高考生物自由组合定律高考生物自由组合定律

自由组合定律【典例分析3-1】(2024·四川凉山模拟)某自花传粉植物的红花/白花、高茎/矮茎这两对相对性状各由一对等位基因控制，A/a表示控制花颜色的基因、B/b表示控制茎高度的基因，这两对等位基因独立遗传。现有该种植物的甲、乙两植株，甲自交后，子代均为白花，但有高茎和矮茎性状分离；乙自交后，子代均为矮茎，但有红花和白花性状分离。回答下列问题。(1)据题干信息推测，植株甲可能的基因型是___________________________________________________________________________________________________________。(2)进一步实验研究，最终确定红花和高茎为显性性状，则乙的表型是____________，基因型是____________。若将甲与乙杂交的F1中的红花植株拔掉1/3，然后F1自交得F2，则F2中的高茎植株的比例是____________。(3)请以甲和乙为材料，设计杂交实验，验证A/a与B/b基因遵循基因自由组合定律。实验步骤：让甲和乙杂交得F1，取F1中的红花高茎____________，统计F2的表型及其比例。预期结果：______________________________________________________________________________________________________________________________。解析：(2)结合题干信息分析可知，植株乙花色基因杂合，株高基因纯合。又因为红花和高茎为显性，而子代全为矮茎，可知乙的表型为红花矮茎，基因型为Aabb，同理可知，甲为aaBb。因为两对基因独立遗传，所以拔掉1/3红花植株对茎高的遗传不构成影响。亲本为Bb和bb，F1为Bb∶bb＝1∶1，F1自交得到的F2中高茎植物的比例是1/2×3/4＝3/8。(3)亲本基因型分别为Aabb和aaBb，杂交产生的红花高茎为双杂合AaBb，其余个体为红花矮茎Aabb、白花高茎aaBb、白花矮茎aabb。验证自由组合定律可用双杂合AaBb自交，后代表型比例为9∶3∶3∶1；双杂合AaBb与白花矮茎aabb测交，后代表型比例为1∶1∶1∶1；双杂合AaBb与一隐一杂个体(红花矮茎Aabb、白花高茎aaBb)杂交，后代表型比例为3∶3∶1∶1。答案：(1)AABb或aaBb(2)红花矮茎Aabb3/8(3)方案一：实验步骤：自交预期结果：红花高茎∶红花矮茎∶白花高茎∶白花矮茎＝9∶3∶3∶1方案二：实验步骤：与白花矮茎杂交预期结果：红花高茎∶红花矮茎∶白花高茎∶白花矮茎＝1∶1∶1∶1方案三：实验步骤：与红花矮茎杂交预期结果：红花高茎∶红花矮茎∶白花高茎∶白花矮茎＝3∶3∶1∶1方案四：实验步骤：与白花高茎杂交预期结果：红花高茎∶白花高茎∶红花矮茎∶白花矮茎＝3∶3∶1∶1【典例分析3-2】（2024.湖北黄冈模拟）某水稻的宽叶(A)对窄叶(a)为显性，花粉粒非糯性(E)对花粉粒糯性(e)为显性，花粉粒长形(R)对圆形(r)为显性。非糯性花粉遇碘变蓝黑色，糯性花粉遇碘呈橙红色，现用品种甲(aaeerr)、乙(aaEERR)、丙(AAeeRR)、丁(AAEErr)进行杂交实验。回答下列问题。(1)若三对基因独立遗传，甲与丁的杂交后代产生的配子基因型及比例为________________________________。若利用花粉鉴定法来验证基因自由组合定律，可选用的亲本组合为________________。(2)为探究基因R、r和A、a的位置关系，研究人员做了以下杂交实验：让甲与丙杂交产生F1，F1与甲回交，观察并统计后代的表型及比例。