热考专题提分练(第四单元热考微专题(四)基因定位的遗传实验设计与分析)

热考专题提分练(60分钟39分)一、选择题:本题共5个小题,每小题3分,共15分。1.下图表示利用细胞融合技术进行基因定位的过程,在人-鼠杂种细胞中人的染色体会以随机方式丢失,通过分析基因产物进行基因定位。现检测细胞Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中人的4种酶活性,只有Ⅱ具有芳烃羟化酶活性,只有Ⅲ具有胸苷激酶活性,Ⅰ、Ⅲ都有磷酸甘油酸激酶活性,Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ均有乳酸脱氢酶活性。下列相关叙述错误的是()A.加入灭活病毒的作用是促进细胞融合B.细胞Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分别为人-人、人-鼠、鼠-鼠融合细胞C.芳烃羟化酶基因位于2号染色体上,乳酸脱氢酶基因位于11号染色上D.胸苷激酶基因位于17号染色体上,磷酸甘油酸激酶基因位于X染色体上【解析】选B。动物细胞融合过程中,可以利用灭活病毒或聚乙二醇作诱导剂促进细胞融合,A正确;细胞Ⅲ中保留了人的X、11、17号染色体,故不会是鼠-鼠融合细胞,B错误;Ⅰ保留X、11号染色体,Ⅱ保留2、11号染色体,具有芳烃羟化酶活性,Ⅲ保留X、11、17号染色体,具有胸苷激酶活性,Ⅰ、Ⅲ都有磷酸甘油酸激酶活性,Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ均有乳酸脱氢酶活性,所以控制芳烃羟化酶合成的基因位于2号染色体上,控制胸苷激酶合成的基因位于17号染色体上;控制磷酸甘油酸激酶合成的基因位于X染色体上;控制乳酸脱氢酶合成的基因位于11号染色体上,C、D正确。2.如图为性染色体X、Y的结构示意图,图中Ⅰ片段表示X、Y染色体的同源部分,同源部分存在等位基因;图中Ⅱ1、Ⅱ2片段表示X、Y染色体的非同源部分,非同源部分不存在等位基因。下列关于控制某动物性状的等位基因A与a的叙述,正确的是()A.若等位基因A与a位于Ⅱ1片段上,则该种动物的基因型有3种B.若等位基因A与a位于片段Ⅰ上,则该种动物的基因型有7种C.若等位基因A与a位于片段Ⅰ上,在减数分裂过程中基因A与a不会发生互换D.若等位基因A与a位于片段Ⅰ上,杂交后代的性状不与性别相关联【解析】选B。若等位基因A与a位于Ⅱ1片段上,则该种动物的基因型有5种,它们分别是XAXA、XAXa、XaXa、XAY、XaY,A错误;若等位基因A与a位于片段Ⅰ上,则该种动物的基因型有7种,它们分别是XAXA、XAXa、XaXa、XAYa、XaYa、XAYA、XaYA,B正确;X和Y染色体是一对同源染色体,若等位基因A与a位于片段Ⅰ上,在减数分裂的四分体时期,同源染色体的非姐妹染色单体之间可能发生互换,故基因A与a可能随着X和Y染色体的Ⅰ片段的互换而发生互换,C错误;Ⅰ片段是X和Y染色体的同源部分,若等位基因A与a位于片段Ⅰ上,则杂交后代的性状也会与性别相关联,D错误。3.某雌雄同株植物的花色由位于2号染色体上的一对等位基因控制,A控制红色,a控制白色。某杂合的红花植株,经射线处理后2号染色体缺失了一个片段,含有片段缺失染色体的雄配子不能正常发育,该植株自交,后代中红花∶白花=1∶1。下列有关说法正确的是()A.A基因所在染色体发生了片段缺失,且A基因位于缺失的片段上B.A基因所在染色体发生了片段缺失,且A基因不位于缺失的片段上C.a基因所在染色体发生了片段缺失,且a基因位于缺失的片段上D.a基因所在染色体发生了片段缺失,且a基因不位于缺失的片段上【解析】选B。若A基因所在染色体发生了片段缺失,且A基因位于缺失的片段上,则经减数分裂只能产生一种配子a,后代不会出现红花,A错误;若A基因所在染色体发生了片段缺失,且A基因不位于缺失的片段上,则经减数分裂只能产生一种能正常发育的雄配子a,与雌配子A或a结合后,子代中红花∶白花=1∶1,B正确;若a基因所在染色体发生了片段缺失,且a基因位于缺失的片段上,则经减数分裂只能产生一种配子A,后代不会出现白花,C错误;若a基因所在染色体发生了片段缺失,且a基因不位于缺失的片段上,则经减数分裂只能产生一种能正常发育的雄配子A,与雌配子A或a结合后,子代中只有红花,没有白花,D错误。