2025届高三生物专项突破：确定基因的对数

遗传专题复习三定之三——定量：确定等位基因的对数遗传内容是中学生物学教学中的重点和难点，也是历年高考的热点。确定显性与隐性、确定基因的位置和确定等位基因的对数更是近几年高考遗传试题中的重中之重。本文的核心内容是遗传专题复习三定系列中的定量：确定等位基因的对数。归纳整理了确定等位基因对数的常见题型和解题方法。11-n对等位基因独立遗传时的各种数学表达式1-n对等位基因独立遗传时自交和测交的各种数学表达式见表1。表11-n对等位基因独立遗传时的各种数学表达式一对两对n对F1的基因型AaAaBbAaBbCcDdEe…NnF1配子的种类2222nF1配子的比例1∶1(1:1)2(1:1)nF1配子间的组合数4424nF2基因型的种类33233F2基因型的比例1∶2∶1(1∶2∶1)2(1∶2∶1)nF2表现型的种类2222nF2表现型的比例3∶1(3∶1)2(3∶1)nF2中全显所占比例3/4(3/4)2(3/4)nF1测交后代的种类2222nF1测交后代的比例1∶1(1:1)2(1:1)n2两对等位基因的确定正常情况下，独立遗传的两对等位基因的双杂合子自交后代的性状分离比例为9∶3∶3∶1，测交后代性状分离比例为1∶1∶1∶1。所以若某个体自交后代表现型比例之和为16（42），或某个体测交后代表现型比例之和为4（22），则该个体为双杂合子，并且遵循基因的自由组合定律。2.19∶3∶3∶1的合并F1(AaBb)自交后代和测交后代的合并见表2。表2F1(AaBb)自交后代和测交后代的合并F1(AaBb)自交后代性状分离比F1(AaBb)测交后代性状分离比9A_B_:3A_bb:3aaB_:1aabb1AaBb:1Aabb:1aaBb:1aabb9:6:11∶2∶19:3:41∶1∶212:3:12∶1∶115:13∶19:71∶313:33∶1例1（2016年新课标Ⅲ卷第6题），用某种高等植物的纯合红花植株与纯合白花植株进行杂交，F1全部表现为红花。若F1自交，得到的F2植株中，红花为272株，白花为212株；若用纯合白花植株的花粉给F1红花植株授粉，得到的子代植株中，红花为101株，白花为302株。根据上述杂交实验结果推断，下列叙述正确的是（）A.F2中白花植株都是纯合体B.F2中红花植株的基因型有2种C.控制红花与白花的基因在一对同源染色体上D.F2中白花植株的基因型种类比红花植株的多解析：很显然F2中红花∶白花=272∶212=9∶7，F1测交的子代中红花∶白花=101∶302=1∶3。所以红花与白花这一对相对性状由符合自由组合定律的2对等位基因控制，双显性个体表现为红花，其它个体都表现为白花。F2中白花植株的基因型有5种，其中有3种纯合子，2种杂合子；红花植株有4种基因型。答案：D。例2（2010年全国Ⅰ卷），现有四个纯合南瓜品种，其中2个品种的果形表现为圆形（圆甲和圆乙），1个表现为扁盘形（扁盘），1个表现为长形（长）。用这4个南瓜品种做了3个实验，结果如下：实验1：圆甲×圆乙，F1为扁盘，F2中扁盘∶圆∶长=9∶6∶1。实验2：扁盘×长，F1为扁盘，F2中扁盘∶圆∶长=9∶6∶1。实验3：用长形品种植株的花粉分别对上述两个杂交组合的F1植株授粉，其后代中扁盘∶圆∶长均等于1∶2∶1。根据以上实验结果，分析回答下列问题：1)南瓜果形的遗传受对等位基因控制，且遵循定律。2)若果形由一对等位基因控制用A、a表示，若由两对等位基因控制用A、a和B、b

表示，依次类推，则圆形的基因型应为，扁盘形的基因型应为，长形的基因型应为。

