基因定位習題分類及解題方法

北京 金術超

基因定位習題分類及解題方法

北京 金術超

基因與染色體的關系是高中生物必修2《遺傳與進化》中第二章第2節《基因在染色體上》的教學內容。此部分內容在教學中所占比重相對較小，教師在高三復習過程中一般也不作為專題進行復習。但有關基因與染色體之間的關系在考試命題中出現頻率較高，學生在解決相關問題時思路不清晰、易犯錯誤。本文根據具體例題對“基因與染色體的關系”的相關習題進行分類并進行解題方法指導，以幫助教師和學生理清思路，有效解決相關問題。

一、通過一次雜交進行基因定位的習題分類及解題方法

1.基因定位在常染色體或性染色體上的方法

通過一次雜交確定基因在常染色體上還是在X染色體上“分類推理”的方法：

（1）若已知該相對性狀的顯隱性關系，則可用雌性隱性個體與雄性顯性個體雜交進行判斷。若后代雌性全為顯性性狀、雄性全為隱性性狀，則相關基因位于X染色體上；若后代的性狀表現與性別無關，則相關基因位于常染色體上。

（2）若該相對性狀的顯隱性關系是未知的，則用正交和反交的方法進行判斷。若后代的性狀表現與性別無關，則相關基因位于常染色體上；若后代的性狀表現與性別有關，則相關基因位于X染色體上。

【例1】（1）已知果蠅的紅眼與白眼是一對等位基因控制的相對性狀。若實驗室有純合的紅眼和白眼雌、雄果蠅親本，你能否通過一代雜交實驗確定這對等位基因是位于常染色體還是位于X染色體上？請說明推導過程。

（2）已知果蠅的紅眼對白眼為顯性，且雌、雄果蠅均有紅眼和白眼類型?，F有若干紅眼和白眼的雌、雄果蠅，若用一次交配實驗即可證明這對基因位于哪種染色體上（不考慮X、Y同源區段），請選擇交配的親本表現型____________________________________________________________。

實驗預期及相關結論為：

①________________________________________；

②________________________________________；

③________________________________________。

【解析與答案】（1）能，取雌雄果蠅，進行正交和反交。即白眼♀×紅眼♂，紅眼♀×白眼♂，若正交、反交后代性狀表現一致，則該等位基因位于常染色體上；若正交、反交后代性狀表現不一致，則該等位基因位于X染色體上。

（2）白眼雌果蠅和紅眼雄果蠅

①子代中雌、雄果蠅全部為紅眼，則這對基因位于常染色體上

②子代中雌果蠅全部紅眼，雄果蠅全部白眼，則這對基因位于X染色體上

③子代中雌、雄果蠅既有紅眼又有白眼，則這對基因位于常染色體上

2.基因定位在具體的某條染色體上的方法

基因定位到具體的某條染色體上可以采用“反向推理”的方法進行。通過假設基因位于某條染色體上，從而會產生相關的配子，再根據這些配子在雜交過程中能夠產生與題干性狀相符的個體及比例得出結論：若能產生相關個體及比例可以判斷基因位于此染色體上，否則就不位于此染色體上。

【例2】生物中缺失一條染色體的個體叫單體（2n－1）。大多數動物的單體不能存活，但在黑腹果蠅 （2n＝8）中，點狀染色體 （4號染色體）缺失一條也可以存活，而且能夠繁殖后代，常用來進行遺傳學研究。分析回答：

果蠅群體中存在短肢個體，短肢基因位于常染色體上，短肢果蠅個體與純合正常肢個體交配得F1，F1自由交配得F2，子代的表現型及比例如下表所示。

短肢 正常肢F10 85 F279 245

非單體的純合正常肢雌雄果蠅互交，后代產生了4號染色體單體的正常肢果蠅（不考慮基因突變），欲利用其探究短肢基因是否位于4號染色體上。實驗步驟如下：

①非單體的短肢果蠅個體與該4號染色體單體的正常肢果蠅交配，獲得子代；

②統計子代的性狀表現并記錄。

實驗結果預測及結論：

若子代果蠅____________________，則說明短肢基因位于4號染色體上；

若子代果蠅____________________，則說明短肢基因不位于4號染色體上。

【解析】若短肢基因位于4號染色體上，則非單體的短肢的基因型可表示為aa，可以產生a的配子；而單體的正常肢基因型為A，能產生一種含A的正常配子和一個不含肢體基因的缺少一條染色體的異常配子可表示為 “O”，這樣的配子隨機組合的結果可以得到基因型為Aa和aO的個體，正常肢與短肢比例為1∶1。

