遗传学中基因定位实验设计题探析.doc

周应章工作室教学指导遗传学中基因定位实验设计题辨析举隅岱山中学柴君波摘 要：遗传实验设计题能够较好地检测学生的实验分析、思维方式、创新能力和语言表达能力，故成为基于“能力立意”新课标高考生物命题的重要题型。本文结合典型遗传例题，对确定基因位置这一类型的实验设计题如何解答进行探讨。关键词：基因定位遗传实验设计辨析基因定位（即确定基因位置）是指对控制生物性状的基因所在的位置进行准确的判断。依据此知识点而命题的遗传实验设计题，既是对细胞质、常染色体及性染色体不同区段上基因的传递规律的考查，又是对基因分离定律和伴性遗传知识的提炼与升华。本文结合具体的遗传题实例，就此类题型的解答进行归类辨析。1判断基因位于细胞质中还是细胞核中的实验设计1）实验设计：正反交法。隐性的雌性显性的纯合雄性；显性的纯合雌性隐性的雄性。2）结果预测及结论：A若两组杂交结果相同，则该基因位于细胞核内的常染色体上。遗传图解说明如下：正交：aa AAAa反交：AA aaAa。B若两组杂交结果不同，且子代性状的表现与性别相关，则该基因位于细胞核内的性染色体上。遗传图解说明如下：正交：XaXa XAYXAXa 、XaY反交：XAXA XaYXAXa 、XAYC若两组杂交结果不同，且子代性状表现都与相应母本性状相同，则该基因位于细胞质中。遗传图解说明如下：正交：H LH反交：L HL例1己知果蝇对高浓度CO2耐受性与敏感性分别由一对等位基因控制。若实验室现有纯合的耐受性与敏感性雌雄果蝇（所有雌雄果蝇均能够正常繁殖存活），请设计杂交实验确定这对等位基因控制的性状属于何种遗传方式？解答正交：P 敏感性耐受性 F1；反交：P 敏感性耐受性 F1。若正反交结果不同，且产生的F1性状表现都与相应母本相同，则为细胞质遗传；若正反交产生的F1性状表现都与母本无关，表现为耐受性或敏感性一种，则为细胞核遗传。2判断两对基因是否位于同一对同源染色体上的实验设计1）实验设计：选具有两对相对性状且纯合的雌雄个体杂交得F1 ，再将F1中的雌雄个体相互交配产生F2，统计F2中性状的分离比（注：F1测交后统计F2中性状的分离比也可）2）结果预测及结论：A若子代中出现9:3:3:1的性状分离比，则控制这两对相对性状的两对基因不在同一对同源染色体上。B若子代中没有出现9:3:3:1的性状分离比，则控制这两对相对性状的两对基因位于同一对同源染色体上。例2摩尔根等人用纯种灰身残翅果蝇和纯种黑身长翅果蝇交配，所获得子代全部为灰身长翅，由此可以推出，果蝇的灰身和长翅为显性性状。已知果蝇控制灰身黑身、长翅残翅的基因位于常染色体上，你如何确定灰身黑身,长翅残翅的遗传是否符合基因的自由组合定律。解答对杂交得到的子代灰身长翅果蝇雌雄交配，若后代灰身长翅：灰身残翅：黑身长翅：黑身残翅9:3:3:1，则符合基因的自由组合规律。3判断基因位于常染色体上还是位于X染色体上的实验设计3.1方法一：正反交法（使用条件：不知道显隐性关系）1）实验设计：隐性的雌性显性的纯合雄性；显性的纯合雌性隐性的雄性。2）结果预测及结论：A若两组杂交结果相同，则该基因位于细胞核内的常染色体上。遗传图解说明如下：正交：aa AAAa反交：AA aaAaB若两组杂交结果不同，且子代性状的表现与性别有关，则该基因位于细胞核内的X染色体上。遗传图解说明如下：正交：XaXa XAYXAXa 、XaY反交：XAXA XaYXAXa 、XAY3.2方法二：隐雌显雄（使用条件：知道显隐性关系，具显性性状个体为杂合子）1）实验设计：隐性的雌性显性的雄性。2）结果预测及结论：A若子代中的雄性个体全为隐性性状，雌性个体全为显性性状，则基因位于X染色体上。遗传图解说明如下：XaXa XAYXAXa 、XaY。B若子代中的雌雄个体中既有显性性状又有隐性性状且各占1/2，则基因位于常染色体上。遗传图解说明如下：aa AaAa、aa。3.3方法三：多组隐雌显雄（使用条件：知道显隐性关系且显隐性基因的基因频率相等，具显性性状个体既有纯合子又有杂合子）1）实验设计：选多组隐性的雌性显性的雄性（注：多组显性的雌性显性的雄性也可）2）结果预测及给论：A若子代中的隐性性状只出现在雄性中，则基因位于X染色体上。遗传图解说明如下：XaXa XAYXAXa 、XaY。B若子代中的隐性性状同时出现在雌性与雄性中，则基因位于常染色体上。遗传图解说明如下：aa AAAA；aa AaAA、Aa。例3己知果蝇的灰身与黑身由一对等位基因控制。若实验室有未交配过的纯合的灰身与黑身雌雄果蝇（所有雌雄果蝇均能够正常繁殖存活）。