2024高考生物一轮复习学案第4单元第21讲基因定位的遗传实验设计(人教版新教材).docx
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1、第21讲基因定位的遗传实验设计类型一基因之间是否遵循自由组合定律典例1 (2023河南百校联盟)有关玉米的两个研究实验:(1)已知玉米籽粒的黄色(A)对白色(a)为显性,非糯性(B)对糯性(b)为显性,这两对性状自由组合。请选用适宜的纯合亲本进行一个杂交实验来验证:籽粒的黄色与白色的遗传符合分离定律;籽粒的非糯性和糯性的遗传符合分离定律;以上两对性状的遗传符合自由组合定律。思路:选择亲本基因型为_的个体杂交得到F1;F1自交得到F2,统计F2籽粒的性状及比例。结果与结论:若_,则验证该性状的遗传符合分离定律;若_,则验证该性状的遗传符合分离定律;若_,则验证这两对性状的遗传符合自由组合定律。(
2、2)玉米杂交种高茎(Dd)表现为高产,且在玉米幼苗期便能识别高茎和矮茎。某农场在培育玉米杂交种时,将纯种的高茎玉米(DD)和矮茎玉米(dd)进行了间行均匀种植,但是由于错过了人工授粉的时机,结果大面积地块自然受粉(假设同株异花受粉与品种间异株异花受粉概率相同)。如果希望不减产,则应在进行了自然受粉的地块中从_(填“高茎”或“矮茎”)上采集种子,次年播种后,选择_(填“高茎”或“矮茎”)幼苗进行栽种。答案(1)AAbb、aaBB(或AABB、aabb)黄色白色31非糯性糯性31黄色非糯性黄色糯性白色非糯性白色糯性9331(2)矮茎高茎解析(1)由于基因分离定律是基因自由组合定律的基础,故只要验证
3、了自由组合定律就意味着其中的两对等位基因的遗传符合基因的分离定律。分析可知,选择亲本基因型为AAbb、aaBB(或AABB、aabb)的个体杂交得F1;F1的基因型为AaBb,F1自交得到F2,统计F2籽粒的性状及比例。若黄色白色31,说明该性状受一对等位基因控制,其遗传符合分离定律;若非糯性糯性31,说明该性状受一对等位基因控制,其遗传符合分离定律;若黄色非糯性黄色糯性白色非糯性白色糯性9331,子代的分离比之和为16,说明这两对性状由两对独立遗传的基因控制,其遗传符合自由组合定律。(2)玉米杂交种高茎(Dd)表现为高产,将纯种高茎玉米(DD)和矮茎玉米(dd)进行了间行均匀种植,进行了自然
4、受粉,则会出现高茎玉米上籽粒的基因型为DD和Dd,收获种植后全部表现为高茎,当代无法选择,而矮茎玉米上籽粒的基因型为dd或Dd,收获种植后表现为矮茎和高茎,而高茎都为杂种,正是所需要的杂交种,矮茎植株直接淘汰即可,故若希望不减产,应在进行了自然受粉的地块中从矮茎上采集种子,次年播种后,选择高茎幼苗(杂交种)进行栽种。类型二基因位于常染色体还是X染色体上的判断1.杂交实验法 常用的解题方法(1)若已知性状的显隐性(2)若未知性状的显隐性提醒此方法还可以用于判断基因是位于细胞核中还是细胞质中。若正反交结果不同,且子代只表现母本的性状,则控制该性状的基因位于细胞质中。2.调查实验法3.假设分析逆向推