请写出可能的实验结果与评论(不考虑交叉互换)：____________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)除以上让F1与甲回交的方法外，还可采用____________的方法探究基因R、r和A、a的位置关系，请写出可能的结果与结论：_______________________________________________________________________________________________________________。解析：(1)甲与丁的杂交后代基因型为AaEerr，若三对基因独立遗传，则遵循自由组合定律，故基因型为AaEerr的个体会产生四种类型的配子：AEr∶aEr∶Aer∶aer，比例为1∶1∶1∶1；若利用花粉鉴定法来验证基因的自由组合定律，由于花粉的形状显微镜可见，花粉糯性非糯性遇碘变色可见，故可选用基因型为EeRr个体的花粉验证，故可选用的亲本组合为甲×乙、丙×丁。(2)甲与丙杂交产生的F1基因型为AaeeRr，F1与甲(aaeerr)回交，可能的情况如下：①若A、a与R、r位于同一对同源染色体上，则回交后代中只有两种表型，且比例为1∶1；②若基因A、a与R、r不在同一对同源染色体上，则后代有四种表型，且比例为1∶1∶1∶1。(3)除以上让F1与甲回交的方法外，还可采用F1自交的方法探究基因R、r和A、a的位置关系，可能的结果与结论：①若自交后代中只有两种表型，且比例为3∶1，则基因A、a与R、r位于同一对同源染色体上；②若自交后代有四种表型，且比例为9∶3∶3∶1，则基因A、a与R、r不在同一对同源染色体上。答案：(1)AEr∶aEr∶Aer∶aer＝1∶1∶1∶1甲×乙、丙×丁(2)如果回交后代中只有两种表型，且比例为1∶1，则基因A、a与R、r位于同一对同源染色体上；如果回交后代有四种表型，且比例为1∶1∶1∶1，则基因A、a与R、r不在同一对同源染色体上(3)F1自交若自交后代中只有两种表型，且比例为3∶1，则基因A、a与R、r位于同一对同源染色体上；若自交后代有四种表型，且比例为9∶3∶3∶1，则基因A、a与R、r不在同一对同源染色体上【典例分析3-3】（2024.山东济南调研）果蝇的性状表型极其丰富，有较多的突变类型，并且有很多易于分析的遗传特征，这也是奠定果蝇在遗传学中重要地位的一个主要原因。果蝇的体细胞中有4对同源染色体，其中3对为常染色体，1对为性染色体。现有多只红眼雌果蝇(控制果蝇红眼和白眼的基因分别是A、a)，雌果蝇的卵原细胞经减数分裂可以形成卵细胞。回答下列问题。(1)在该卵原细胞减数分裂Ⅰ的前期可观察到的染色体的行为是________________________；在减数分裂Ⅱ过程中，次级卵母细胞中含有的染色体数最多为_________条。(2)若多只红眼雌果蝇与红眼雄果蝇分别杂交，F1中有少量的白眼果蝇出现，且白眼果蝇均为雄性，占子代的比例为1/8，由此推测这些红眼雌果蝇的基因型(纯合子与杂合子)及比例为__________________。若利用F1的白眼雄果蝇与某只红眼雌果蝇杂交，子代中的雌雄果蝇均有红眼和白眼，则该红眼雌果蝇的基因型为_________。(3)设计果蝇杂交实验，验证(2)中控制果蝇眼色的基因只位于X染色体上，若选择纯合白眼雌果蝇与纯合红眼雄果蝇正交，则反交应选择_________________________________进行杂交。两次杂交后代表型分别为______________________________________________，可证明控制眼色的基因只位于X染色体上。解析：(1)卵原细胞减数分裂Ⅰ的前期发生同源染色体联会，形成四分体。