3)为了验证1)中的结论，可用长形品种植株的花粉对实验1得到的F2植株授粉，单株收获F2中扁盘果实的种子，每株的所有种子单独种植在一起得到一个株系。观察多个这样的株系，则所有株系中，理论上有1／9的株系F3果形均表现为扁盘，有的株系F3果形的表现型及数量比为扁盘∶圆=l∶1，有的株系F3果形的表现型及数量比为。解析：1)实验1和实验2的F1自交产生的F2中各表现型比例之和为16（42），实验3中上述两个杂交组合的F1测交产生的后代的表现型比例之和为4（22），说明南瓜果形的遗传受2对等位基因控制，且遵循基因的自由组合定律。2)F2中扁盘形占9份，为双显性，其基因型为AABB、AABb、AaBb、AaBB；圆形占6份，为两个一显一隐，基因型为AAbb、Aabb、aaBb、aaBB；长形占1份，为双隐性，其基因型为aabb。3)F2中的扁盘（1／9AABB、2／9AABb、2／9AaBB、4／9AaBb）测交得到的株系中，有1／9的株系（1／9AABB）F3果形均表现为扁盘，有4/9的株系（2／9AABb、2／9AaBB）F3果形的表现型及数量比为扁盘∶圆=l∶1，有4/9的株系（4／9AaBb）F3果形的表现型及数量比为扁盘∶圆∶长＝1∶2∶1。答案：1)2；基因的自由组合；2)AAbb、Aabb、aaBb、aaBB；AABB、AABb、AaBb、AaBB；aabb；3)4/9；4/9；扁盘∶圆∶长＝1∶2∶1。2.29∶3∶3∶1的拆分9∶3∶3∶1可以拆分1∶4∶6∶4∶1等比例。例3，某育种小组做了两个小麦品系的杂交实验：90cm株高和50cm株高（以下表现型省略“株高”）杂交，F1全为70cm；F1自交得到F2，F2中90cm∶80cm∶70cm∶60cm∶50cm约为1∶4∶6∶4∶1。育种专家认为，小麦株高的遗传遵循基因自由组合定律，其对应的等位基因可以用A、a、B、b、……表示，请回答下列问题：1）F2中70cm的基因型是，F2中出现不同株高变异种的原因是。2）上述实验材料中，一株80cm和一株70cm杂交，F1（可能、不可能）出现1∶1的性状分离比。3）从抗逆性方面考虑，利用上述F2中合适的实验材料，通过杂交育种如何快速获得大田生产需要的60cm株高的栽培种？解析：1）1∶4∶6∶4∶1中各表现型比例的和为16（42），说明小麦株高受两对等位基因控制，并且遵循基因的自由组合定律。隐性纯合子（aabb）和显性纯合子（AABB）的株高是分别是50cm和90cm，A与B对株高的增加效应相同且具叠加性。每个显性基因的增高为（90cm－50cm）/4=10cm，F1全为70cm，其基因型为AaBb，F1自交得到F2中90cm∶80cm∶70cm∶60cm∶50cm=(1AABB)∶(2AaBB＋2AABb)∶(4AaBb＋1AAbb＋1aaBB)∶(2Aabb＋2aaBb)∶（1aabb）=1∶4∶6∶4∶1。F2中出现不同株高变异种的原因是减数分裂第一次分裂后期非同源染色体上的非等位基因自由组合导致的基因重组。2）一株80cm（AABb或AaBB）和一株70cm(AAbb或aaBB)杂交，F1可以出现80cm∶70cm=1∶1的性状分离比。3）F2中株高为70cm的小麦自交，后代不发生性状分离的即为纯合的70cm植株（AAbb或aaBB），再与50cm（aabb）植株杂交，后代全部为60cm株高(Aabb或aaBb)的栽培种。答案：1）AaBb、AAbb、aaBB；基因重组；2）可能；3）将F2中株高为70cm的小麦自交，取子代不发生性状分离的植株再与50cm植株杂交，后代全部为60cm株高的栽培种。2.39∶3∶3∶1与伴性遗传综合常染色体上的一对等位基因与性染色体上的一对等位基因也遗传遵循基因自由组合定律，后代也可以出现9∶3∶3∶1及其变形的性状分离比。例4（2018年武汉市二调），某多年生观赏花卉为雌雄异株植物，其性别决定方式为XY型。为培育更多不同品种花卉，工作者对纯合紫花品系用射线处理后，成功筛选出一株白花雄株甲。利用这株白花雄株甲进行了如图1所示的实验：1）根据上述杂交实验结果，对该白花雄株甲产生的原因作出合理的解释。2）为快速培育较多的白花雌株，选用白花雄株作为父本，与之杂交的母本一般选用F1中紫花雌株而不选用F2中紫花雌株。请简述理由。解析：1）F2表现型与性别相关联，雄株中白花占1/8，1/8=1/4×1/2，可知花色受两对等位基因控制，一对位于常染色体上，另外一对位于X染色体上，白花雄株为双隐性，其基因型可表示为aaXbY,F1基因型为AaXBXb、AaXBY，亲本的基因型为AAXBXB、aaXbY。2）F1中紫花雌株只有AaXBXb一种基因型，与白花雄株aaXbY杂交后代出现白花雌株比例较高；F2中紫花雌株有AAXBXB、AaXBXB、aaXBXB、AAXBXb、AaXBXb、aaXBXb等六种基因型，后代出现白花雌株比例较低。