5、断法假设基因位于X染色体上,分析结果;假设基因位于常染色体上,分析结果。将得到的结果与某已知条件比较,即可确定基因位于X染色体上还是常染色体上。典例2 (2023河南天一大联考)某昆虫体色有灰体和黄体,分别由等位基因B、b控制;腿型有粗腿和细腿,分别由等位基因D、d控制。其中B、b基因位于常染色体上,D、d基因不位于Y染色体上。研究小组从该昆虫群体中选取一灰体昆虫甲()与一黄体昆虫乙()进行如下杂交实验:P甲()乙()表型及比例灰体粗腿灰体细腿黄体粗腿黄体细腿F111111111回答下列问题:(1)基因(B)与基因(b)的根本区别是_,B、b基因不可能位于细胞质,根据杂交结果分析原因是_。(2
6、)根据杂交结果不能判断D、d基因是位于X染色体还是常染色体上。若D、d基因位于常染色体上,则亲本的基因型是_(要求写出亲本体色和腿型两对基因,并注明甲、乙)。根据杂交结果判断以上两对基因_(填“遵循”“不遵循”或“无法确定是否遵循”)自由组合定律。若D、d基因位于X染色体上,则亲本的基因型是_。(3)请以F1为实验材料,通过一次杂交实验证明D、d基因是位于X染色体还是常染色体上。杂交组合为_。预期结果及结论:若_,则D、d基因位于常染色体上;若_,则D、d基因位于X染色体上。答案(1)4种脱氧核苷酸(碱基)的排列顺序不同子代体色的表型与母本甲不完全一致(2)BbDd(甲)bbdd(乙)或Bbd
7、d(甲)bbDd(乙)无法确定是否遵循BbXDXdbbXdY(3)F1雄性粗腿与F1雌性细腿昆虫杂交(或F1雄性粗腿与F1雌性粗腿昆虫杂交)子代雌雄昆虫均有粗腿与细腿子代雄性全为细腿,雌性全为粗腿(或子代雄性有粗腿与细腿,雌性全为粗腿)解析分析杂交结果:灰体昆虫甲()与黄体昆虫乙()杂交,子代雌性和雄性中表型均为灰体黄体11,粗腿细腿11。已知控制灰体和黄体的B、b基因位于常染色体上,根据杂交结果不能判断D、d基因是位于X染色体还是常染色体上。(1)基因(B)与基因(b)的根本区别是4种脱氧核苷酸(碱基)的排列顺序不同;由于子代体色的表型与母本甲不完全一致,因此B、b基因不可能位于细胞质。(2
8、)若D、d基因位于常染色体上,子代雌性和雄性中表型均为灰体黄体11,粗腿细腿11,每对基因均为测交,可知亲本的基因型是BbDd(甲)bbdd(乙)或Bbdd(甲)bbDd(乙),根据杂交结果无法判断以上两对基因的遗传是否遵循自由组合定律。若D、d基因位于X染色体上,子代雌雄均表现为灰体黄体11,粗腿细腿11,则亲本的基因型是BbXDXd(甲)bbXdY(乙)。(3)实验目的是通过一次杂交实验证明D、d基因是位于X染色体还是常染色体上。以F1为实验材料,若D、d基因位于常染色体上,则F1的基因型分别为Dd(粗腿)、dd(细腿);若D、d基因位于X染色体上,则F1的基因型分别为XDXd(粗腿雌虫)
9、、XdXd(细腿雌虫)、XDY(粗腿雄虫)、XdY(细腿雄虫)。故可选择的杂交组合为F1雄性粗腿与F1雌性细腿昆虫杂交(或F1雄性粗腿与F1雌性粗腿昆虫杂交)。预期结果及结论:若子代雌雄昆虫均有粗腿与细腿,则D、d基因位于常染色体上;若子代雄性全为细腿,雌性全为粗腿(或子代雄性有粗腿与细腿,雌性全为粗腿),则D、d基因位于X染色体上。类型三基因只位于X染色体还是X、Y的同源区段的判断已知性状的显隐性和控制性状的基因在性染色体上。基本思路一:用“隐性雌纯合显性雄”进行杂交,观察分析F1的性状。即:基本思路二:用“杂合显性雌纯合显性雄”进行杂交,观察分析F1的性状。即:典例3 (2023山东青岛调
