2026《金版教程》高考复习方案生物创新多选版-微专题6 基因位置的判断及相关实验设计

一、探究基因位于常染色体上、X染色体、XY同源染色体上1．判断基因在常染色体/X染色体上(1)当显隐性未知注：判断核基因/质基因(2)若相对性状的显隐性已知，只需一个杂交组合判断基因的位置，则用隐性雌性个体与显性雄性纯合个体杂交的方法。即：注：如果是ZW型生物，则用显雌与隐雄杂交。(3)在确定雌性个体为杂合子的条件下2．判断基因在X染色体/XY同源染色体(1)用“纯合隐性雌×纯合显性雄”进行杂交，观察分析F1的性状。即：(2)用“杂合显性雌×纯合显性雄”进行杂交，观察分析F1的性状。即：3．判断基因在常染色体/XY同源染色体(1)在已知性状的显隐性的条件下，若限定一次杂交实验来证明，则可采用“隐性雌×显性雄(杂合)”杂交组合，观察分析F1的性状表现。分析如下：(2)在已知性状的显隐性的条件下，未限定杂交实验次数时，则可采用以下方法，通过观察F2的性状表现来判断：4．数据信息分析法确定基因位置除了上述所列的实验法外，还可依据子代性别、性状的数量分析确认基因位置：灰身、直毛灰身、分叉毛黑身、直毛黑身、分叉毛雌蝇eq\f(3,4)0eq\f(1,4)0雄蝇eq\f(3,8)eq\f(3,8)eq\f(1,8)eq\f(1,8)据表格信息：灰身与黑身的比例，雌蝇中3∶1，雄蝇中也为3∶1，二者相同，故为常染色体遗传。直毛与分叉毛的比例，雌蝇中4∶0，雄蝇中1∶1，二者不同，故为伴性遗传。5．假设分析逆向推断法假设基因位于X染色体上，分析结果；假设基因位于常染色体上，分析结果。将得到的结果与已知条件比较，即可确定基因位于X染色体上还是常染色体上。[例1]某XY型性别决定的昆虫，其翅型长翅对截翅为显性，眼色紫眼对红眼为显性，翅型由等位基因T/t控制，眼色由等位基因R/r控制，且Y染色体上无相关基因。某小组以长翅红眼雄性、截翅紫眼雌性昆虫为亲本进行杂交实验，子代的表型及其比例为长翅红眼∶长翅紫眼∶截翅红眼∶截翅紫眼＝1∶1∶1∶1。下列说法正确的是()A．T/t，R/r基因的遗传遵循基因的自由组合定律B．根据子代翅型表现中的雌雄比例可以判断T/t基因是否位于X染色体C．亲代雌雄个体均为杂合子D．若子代表型及比例在雌雄个体中一致，则两对基因均位于常染色体上答案：B解析：以长翅红眼雄性、截翅紫眼雌性昆虫为亲本进行杂交实验，无论T/t，R/r基因是独立遗传还是连锁，子代的表型及其比例均可能出现长翅红眼∶长翅紫眼∶截翅红眼∶截翅紫眼＝1∶1∶1∶1，A错误；翅型由等位基因T/t控制，根据子代翅型表现中的雌雄比例可以判断T/t基因是否位于X染色体：若形状与性别相关联，证明相关基因位于X染色体，若雌雄个体间无差异，说明位于常染色体上，B正确；亲代雌雄个体不一定均为杂合子，如rrXTY×RrXtXt，也可出现上述比例，C错误；若子代表型及比例在雌雄个体中一致，则两对基因不一定均位于常染色体上，如TtXrY×ttXRXr，子代性状在雌雄个体间表现一致，D错误。[例2](多选)某一年生植物的性别决定方式为XY型，X、Y染色体上具有同源区段，该区段可存在等位基因。现有同源区段上某对基因(D、d)均为杂合子的雌雄个体构成的种群(假设雄性个体的基因型均相同，且不考虑基因突变和染色体变异，产生的后代均存活)。下列说法不正确的是()A．该种群个体的基因型有XDXd、XDYd、XdYD3种类型B．当F1的雌性有两种表型时，D基因位于雄性的X染色体上C．当F1的雄性有两种表型时，D基因位于雄性的Y染色体上D．