∶A_bb∶,aaB_∶aabb＝5∶3∶3∶1,雄配子Ab致死，后代A_B_∶Aabb∶,aaB_∶aabb＝7∶1∶3∶1,雄配子aB致死，后代A_B_∶A_bb∶,aaBb∶aabb＝7∶3∶1∶1,雄配子ab致死，后代A_B_∶A_bb∶,aaB_＝8∶2∶2))(2)解题技巧第一步：将其拆分成分离定律单独分析。第二步：将单独分析结果综合在一起，确定成活个体的基因型、表型及比例。4．(2023·高考全国卷乙)某种植物的宽叶/窄叶由等位基因A/a控制，A基因控制宽叶性状；高茎/矮茎由等位基因B/b控制，B基因控制高茎性状。这2对等位基因独立遗传。为研究该种植物的基因致死情况，某研究小组进行了两个实验，实验①：宽叶矮茎植株自交，子代中宽叶矮茎∶窄叶矮茎＝2∶1；实验②：窄叶高茎植株自交，子代中窄叶高茎∶窄叶矮茎＝2∶1。下列分析及推理中错误的是()A．从实验①可判断A基因纯合致死，从实验②可判断B基因纯合致死B．实验①中亲本的基因型为Aabb，子代中宽叶矮茎的基因型也为AabbC．若发现该种植物中的某个植株表现为宽叶高茎，则其基因型为AaBbD．将宽叶高茎植株进行自交，所获得子代植株中纯合子所占比例为1/4解析：选D。由实验①宽叶矮茎植株(A_bb)自交，子代中宽叶矮茎∶窄叶矮茎＝2∶1，可推知亲本宽叶矮茎植株的基因型为Aabb，子代中宽叶矮茎植株的基因型也为Aabb，A基因纯合致死；由实验②窄叶高茎植株(aaB_)自交，子代中窄叶高茎∶窄叶矮茎＝2∶1，可推知亲本窄叶高茎植株的基因型为aaBb，子代中窄叶高茎植株的基因型也为aaBb，B基因纯合致死，A、B正确。由以上分析可知，A基因纯合、B基因纯合均致死，若发现该种植物中的某个植株表现为宽叶高茎，则其基因型为AaBb，C正确。将宽叶高茎植株(AaBb)进行自交，子代植株的基因型为4/9AaBb、2/9Aabb、2/9aaBb、1/9aabb，其中纯合子所占的比例为1/9，D错误。5．(2022·高考全国卷甲)某种自花传粉植物的等位基因A/a和B/b位于非同源染色体上。A/a控制花粉育性，含A的花粉可育；含a的花粉50%可育、50%不育。B/b控制花色，红花对白花为显性。若基因型为AaBb的亲本进行自交，则下列叙述错误的是()A．子一代中红花植株数是白花植株数的3倍B．子一代中基因型为aabb的个体所占比例是1/12C．亲本产生的可育雄配子数是不育雄配子数的3倍D．亲本产生的含B的可育雄配子数与含b的可育雄配子数相等解析：选B。由“等位基因A/a和B/b位于非同源染色体上”可推出这两对等位基因的遗传遵循自由组合定律，即A/a和B/b独立遗传。单独分析B/b，亲本的基因型都为Bb，自交后，子代的基因型及比例为BB∶Bb∶bb＝1∶2∶1，表型及比例为红花植株∶白花植株＝3∶1，A正确。单独分析A/a，亲本的基因型均为Aa，产生的雌配子类型及比例为A∶a＝1∶1，理论上产生的雄配子类型及比例为A∶a＝1∶1，由“含A的花粉可育；含a的花粉50%可育、50%不育”可推出亲本产生的可育雄配子数∶不育雄配子数＝3∶1，则子代中基因型为aa的个体占1/6，推断过程如下表所示：可育雄配子雌配子1/2A1/2a2/3A2/6AA2/6Aa1/3a1/6Aa1/6aa综合分析可知，子一代中基因型为aabb的个体所占比例为(1/6)×(1/4)＝1/24，B错误，C正确。亲本关于花色的基因型为Bb，其产生的含B的可育雄配子数与含b的可育雄配子数相等，D正确。6．(2023·广东广州二模)番茄是自花传粉作物，其果实营养丰富，深受人们喜爱。虽观察到杂交优势明显，但因不易去雄而难获得杂交品种。研究人员发现了番茄三种雄性不育类型，具体情况如下：类型原因相关基因(所在染色体)花粉不育型不能产生花粉ms7(11号)、ms4(4号)雄蕊败育型携带sl-2基因的雄配子不育sl-2(2号)功能不育型大部分花药不能正常裂开而无法释放花粉ps-2(4号)回答下列问题。(1)研究发现，番茄雄性不育基因众多，已被精确定位的就有54种，它们的产生是________________的结果。