4.(不定项)某昆虫的性别决定方式为XY型,其翅形长翅和残翅、眼色红眼和紫眼为两对相对性状,各由一对等位基因控制,且基因不位于Y染色体上。现用长翅紫眼和残翅红眼昆虫各1只杂交获得F1,F1有长翅红眼、长翅紫眼、残翅红眼、残翅紫眼4种表型,且比例相等。不考虑突变、互换和致死。下列关于该杂交实验的叙述,正确的是()A.若F1每种表型都有雌雄个体,则控制翅形和眼色的基因可能位于两对染色体B.若F1每种表型都有雌雄个体,则控制翅形和眼色的基因不可能都位于X染色体C.若F1有两种表型为雌性,两种为雄性,则控制翅形和眼色的基因不可能都位于常染色体D.若F1有两种表型为雌性,两种为雄性,则控制翅形和眼色的基因不可能位于一对染色体【解析】选A、B、C。假设用A/a、B/b表示控制这两对性状的基因。若F1每种表型都有雌雄个体,则亲本的基因型为AaBb、aabb或AaXBXb、aaXbY都符合“F1有长翅红眼、长翅紫眼、残翅红眼、残翅紫眼4种表型,且比例相等”的条件,A正确;若控制翅形和眼色的基因都位于X染色体,则两对基因连锁,且遗传与性别相联系,B正确;若控制翅形和眼色的基因都位于常染色体,性状与性别没有关联,则F1每种表型都应该有雌雄个体,C正确;若F1有两种表型为雌性,两种表型为雄性,则亲本的基因型可以是XaBXab和XAbY,符合“F1有长翅红眼、长翅紫眼、残翅红眼、残翅紫眼4种表型,且比例相等”的条件,D错误。【方法规律】判断两对等位基因是位于一对同源染色体上还是两对同源染色体上,实质是确定两对等位基因的遗传是遵循自由组合定律,还是遵循连锁与互换规律,具体就是根据子代性状分离比进行判断。【加固训练】1.某二倍体植物的高茎(A)对矮茎(a)为显性,红花(B)对白花(b)为显性。现让红花高茎植株与白花矮茎植株杂交,所得子一代植株(数量足够多,且不存在致死的情况)的表型及比例为红花高茎∶红花矮茎∶白花高茎∶白花矮茎=10∶1∶1∶10,则亲本中红花高茎植株的基因型及这两对基因在染色体上的位置关系最可能是()A.AaBB,位于两对同源染色体上B.AaBb,位于一对同源染色体上C.AaBb,位于两对同源染色体上D.AABb,位于一对同源染色体上【解析】选B。由题意知高茎红花的基因型是A_B_,矮茎白花的基因型是aabb,二者杂交,则为测交,后代的基因型及比例是A_B_∶aaB_∶A_bb∶aabb=10∶1∶1∶10,说明亲代高茎红花的基因型是AaBb,且产生的配子的类型及比例是AB∶aB∶Ab∶ab=10∶1∶1∶10,出现两多两少情况,因此A/a、B/b两对等位基因位于一对同源染色体上,根据交换型配子所占比例应小于正常配子的比例,可知A、B连锁,a、b连锁,Ab、aB配子的出现是同源染色体的非姐妹染色单体之间发生交叉互换的结果,A、C、D错误,B正确。2.(2025·杭州模拟)GAL4基因的表达产物能识别启动子中的UAS序列,从而驱动UAS序列下游基因的表达。野生型雌、雄果蝇均为无色翅,且基因组中无GAL4基因和含UAS序列的启动子。科研人员利用基因工程在雄果蝇的一条Ⅲ号染色体上插入GAL4基因,雌果蝇的某一条染色体上插入含有UAS序列的启动子的绿色荧光蛋白基因。科研小组利用杂交实验对雌果蝇中外源基因插入的位置进行判断:将上述雌、雄果蝇杂交得到F1,让F1中绿色翅雌、雄果蝇随机交配,由于绿色荧光蛋白基因插入位置不同将导致F2个体的表型和比例出现差异。下列说法错误的是()A.根据F1的性状分离比,无法确定亲本雌果蝇中绿色荧光蛋白基因的插入位置B.若绿色荧光蛋白基因插入Ⅲ号染色体上,则F2中绿色翅∶无色翅=1∶1C.若绿色荧光蛋白基因插入Ⅰ号染色体上,则F2中无色翅雌性个体的比例为7/16D.若绿色荧光蛋白基因插入X染色体上,则F2中无色翅个体的基因型共有6种【解析】选C。