基因自由组合定律解决特殊问题的归类.doc

摘要：遗传学是高中生物的重点和难点，也是近年来高考的必考内容。为了考察学生的应变能力、分析、解决问题的能力，命题者常常会附加特殊的条件，使题目变得新颖独特。尤其是遗传学第二定律基因自由组合定律，更是历届高考的热点。本文从基因自由组合定律解决特殊问题的角度归纳总结，以方便教师的教学和学生的学习。关键词：自由组合定律 基因互作 高考题一、基因自由组合定律1.内容：基因自由组合定律又叫孟德尔第二定律或简称自由组合定律，指控制不同性状的遗传因子（基因）的分离和组合是互不干扰的；在形成配子时，决定同一性状的成对的遗传因子（基因）彼此分离，决定不同性状的遗传因子（基因）自由组合。2.子代表现型及比例 当具有两对相对形状的亲本黄圆豌豆（AABB）和绿皱豌豆（aabb）杂交得F1黄圆豌豆（AaBb），F1自交得F2，其表现型及比例为：黄圆（A_B_）：绿圆（aaB_）：黄皱（A_bb）：绿皱（aabb）=9:3:3:1。二、应用基因自由组合定律解决基因互作问题1.基因互作的概念：两对独立遗传的的非等位基因在表达时，有时会因基因之间的相互作用，而使杂交后代的性状分离比偏离9:3:3:1的孟德尔比例，称为基因互作。基因互作的各种类型中，杂交后代的表现型及比例虽然偏离正常的孟德尔遗传，但基因的传递规律仍遵循自由组合定律。2.基因互作的各种类型及其表现型比例如下表：类 型概念F2常见比例显性上位两对等位基因同时控制某一性状时，其中一种显性基因遮盖了另一种基因（无论显隐性）的表达，即当一种基因为显性时表现一种性状，另一种基因为显性而第一种基因为隐性时，表现另一种性状，两对基因都为隐性时表现第三种性状12:3:1隐性上位两对等位基因同时控制某一性状时，其中一对基因的隐性状态对另一对基因起遮盖作用9:3:4显性互补两对等位基因同时控制某一性状时，当两对基因都为显性时（无论纯合还是杂合），表现为一种性状；当只有一对基因是显性，或两对基因都是隐性时，表现为另一种性状9:7重叠作用两对等位基因同时控制某一性状时，当两对基因都为显性或一对基因为显性，另一对为隐性时，表现一种性状，两对基因均为隐性时表现另一种性状15:1积加作用两对等位基因同时控制某一性状时，当两对基因都为显性时表现一种性状，只有一对基因是显性时表现另一种性状，两对基因均为隐性时表现第三种性状9:6:1显性基因数量叠加当两对等位基因决定某一性状时，随着显性基因数量的增加，后代表现出某一性状的叠加1：4：6：4：1抑制作用两对等位基因同时控制某一性状时，其中一对基因的显性状态对另一对基因的表现有抑制作用，但其本身并不控制任何性状13:33.根据各类型定义解析典型习题3.1显性上位导致的比例偏离（2008年全国II，31）（17分）某种植物块根的颜色由两对自由组合的基因共同决定。只要基因R存在，块根必为红色，rrYY或rrYy为黄色，rryy为白色；在基因M存在时果实为复果型，mm为单果型。现要获得白色块根、单果型的三倍体种子。（1）请写出以二倍体黄色块根、复果型（rrYyMm）植株为原始材料，用杂交育种的方法得到白色块根、单果型三倍体种子的主要步骤。（2）如果原始材料为二倍体红色块根、复果型的植株，你能否通过杂交育种方法获得白色块根、单果型的三倍体种子？为什么？【分析】（1）本题考查杂交育种及多倍体育种的方法和过程。可先让原始材料二倍体黄色块根、复果型（rrYyMm）植株自交，从后代中选出白色块根、单果型二倍体植株，并收获其种子（甲）；播种种子甲，长出的幼苗用秋水仙素处理后得到白色块根、单果型四倍体植株，并收获其种子（乙）；同时播种甲、乙种子，植株长大后，相互杂交，即可得到白色块根、单果型的三倍体种子。（2）因为要得到白色块根、单果型的三倍体种子，可推知原始材料二倍体红色块根、复果型的植株的基因型必须为Rr_yMm，这样自交交后代才会出现白色块根、单果型二倍体植株。但原始材料为二倍体红色块根、复果型的植株基因型中R可能会纯和，这样自交后代会表现为红块根。【答案】（1）步骤：二倍体植株（rrYyMm）自交得F1；从F1中选择白色块根、单果型的二倍体植株，并收获其种子（甲）；播种种子甲，长出的植株用秋水仙色处理得白色块根、单果型四倍体植株并收获种子（乙）；播种甲乙两种种子，植株长大后杂交，得到白色块根、单果型三倍体植株。