高中生物基因自由组合定律专题练习

高中生物基因自由组合定律专题练习基因自由组合定律是遗传学的核心内容之一，它揭示了位于非同源染色体上的非等位基因之间的遗传规律。掌握这一定律，不仅能够帮助我们理解生物性状多样性的成因，也是解决复杂遗传问题的基础。本专题练习旨在通过一系列精心设计的题目，帮助同学们深化对自由组合定律的理解，提升解题技巧和综合应用能力。一、核心概念回顾与方法提炼在进入习题之前，让我们简要回顾一下基因自由组合定律的核心内容与解题的基本方法，这将有助于我们更高效地解决后续问题。基因自由组合定律的实质是：在减数分裂形成配子的过程中，同源染色体上的等位基因彼此分离的同时，非同源染色体上的非等位基因自由组合。这一定律的适用条件包括：进行有性生殖的真核生物、细胞核内染色体上的基因、两对或两对以上位于非同源染色体上的非等位基因。解决自由组合定律相关问题，常用的方法有“棋盘法”和“分枝法”。棋盘法直观易懂，能清晰展示配子结合的所有可能性，但在涉及多对基因时会显得繁琐。分枝法则更为高效，它将每对基因的遗传单独考虑，然后将结果相乘，体现了“乘法原理”在遗传学中的应用。同学们应根据具体题目特点，灵活选择合适的方法。此外，理解并运用“先分后合”的思想至关重要，即将多对基因的遗传问题分解为若干个一对基因的分离定律问题，逐一解决后再进行组合。二、典型例题精析例题1：基础推断与概率计算题目：豌豆的黄色子叶（Y）对绿色子叶（y）为显性，圆粒种子（R）对皱粒种子（r）为显性。现有一基因型为YyRr的黄色圆粒豌豆与一基因型为yyRr的绿色圆粒豌豆杂交。请回答下列问题：（1）双亲产生的配子种类分别有多少种？（2）杂交后代中，基因型有多少种？表现型有多少种？（3）杂交后代中，表现型为黄色圆粒的概率是多少？（4）杂交后代中，基因型为YyRR的概率是多少？解析：（1）要确定双亲产生的配子种类，我们需对每对基因单独分析。对于YyRr的亲本：Yy这一对等位基因，能产生Y和y两种配子；Rr这一对等位基因，能产生R和r两种配子。根据自由组合定律，非等位基因自由组合，所以该亲本产生的配子种类为2（Y/y）×2（R/r）=4种，分别是YR、Yr、yR、yr。对于yyRr的亲本：yy这一对等位基因，只能产生y一种配子；Rr这一对等位基因，能产生R和r两种配子。因此，该亲本产生的配子种类为1（y）×2（R/r）=2种，分别是yR、yr。（2）杂交后代的基因型种类和表现型种类，同样可通过分解为单对基因杂交来计算。先看Yy×yy：后代基因型有Yy、yy共2种，表现型有黄色（Yy）、绿色（yy）共2种。再看Rr×Rr：后代基因型有RR、Rr、rr共3种，表现型有圆粒（RR、Rr）、皱粒（rr）共2种。因此，杂交后代的基因型种类为2×3=6种，表现型种类为2×2=4种。（3）计算后代中表现型为黄色圆粒的概率。黄色圆粒意味着基因型为Y_R_。Yy×yy产生Y_的概率为1/2（Yy）。Rr×Rr产生R_的概率为3/4（RR+Rr）。所以，黄色圆粒（Y_R_）的概率为1/2×3/4=3/8。（4）计算后代中基因型为YyRR的概率。Yy×yy产生Yy的概率为1/2。Rr×Rr产生RR的概率为1/4。因此，YyRR的概率为1/2×1/4=1/8。答案：（1）4种、2种；（2）6种、4种；（3）3/8；（4）1/8。例题2：由子代推亲代基因型题目：某种植物的花色由两对独立遗传的等位基因控制，红色（A）对白色（a）为显性，花瓣边缘有缺刻（B）对无缺刻（b）为显性。现有两株该植物杂交，其子代的表现型及比例如下：红色缺刻：红色无缺刻：白色缺刻：白色无缺刻=3:1:3:1。请推断双亲的基因型。解析：由题意可知，两对基因独立遗传，遵循自由组合定律。我们可以将两对相对性状分开单独分析，即分别考虑花色和花瓣边缘这两个性状在子代中的比例。首先分析花色（红色A对白色a为显性）：子代中红色（A_）：白色（aa）=（3+1）：（3+1）=4:4=1:1。当子代显性：隐性=1:1时，通常亲本的基因型组合为Aa×aa（测交）。因此，控制花色的双亲基因型为Aa和aa。再分析花瓣边缘（缺刻B对无缺刻b为显性）：子代中缺刻（B_）：无缺刻（bb）=（3+3）：（1+1）=6:2=3:1。子代显性：隐性=3:1，这是杂合子自交（Bb×Bb）的典型比例。因此，控制花瓣边缘的双亲基因型为Bb和Bb。综合以上两个性状的分析结果，将双亲的基因型组合起来。由于两对基因独立遗传，因此双亲的基因型为AaBb（红色缺刻）和aaBb（白色缺刻）。验证：我们可以用棋盘法或分枝法验证。AaBb×aaBb，对于A/a基因，产生A和a配子；对于B/b基因，一方产生B和b，另一方也产生B和b。