(2)在杂交育种时，功能不育型的番茄不宜作母本的原因是______________________________________________________。(3)由于ms4与ps-2基因都会引起不育，因此，对于相关番茄类型难以用________染色体上基因所控制的性状来设计实验验证孟德尔遗传规律。(4)研究人员发现番茄11号染色体上有黄化曲叶病毒病抗病基因(T)。研究人员将感病雄蕊败育型个体和纯合抗病个体杂交，得到F1中有一半个体雄蕊败育，另一半个体花粉完全可育。F1自然状态下产生的F2中，基因型共有________种，T基因的基因频率是______________________________________________________。(5)黄化曲叶病毒也能感染茄子，使之患病并大幅减产。为验证T基因在茄子中也能起作用，设计了以下实验，请完善。培育相关植株：Ⅰ.用含有空载体的农杆菌感染茄子的愈伤组织，培育获得植株甲。Ⅱ.用________________的农杆菌感染茄子的愈伤组织，培育获得植株乙。用等量的黄化曲叶病毒侵染植株甲和植株乙。预测上述植株的染病情况：____________________________________________________________________________________________________________。解析：(1)研究发现，番茄雄性不育基因众多，已被精确定位的就有54种，新基因的产生是基因突变的结果，基因突变可形成新的等位基因。(2)番茄是自花传粉作物，在杂交育种时母本不容易去雄，而功能不育型番茄大部分花药不能正常裂开而无法释放花粉，作为母本可能会出现自交后代，影响实验结果，所以功能不育型的番茄不宜作母本。(3)基因的自由组合定律的实质是非同源染色体上的非等位基因自由组合，ms4与ps-2基因都会引起不育，且都位于4号染色体上，因此，对于相关番茄类型难以用4号染色体上基因所控制的性状来设计实验验证孟德尔遗传规律。(4)根据题意，雄蕊败育型携带sl-2基因的雄配子不育，sl-2不育基因用s表示，可育基因用S表示，黄化曲叶病毒病抗病基因用T表示，感病基因用t表示，研究人员将感病雄蕊败育型个体和纯合抗病个体杂交，由于F1中有一半个体雄蕊败育，另一半个体花粉完全可育，因此作为母本的感病雄蕊败育型个体基因型为ttSs，纯合抗病父本个体基因型为TTSS，F1的基因型为1/2TtSS、1/2TtSs，番茄是自花传粉作物，自然状态下为自交，F1中的TtSS自交，F2为1TTSS、2TtSS、1ttSS；TtSs自交，由于携带s基因的雄配子不育，因此可育的雄配子基因型为TS、tS，雌配子基因型为TS、Ts、tS、ts，F2为1TTSS、2TtSs、1TTSs、2TtSS、1ttSS、1ttSs，基因型共有6种。只考虑T/t，F1全为Tt，Tt自交，F2为1TT、2Tt、1tt，T基因的基因频率是1/2(或50%)。(5)实验目的是验证T基因在茄子中也能起作用，即对黄化曲叶病毒病具有抗病作用。自变量是有无T基因，甲组是对照组：用含有空载体的农杆菌感染茄子的愈伤组织＋黄化曲叶病毒侵染；乙组是实验组：用含有重组质粒(目的基因T)的农杆菌感染茄子的愈伤组织＋等量的黄化曲叶病毒侵染。由于植株乙中含有T基因，植株乙不感染黄化曲叶病毒病，因此预测上述植株的染病情况：植株甲染病，植株乙不染病。答案：(1)基因突变(2)功能不育型作为母本会出现自交后代，影响实验结果(3)4号(4)650%(5)含有目的基因T的表达载体植株甲染病，植株乙不染病eq\o(\s\up7(),\s\do5())1．(2021·高考全国卷甲)植物的性状有的由1对基因控制，有的由多对基因控制。一种二倍体甜瓜的叶形有缺刻叶和全缘叶，果皮有齿皮和网皮。为了研究叶形和果皮这两个性状的遗传特点，某小组用基因型不同的甲、乙、丙、丁4种甜瓜种子进行实验，其中甲和丙种植后均表现为缺刻叶网皮。杂交实验及结果见下表(实验②中F1自交得F2)。