2025届新教材高考生物一轮复习微专题三与基因定位相关的实验设计学案新人教版

PAGEPAGE13微专题(三)与基因定位相关的试验设计1.探究基因位于常染色体上还是X染色体上(1)已知性状的显隐性(2)未知性状的显隐性【典例1】果蝇具有繁殖速度快、培育周期短、相对性状明显等优点。在遗传学探讨中果蝇是一种志向的试验材料。现有以下两只果蝇的遗传学试验。试验一:两只红眼果蝇杂交,子代果蝇中红眼∶白眼=3∶1。试验二:一只红眼果蝇与一只白眼果蝇杂交,子代红眼雄果蝇∶白眼雄果蝇∶红眼雌果蝇∶白眼雌果蝇=1∶1∶1∶1。请回答下列问题。(1)从试验一中可知为显性性状。

(2)为了推断限制果蝇眼色的基因是位于X染色体上还是常染色体上,有以下两种方案。①在试验一的基础上,视察子代,假如子代,则限制果蝇眼色的基因位于X染色体上。

②从试验二的子代中选取进行杂交,假如后代,则限制果蝇眼色的基因位于X染色体上。

审题指导(1)试验一中:两只红眼果蝇杂交,子代果蝇中红眼∶白眼=3∶1,则红眼对白眼为显性。假如基因在X染色体上,则子代中的白眼全为雄性,假如基因在常染色体上,则子代雌雄中均有红眼∶白眼=3∶1,所以可依据白眼果蝇的性别来推断基因的位置。(2)试验二中:若限制果蝇眼色的基因位于X染色体上(假设受基因A、a限制),则子代基因型和表型分别是红眼雄果蝇(XAY)、白眼雄果蝇(XaY)、红眼雌果蝇(XAXa)、白眼雌果蝇(XaXa)。从其中选取红眼雄果蝇和白眼雌果蝇杂交,后代性状表现会出现明显性别差异:子代雌性全为红眼,雄性全为白眼。2.探究基因位于X、Y染色体的同源区段还是仅位于X染色体上基本思路一:用“隐性纯合雌×显性纯合雄”进行杂交,视察分析F1的性状。即:隐性纯合雌

×

显性纯合雄⇒a基本思路二:用“显性杂合雌×显性纯合雄”进行杂交,视察分析F1的性状。即:显性杂合雌

×

显性纯合雄⇒a适用条件:已知性状的显隐性和限制性状的基因在性染色体上。【典例2】果蝇的性别确定是XY型,性染色体上存在三个区段,红眼/白眼由一对等位基因限制,基因用R、r表示,摩尔根的果蝇杂交试验如图所示,回答下列问题。(1)推断眼色基因不在常染色体上的理由是

。

(2)摩尔根当时是让白眼雄果蝇与上图中F1红眼雌果蝇进行测交,依据试验结果(填“能”或“不能”)确定白眼基因位于Ⅰ区段上或是Ⅱ区段上。

(3)利用上述测交试验可得到白眼雌果蝇,与多只野生型(均为纯合子)红眼雄果蝇进行杂交。若子一代,则果蝇眼色基因位于Ⅱ区段上。

若子一代,则果蝇眼色基因位于Ⅰ区段上。

(4)一对直刚毛的雌雄果蝇杂交,后代中直刚毛雌果蝇∶直刚毛雄果蝇∶焦刚毛雌果蝇=1∶2∶1,推断限制直刚毛与焦刚毛的基因位于上。

审题指导依据题意和图示分析可知,左图为性染色体简图,X和Y染色体有一部分是同源的(图中Ⅰ片段),另一部分是非同源的(图中的Ⅱ片段、Ⅲ片段)。右图中,红眼与白眼果蝇杂交,F1均为红眼,说明红眼相对于白眼是显性性状,F2中白眼只出现在雄果蝇中,眼色与性别相关联,说明限制眼色的基因不在常染色体上。3.探究基因位于X、Y染色体的同源区段还是位于常染色体上(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,视察F2表型状况。即:(2)结果推断a【典例3】(2024河北武邑宏达学校高考模拟)科技人员发觉了某种兔的两个野生种群,一个种群不论雌雄后肢都较长,另一种群不论雌雄后肢都较短。为确定限制后肢长、短这一相对性状的基因显隐性关系及基因所在位置是位于常染色体还是位于性染色体的Ⅰ、Ⅱ-1、Ⅱ-2片段(如图),爱好小组同学进行了如下分析和试验。(1)在兔的种群中,Ⅰ、Ⅱ-1、Ⅱ-2区段中可存在等位基因的片段是,兔在繁殖过程中性染色体之间可能发生基因重组的片段是。