后代花色A_:aa=1:1，花瓣B_:bb=3:1，符合题目所给比例。答案：双亲的基因型为AaBb和aaBb。例题3：自由组合定律中的特殊分离比（拓展）题目：某种昆虫的体色有黑色、灰色和白色三种，由两对等位基因（A/a、B/b）控制，且两对等位基因独立遗传。现有两个纯合品系杂交，F1全为黑色，F1雌雄个体相互交配得F2，F2的表现型及比例为黑色：灰色：白色=9:6:1。请分析：（1）该昆虫体色的遗传遵循什么定律？（2）写出F2中黑色、灰色、白色对应的基因型。解析：（1）题目中明确指出两对等位基因独立遗传，因此该昆虫体色的遗传遵循基因的自由组合定律。F2的表现型比例9:6:1是9:3:3:1的变式，进一步印证了这一点。（2）F2的比例为9:6:1。我们知道，9:3:3:1是AaBb自交后代的典型比例，对应A_B_:A_bb:aaB_:aabb。现在9:6:1，可以将中间的两个3合并，即9（A_B_）：（3A_bb+3aaB_）6：1（aabb）。由此可以推测：A_B_表现为黑色；A_bb和aaB_表现为灰色（即只有一对显性基因时）；aabb表现为白色（两对基因均为隐性时）。答案：（1）基因的自由组合定律；（2）黑色：A_B_；灰色：A_bb、aaB_；白色：aabb。三、专题练习题基础巩固1.水稻的高秆（D）对矮秆（d）为显性，抗稻瘟病（R）对易感稻瘟病（r）为显性，两对基因独立遗传。现有纯合高秆抗稻瘟病（DDRR）和纯合矮秆易感稻瘟病（ddrr）的水稻杂交得F1，F1自交得F2。请回答：（1）F1的基因型是________，表现型是________。（2）F2中能稳定遗传的矮秆抗稻瘟病个体所占的比例是________。（3）F2中高秆抗稻瘟病个体的基因型有________种，其中杂合子占________。2.番茄的红果（R）对黄果（r）为显性，二室（M）对多室（m）为显性。现将红果二室的番茄与红果多室的番茄杂交，其子代的表现型及数量如下：红果二室：红果多室：黄果二室：黄果多室=3:3:1:1。则双亲的基因型是________和________。能力提升3.某种哺乳动物的直毛（B）对卷毛（b）为显性，黑色（C）对白色（c）为显性。这两对基因分别位于不同对的同源染色体上。基因型为BbCc的个体与“个体X”交配，子代的表现型有：直毛黑色、卷毛黑色、直毛白色、卷毛白色，它们之间的比例为3:3:1:1。则“个体X”的基因型是________。4.南瓜的果实形状有圆形、扁盘形和长形三种，受两对等位基因（A/a、B/b）控制。现将两株圆形南瓜杂交，F1全为扁盘形南瓜。F1自交得F2，F2的表现型及比例为扁盘形：圆形：长形=9:6:1。回答下列问题：（1）南瓜果实形状的遗传________（填“遵循”或“不遵循”）基因的自由组合定律。（2）亲本圆形南瓜的基因型是________和________。（3）F2中圆形南瓜的基因型有________种，其中纯合子所占的比例是________。四、参考答案与提示基础巩固1.（1）DdRr，高秆抗稻瘟病。（提示：DDRR×ddrr→F1为DdRr，表现显性性状。）（2）1/16。（提示：F2中稳定遗传的矮秆抗稻瘟病个体基因型为ddRR，比例为1/4×1/4=1/16。）（3）4，8/9。（提示：F2中高秆抗稻瘟病（D_R_）的基因型有DDRR、DDRr、DdRR、DdRr共4种。其中纯合子DDRR占1/9，杂合子占1-1/9=8/9。）2.RrMm，Rrmm。（提示：红果×红果→红果:黄果=3:1，推知亲本为Rr×Rr；二室×多室→二室:多室=1:1，推知亲本为Mm×mm。）能力提升3.bbCc。（提示：子代直毛:卷毛=(3+1):(3+1)=1:1→Bb×bb；黑色:白色=(3+3):(1+1)=3:1→Cc×Cc。因此，个体X为bbCc。）4.（1）遵循。（提示：F2比例9:6:1是9:3:3:1的变式，符合自由组合定律。）（2）AAbb，aaBB（或aaBB，AAbb）。（提示：F1为AaBb（扁盘形），则亲本圆形为A_bb和aaB_的纯合子，即AAbb和aaBB。）（3）4，1/3。（提示：F2中圆形南瓜的基因型为A_bb（AAbb、Aabb）和aaB_（aaBB、aaBb），共4种。其中纯合子为AAbb和aaBB，占2/6=1/3。）五、总结与反思基因自由组合定律的习题解答，关键在于深刻理解定律的实质，并能熟练运用“分解组合法”（即先将多对基因分开按分离定律分析，再将结果组合）。在解题时，首先要判断是否符合自由组合定律的适用条件（独立遗传），然后根据题目