根据F1的性状分离比,无法确定亲本雌果蝇中绿色荧光蛋白基因的插入位置:若绿色荧光蛋白基因插入Ⅲ号染色体上,发生基因连锁,F1中绿色翅∶无色翅为1∶3,若插入Ⅲ号染色体以外的染色体上,两对基因遵循基因自由组合定律,F1中绿色翅与无色翅比例仍为1∶3,A正确;分析题意可知,同时具备GAL4和UAS绿色荧光蛋白基因的果蝇,才能合成GAL4蛋白驱动UAS下游的绿色荧光蛋白基因表达,从而表现出绿色荧光性状,若绿色荧光蛋白基因插入Ⅲ号染色体上,设GAL4为A,UAS绿色荧光蛋白基因为B,则F1的基因型为OAOB(O代表相关位置没有基因),由于两对基因连锁遗传,故配子为1/2OA、1/2OB,F2中绿色翅(2OAOB)∶无色翅(1OOAA+1OOBB)=1∶1,B正确;若绿色荧光蛋白基因插入Ⅰ号染色体上,两对基因独立遗传,则F2中无色翅占7/16,由于雌、雄比例为1∶1,故无色翅雌性个体的比例为7/32,C错误;设插入GAL4基因用A表示(没有该基因用O表示),插入UAS绿色荧光蛋白基因用B表示(没有该基因用O表示),若绿色荧光蛋白基因插入X染色体上,亲本基因型即AOXOY×OOXBXO,F2中无色翅个体的基因型共有6种,为OOXBXO,OOXBXB,AAXOY,OOXBY,OOXOY,AOXOY,D正确。5.(不定项)在二倍体生物中,单体(2n-1)指体细胞中某对同源染色体缺失一条的个体,三体(2n+1)指体细胞中某对同源染色体多一条的个体,单体和三体都可以用于基因定位。某大豆突变株表现为黄叶(yy),为探究Y/y是否位于7号染色体上,用该突变株分别与单体(7号染色体缺失一条)、三体(7号染色体多一条)绿叶纯合植株杂交得F1,让F1自交得F2。已知单体和三体产生的配子均可育,而一对同源染色体均缺失的个体致死。以下叙述错误的是()A.通过突变株与单体杂交的F1即可进行基因定位,而与三体杂交的F1则不能B.若突变株与单体杂交的F2黄叶∶绿叶=3∶4,则Y/y基因位于7号染色体上C.若突变株与三体杂交的F2黄叶∶绿叶=5∶31,则Y/y基因位于7号染色体上D.若Y/y基因不位于7号染色体,则突变株与单体或三体杂交的F2全为黄叶∶绿叶=1∶2【解析】选B、D。若Y/y位于7号染色体上,则突变株基因型为yy,而单体绿色纯合植株的基因型为YO,二者杂交后代为Yy∶yO=1∶1,表现为绿色和黄色;若Y/y不位于7号染色体上,则突变株基因型为yy,而单体绿色纯合植株的基因型为YY,二者杂交后代均为Yy,表现为绿色。若Y/y位于7号染色体上,则突变株基因型为yy,而三体绿色纯合植株的基因型为YYY,YYY产生的配子为YY或Y,因此二者杂交后代为YYy或Yy,均为绿色;若Y/y不位于7号染色体上,则突变株基因型为yy,而三体绿色纯合植株的基因型为YY,二者杂交后代均为Yy,表现为绿色。因此通过突变株与单体杂交的F1即可进行基因定位,而与三体杂交的F1则不能,A正确。若Y/y位于7号染色体上,则突变株基因型为yy,而单体绿色纯合植株的基因型为YO,二者杂交后代为Yy∶yO=1∶1,表现为绿色和黄色,F1中Yy自交后代Y_=1/2×3/4=3/8,yy=1/2×1/4=1/8,yO自交后代为1/2×1/4=1/8yy、1/2×1/2=1/4yO,由于一对同源染色体均缺失的个体致死,所以致死个体为1/2×1/4=1/8,所以F2黄叶∶绿叶=4∶3,B错误。若Y/y位于7号染色体上,则突变株基因型为yy,而三体绿色纯合植株的基因型为YYY,YYY产生的配子为1/2YY或1/2Y,因此二者杂交后代为1/2YYy或1/2Yy,均为绿色,YYy产生的配子类型和比例为YY∶Yy∶Y∶y=1∶2∶2∶1,自交后代黄叶为1/2×1/6×1/6=1/72,Yy自交产生的后代中yy占1/2×1/4=1/8,因此F1自交后代黄叶占1/72+1/8=10/72,绿叶占1-10/72=62/72,因此F2黄叶∶绿叶=5∶31,C正确。若Y/y基因不位于7号染色体,突变株基因型为yy,单体或三体基因型为YY,则突变株与单体或三体杂交,F1的基因型都是Yy,F1自交,F2的表型及比例都是绿叶∶黄叶=3∶1,D错误。二、非选择题:本题共2个小题,共24分。6.(12分)杂种优势在玉米生产上已取得了举世瞩目的成就,现利用基因工程将一个Z基因转入玉米品系1中获得雄性不育植株M(含Z基因的植株产生的花粉是不育的)。为进一步改良玉米品种,将抗虫基因D和抗病基因E转入玉米品系2中获得既抗虫又抗病的两株转基因植物S1、S2。已知D、E基因能一次或几次插入并整合到受体细胞染色体上,D或E基因对应的位置上不含抗虫或抗病基因的记为d、e,不考虑其他变异。回答下列问题。(1)(2分)让M植株与正常植株杂交得F1,F1随机交配得F2,F2中雄性不育植株所占比例为_______,让F2随机交配得F3,F3中Z基因的频率为_______。