实验亲本F1F2①甲×乙1/4缺刻叶齿皮，1/4缺刻叶网皮，1/4全缘叶齿皮，1/4全缘叶网皮—②丙×丁缺刻叶齿皮9/16缺刻叶齿皮，3/16缺刻叶网皮，3/16全缘叶齿皮，1/16全缘叶网皮回答下列问题：(1)根据实验①可判断这2对相对性状的遗传均符合分离定律，判断的依据是______________________________________________________________________________________________________。根据实验②，可判断这2对相对性状中的显性性状是____________________________________________________。(2)甲、乙、丙、丁中属于杂合体的是______________________________________________________。(3)实验②的F2中纯合体所占的比例为______________________________________________________。(4)假如实验②的F2中缺刻叶齿皮∶缺刻叶网皮∶全缘叶齿皮∶全缘叶网皮不是9∶3∶3∶1，而是45∶15∶3∶1，则叶形和果皮这两个性状中由1对等位基因控制的是______________，判断的依据是____________________________________________________________________________________________________________。解析：(1)分别分析2对性状，实验①甲×乙，F1中缺刻叶∶全缘叶＝1∶1，齿皮∶网皮＝1∶1，说明2对相对性状的杂交均属于测交类型，所以其遗传符合分离定律。实验②中F2性状分离比为9∶3∶3∶1，说明F1为双显性个体，由此可判断缺刻叶(相关基因用A表示)和齿皮(相关基因用B表示)为显性性状，F1缺刻叶齿皮植株基因型为AaBb。(2)实验②丙(缺刻叶网皮A_bb)×丁，F1基因型为AaBb，由此可判断丙和丁的基因型分别为AAbb和aaBB；甲和丙均为缺刻叶网皮但基因型不同，因此甲的基因型为Aabb，结合实验①中F1的性状可判断乙的基因型为aaBb，所以甲、乙、丙、丁中属于杂合体的是甲和乙。(3)实验②的F2中纯合体有AABB(1/16)、AAbb(1/16)、aaBB(1/16)、aabb(1/16)4种，共占1/4。(4)假如实验②的F2中缺刻叶齿皮∶缺刻叶网皮∶全缘叶齿皮∶全缘叶网皮是45∶15∶3∶1，则缺刻叶∶全缘叶＝15∶1，齿皮∶网皮＝3∶1，其中缺刻叶∶全缘叶＝15∶1，为9∶3∶3∶1的变形，由此可判断叶形性状由2对等位基因控制，果皮性状由1对等位基因控制。答案：(1)实验①的F1中缺刻叶∶全缘叶＝1∶1，齿皮∶网皮＝1∶1缺刻叶、齿皮(2)甲、乙(3)1/4(4)果皮性状实验②的F1全为缺刻叶齿皮，而F2中缺刻叶∶全缘叶＝15∶1，齿皮∶网皮＝3∶12．(2022·北京等级考)番茄果实成熟涉及一系列生理生化过程，导致果实颜色及硬度等发生变化。果实颜色由果皮和果肉颜色决定。为探究番茄果实成熟的机制，科学家进行了相关研究。(1)果皮颜色由一对等位基因控制。果皮黄色与果皮无色的番茄杂交的F1果皮为黄色，F1自交所得F2果皮颜色及比例为______________________________________________________。(2)野生型番茄成熟时果肉为红色。现有两种单基因纯合突变体，甲(基因A突变为a)果肉黄色，乙(基因B突变为b)果肉橙色。用甲、乙进行杂交实验，结果如下图1。据此，写出F2中黄色的基因型：________________________。(3)深入研究发现，成熟番茄的果肉由于番茄红素的积累而呈红色，当番茄红素量较少时，果肉呈黄色，而前体物质2积累会使果肉呈橙色，如下图2。上述基因A、B以及另一基因H均编码与果肉颜色相关的酶，但H在果实中的表达量低。