答案：1）花色受两对等位基因控制，且其中一对等位基因位于X染色体上，射线诱发这两对等位基因发生了隐性突变，双隐性个体为白花；2）F1中紫花雌株只有一种基因型，为双杂合子，后代出现白花雌株比例较高；F2中紫花雌株有多种基因型，后代出现白花雌株比例较低。3多对等位基因自由组合时基因对数的确定分解是数学中应用较为普遍的方法。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。因此，解决较为复杂的关于自由组合定律的习题时，可借鉴分解法[1]。分解法的核心思想是把多对独立遗传的等位基因拆分成若干个分离定律，再利用乘法原理来解题。独立遗传时AaBbCcDdEe…Nn自交→(3∶1)n→4n，子代中全显个体所占比例为(3/4)n，独立遗传时AaBbCcDdEe…Nn测交→(1∶1)n→2n，从而来确定等位基因的对数。例5（2021年湖北卷），甲、乙、丙分别代表三个不同的纯合白色籽粒玉米品种。甲分别与乙、丙杂交产生F1，F1自交产生F2，结果如表3。根据结果，下列叙述错误的是（）表3玉米籽粒杂交组合及结果组别杂交组合F1F21甲×乙红色籽粒901红色籽粒，699白色籽粒2甲×丙红色籽粒630红色籽粒，490白色籽粒A.若乙与丙杂交，F1全部为红色籽粒，则F2玉米籽粒性状比为9红色∶7白色B.若乙与丙杂交，F1全部为红色籽粒，则玉米籽粒颜色可由三对基因控制C.组1中的F1与甲杂交所产生玉米籽粒性状比为3红色∶1白色D.组2中的F1与丙杂交所产生玉米籽粒性状比为1红色∶1白色解析：F2中红色籽粒∶白色籽粒=9∶7。若由二对等位基因控制，则甲、乙、丙三个不同的纯合白色籽粒玉米品种的基因型是AAbb、aaBB和aabb三种中的一种，不可能出现组别1和组别2的F1都表现为红色籽粒，所以玉米籽粒颜色可由三对基因控制。组别1中由F2红色∶白色=9∶7→F1可以为AABbCc→亲本可以为AABBcc（甲）×AAbbCC（乙）。组别2中由F2红色∶白色=9∶7→F1可以为AaBBCc→亲本可以为AABBcc（甲）×aaBBCC（丙）。组1中的F1与甲杂交所产生玉米籽粒性状比为1红色∶1白色，所以A、B、D正确，C错误。答案：C。例6（2011年新课标卷），某植物红花和白花这对相对性状同时受多对等位基因控制（如A、a；B、b；C、c……）,当个体的基因型中每对等位基因都至少含有一个显性基因时（即A_B_C_......）才开红花，否则开白花。现有甲、乙、丙、丁4个纯合白花品系，相互之间进行杂交，杂交组合、后代表现型及其比例如图2。根据杂交结果回答问题：1）这种植物花色的遗传符合哪些遗传定律？2）本实验中，植物的花色受几对等位基因的控制，为什么？解析：解此题的关键是要把题干中“F2红花81∶白花175”这一比例转化成“F2中红色个体占全部个体的比值”。从乙×丙和甲×丁两个杂交组合可以看出，F2中全显个体即红花个体所占全部个体的比值为81/(81+175)=81/256=(3/4)4，故该植物的花色受4对等位基因的控制。答案：1）基因的自由组合定律和基因的分离定律（或基因的自由组合定律）；2）4对。①本实验中乙×丙和甲×丁两个杂交组合中，F2代中红色个体占全部个体的比例为81/(81+175)=81/256=(3/4)4，依据n对等位基因自由组合且完全显性时，F2代中显性个体的比例是(3/4)n，可判断这两对杂交组合涉及4对等位基因；②综合杂交组合的实验结果，可进一步判断乙×丙和甲×丁两个杂交组合中的4对等位基因相同。例7，果皮颜色是柑橘果实外观的主要性状之一。为探究柑橘果皮颜色的遗传特点，科研人员利用果皮颜色为黄色、红色和橙色三种类型的植株进行杂交实验，并对子代果皮颜色进行了调查和统计分析，实验结果如下：实验甲：黄色×黄色→黄色。实验乙：橙色×橙色→橙色∶黄色＝3∶1。实验丙：红色×黄色→红色∶橙色∶黄色＝1∶6∶1。实验丁：橙色×红色→红色∶橙色∶黄色＝3∶12∶1。请分析并回答：1)根据杂交组合可以判断出______色是隐性性状。2)柑橘的果皮颜色若由一对等位