【解析】(1)M植株中插入了一个Z基因,分析Z基因的频率时,可将M植株的基因型记为ZO(O表示不含Z基因),将正常植株的基因型记为OO,则F1中ZO∶OO=1∶1,即F1产生的雌配子中Z∶O=1∶3,而ZO为雄性不育植株,所以雄配子全为O,可用棋盘法分析F1随机交配得F2的情况:配子1/4Z3/4OO1/4ZO3/4OOF2中雄性不育植株所占比例为1/4;F2产生的雌配子为Z∶O=1∶7,雄配子全为O,可用棋盘法分析F2随机交配得F3的情况:配子1/8Z7/8OO1/8ZO7/8OOF3中Z基因的频率=1/8×1/2=1/16。(2)(2分)下表为S1自交得到的F1'中各植株比例,让F1'植株随机交配,则F2'植株的表型及比例是__________。

F1'各植株比例抗虫抗病抗虫不抗病不抗虫抗病1/21/41/4【解析】(2)题干信息显示,S1自交产生的F1'中抗虫∶不抗虫与抗病∶不抗病均为3∶1,且无不抗虫不抗病的个体,可推知S1中D、E基因的位置如图所示:。由于亲本与F1'产生的配子及比例未发生改变,所以F1'植株随机交配产生的F2'植株中表型及比例为抗虫抗病∶抗虫不抗病∶不抗虫抗病=2∶1∶1。(3)(2分)若S2中插入了2个抗虫基因和2个抗病基因,已知插入的D基因和E基因在染色体上的位置关系如图所示,则S2自交得到的子代植株的表型及比例是_________________________。