根据上述代谢途径，aabb中前体物质2积累、果肉呈橙色的原因是__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)有一果实不能成熟的变异株M，果肉颜色与甲相同，但A并未突变，而调控A表达的C基因转录水平极低。C基因在果实中特异性表达，敲除野生型中的C基因，其表型与M相同。进一步研究发现M中C基因的序列未发生改变，但其甲基化程度一直很高。推测果实成熟与C基因甲基化水平改变有关。欲为此推测提供证据，合理的方案包括________，并检测C的甲基化水平及表型。①将果实特异性表达的去甲基化酶基因导入M②敲除野生型中果实特异性表达的去甲基化酶基因③将果实特异性表达的甲基化酶基因导入M④将果实特异性表达的甲基化酶基因导入野生型解析：(1)果皮颜色由一对等位基因控制，假设相关基因为D/d，果皮黄色与果皮无色的番茄杂交的F1果皮为黄色，说明黄色对无色为显性，F1基因型为Dd，F1自交所得F2会发生性状分离，根据基因的分离定律，F2果皮颜色及比例为黄色∶无色＝3∶1。(2)由题干信息可知，两种单基因突变体均为纯合子，则果肉黄色的番茄甲的基因型为aaBB，果肉橙色的番茄乙的基因型为AAbb，甲、乙杂交所得F1的基因型为AaBb，表型为红色，根据F1自交所得F2的表型及数量可推知：A－B－(红色)∶aaB－(黄色)∶A－bb、aabb(橙色)≈9∶3∶4，故F2中黄色个体的基因型为aaBB和aaBb。(3)“基因A→酶A”途径和“基因H→酶H”途径均可催化前体物质2的生成，当基因A突变为a时，基因型为aabb的个体仍可通过“基因H→酶H”途径积累前体物质2；而基因B突变为b使酶B不能合成，前体物质2无法转变为番茄红素，最终使前体物质2积累，果肉呈橙色。(4)C基因可调控A基因的表达，M中的C基因发生甲基化，且甲基化程度很高，M果肉颜色呈黄色。欲证实果实成熟与C基因甲基化水平改变有关，可以改变植株中原本的C基因甲基化水平，方法有三：一是将果实特异性表达的去甲基化酶基因导入M，M中C基因甲基化程度降低，促使A基因表达，果实呈红色；二是敲除野生型中果实特异性表达的去甲基化酶基因，野生型中C基因甲基化程度升高，果实呈黄色；三是将果实特异性表达的甲基化酶基因导入野生型，使野生型中C基因甲基化程度升高，果实呈黄色。将果实特异性表达的甲基化酶基因导入M，会使M中C基因甲基化程度更高，果实依旧为黄色，不能为题述推测提供证据。答案：(1)黄色∶无色＝3∶1(2)aaBB、aaBb(3)基因A突变为a，但果肉细胞中的基因H仍表达出少量酶H，持续生成前体物质2；基因B突变为b，前体物质2无法转变为番茄红素(4)①②④3．(2021·辽宁选择考)水稻为二倍体雌雄同株植物，花为两性花。现有四个水稻浅绿叶突变体W、X、Y、Z，这些突变体的浅绿叶性状均为单基因隐性突变(显性基因突变为隐性基因)导致。回答下列问题：(1)进行水稻杂交实验时，应首先除去________未成熟花的全部________，并套上纸袋。若将W与野生型纯合绿叶水稻杂交，F1自交，F2的表型及比例为_______________________________________。(2)为判断这四个突变体所含的浅绿叶基因之间的位置关系，育种人员进行了杂交实验，杂交组合及F1叶色见表。实验分组母本父本F1叶色第1组WX浅绿第2组WY绿第3组WZ绿第4组XY绿第5组XZ绿第6组YZ绿实验结果表明，W的浅绿叶基因与突变体________的浅绿叶基因属于非等位基因。为进一步判断X、Y、Z的浅绿叶基因是否在同一对染色体上，育种人员将第4、5、6三组实验的F1自交，观察并统计F2的表型及比例。不考虑基因突变、染色体变异和互换，预测如下两种情况将出现的结果：①若突变体X、Y、Z的浅绿叶基因均在同一对染色体上，结果为______________________________________________________。②若突变体X、Y的浅绿叶基因在同一对染色体上，Z的浅绿叶基因在另外一对染色体上，结果为_____________________________。(3)叶绿素a加氧酶的功能是催化叶绿素a转化为叶绿素b。研究