若短肢基因不位于4號染色體上，則非單體的短肢基因型aa，可以產生a的正常配子；單體的正常肢基因型為AA，能產生正常的A的正常配子，由此產生的子代基因型為Aa，表現型全部為正常肢。

【答案】正常肢∶短肢＝1∶1 全為正常肢

3.基因定位在X或Y染色體某一具體片段上的方法

基因定位在X或Y染色體某一片段也可以采用“分類推理與反向推理”結合的方法進行。通過一次雜交確定基因是位于X、Y染色體的同源區段還是僅位于X染色體上，可用隱性純合雌性個體與顯性純合雄性個體雜交。若雜交后代中，雌雄都表現為顯性性狀，則該對基因位于X、Y染色體的同源區段上；若雜交后代中，雌性僅表現為顯性性狀，雄性僅表現為隱性性狀，則該基因只位于非同源的X染色體上。

【例3】貓是X Y型性別決定的二倍體生物，當貓細胞中存在兩條或兩條以上X染色體時，只有1條X染色體上的基因能表達，其余X染色體高度螺旋化失活成為巴氏小體，如下圖所示。請回答：

貓有尾基因（B）對無尾基因（b）為完全顯性，且位于性染色體上。若巴氏小體上的基因可以表達，現有各種純種貓若干只，請利用一次雜交實驗來判斷這對等位基因位于同源I片段還是位于非同源得Ⅱ2片段，寫出親本的雜交組合，并預測實驗結果。

（1）親本交配組合：____________________。

（2）預測實驗結果：

若______________________________，則這對等位基因位于同源Ⅰ片段上；

若______________________________，則這對等位基因位于非同源的Ⅱ2片上。

【解析】等位基因若在同源I片段上，Y染色體上有對應的等位基因，純合雄貓的基因型可表示為XbYb、XBYB。若等位基因位于非同源的Ⅱ2片上，則Y染色體上沒有對應的等位基因，雄貓的基因型可表示為XbY、XBY。利用一次雜交實驗來定位基因在染色體的哪個片段上，可以選擇XbXb與XBYB或XbXb與XBY雜交。若這對等位基因位于同源I片段上，則基因型為XbXb雌貓與基因型為XBYB雄貓進行雜交，后代中無論雄性還是雌性都表現為有尾貓。若基因位于非同源的Ⅱ2片段上，則基因型為XbXb雌貓與基因型為XBY的雄貓雜交，子代中雌性為有尾貓，雄性為無尾貓。

【答案】（1）無尾雌貓與有尾雄貓 （2）子代中無論雄性還是雌性都表現為有尾性狀 子代中雌性為有尾貓，雄性為無尾貓

二、基因定位在染色體上相關習題演練

【例4】現有如下品系特征的幾種果蠅，已知表中所列性狀的遺傳涉及兩對等位基因。研究人員通過裂翅品系與其他品系果蠅的雜交實驗，闡明了裂翅基因的遺傳規律。

品系名稱 品系的部分性狀特征裂翅 灰體、裂翅黑檀體 黑檀體、直翅野生型 灰體、直翅

請分析并回答：若要確定裂翅基因是在X染色體上還是在常染色體上，可將裂翅品系與野生型進行__________，若__________，則可確定裂翅基因位于常染色體上；若____________________，則可確定裂翅基因位于性染色體。

【答案】正交和反交 正交和反交結果一致 正交和反交結果不一致

【例5】若已知果蠅的紅眼對白眼為顯性（紅眼A、白眼a），且X染色體上存在該基因，如何進一步判斷該基因是位于X、Y染色體的同源區段還是僅位于X染色體上？

【答案】取純合的白眼雌果蠅和純合的紅眼雄果蠅雜交，觀察并統計后代的表現型及比例，若雜交后代中，雌雄都表現為顯性性狀，則該對基因位于X、Y染色體的同源區段上；若雜交后代中，雌性僅表現為顯性性狀，雄性僅表現為隱性性狀，則該基因只位于X染色體上的非同源片段。

（作者單位：北京市第二中學亦莊學校）