X、Y染色体同源区段上基因的遗传仍然遵循基因的分离定律答案：ABC解析：种群中均为杂合子，雌性的基因型均为XDXd，由题意可知，雄性的基因型有一种，即XDYd或XdYD，因此种群中的基因型有两种类型，A错误；当F1的雌性有两种表型时，亲本雄性的基因型为XdYD，D基因位于雄性的Y染色体上，B错误；当F1的雄性有两种表型时，亲本雄性的基因型为XDYd，D基因位于雄性的X染色体上，C错误；X、Y染色体同源区段上基因的遗传仍然遵循基因的分离定律，D正确。[例3](2022·海南，18)家蚕是二倍体生物(2n＝56)，雌、雄个体性染色体组成分别是ZW、ZZ。某研究所在野生家蚕资源调查中发现了一些隐性纯合突变体。这些突变体的表型、基因及基因所在染色体见表。回答下列问题。突变体表型基因基因所在染色体第二隐性灰卵a12号第二多星纹b12号抗浓核病d15号幼蚕巧克力色eZ(1)幼蚕巧克力色的控制基因位于性染色体上，该性状的遗传总是和性别相关联，这种现象称为________。(2)表中所列的基因，不能与b基因进行自由组合的是________。(3)正常情况下，雌家蚕的1个染色体组含有________条染色体，雌家蚕处于减数分裂Ⅱ后期的细胞含有________条W染色体。(4)幼蚕不抗浓核病(D)对抗浓核病(d)为显性，黑色(E)对巧克力色(e)为显性。为鉴定一只不抗浓核病黑色雄性幼蚕的基因型，某同学将其饲养至成虫后，与若干只基因型为ddZeW的雌蚕成虫交配，产生的F1幼蚕全部为黑色，且不抗浓核病与抗浓核病个体的比例为1∶1，则该雄性幼蚕的基因型是________。(5)家蚕的成虫称为家蚕蛾，已知家蚕蛾有鳞毛和无鳞毛这对相对性状受一对等位基因控制。现有纯合的有鳞毛和无鳞毛的家蚕蛾雌、雄个体若干只，设计实验探究控制有鳞毛和无鳞毛的基因是位于常染色体上还是Z染色体上(不考虑Z、W同源区段)，并判断有鳞毛和无鳞毛的显隐性。要求简要写出实验思路、预期结果及结论。答案：(1)伴性遗传(2)a基因(3)280或2(4)DdZEZE(5)实验思路：选用不同性状的雌雄个体进行正反交实验，正交：有鳞毛雌性×无鳞毛雄性，反交：有鳞毛雄性×无鳞毛雌性。预期结果及结论：若正反交子代表型一致，且与性别无关，则该对等位基因位于常染色体上，子代表现出的性状为显性；若正反交子代表型不一致，一组子代雌雄个体各为一种性状，另一组子代雌雄个体性状相同，则该对等位基因位于Z染色体上，且子代雄性个体表现出的性状为显性。解析：(2)只有位于非同源染色体上的非等位基因的遗传才遵循基因的自由组合定律，a基因与b基因均位于12号染色体上，二者不能进行自由组合。(3)正常情况下，家蚕(2n＝56)的每个染色体组均含有28条染色体。由于减数第一次分裂发生同源染色体的分离，因此雌家蚕(ZW)处于减数第二次分裂后期的细胞含有0或2条W染色体。(4)不抗浓核病黑色雄蚕(D_ZEZ－)与基因型为ddZeW的雌蚕杂交，后代全部为黑色，则该雄蚕体色基因型为ZEZE，后代不抗浓核病与抗浓核病个体的比例为1∶1，则该雄蚕不抗浓核病的基因型为Dd，故该雄蚕基因型为DdZEZE。(5)判断性状的显隐性及基因位于常染色体上还是性染色体上，常选用雌雄个体为不同性状的纯合亲本进行正反交实验，实验思路、预期结果及结论详见答案。[例4]野生型果蝇(纯合子)的眼形是圆眼，某遗传学家在研究中偶然发现一只棒眼雄果蝇，他想探究果蝇眼形的遗传方式，设计了如图甲所示实验。雄果蝇染色体的模式图及性染色体放大图如图乙所示。据图分析回答下列问题：(1)若F2中圆眼∶棒眼≈3∶1，且雌、雄果蝇个体中均有圆眼、棒眼，则控制圆眼、棒眼的基因位于________染色体上。(2)若F2中圆眼∶棒眼≈3∶1，但仅在雄果蝇中有棒眼，则控制圆眼、棒眼的基因可能位于__________________________上，也可能位于__________________________上。(3)请从野生型、F1、F2中选择合适的个体，设计方案，对上述(2)中的问题作出进一步判断。