【解析】(3)由题图推知,该S2植株产生的配子类型有1DDE、1DDe、1DdE、1Dde、1DEE、1DEe、1dEE、1dEe,若同时含有抗虫和抗病基因的配子记为DE,含有抗虫基因不含抗病基因的记为De,含有抗病基因不含抗虫基因的记为dE,则S2产生的雌、雄配子及比例可简化为DE∶De∶dE=2∶1∶1,则S2自交后代中抗虫抗病∶抗虫不抗病∶不抗虫抗病=14∶1∶1。(4)(6分)为判断M植株的Z基因的位置,让M植株与S2杂交获得F1'',然后对F1''雄性不育植株中既抗虫又抗病植株的配子进行基因分析:①若不含Z基因的配子中,含D基因的配子数量与含E基因的配子数量相当,则Z基因的位置是_______________。

②若不含Z基因的配子中,含D基因的配子数量多于含E基因的配子数量,则Z基因的位置是_________________________。

③若不含Z基因的配子中,含D基因的配子数量少于含E基因的配子数量,则Z基因的位置是_________________________。

【解析】(4)M植株雄性不育,只能作母本,判断M植株的Z基因的位置,可采用逆推法分析。第一步:分析S2产生的配子情况。S2只能产生4种既含有抗虫基因又含有抗病基因的配子,如图1所示:第二步:分析F1''雄性不育植株中既抗虫又抗病植株的配子产生情况。以Z基因位于2号染色体上为例进行分析,M植株与S2杂交,F1''雄性不育植株中既抗虫又抗病植株1号、2号和3号染色体上的相关基因分布情况如图2所示,由于Z基因与D基因在同源染色体上,分析不含Z基因的配子中含D基因的配子与含E基因的配子的产生概率如图2所示。同理分析,当Z基因位于1号染色体上,或1、2、3号染色体的非同源染色体上时,不含Z基因的配子中含E基因的配子和含D基因的配子数量相等;当Z基因位于3号染色体上时,不含Z基因的配子中含E基因的配子数量多于含D基因的配子数量。答案:(1)1/41/16(2)抗虫抗病∶抗虫不抗病∶不抗虫抗病=2∶1∶1(3)抗虫抗病∶抗虫不抗病∶不抗虫抗病=14∶1∶1(4)位于1号染色体上,或1、2、3号染色体的非同源染色体上位于2号染色体上位于3号染色体上7.(12分)牵牛花是一年生草本植物,鲜艳的颜色和香味会吸引蜜蜂等昆虫采食花蜜,帮助其完成传粉。某种牵牛花颜色由A/a、B/b两对基因控制,A基因控制色素合成(AA和Aa的效应相同),B基因为修饰基因,能淡化花的颜色,花色与基因型的关系如下表。两株纯合的白花植株杂交,F1均开粉花,F1自交得F2。回答下列问题:基因型A_BbA_bbA_BB或aa__花的颜色粉色红色白色(1)(3分)白花植株的基因型有_______种,亲本纯合白花植株的基因型为__________________。若两对基因独立遗传,让F2粉花植株自然繁殖,子代白花植株所占比例为_______。

【解析】(1)白色的基因型为A_BB或aa__,所以白花植株的基因型有5种,它们分别是AABB、AaBB、aaBB、aaBb、aabb。粉色的基因型为A_Bb,亲本纯合白花植株杂交,F1均开粉花,说明亲本纯合白花植株的基因型为aabb和AABB,F1的基因型为AaBb。若两对基因独立遗传,则遵循自由组合定律。F2粉花植株的基因型为1/3AABb、2/3AaBb,产生的配子为2/6AB、2/6Ab、1/6aB、1/6ab。让F2粉花植株自然繁殖,子代白花植株所占比例为2/6AB×2/6AB+2×2/6AB×1/6aB+2/6(aB+ab)×2/6(aB+ab)=1/3。(2)(1分)若某公园移栽了多株白色牵牛花,则下一年牵牛花的花色有_______________。

【解析】(2)白色的基因型为A_BB或aa__。若某公园移栽了多株白色牵牛花,则后代可以出现A_BB、aa__和A_Bb基因型,不会出现A_bb,所以下一年牵牛花的花色有粉色、白色。(3)(2分)让纯合白花植株和纯合红花植株杂交,产生的子一代植株的花色全为粉色。请写出可能的杂交组合:_____________________________。