果蝇体细胞染色体数目为8条，在减数分裂Ⅱ后期，次级卵母细胞中着丝粒分裂，姐妹染色单体分开，染色体数变成8条。(2)红眼雌果蝇基因型为XAXA或XAXa，红眼雄果蝇基因型为XAY。F1中有少量的白眼果蝇出现，说明亲本红眼雌果蝇两种基因型都有。假设亲本红眼雌果蝇为Q份XAXA和(1－Q)份XAXa，则后代白眼雄果蝇占比为1/4(1－Q)＝1/8，Q＝1/2，则亲本红眼雌果蝇的基因型及比例为XAXA∶XAXa＝1∶1。若利用F1的白眼雄果蝇与某只红眼雌果蝇杂交，子代中的雌雄果蝇均有红眼和白眼，则该红眼雌果蝇的基因型为XAXa。(3)控制果蝇眼色的基因只位于X染色体上，若选择纯合白眼雌果蝇(XaXa)与纯合红眼雄果蝇(XAY)正交，则反交应选择纯合红眼雌果蝇和(纯合)白眼雄果蝇。正交子代中雌性果蝇均为红眼，雄性果蝇均为白眼；反交子代中雌雄果蝇均为红眼。可证明控制果蝇眼色的基因只位于X染色体上。答案：(1)同源染色体联会，形成四分体8(2)XAXA∶XAXa＝1∶1XAXa(3)纯合红眼雌果蝇和(纯合)白眼雄果蝇正交子代中雌性果蝇均为红眼，雄性果蝇均为白眼；反交子代中雌雄果蝇均为红眼【典例分析3-4】（2023.上海浦东模拟）果蝇是研究遗传实验的经典模式生物。已知等位基因A、a控制果蝇翅型中卷翅与正常翅，等位基因B、b控制眼型中大眼与小眼(大眼为显性性状，且等位基因B/b位于常染色体上)。为了研究这两对相对性状的遗传机制(不考虑基因位于X、Y染色体同源区段情况)，实验小组选择卷翅大眼雌果蝇与正常翅小眼雄果蝇杂交，得到F1雌果蝇正常翅大眼∶正常翅小眼＝1∶1，雄果蝇卷翅大眼∶卷翅小眼＝1∶1。请分析回答下列问题。(1)果蝇卷翅和正常翅相对性状中，显性性状为____________。两对等位基因A/a与B/b在遗传中____________(填“遵循”或“不遵循”)基因的自由组合定律。荧光原位杂交的方法也可以快速准确判定控制两对相对性状的基因是否遵循基因的自由组合定律，已知等位基因A和a被标记为黄色，B和b被标记为绿色，对亲本雄果蝇四分体时期的细胞进行荧光标记后在荧光显微镜下观察，记录四分体中荧光的颜色和数量。若控制翅型和眼型这两对相对性状的基因遗传遵循基因的自由组合定律，则会有一个四分体中出现__________个黄色荧光点，另一个四分体出现____________个绿色荧光点。(2)让F1雌、雄果蝇相互交配，则F2果蝇的表型及比例为________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)若F1雌、雄果蝇相互交配，F2果蝇的表型及比例为正常翅大眼∶正常翅小眼∶卷翅大眼∶卷翅小眼＝2∶3∶2∶3，则原因可能是____________________________________(仅考虑某种基因型受精卵致死情况)。请以F2果蝇为实验材料，设计杂交实验证明该原因，简要写出实验方案和预期结果：____________________________________。解析：(1)只考虑翅型，亲代雌果蝇为卷翅，雄果蝇为正常翅，F1雌果蝇全是正常翅，雄果蝇全是卷翅，说明正常翅是显性性状，基因位于性染色体上，据题意可知，等位基因B、b控制眼型中大眼与小眼，基因位于常染色体上，两对基因位于两对同源染色体上，说明遵循基因的自由组合定律。亲代卷翅大眼雌果蝇(B_XaXa)与正常翅小眼雄果蝇(bbXAY)杂交，得到F1雌果蝇正常翅大眼∶正常翅小眼＝1∶1，雄果蝇卷翅大眼∶卷翅小眼＝1∶1，因此亲代基因型为BbXaXa和bbXAY，亲本雄果蝇四分体时期基因型为bbbbXAXAYY，控制翅型和眼型这两对相对性状的基因的遗传遵循基因的自由组合定律，因此bbbb所在染色体形成一个四分体，XAXAYY形成另外一个四分体，等位基因A和a被标记为黄色，B和b被标记为绿色，因此一个四分体中出现2个黄色荧光点，另一个四分体出现4个绿色荧光点。