10、研)果蝇(2n8)是常用的遗传学实验材料。如图为果蝇性染色体结构简图,果蝇的刚毛对截毛为显性,相关基因用B、b表示,已知该对等位基因位于性染色体上。请分析回答:(1)科学家选择果蝇作为遗传学实验材料的原因是果蝇具有_等优点(答两点即可)。(2)若控制果蝇刚毛和截毛的等位基因是位于性染色体的片段上,则与这对相对性状相关的基因型有_种;欲使获得的子代雌果蝇均为截毛,雄果蝇均为刚毛,则选择的亲本的基因型为_。(3)现有纯合雌、雄果蝇若干,欲判断果蝇的这对等位基因是位于片段还是片段1上,请写出实验方案_。若_,则可推断该对等位基因位于片段上;若_,则可推断该对等位基因位于片段1上。答案(1)易获得、易
11、培养;繁殖周期短,子代数目多;具有多对易区分的相对性状(2)7XbXb、XbYB(3)让截毛雌果蝇与纯合的刚毛雄果蝇杂交,统计子代的表型及比例子代雌雄果蝇均为刚毛子代雌果蝇均为刚毛,雄果蝇均为截毛解析(1)科学家选择果蝇作为遗传学实验材料的原因是果蝇具有易获得、易培养;繁殖周期短,子代数目多;具有多对易区分的相对性状等优点。(2)如果控制果蝇刚毛和截毛的等位基因位于性染色体的片段上,则与这对相对性状相关的基因型有XBXB、XBXb、XbXb、XBYB、XBYb、XbYB、XbYb,共7种。如果使子代中雌果蝇全是截毛(XbXb),雄果蝇全是刚毛,可以判断B基因在Y染色体上,则亲本的基因型为XbX
12、b、XbYB。(3)欲判断果蝇的这对等位基因是位于片段上还是片段1上,可以让截毛雌果蝇和纯合的刚毛雄果蝇杂交,观察并统计后代的表型及比例。若该对等位基因位于片段上,则亲本的基因型为XbXb、XBYB,子一代的基因型为XBXb、XbYB,子代雌雄果蝇均表现为刚毛;若该对等位基因位于片段1上,则亲本的基因型为XbXb、XBY,子一代的基因型为XBXb、XbY,子代雄果蝇均为截毛,雌果蝇均为刚毛。类型四基因位于常染色体上还是X、Y染色体同源区段上1.在已知性状的显隐性的条件下,若限定一次杂交实验来证明,则可采用“隐性雌显性雄(杂合)”即aa()Aa()或XaXaXAYa或XaXaXaYA杂交组合,观
13、察分析F1的表型。分析如下:2.在已知性状的显隐性的条件下,未限定杂交实验次数时,则可采用以下方法,通过观察F2的性状表现来判断:典例4 (2023湖北襄阳质检)小鼠的毛色灰色(B)对黑色(b)为显性,控制小鼠毛色的基因可能位于性染色体上(区段为X、Y染色体的同源区段,1、2分别为X、Y染色体的特有区段)。现有两个纯合品系,一个种群中雌雄鼠均为灰色,另一个种群中雌雄鼠均为黑色,某兴趣小组为探究B、b基因的位置进行了实验。请回答下列问题:(1)根据种群中小鼠的表型,该小组认为B、b基因不位于2区段上,原因是_。(2)该小组欲通过一次杂交确定B、b基因位于区段还是1区段,可选择_杂交,观察后代的表
14、型及比例。(3)若另一小组欲通过杂交实验(包括测交),确定B、b基因位于区段还是常染色体上。实验步骤:黑色雌鼠与纯合灰色雄鼠杂交;_;统计后代的表型及比例。结果分析:若后代的表型及比例为_,则B、b基因位于区段上;若后代的表型及比例为_,则B、b基因位于常染色体上。答案(1)两种群中雌雄鼠均有灰色和黑色,不随雄性遗传(2)黑色雌鼠与纯合灰色雄鼠 (3)实验步骤:选F1中的灰色雄鼠与黑色雌鼠测交结果分析:雌性均为黑色,雄性均为灰色灰色黑色11且与性别无关解析(1)因种群中雌雄鼠均有灰色和黑色,不随雄性遗传,故可认为控制该性状的基因不位于Y染色体的2区段上。(2)黑色雌鼠与纯合灰色雄鼠杂交,如果子