（2）不一定，因为表现型为红色块根、复果型的二倍体植株有多种基因型，但只有基因型为本RrYyMm或RryyMm的植株自交后代才能出现基因型rryymm的二倍体植株。3.2隐性上位导致的比例偏离（2010全国新课标，32）某种自花受粉植物的花色分为白色、红色和紫色。现有4个纯合品种：l个紫色（紫）、1个红色（红）、2个白色（白甲和白乙）。用这4个品种做杂交实验，结果如下：实验1：紫红，Fl表现为紫，F2表现为3紫：1红；实验2：红白甲，Fl表现为紫，F2表现为9紫：3红：4白；实验3：白甲白乙，Fl表现为白，F2表现为白；实验4：白乙紫，Fl表现为紫，F2表现为9紫：3红：4白。综合上述实验结果，请回答：（1）上述花色遗传所遵循的遗传定律是 。（2）写出实验1（紫红）的遗传图解（若花色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，以此类推）。遗传图解为 。（3）为了验证花色遗传的特点，可将实验2（红白甲）得到的F2植株自交，单株收获F2中紫花植株所结的种子，每株的所有种子单独种植在一起可得到一个株系，观察多个这样的株系，则理论上，在所有株系中有4/9的株系F3花色的表现型及其数量比为 。【解析】（1）由实验1和实验3的F2表现型比9:3:4可知，该植物的花色由位于两对同源染色体上的两对等位基因控制，且符合基因的自由组合定律。（2）由实验2和4的F2表现型及其比例：9紫：3红：4白可知F2中紫色基因型为A_B_，红色基因型为aaB_或A_bb，白色基因型为A_bb或aaB_和aabb，从题干“现有4个纯合品种：l个紫色（紫）、1个红色（红）、2个白色（白甲和白乙）”读出，实验1的亲本紫色和红色植株均为纯合体，则紫色为AABB，而红色为aaBB或AAbb。所以本题的遗传图解有两种情况。（3）实验2（红白甲）得到的F2植株自交，单株收获F2中紫花植株所结种子中基因型比例及自交后代（F3）表现型及比例如下图：F2紫色植株：19 AABB,49AaBb,29AABb,29AaBB 19 AABB AABB紫 49AaBb A_B_ ： aaB_ ： A_bb ： aabb 9 紫 3红（白） 3白（红） 白29AABb AABB ：AABb ：Aabb 1紫 2紫 1白（红）29AaBB AABB ：AaBB ：aaBB 1紫 2紫 1红（白）【答案】（1）（基因的）自由组合定律（2）遗传图解： P AABB AAbb 或 P AABB aaBB 紫 红 紫 红 F1 AABb（紫) F1 AaBB F2 1AABB 2AABb 1AAbb F2 1AABB 2AaBB 1aaBB 1紫 2紫 1红 1紫 2紫 1红（3）9 紫：3红：4白3.3显性互补导致的比例偏离（2008年宁夏，29）某植物的花色由两对自由组合的基因决定。显性基因A和B同时存在时，植株开紫花，其他情况开白花。请回答：开紫花植株的基因型有种，其中基因型是的紫花植株自交，子代表现为紫花植株:白花植株9:7。基因型为和的紫花植株各自自交，子代表现为紫花植株:白花植株3:1。基因型为的紫花植株自交，子代全部表现为紫花植株。【解析】显性基因同时存在的情况有：AABB、AaBB、AaBb、AABb；若自交后代性状分离比之和为16，则亲本为双杂合子AaBb；单杂合子AaBB或AABb自交性状分离比为3:1。纯合子AABB自交后代不发生性状分离。【答案】4 AaBb AaBB AABb AABB3.4重叠作用导致的比例偏离例1.小麦种皮红粒对白粒为显性，由两对等位基因（R1与r1、R2与r2）控制，符合自由组合定律。现有红粒对白粒纯种亲本杂交，结果如下：P： 红粒 白粒 F1： 红粒 自交F2： 红粒 白粒 15/16 : 1/16种皮红色深浅程度的差异与所具有的决定红色的基因（R1、R2）数目多少有关。含显性基因越多，红色越深，F2的红色子粒可分为深红、红色、中等红、淡红四种。（1）请写出F2中中等红色小麦的基因型及所占比例： 。（2）从F2中选出淡红色子粒的品系进行自交，其后代的表现型比例为 。