(2)据分析可知，亲代基因型为BbXaXa和bbXAY，两对等位基因遵循基因的自由组合定律，可以用分离定律解自由组合定律，只考虑翅型，F1雌、雄果蝇基因型为XAXa、XaY，F1雌、雄果蝇相互交配，F2果蝇正常翅(XAXa、XAY)∶卷翅(XaXa、XaY)＝1∶1；只考虑眼型，F1雌、雄果蝇基因型都为1/2Bb、1/2bb，都能产生1/4B和3/4b，F1雌、雄果蝇相互交配，F2果蝇小眼(bb)为3/4×3/4＝9/16，大眼(B_)为1－9/16＝7/16，两对综合考虑，F2果蝇的表型及比例为正常翅大眼∶正常翅小眼∶卷翅大眼∶卷翅小眼＝7∶9∶7∶9。(3)据(3)分析可知，只考虑眼型，F1雌、雄果蝇基因型都为1/2Bb、1/2bb，都能产生1/4B和3/4b，F1雌、雄果蝇相互交配，F2果蝇BB∶Bb∶bb＝1∶6∶9，若F2果蝇的表型及比例为大眼∶小眼＝2∶3＝6∶9，说明基因型为BB的果蝇致死。设计杂交实验证明基因型为BB的果蝇致死，可以从F2果蝇中选择表型为大眼的雌、雄个体相互交配，观察后代的表型和比例，因为BB致死，子代的表型及比例为大眼∶小眼＝2∶1。答案：

(1)正常翅遵循24(2)正常翅大眼∶正常翅小眼∶卷翅大眼∶卷翅小眼＝7∶9∶7∶9(3)基因型为BB的果蝇致死实验方案：从F2果蝇中选择表型为大眼的雌、雄个体相互交配，观察后代的表型和比例。预期结果：子代的表型及比例为大眼∶小眼＝2∶1【典例分析3-5】（2024.石家庄迁安模拟）果蝇的灰身和黑身这对相对性状的基因位于常染色体上，用B、b来表示；红眼和白眼这对相对性状的基因位于X染色体上，用D、d来表示。某生物兴趣小组选用一对雌雄果蝇杂交，F1的表型及比例为灰身红眼∶黑身红眼∶灰身白眼∶黑身白眼＝6∶2∶3∶1。请回答下列问题。(1)若欲测定果蝇基因组的序列，需对____________条染色体进行DNA测序。(2)根据题干中F1的表型和比例，可推知亲代父本和母本的基因型为____________。(3)通过进一步研究发现，F1中出现异常分离比的原因是其中某一亲本的一条X染色体上出现一个突变基因(n)，含该基因的纯合子在胚胎期间死亡。请分析判断存在该突变基因的亲本是____________(填“母本”或“父本”)。该亲本基因型为________。(4)现欲从F1中选出不携带突变基因(n)的红眼雌果蝇用于后续的研究，需用F1中的红眼雌果蝇与____________杂交，观察后代的表型和比例，若____________________________，则该果蝇即是所需果蝇；若____________________________，则不是所需果蝇。(5)该生物兴趣小组又用红眼雌蝇(XDnXd)和红眼雄蝇(XDY)做杂交实验，在F1中偶然发现染色体组成为XO的雄果蝇，后续研究发现是亲本精子形成过程中发生染色体异常分离，推断染色体异常分离发生在减数分裂____________过程中，该果蝇的基因型是________________________________________________________________________。解析：(1)果蝇是二倍体的雌雄异体生物，染色体共8条，若欲测定果蝇基因组的序列，其中6条常染色体只需测一半即可，但X和Y染色体都需要测定，故共需对3＋1＋1＝5条染色体进行DNA测序。(2)根据题干中F1的表型和比例，可推知灰身对黑身为显性，红眼对白眼是显性，由于后代出现性状分离，且分离比分别为3∶1和2∶1，则亲代父本和母本的杂交组合为