基因在染色體上的位置判斷與實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

呂桂紅

遺傳實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題成為了重要題型，這類實(shí)驗(yàn)題形式多樣，學(xué)生總是感到束手無策，常見問題有思路混亂，文字表述不規(guī)范等，導(dǎo)致大量丟分.下面僅就基因在染色體上的位置判斷類實(shí)驗(yàn)題進(jìn)行歸類總結(jié).

明確以下兩點(diǎn)知識：

1.通過學(xué)習(xí)我們知道真核細(xì)胞中的基因主要分布在細(xì)胞核中，細(xì)胞質(zhì)中也有少量分布，這些基因決定性狀的遺傳方式及其特點(diǎn)列舉如下：

基因在細(xì)胞質(zhì)的線粒體或葉綠體中（其性狀遺傳不遵循遺傳規(guī)律）：

其特點(diǎn)是母系遺傳，性狀只能由母親傳遞給后代，因?yàn)槭芫阎械募?xì)胞質(zhì)幾乎全部來自卵細(xì)胞.

例：若某病是線粒體基因控制的，那么母親患病，所有子女都患病；同理，母親正常，則子女都正常.

在細(xì)胞核的染色體上（其性狀遺傳一定遵循遺傳規(guī)律）

常染色體顯性→常染色體遺傳常染色體顯性常染色體隱性

特點(diǎn)：性狀的遺傳和性別無關(guān)聯(lián)，具體體現(xiàn)是某種性狀的個(gè)體

雌雄都有且比例相當(dāng).

性染色體上→伴性遺傳伴性遺傳伴X遺傳伴X顯性伴X隱性伴Y遺傳：不分顯隱性

特點(diǎn)：性狀的遺傳和性別相關(guān)聯(lián)，具體體現(xiàn)是

某種性狀的個(gè)體雌雄比例不同.

2.有關(guān)XY型性別決定的生物，其性染色體XY結(jié)構(gòu)不同，有同源區(qū)段和非同源區(qū)段之分.位于不同區(qū)段的基因控制的遺傳性狀在雌雄后代中表現(xiàn)不同，如圖1，圖中的Ⅱ區(qū)是同源區(qū)段，圖中的Ⅲ區(qū)是僅位于Y上的非同源區(qū)段，Ⅲ區(qū)上基因決定性狀的遺傳就是圖一中的伴Y遺傳，圖中Ⅰ區(qū)是僅位于X上的非同源區(qū)段，Ⅰ區(qū)上基因決定性狀的遺傳就是圖1中的伴X遺傳.

圖1

對于XY型生物來說，根據(jù)控制一對相對性狀的一對等位基因（A、a）的位置所對應(yīng)的基因型列舉如下表：

明確以上兩點(diǎn)，下面結(jié)合典型例題，對確定基因位置這一類型的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題如何解答進(jìn)行探討.

一、細(xì)胞質(zhì)遺傳和細(xì)胞核遺傳的判斷

判斷方法：通常通過正交和反交來判斷.若正交和反交的實(shí)驗(yàn)結(jié)果不一致且有母系遺傳的特點(diǎn)，則該生物性狀的遺傳屬于細(xì)胞質(zhì)遺傳；若正交和反交的實(shí)驗(yàn)結(jié)果不一致且與性別有關(guān)，則該生物形狀的遺傳屬于細(xì)胞核中的性染色體遺傳.若正交和反交實(shí)驗(yàn)結(jié)果性狀一致且無性別上的不同，則該生物形狀的遺傳屬于細(xì)胞核中的常染色體遺傳.

例1下表為果蠅3個(gè)不同的突變品系與野生型正交和反交的結(jié)果，下列敘述正確的是（ ）.

組數(shù)正交反交

①♀野生型×♂突變型a↓野生型

♀突變型a×♂野生型↓野生型

②♀野生型×♂突變型b↓野生型♀突變型b×♂野生型↓♀野生型、♂突變型b

③♀野生型×♂突變型c↓野生型♀突變型c×♂野生型↓突變型c

A.①為細(xì)胞核遺傳，②為細(xì)胞質(zhì)遺傳

B.①為細(xì)胞質(zhì)遺傳，③為伴性遺傳

C.②為細(xì)胞質(zhì)遺傳，③為細(xì)胞核遺傳

D.②為伴性遺傳，③為細(xì)胞質(zhì)遺傳

解答根據(jù)表格分析，實(shí)驗(yàn)①正交：♀野生型×♂突變型a→野生型，反交：♀突變型a×♂野生型→野生型，正交與反交的結(jié)果一致，說明為細(xì)胞核遺傳，且野生型是顯性性狀，突變型a是隱性性狀.實(shí)驗(yàn)②正交：♀野生型×♂突變型b→野生型，反交：♀突變型b×♂野生型→♀野生型、♂突變型b，正交與反交的結(jié)果不一致，表現(xiàn)出性別的差異，說明突變型b是伴X隱性遺傳.