(2)两种群不论雌、雄后肢长度表现都一样,可以确定限制后肢长、短的基因不位于片段。

(3)同学们分别从两种群中选多对亲本进行了以下两组试验。甲组:♂后肢长×♀后肢短→F1后肢短;乙组:♀后肢长×♂后肢短→F1后肢短。从两组试验中可得到以下结论:后肢长度的显隐性关系为。在此基础上可以确定基因不位于片段。

(4)为进一步确定基因位于Ⅰ区段还是位于,同学们打算用乙组的F1与亲代个体进行回交试验。试验时应选择乙组F1的雄兔与亲代的雌兔交配,通过视察子代的表型进行分析。

若后代,则基因位于Ⅰ片段。

若子代雌兔、雄兔中后肢都有长有短,则基因位于。

审题指导由图可知,Ⅰ是X、Y染色体的同源区段,Ⅱ-1上基因限制的性状属于伴Y染色体遗传,Ⅱ-2上基因限制的性状属于伴X染色体遗传。由“一个种群不论雌雄后肢都较长,另一种群不论雌雄后肢都较短”可知,原始种群中,均为纯合子。“甲组:♂后肢长×♀后肢短→F1后肢短;乙组:♀后肢长×♂后肢短→F1后肢短”属于正反交,正反交的结果一样,说明后肢短是显性性状,且说明基因不是位于Ⅱ-2区段,可能位于常染色体或Ⅰ区段。4.推断限制不同性状的等位基因是否位于一对同源染色体上(1)推断基因是否位于一对同源染色体上以AaBb为例,若两对等位基因位于一对同源染色体上,不考虑同源染色体的非姐妹染色单体间的互换,则产生2种类型的配子,在此基础上进行自交会产生2种或3种表型,测交会出现2种表型;若两对等位基因位于一对同源染色体上,考虑同源染色体的非姐妹染色单体间的互换,则产生4种类型的配子,在此基础上进行自交或测交会出现4种表型。(2)推断基因是否位于不同对同源染色体上以AaBb为例,若两对等位基因分别位于两对同源染色体上,则产生4种类型的配子。在此基础上进行测交或自交时会出现特定的性状分别比,如1∶1∶1∶1或9∶3∶3∶1等。在涉及两对等位基因遗传时,若出现上述性状分别比,可考虑基因位于两对同源染色体上。(3)推断外源基因整合到宿主染色体上的类型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定律。若多个外源基因以连锁的形式整合到同源染色体的一条上,其自交会出现分别定律中的3∶1的性状分别比;若多个外源基因分别独立整合到非同源染色体的一条染色体上,各个外源基因的遗传互不影响,则会表现出自由组合的现象。【典例4】某单性花雌雄同株的二倍体植物的三对等位基因为A和a、B和b、D和d,已知A、B、D三个基因分别对a、b、d基因完全显性,为探究这三对等位基因的遗传是否遵循孟德尔的自由组合遗传定律,做了以下试验:用显性纯合个体与隐性纯合个体杂交得F1,再用所得F1同隐性纯合个体测交,结果及比例为AaBbDd∶AaBbdd∶aabbDd∶aabbdd=1∶1∶1∶1,则下列推断结果正确的是()A.A、B在同一条染色体上,a、D在不同的染色体上B.A、b在同一条染色体上,A、D在不同的染色体上C.A、D在同一条染色体上,a、B在不同的染色体上D.A、d在同一条染色体上,a、b在不同的染色体上审题指导测交是指与隐性纯合子(aabbcc)的杂交,由于隐性纯合子只能产生一种基因型为abc的配子,因此测交后代的基因型比例完全取决于待测个体所能产生的配子基因型及比例。【典例5】(2024山东)玉米是雌雄同株异花植物,利用玉米纯合雌雄同株品系M培育出雌株突变品系,该突变品系的产生缘由是2号染色体上的基因Ts突变为ts,Ts对ts为完全显性。将抗玉米螟的基因A转入该雌株品系中获得甲、乙两株具有玉米螟抗性的植株,但由于A基因插入的位置不同,甲植株的株高表现正常,乙植株矮小。为探讨A基因的插入位置及其产生的影响,进行了以下试验:试验一:品系M(TsTs)×甲(Atsts)→F1中抗螟∶非抗螟约为1∶1试验二:品系M(TsTs)×乙(Atsts)→F1中抗螟矮株∶非抗螟正常株高约为1∶1(1)试验一中作为母本的是,试验二的F1中非抗螟植株的性别表现为(填“雌雄同株”“雌株”或“雌雄同株和雌株”)。