实验步骤：①用F2中棒眼雄果蝇与F1中雌果蝇交配，得到____________；②用________与________交配，观察子代中有没有________个体出现。预期结果与结论：①若只有雄果蝇中出现棒眼个体，则圆、棒眼基因位于________________上；②若子代中没有棒眼果蝇出现，则圆、棒眼基因位于________________________上。答案：(1)常(2)X染色体的Ⅱ区段X、Y染色体的同源区段Ⅰ(顺序可颠倒)(3)实验步骤：①棒眼雌果蝇②棒眼雌果蝇野生型雄果蝇棒眼预期结果与结论：①X染色体的Ⅱ区段②X、Y染色体的同源区段Ⅰ解析：假设控制圆眼、棒眼的基因用D、d表示。(1)果蝇的圆眼与棒眼杂交，F1全部是圆眼，说明果蝇的圆眼是显性性状，若F2中圆眼∶棒眼≈3∶1，且雌、雄果蝇个体中均有圆眼、棒眼，说明眼形的遗传与性别无关，则控制圆眼、棒眼的基因位于常染色体上。(2)若控制该性状的相关基因位于X染色体的Ⅱ区段上，则P：XDXD×XdY→F1，F1：XDXd×XDY→F2，F2：XDXd∶XDY∶XDXD∶XdY⇒圆眼∶棒眼＝3∶1；若该基因位于X、Y染色体的同源区段Ⅰ上，则P：XDXD×XdYd→F1，F1：XDXd×XDYd→F2，F2：XDXd∶XDYd∶XDXD∶XdYd⇒圆眼∶棒眼＝3∶1。(3)若基因位于X染色体的Ⅱ区段上，则F2中棒眼雄果蝇(XdY)×F1中雌果蝇(XDXd)→XDXd(圆眼)、XdXd(棒眼)、XdY(棒眼)、XDY(圆眼)，选取子代中的棒眼雌果蝇(XdXd)与野生型雄果蝇(XDY)交配→XDXd(圆眼)∶XdY(棒眼)＝1∶1，则只有雄果蝇中出现棒眼；若基因位于X、Y染色体的同源区段Ⅰ上，则F2中棒眼雄果蝇(XdYd)×F1中雌果蝇(XDXd)→XDXd(圆眼)、XdXd(棒眼)、XdYd(棒眼)、XDYd(圆眼)，选取子代中的棒眼雌果蝇(XdXd)与野生型雄果蝇(XDYD)交配→XDXd(圆眼)∶XdYD(圆眼)＝1∶1，则子代中没有棒眼果蝇出现。二、判断某一特定基因插入染色体上的类型1．当一种基因插入Aa个体(1)以一个B基因插入Aa个体为例，其插入形式可以有以下三种情况。(2)已知基因在每条染色体上最多插入1个且不影响其他基因，当两个B基因插入Aa个体时，其插入形式可以有以下几种情况。(3)当多个B基因插入Aa个体时，其插入形式与以上情况基本相似，此处不再赘述。2．当B、D两种基因同时插入Aa个体时，其插入形式更加复杂(1)二者同时插入一条染色体上，会产生3种插入方式，情况类似于一个B基因插入Aa个体。(2)二者分别插入不同的染色体上时，情况类似于两个B基因插入Aa个体。但因B、D属于不同基因，位置互换后种类不同。值得注意的是，这些不同的插入情况因其产生的配子类型不同，而导致子代表型比例出现差异。所以解答该类试题时，要在完成对上述图像的思维构建的前提下，着重分析题干中的相关信息，理清题干信息所带来的诸如配子存活情况、新的性状变化等条件，抽丝剥茧，寻找解题路径。[例5](2021·山东等级考改编)番茄是雌雄同花植物，可自花受粉也可异花受粉。M、m基因位于2号染色体上，基因型为mm的植株只产生可育雌配子，表现为小花、雄性不育。基因型为MM、Mm的植株表现为大花、可育。R、r基因位于5号染色体上，基因型为RR、Rr、rr的植株表型分别为：正常成熟红果、晚熟红果、晚熟黄果。细菌中的H基因控制某种酶的合成，导入H基因的转基因番茄植株中，H基因只在雄配子中表达，喷施萘乙酰胺(NAM)后含H基因的雄配子死亡。不考虑基因突变和染色体互换。(1)基因型为Mm的植株连续自交两代，F2中雄性不育植株所占的比例为________。