（1）你能否通过一代(PF1)简单杂交实验确定这对等位基因是位于常染色体上还是位于X染色体上？请简要加以说明推导过程。（2）若上述果蝇灰身为显性性状且全部纯合，则推导过程该怎样处理？（3）若上述果蝇灰身为显性性状且纯合杂合各半，那么推导过程又该怎样处理？解答此题三问分别体现了上述三种情况，可按照上述方法依次解答。（1）能。取多对灰身雌、雄果蝇与黑身雌、雄果蝇进行两种杂交组合：灰身雌果蝇黑身雄果蝇、黑身雌果蝇灰身雄果蝇。若两种杂交组合的后代该相对性状都表现一致，则该对等位基因是位于常染色体上；若两种杂交组合的后代该相对性状都表现不一致，则该对等位基因是位于X染色体上。（2）取黑身雌果蝇灰身杂合雄果蝇。若后代中雌果蝇全为灰身，雄果蝇全为黑身，则该对等位基因是位于X染色体上；若后代中雌、雄果蝇都有灰身和黑身，则该对等位基因是位于常染色体上。（3）取多组黑身雌果蝇灰身雄果蝇。若后代中黑身性状仅存在于雄果蝇，则该对等位基因是位于X染色体上；若后代中黑身性状同时存在于雌、雄果蝇，则该对等位基因是位于常染色体上。4判断基因位于XY的同源区段还是仅位于X染色体上的实验设计1）实验设计：隐性的纯合雌性显性的纯合雄性。2）结果预测及结论：A若子代中的个体全表现为显性性状，则基因位于XY的同源区段。遗传图解说明如下：XaXa XAYAXAXa 、XaYA。B若子代中雌性全表现为显性性状，雄性全表现为隐性性状，则基因位于X染色体上。遗传图解说明如下：XaXa XAYXAXa 、XaY。例4科学家研究黑腹果蝇时发现，刚毛基因(B)对截刚毛基因(b)为完全显性。若这对等位基因存在于X、Y染色体上的同源区段，则刚毛雄果蝇表示为XBYB、XBYb、XbYB，若仅位于X染色体上，则只能表示为XBY。现有各种纯种果蝇若干，请利用一次杂交实验来推断这对等位基因是位于X、Y染色体上的同源区段还是仅位于X染色体上，请写出遗传图解，并简要说明推断过程。解答 P 截刚毛雌 刚毛雄P截刚毛雌 刚毛雄XbXb XBXB XbXb XBY配子 XbXB YB 配子 Xb XB YF1 XBXb XbYB F1 XBXb XbY 刚毛雌刚毛雄刚毛雄截刚毛雄用纯种截刚毛雌果蝇与纯种刚毛雄果蝇杂交，若子一代雄果蝇为刚毛，则这对等位基因存在于X、Y染色体上的同源区段，若子一代雄果蝇为截刚毛，则这对等位基因仅位于X染色体上。5判断基因位于常染色体上还是位于XY的同源区段的实验设计1）实验设计：隐性的纯合雌性与显性的纯合雄性杂交获得的F1全表现为显性性状，再选子代中的雌雄个体杂交获得F2，观察F2表现型情况。（注：将F1中隐，观察F2表现型情况也可）2）结果预测及结论：A若F2雌雄个体中都有显性性状和隐性性状出现，则该基因位于常染色体。遗传图解说明如下：P: aa AA F1: AaF1: Aa Aa F2: AA、Aa、aaB若F2中雄性个体全表现为显性性状，雌性个体中既有显性性状又有隐性性状，且各占1/2，则该基因位于XY的同源区段上。遗传图解说明如下：P: XaXa XAYA F1: XAXa、XaYAF1: XAXa XaYA F2: XAXa 、XaXa 、XAYA 、XaYA例5果蝇的性染色体X和Y有非同源区和同源区。非同源区上的X和Y片段上无等位基因或相同基因；同源区上的X和Y片段上有等位基因或相同基因。控制果蝇眼形的基因不在非同源区，棒眼（E）对圆眼（e）为显性，现有足够的纯合雌、雄棒眼果蝇和纯合雌、雄圆眼果蝇个体，请用杂交实验的方法推断这对基因是位于X和Y的同源区，还是位于常染色体上，写出你的实验方法、推断过程和相应遗传图解。解答将纯合的圆眼雌蝇与纯合的棒眼雄蝇杂交，得到足够的F1个体再选择F1中的雄性棒眼个体与雌性棒眼个体相互交配得F2。若F2表现型为雄性全为棒眼，雌性均有棒眼和圆眼,则E、e位于X和Y的同源区。其遗传图解如下：P XeXe(圆眼)XEYE（棒眼） F1XEXe(棒眼) XeYE(棒眼) F1XEXe(棒眼)XeYE（棒眼） F2XEXe (棒眼) XeXe (圆眼)XEYE （棒眼） XeYE（棒眼）若F2得表现型为雌雄性均有棒眼和圆眼，则E、e位于常染色体上。其遗传图解如下：Pee（圆眼） EE（棒眼） F1 Ee (棒眼) Ee(棒眼) F1Ee(棒眼) F2EE(棒眼) Ee(棒眼)ee（圆眼）可见，基因定位的遗传实验题又可细分为多种类型，而上述的各种设计方法运用需对号入座，切不可张冠李戴。一般来说，在解答这类题型时，采用正交和反交的方法或一/多组杂交组合隐性（）显性（）方法，再依据F1表现型作出判断的解题思路是行之有效的。总之，要灵活运