15、代雄性中出现了黑色个体,则说明B、b基因位于1区段上,如果子代雌雄个体均为灰色,则说明B、b基因位于区段上。(3)若选择黑色雌鼠与纯合灰色雄鼠杂交获得F1,不管B、b基因位于区段还是常染色体上,F1均表现为灰色,则还需测定F1个体的基因型,才能确定B、b基因的位置。故选F1中的灰色雄鼠与黑色雌鼠测交,如果后代中雌性个体均为黑色,雄性个体均为灰色,则B、b基因位于区段上,即XbYBXbXbXbXb和XbYB;如果后代中雌雄个体均出现灰色黑色11,且与性别无关,则B、b基因位于常染色体上,即BbbbBb和bb,表型与性别无关。【精准训练】1.(2023武汉市调研)已知果蝇的灰体和黄体受一对等位基因
16、(A/a)控制,但这对相对性状的显隐性关系和该等位基因所在的染色体是未知的。一只灰体雌蝇与一只黄体雄蝇杂交,F1中灰体黄体灰体黄体1111。回答下列问题:(1)若这对等位基因位于X染色体上,则可以判断黄体为_(填“显性”“隐性”或“无法判断”)性状,亲代中灰体雌蝇的基因型为_,子代雌蝇的基因型有_种。(2)若用F1中黄体和灰体杂交,F2为灰体黄体11,则说明黄体基因位于_(填“常染色体”“X染色体”或“无法判断”)上。(3)请你以F1的果蝇为实验材料,再设计一个与前述不同的杂交实验,证明(1)、(2)的结论,并写出预期结果。_。(4)若这对等位基因位于常染色体上,则灰体性状为_(填“显性”“隐
17、性”或“无法判断”),理由是_。答案(1)隐性XAXa2(2)X染色体(3)杂交实验:灰体灰体预期结果:子代中灰体灰体黄体211(4)无法判断常染色体的测交实验无法确定性状的显隐性解析(1)若控制黄体性状的基因为显性基因且位于X染色体上,那么黄体雄蝇的子代中雌蝇应全部为黄体,与题中信息相矛盾,故黄体只能是隐性性状。又因为子代果蝇既有黄体也有灰体,所以亲代雌蝇只能为杂合子,其基因型为XAXa,亲代雄蝇的基因型为XaY,其子代雌蝇的基因型有XAXa和XaXa 2种。(2)用F1中黄体和灰体杂交,F2中灰体全为雌蝇,黄体全为雄蝇,且雌蝇的性状由亲代雄蝇决定,故该等位基因位于X染色体上。(3)由题(1
18、)、(2)可知,黄体为隐性性状,且黄体基因位于X染色体上。由此推知P:XAXaXaYF1:XAXa、XaXa、XAY、XaY。F1果蝇可以得到4种杂交组合:XAXa(灰雌)XAY(灰雄);XAXa(灰雌)XaY(黄雄);XaXa(黄雌)XAY(灰雄);XaXa(黄雌)XaY(黄雄)。其中,杂交组合与为题中已完成的实验;杂交组合的亲代和子代中都只有一种性状,无法确定显隐性;因此都排除。只有杂交组合符合题意的要求,其杂交结果F2为:灰体灰体黄体211。(4)若这对等位基因位于常染色体上,其杂交结果表明该杂交方式为测交,但测交不能判断性状的显隐性。2.(2023湖南师大附中质检)果蝇的红眼(E)对粉
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