雄性不育植株与野生型植株杂交所得可育晚熟红果杂交种的基因型为________，以该杂交种为亲本连续种植，若每代均随机受粉，则F2中可育晚熟红果植株所占比例为________。(2)已知H基因在每条染色体上最多插入1个且不影响其他基因。将H基因导入基因型为Mm的细胞并获得转基因植株甲和乙，植株甲和乙分别与雄性不育植株杂交，在形成配子时喷施NAM，F1均表现为雄性不育。若植株甲和乙的体细胞中含1个或多个H基因，则以上所得F1的体细胞中含有________个H基因。若植株甲的体细胞中仅含1个H基因，则H基因插入了________所在的染色体上。若植株乙的体细胞中含n个H基因，则H基因在染色体上的分布必须满足的条件是________________________________________________________________________________，植株乙与雄性不育植株杂交，若不喷施NAM，则子一代中不含H基因的雄性不育植株所占比例为________。(3)若植株甲的细胞中仅含1个H基因，在不喷施NAM的情况下，利用植株甲及非转基因植株通过一次杂交即可选育出与植株甲基因型相同的植株。请写出选育方案__________________________________________________________________________________。答案：(1)1/6MmRr5/12(2)0M基因必须有1个H基因位于M所在的染色体上，且2条同源染色体上不能同时存在H基因1/2n(3)以雄性不育植株为母本，植株甲为父本进行杂交，子代中大花植株即为所选植株(或：利用雄性不育植株与植株甲杂交，子代中大花植株即为所选植株)解析：(1)基因型为Mm的植株自交，F1中MM∶Mm∶mm＝1∶2∶1，其中MM、Mm的植株表现为大花、可育，mm的植株只产生可育雌配子，故只有1/3MM和2/3Mm能够自交，则F2中雄性不育植株mm所占的比例为2/3×1/4＝1/6。雄性不育植株mm与野生型植株杂交所得可育(Mm)晚熟红果(Rr)杂交种的基因型为MmRr，以该杂交种为亲本连续种植，若每代均随机受粉，即自由交配，两对等位基因自由组合，产生的配子有MR、Mr、mR、mr，比例为1∶1∶1∶1，则F1中有9种基因型，分别为：1MMRR、2MMRr、1MMrr、2MmRR、4MmRr、2Mmrr、1mmRR、2mmRr、1mmrr，F1产生的雌配子种类及比例为：MR∶Mr∶mR∶mr＝1∶1∶1∶1，雄配子种类及比例为：MR∶Mr∶mR∶mr＝2∶2∶1∶1，则F2中可育晚熟红果植株(基因型为M_Rr)所占比例为1/4×3/6＋1/4×3/6＋1/4×2/6＋1/4×2/6＝10/24，即5/12。(2)已知细菌中的H基因控制某种酶的合成，导入H基因的转基因番茄植株中，H基因只在雄配子中表达，喷施萘乙酰胺(NAM)后含H基因的雄配子死亡。H基因在每条染色体上最多插入1个且不影响其他基因。将H基因导入基因型为Mm的细胞，并获得转基因植株甲和乙，则H基因的可能位置有：插入了M基因所在的染色体上、插入了m基因所在的染色体上、插入了2号染色体以外的染色体上，植株甲和乙分别与雄性不育植株mm杂交，在形成配子时喷施NAM，则含H基因的雄配子死亡，结果F1均表现为雄性不育mm，说明含有M基因的雄配子死亡，即有H基因插入了M基因所在的染色体上。若植株甲和乙的体细胞中含1个或多个H基因，在产生雄配子时，含H基因的配子均不能存活，所以F1的体细胞中含有0个H基因。若植株甲的体细胞中仅含1个H基因，由分析可知H基因插入了M基因所在的染色体上，即H与M基因连锁。若植株乙的体细胞中含n个H基因，由分析可知H基因在染色体上的分布必须满足的条件是必须有1个H基因位于M所在染色体上，并且由于乙能产生雄配子，则2条同源染色体上不能同时存在H基因。