【解析】(1)由题意可知红粒的基因型R1_R2_、R1_r2r2、r1r1R2_，红粒又分为深红（1/16R1 R1R2 R2）、红色（2/16R1 R1R2r2、2/16R1 r1R2 R2）、中等红（4/16R1 r1R2 r2、1/16R1 R1r2r2、1/16r1 r1R2 R2）、淡红（2/16R1 r1r2 r2、2/16r1 r1R2 r2）。(2) F2中淡红色子粒的基因型有2/16R1 r1r2 r2、2/16r1 r1R2 r2，2/16R1 r1r2 r2自交后代有2/64R1 R1r2r2（中等红）、4/64R1 r1r2 r2（淡红）、2/64r1 r1r2 r2（白）；2/16r1 r1R2 r2自交后代有2/64r1 r1R2 R2（中等红），4/64r1 r1R2 r2（淡红），2/64r1 r1r2 r2（白），所以淡红色籽粒品系自交后代的表现型比例为：中等红：淡红：白=1:2:1。【答案】（1）R1 r1R2 r2、R1 R1r2r2、r1 r1R2 R2 3/8 (2) 中等红：淡红：白=1:2:1例2.（2009年上海生物，29）小麦的粒色受不连锁的两对基因R1和r1、和R2和r2控制。R1和R2决定红色，r1和r2决定白色，R对r不完全显性，并有累加效应，所以麦粒的颜色随R的增加而逐渐加深。将红粒R1R1R2R2与白粒r1r1r2r2杂交得F1，F1自交得F2，则F2的表现型有_种。【解析】红粒R1R1R2R2与白粒r1r1r2r2杂交得F1,F1基因型为R1r1R2r2，F1自交所得F2中小麦籽粒颜色依次为：深红（4个R）、红色（3个R）、中等红（2个R）、浅红（1个R）、白色（无R）。【答案】五种3.5积加作用导致比例变化（2010全国理综I，33）现有4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植株受粉，其后代中扁盘：圆：长均等于1 ：2 ：1。综合上述实验结果，请回答：（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，以此类推，则圆形的基因型应为，扁盘的基因型应为，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植株受粉，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 = 1 ：1 ，有的株系F3果形的表现型及数量比为。【解析】（1）由实验1、2中F2中扁盘：圆：长=9:6:1可知，南瓜果形受位于两对同源染色体上的两对等位基因控制，符合基因的自由组合定律。（2）F2中扁盘基因型为A_B_，圆形基因型为A_bb或aaB_，长形基因型为aabb，F1基因型为AaBb。（3）长形植株（aabb）的花粉为ab，实验1得到的F2植株中的扁盘植株、形成的卵细胞基因型及与ab花粉受粉后植株基因型依次如下：ab1/9AABBAB AaBb（扁盘） AB ab 1AaBb（扁盘）4/9AaBb Ab 1 Aabb（圆） aB 1 aaBb（圆） ab 1aabb （长）ab2/9AaBB AB 1AaBb（扁盘）aB 1aaBb（圆）ab2/9AABb AB 1AaBb（扁盘） Ab 1Aabb（圆）【答案】（1）两 自由组合定律 （2）圆形基因型为AAbb、Aabb、aaBB、aaBb；扁盘形基因型为：AABB、AaBb、AaBB、AABb；长形基因型为aabb（3）4/9 4/9 扁盘：圆：长=1：2：13.6抑制作用导致的比例偏离例：已知控制家蚕结黄茧的基因（Y）对控制家蚕结白茧的基因（y）显性，但当另一个非等位基因I存在时，就会控制黄茧基因Y的表达。现有结黄茧的家蚕与结白茧的家蚕交配，F1 代都结白茧，F1家蚕相互交配，F2结白茧家蚕与结黄茧家蚕的比例是13：3。请分析回答：（1）根据题意推断亲本结黄茧家蚕和结白茧家蚕的基因型：。（2）从F2代的分离比 （能、否）判断I（i）与Y（y）的遗传遵循自由组合定律。（3）F2结白茧的家蚕中能稳定遗传个体所占的比例是：。（4）F2代中的纯合黄茧家蚕所占的比例是：。【解析】（1）由题干中“F2结白茧家蚕与结黄茧家蚕的比例是13：3且当I存在时会抑制Y的表达，可推出F2中基因型及表现型为：13/16白茧（Y_I_、Y_ii、yyii），3/16黄茧（yyI_），则F1基因型为YyIi，推出亲本