(2)选取试验一的F1抗螟植株自交,F2中抗螟雌雄同株∶抗螟雌株∶非抗螟雌雄同株约为2∶1∶1。由此可知,甲中转入的A基因与ts基因(填“是”或“不是”)位于同一条染色体上,F2中抗螟雌株的基因型是。若将F2中抗螟雌雄同株与抗螟雌株杂交,子代的表型及比例为。

(3)选取试验二的F1抗螟矮株自交,F2中抗螟矮株雌雄同株∶抗螟矮株雌株∶非抗螟正常株高雌雄同株∶非抗螟正常株高雌株约为3∶1∶3∶1,由此可知,乙中转入的A基因(填“位于”或“不位于”)2号染色体上,理由是。F2中抗螟矮株所占比例低于预期值,说明A基因除导致植株矮小外,还对F1的繁殖造成影响,结合试验二的结果推断这一影响最可能是。F2抗螟矮株中ts基因的频率为,为了保存抗螟矮株雌株用于探讨,种植F2抗螟矮株使其随机受粉,并仅在雌株上收获籽粒,籽粒种植后发育形成的植株中抗螟矮株雌株所占的比例为。

审题指导依据题意可知,基因Ts存在时表现为雌雄同株,当基因突变为ts后表现为雌株,玉米雌雄同株M的基因型为TsTs,则试验中品系M作为父本,品系甲和乙的基因型为tsts,则作为母本。由于只有一个基因A插入玉米植株中,因此该玉米相当于杂合子,可以看作AO,没有插入基因A的植株基因型看作OO。学科素养达成评价情境探究一复等位基因在一个种群中,在同源染色体相对应的基因座位上存在两个以上的等位基因,称为复等位基因。野茉莉的花色有白色、浅红色、粉红色、红色和深红色,探讨发觉野茉莉花色受一组复等位基因限制(b1—白色、b2—浅红色、b3—粉红色、b4—红色、b5—深红色),复等位基因彼此间具有完全显隐关系。为进一步探究b1、b2……b5之间的显隐性关系,科学家用5个纯种品系进行了以下杂交试验:(1)通过上述杂交试验,能否推断b1、b2、b3、b4、b5之间的显隐关系(若b1对b2为显性,可表示为b1>b2,依次类推)?自然界野茉莉花色基因型有几种?(2)理论上分析,野茉莉花色的遗传还有另一种可能:花色受两对基因(A/a,B/b)限制,这两对基因分别位于两对同源染色体上,每个显性基因对颜色的增加效应相同且具叠加性。请据此分析一株杂合粉红色野茉莉自交后代的表型及比例。(3)若要区分上述两种可能,试选取合适品系的野茉莉进行自交,并预期可能的结果。【情境应用】某种兔子的体色有黑色、褐色、白色三种颜色,分别由常染色体上的复等位基因A1、A2、A3限制,黑色的雌兔与褐色的雄兔子交配,子代出现黑色∶褐色∶白色=1∶2∶1。下列叙述正确的是()A.该组复等位基因有3个,同时位于3条同源染色体上B.该群体中与体色有关的基因型有5种C.这组复等位基因的显隐性关系为:A1>A2>A3D.两只兔子交配的后代最多出现3种体色情境探究二果蝇的性别确定和伴性遗传果蝇是XY型性别确定的生物。正常雄性和雌性果蝇的体细胞中分别含有XY、XX性染色体。但果蝇种群中间或也会出现性染色体异样的种类,如表所示是性染色体异样果蝇的性别、育性状况。下图为果蝇的两种性染色体结构模式图。(说明:性染色体组成为XO、OY的果蝇体细胞内只含1条性染色体)性染色体XXYXXXXYYYYOYXO性别雌性—雄性——雄性育性可育死亡可育死亡死亡不育(1)依据表中信息分析,果蝇性染色体的组成类型会不会影响果蝇性别?(2)果蝇出现性染色体异样属于哪种变异类型?(3)请结合果蝇的两种性染色体结构模式图分析,果蝇种群中性染色体上哪个区域可能发生基因重组(互换型)?(4)假设XrXrY与XRY的个体杂交,后代中最多出现多少种可育的个体?果蝇种群中可育雄果蝇和可育雌果蝇的性染色体组成分别有几种类型?【情境应用】如图是有关XY染色体及部分基因的位置分布,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分别限制果蝇的刚毛和截毛性状,R和r分别限制果蝇的红眼和白眼性状。请据图分析回答下列问题。(1)在减数分裂时,图甲中的X和Y染色体之间不行能发生基因重组现象的是(填序号)区域。