植株乙与雄性不育植株杂交，若不喷施NAM，则雄配子有1/2n的比例不含H基因，则子一代中不含H基因的雄性不育植株所占比例为1/2n。(3)若植株甲的细胞中仅含1个H基因，且H基因插入了M基因所在的染色体上，在不喷施NAM的情况下，以雄性不育植株mm为母本、植株甲HMm为父本进行杂交，雌配子种类为m，雄配子为HM、m，则子代中大花植株(基因型为HMm)即为与植株甲基因型相同的植株(或：利用雄性不育植株与植株甲杂交，子代中大花植株即为所需植株)。[例6]果蝇体细胞有4对染色体，其中Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ号为常染色体。野生型果蝇体色为灰色；黄体果蝇由于y基因缺失而表现为黄色体色。GAL4/UAS是从酵母菌中发现的一种基因表达调控系统，其中的UAS片段连接在靶基因的前端，使靶基因不能表达；而GAL4基因表达出的GAL4蛋白能与染色体上的UAS片段结合，激活靶基因表达。科研人员将一个GAL4基因插入黄体雄果蝇的一条Ⅱ号染色体上，得到转基因雄果蝇甲；将UAS片段连接在y基因上游构建成UAS－y基因，并将其插入到黄体雌果蝇的某条染色体上，得到转基因雌果蝇乙。回答下列问题：(1)果蝇作为遗传学实验材料的优点有__________________________________________________________________________________。(写出两点即可)(2)甲与乙杂交得到的F1中出现了灰体果蝇，原因是__________________________________________________________________________________________________。(3)将甲与乙杂交，若F1中灰体∶黄体＝1∶3，________(填“能”或“不能”)据此判断UAS－y基因是否插入到乙的Ⅱ号染色体上，理由是______________________________________。(4)从F1中选择灰体果蝇随机交配得到F2，观察F2的表型及比例。①若F2的雌雄果蝇中灰体∶黄体＝________，则UAS－y基因插入到乙的Ⅱ号染色体上；②若F2的雌雄果蝇中灰体∶黄体＝________，则UAS－y基因插入到乙的Ⅲ号或Ⅳ号染色体上；③若F2中灰体雌蝇∶黄体雌蝇∶灰体雄蝇∶黄体雄蝇＝________，则UAS－y基因插入到乙的X染色体上。答案：(1)果蝇体型小，饲养管理容易；果蝇繁殖系数高；染色体数目少，便于遗传分析；有易于区分的性状(2)雄果蝇甲含有GAL4基因，雌果蝇乙含有UAS－y基因，两者杂交，F1中会出现同时含有两种基因的个体(3)不能无论UAS－y插入哪一条染色体上，F1中灰体与黄体的比例均为1∶3(4)①1∶1②9∶7③6∶2∶3∶5解析：(3)为便于理解，可假设插入GAL4基因用A表示(没有该基因用a表示)，插入UAS－y基因用B表示(没有该基因用b表示)。UAS－y基因插入的位置有3种可能：Ⅱ号染色体上(则甲乙基因型可表示为Aabb×aaBb，遵循连锁定律)、其他常染色体上(则甲乙基因型可表示为Aabb×aaBb，遵循自由组合定律)、X染色体上(则甲乙基因型可表示为AaXbY×aaXBXb，遵循自由组合定律)。但无论UAS－y基因插入哪一条染色体上，F1中灰体与黄体的比例均为1∶3，故根据F1性状比例不能判断UAS－y是否插入到乙的Ⅱ号染色体上。