【解析】(3)纯合白花植株的基因型有AABB、aaBB、aabb,纯合红花植株的基因型为AAbb。让纯合白花植株和纯合红花植株杂交,产生的子一代植株的花色全为粉色(A_Bb),说明双亲可能的杂交组合为AABB×AAbb或aaBB×AAbb。(4)(6分)某课题小组选用基因型为AaBb的植株设计实验,假设A/a、B/b两对基因在染色体上的位置有三种类型,请结合下图信息,在方框中画出未给出的类型。为探究这两对基因的位置及遗传特点,现选用粉色牵牛花植株(AaBb)进行自交实验。操作步骤:牵牛花植株自交→观察、统计子代植株花的颜色及比例。预测实验现象,分析得出结论(不考虑染色体互换):a.若子代植株的花色表型及比例为_______________________________,则两对基因的分布属于图中第一种类型,其遗传符合基因的___________定律;对该粉色牵牛花(AaBb)测交,后代表型及比例为_____________________________。

b.若子代植株的花色表型及比例为_______________________,则两对基因的分布属于图中第二种类型。

c.若子代植株的花色表型及比例为___________________________,则两对基因的分布符合图中第三种类型。

【解析】(4)A/a、B/b两对基因在染色体上的位置有三种类型:第一种类型是两对基因分别位于两对同源染色体上。第二、三种类型都是两对基因位于一对同源染色体上,但基因的连锁情况有差异。图示的第三种类型是基因A和b连锁(位于同一条染色体上)、a和B连锁,第二种类型应该是基因A和B连锁、a和b连锁,第二种类型如图所示:a.若两对基因的分布属于图中第一种类型,则其遗传符合基因的自由组合定律。粉色牵牛花植株(AaBb)产生的配子及比例为AB∶Ab∶aB∶ab=1∶1∶1∶1,其自交子代植株的花色表型及比例为红花(3A_bb)∶粉花(6A_Bb)∶白花(3A_BB+3aaB_+1aabb)=3∶6∶7。让该粉色牵牛花(AaBb)与白色牵牛花(aabb)测交,后代表型及比例为红色(1Aabb)∶粉色(1AaBb)∶白色(1aaBb+1aabb)=1∶1∶2。b.若两对基因的分布属于图中第二种类型,则粉色牵牛花植株(AaBb)产生的配子及其比例为AB∶ab=1∶1,其自交子代植株的花色表型及比例为粉花(2AaBb)∶白花(1AABB+1aabb)=1∶1。c.若两对基因的分布符合图中第三种类型,则粉色牵牛花植株(AaBb)产生的配子及其比例为Ab∶aB=1∶1,其自交子代植株的花色表型及比例为红花(1AAbb)∶粉花(2AaBb)∶白花(1aaBB)=1∶2∶1。答案:(1)5aabb和AABB1/3(2)粉色、白色(3)AABB×AAbb或aaBB×AAbb(4)红花∶粉花∶白花=3∶6∶7自由组合红色∶粉色∶白色=1∶1∶2粉花∶白花=1∶1红花∶粉花∶白花=1∶2∶1【加固训练】番茄营养价值高、适应性强,是我国普遍栽培的主要果蔬之一。依据果实末端是否形成尖端,可将番茄果实分为尖端果实和无尖端果实,该相对性状由一对等位基因T/t控制。番茄无尖端果实末端通常出现坏死疤痕,极大的影响了番茄果实的品质。为探究番茄尖端果实发育和遗传机制,科学家进行了相关研究。(1)将甲品系番茄(无尖端果实)和乙品系番茄(尖端果实)杂交,F1均为无尖端果实,F1自交所得F2表型及比例为____。

【解析】(1)甲品系番茄(无尖端果实)和乙品系番茄(尖端果实)杂交,F1均为无尖端果实,说明无尖端果实为显性性状,该相对性状由一对等位基因T/t控制,因此F1自交,F2表型及比例为无尖端果实∶尖端果实=3∶1。(2)控制尖端果实的基因位于Ⅱ号或Ⅲ号染色体上,科学家利用STR技术来研究尖端果实基因的准确位置。STR是染色体DNA中的简单串联重复序列,该序列具有特异性,非同源染色体和不同品种的同源染色体上的STR不同。研究者提取F2中20株尖端果实核DNA,利用Ⅱ号和Ⅲ号染色体上特异性STR进行PCR扩增、电泳,结果如图一所示,图中结果表明__________