(2)红眼和白眼基因位于图甲中的区域,红眼雌果蝇的基因型为。

(3)已知某一刚毛雄果蝇的体细胞中有B和b两种基因,该果蝇可能的基因型有种,请用一次杂交试验确定B和b在性染色体上的位置,写出试验设计方案:

。

微专题(三)与基因定位相关的试验设计典例1答案(1)红眼(2)①白眼果蝇的性别白眼果蝇全为雄性②红眼雄果蝇和白眼雌果蝇雌性全为红眼,雄性全为白眼典例2答案(1)F2中白眼只出现在雄果蝇中,眼色与性别相关联(2)不能(3)只出现红眼雌果蝇和白眼雄果蝇雌雄果蝇全是红眼(4)X、Y染色体的同源区段解析(1)据分析可知,F2中白眼只出现在雄果蝇中,眼色与性别相关联,说明限制眼色的基因不在常染色体上。(2)不论白眼基因位于Ⅰ区段上或是Ⅱ区段上,让白眼雄果蝇(XrYr或XrY)与F1红眼雌果蝇(XRXr)进行测交,试验结果都一样,即雌雄都为红眼∶白眼=1∶1,故不能确定白眼基因位于Ⅰ区段上或是Ⅱ区段上。(3)若果蝇眼色基因位于Ⅱ区段上,则纯合红眼雄果蝇基因型为XRY,白眼雌果蝇基因型为XrXr,子一代只出现红眼雌果蝇和白眼雄果蝇;若果蝇眼色基因位于Ⅰ区段上,则纯合红眼雄果蝇基因型为XRYR,白眼雌果蝇基因型为XrXr,子一代雌雄果蝇全是红眼。(4)一对直刚毛的雌雄果蝇杂交,后代中直刚毛雌果蝇∶直刚毛雄果蝇∶焦刚毛雌果蝇=1∶2∶1,说明直刚毛对焦刚毛为显性,性状跟性别相关联,又因为子代中出现焦刚毛雌果蝇,说明该基因不行能位于常染色体或Y染色体的Ⅲ片段上。假如限制直刚毛、焦刚毛的基因(用A/a表示)位于X染色体的Ⅱ片段,亲本的基因型为XAXa、XAY,后代雌性均为直刚毛,雄性直刚毛∶焦刚毛=1∶1,与题干不符;假如限制直刚毛、焦刚毛的基因(用A/a表示)位于X、Y染色体的同源区段的Ⅰ片段,亲本的基因型为XAXa、XaYA,后代直刚毛雌果蝇∶直刚毛雄果蝇∶焦刚毛雌果蝇=1∶2∶1,与题干相符,故可推断限制直刚毛、焦刚毛的基因位于X、Y染色体的同源区段上。典例3答案(1)Ⅰ、Ⅰ-1、Ⅱ-2Ⅰ、Ⅱ-2(2)Ⅱ-1(3)后肢短为显性Ⅱ-2(4)常染色体雄性全为后肢短,雌性全为后肢长常染色体解析(1)依据题意和图示分析可知:在兔的种群中,Ⅰ、Ⅱ-1、Ⅱ-2片段有等位基因存在,兔在繁殖过程中性染色体上Ⅰ片段和Ⅱ-2片段(雌兔)均可能发生基因重组(交叉互换型)。(2)由于不论雌、雄后肢长度表现都一样,而Ⅱ-1为Y染色体上特有区段,所以可以确定限制后肢长、短的基因肯定不位于Ⅱ-1片段。(3)依据两组试验的结果,后代都只有后肢短,说明后肢短对后肢长为显性。由于甲、乙组试验F1都没有出现交叉遗传现象,所以可以确定基因不位于Ⅱ-2片段。(4)设相关基因为B、b,用乙组的F1(Bb或XbYB)与亲代个体雌性个体(bb或XbXb)进行回交试验以确定基因位于Ⅰ区段还是位于常染色体,详细的遗传图解为:假设限制后肢长、短的基因位于Ⅰ片段假设限制后肢长、短的基因位于常染色体假如回交后代雄性都表现后肢短,雌性都表现后肢长,则基因位于Ⅰ片段;假如回交后代雌兔、雄兔中后肢都有长有短,则基因位于常染色体上。