(4)已知GAL4插入到Ⅱ号染色体上，若UAS－y也插入到Ⅱ号染色体上，则甲乙基因型可表示为Aabb×aaBb，遵循连锁定律，F1中选择灰体雌雄果蝇(AaBb×AaBb)随机交配，则F2中基因型及比例为AaBb(灰体)∶AAbb(黄体)∶aaBB(黄体)＝2∶1∶1，故灰体∶黄体＝1∶1；若UAS－y基因插入到乙的Ⅲ号或Ⅳ号染色体上，则两种基因自由组合，故F2中灰体(A_B_)∶黄体(3A_bb、3aaB_、1aabb)＝9∶7；若UAS－y插入到X染色体上，则F1中灰体的基因型为AaXBY×AaXBXb，可推知F2果蝇的表型及比例为灰体雌∶黄体雌∶灰体雄∶黄体雄＝6∶2∶3∶5。三、判定某特定基因是否位于特定染色体上[例7]三体细胞减数分裂时，任意配对的两条染色体分离时，另一条染色体随机移向细胞任一极。三体玉米减数分裂一般产生两种类型的配子，一类是n＋1型，即配子中含有两条该同源染色体；一类是n型，即配子中含有一条该同源染色体，n＋1型配子若为卵细胞可正常参与受精，若为花粉则不能参与受精。回答下列问题：(1)已知玉米抗病(B)对感病(b)为显性，以基因型为bbb的三体玉米作为母本，基因型为BB的普通玉米为父本杂交，F1的基因型为________；取F1中三体玉米为父本，与感病普通玉米为母本杂交，则子代中表现为抗病与感病的比例为________。(2)现有2号染色体三体且感病玉米，若要通过杂交实验来确定感病基因是位于2号染色体还是其他染色体上。①该实验的思路：a．以纯合抗病普通玉米为父本，与该三体且感病玉米为母本杂交；b．从F1中选出三体植株作为________(填“父本”或“母本”)与感病普通玉米进行杂交；c．分析F2表现抗病与感病的比例。②实验结果及结论：若F2表型及比例为抗病∶感病＝________，则感病基因在其他染色体上；若F2表型及比例为抗病∶感病＝________，则感病基因在2号染色体上。答案：(1)Bbb、Bb1∶2(2)①父本②1∶11∶2解析：(1)根据题意以基因型为bbb的三体玉米作为母本，可以产生bb、b两种配子，与基因型为BB的普通玉米为父本杂交，F1的基因型有Bbb、Bb，取F1中三体玉米Bbb为父本，可以产生B、Bb、bb、b共4种配子，且比例为1∶2∶1∶2，因为n＋1型配子若为花粉则不能参与受精，则参与受精的配子及比例为B∶b＝1∶2，因此与感病普通玉米bb为母本杂交，则子代中表现为抗病与感病的比例为1∶2。(2)①该实验的思路：a.以纯合抗病普通玉米BB为父本，与该三体且感病玉米为母本杂交；b.从F1中选出三体植株作为父本与感病普通玉米进行杂交；c.分析F2表现抗病与感病的比例。②实验结果及结论：若等位基因(B、b)不位于2号染色体上，而在其他染色体上，则母本的基因型为bb，F1中三体的基因型为Bb，其与基因型为bb的玉米杂交，后代中表型及比例为抗病∶感病＝1∶1。若等位基因(B、b)位于2号染色体上，则F1中三体是由含B的配子和含bb的配子形成的，其基因型是Bbb，由于含n＋1型配子的花粉不能正常受精，所以F1中的雄性三体可进行正常受精的配子有B∶b＝1∶2，与基因型为bb的玉米杂交，后代中表型及比例为抗病∶感病＝1∶2。四、分子标记在基因定位中的作用[例8]植物叶片颜色变黄会影响光合速率。叶片颜色变黄的机制是作物育种研究的重要课题。(1)叶片变黄主要是由于分生区细胞发生基因突变或__________________，导致色素代谢系统中关键酶活性改变，光合色素合成受阻。(2)中国农科院在培育的黄瓜(雌雄同株，单性花)中发现一叶色突变体甲，表现为“苗期黄”。甲与野生型黄瓜正反交的F1均为野生型，F1自交，F2植株表现苗期黄的比例为1/4，仅从实验结果分析，能得出的结论有_______________________________________________________。该研究设计正反交实验的目的是__________________________________