典例4A依据题意,用显性纯合个体(AABBCC)与隐性纯合个体(aabbcc)杂交得F1,再用所得F1(AaBbCc)同隐性纯合个体(aabbcc)测交,结果及比例为AaBbDd∶AaBbdd∶aabbDd∶aabbdd=1∶1∶1∶1,则F1(AaBbCc)所产生的配子种类及比例为ABD∶ABd∶abD∶abd=1∶1∶1∶1,由于配子中AB∶ab=1∶1,AD∶Ad∶aD∶ad=1∶1∶1∶1,BD∶Bd∶bD∶bd=1∶1∶1∶1,可知A与B、a与b分别在同一条染色体上,表现为连锁遗传,而A、a与D、d间以及B、b与D、d间表现为自由组合。典例5答案(1)甲雌雄同株(2)是AAtsts抗螟雌雄同株∶抗螟雌株=1∶1(3)不位于抗螟性状与性别性状间是自由组合的,因此A基因不位于Ts、ts基因所在的2号染色体上含A基因的雄配子不育1/21/6解析(1)依据题意可知,含有Ts基因的植株为雌雄同株,tsts为雌株,试验一中品系M为雌雄同株,甲为雌株,因此甲只能作为母本,品系M在试验一中作为父本。试验二中杂交组合为TsTs×Atsts,杂交后代基因型为ATsts、Tsts,全部为雌雄同株。(2)试验一的杂交组合的基因型为TsTs×Atsts,杂交产生的F1的抗螟基因型为ATsts,自交后代全部的雌株都是抗螟性状,而雌株的基因型为tsts,因此A基因和ts基因位于同一条染色体上,F2的抗螟雌雄同株基因型为ATsts,抗螟雌株的基因型为AAtsts,前者产生的配子的比例为Ats∶Ts=1∶1,后者只能产生Ats一种配子,因此杂交后代AAtsts∶ATsts=1∶1,即抗螟雌雄同株∶抗螟雌株=1∶1。(3)依据题意可知,试验二中亲本的基因型组合为TsTs×Atsts,产生的F1的抗螟植株的基因型为ATsts,自交后代F2中抗螟∶非抗螟=1∶1,雌雄同株∶雌株=3∶1,而抗螟雌雄同株∶抗螟雌株∶非抗螟雌雄同株∶非抗螟雌株=3∶1∶3∶1,即两者遵循基因的自由组合定律,因此A基因不位于Ts、ts基因所在的2号染色体上。F1关于抗螟性状的基因型为A,理论上自交后代抗螟植株所占的比例为3/4,而实际中所占比例为1/2,则可能的缘由是含有A基因的花粉不育,导致雌雄同株的个体只能产生不含A的雄配子,而雌株产生的含A配子占1/2,则自交后代抗螟∶非抗螟=1∶1。依据基因的自由组合定律可知,F2的抗螟矮株中TsTs∶Tsts∶tsts=1∶2∶1,因此ts的基因频率为1/2,F2的抗螟植株中存在1/3TsTs和2/3Tsts,由于含有A基因的雄配子不育,因此雌雄同株的植株只能供应不含A基因的花粉(2/3Ts,1/3ts),雌株供应的配子为1/2Ats、1/2ts,后代抗螟雌株所占的比例为1/3×1/2=1/6。学科素养达成评价情境探究一(1)提示由题意可得,白色花×浅红色花→浅红色花,得出,b2>b1;粉红色花×红色花→红色花,得出,b4>b3;红色花×深红色花→深红色花,得出,b5>b4;浅红色花×红色花→粉红色∶红色花=1∶1,得出,b3>b2。自然界野茉莉花色基因型有15种,为b1b1、b1b2、b1b3、b1b4、b1b5、b2b2、b2b3、b2b4、b2b5、b3b3、b3b4、b3b5、b4b4、b4b5、b5b5。(2)提示由题意可得,一株粉红色野茉莉(AaBb)自交后代的表型及比例为白色∶浅红色∶粉红色∶红色∶深红色=1∶4∶6∶4∶1。(3)提示若要区分上述两种可能,可用一株浅红色或红色野茉莉进行自交。若子代全为浅红色或红色,则为第一种状况,若子代出现深红色或出现白色则是其次种状况。【情境应用】D据题干信息分析,黑色与褐色的雌雄兔子交