實(shí)驗(yàn)③正交：♀野生型×♂突變型c→野生型，反交：♀突變型c×♂野生型突變型c，正交與反交的結(jié)果不一致，表現(xiàn)出子代總是與母本相同，說明突變型c是細(xì)胞質(zhì)遺傳.故選：D.

二、判斷基因位于常染色體還是X染色體上

1.已知相對性狀的顯隱性關(guān)系時(shí)的判斷方法：隱雌×顯雄

結(jié)果預(yù)測及結(jié)論：A.若子代中的雄性個(gè)體全為隱性性狀，雌性個(gè)體全為顯性性狀，則基因位于X染色體上.B.若子代的雌雄個(gè)體中既有顯性性狀又有隱性性狀，則基因位于常染色體上.C.若子代中的雌雄個(gè)體全為顯性性狀，則基因位于常染色體上.

例2已知果蠅的紅眼和白眼是一對相對性狀分別由一對等位基因（W、w）控制，且紅眼為顯性性狀，雌雄果蠅均有紅眼和白眼類型.現(xiàn)有若干紅眼和白眼的雌雄果蠅，用一次雜交實(shí)驗(yàn)證明這對基因位于常染色體上還是X染色體上.請寫出你的實(shí)驗(yàn)方法、預(yù)測結(jié)果及相應(yīng)結(jié)論.

答案：將白眼雌果蠅和紅眼雄果蠅雜交，觀察后代雌雄果蠅的性狀.

①若后代雌果蠅全為紅眼，雄果蠅全為白眼，則這對基因位于X染色體上.（分析：XwXw白眼♀×XwY紅眼♂→XwXw紅眼♀，XwY白眼♂）；② 若后代雌雄果蠅全為紅眼，則這對基因位于常染色體上.（分析：P：ww白眼♀×WW紅眼♂→F1： Ww紅眼）；

③若后代雌雄都有紅眼和白眼，則這對基因位于常染色體上.（分析： P：ww白眼♀×Ww紅眼♂→F1： Ww紅眼，ww白眼）

2.在未知顯隱性關(guān)系而親本都是純合子的情況下的判斷方法：正反交法（正交：隱雌× 純合顯雄反交：純合顯性雌性× 隱性雄性）

結(jié)果預(yù)測及結(jié)論：A.若正交和反交結(jié)果一致，則該基因位于細(xì)胞核內(nèi)的常染色體上.B.若正交和反交結(jié)果不一致，則該基因位于細(xì)胞核內(nèi)的X染色體上.

例3假設(shè)殘翅果蠅是由于遺傳物質(zhì)改變引起的，現(xiàn)有一定數(shù)量的純種長翅和純種殘翅果蠅，請通過一代雜交實(shí)驗(yàn)來確定該性狀是伴X遺傳還是常染色體遺傳.請寫出你的實(shí)驗(yàn)方法、預(yù)測結(jié)果及相應(yīng)結(jié)論.（如XAY、XaY可視為純種）

答案 ：將純種長翅雌果蠅×純種殘翅雄果蠅，純種殘翅雌果蠅×純種長翅雄果蠅.

①若兩組雜交結(jié)果均是長翅或殘翅，則該基因位于常染色體上.

假設(shè)長翅為顯性，若基因位于常染色體上.其分析如下：

正交 P： AA長翅♀×aa殘翅♂→F1：Aa長翅，

反交 P： aa殘翅♀×AA長翅♂→F1：Aa長翅.

同理：假設(shè)殘翅為顯性，若基因位于常染色體上.則兩組雜交結(jié)果均是殘翅.

②若兩組雜交結(jié)果不同，且子代性狀的表現(xiàn)與性別有關(guān)，則該基因位于X染色體上.

假設(shè)長翅為顯性，若基因位于X染色體上，則其分析如下：

正交P： XAXA長翅♀×XaY殘翅♂→F1： XAXa長翅♀，XAY長翅♂.

反交P： XaXa殘翅♀×XAY長翅♂→F1： XAXa長翅♀，XaY殘翅♂.

同理：假設(shè)殘翅為顯性，若基因位于X染色體上.則兩組雜交子代中結(jié)果不同，且子代性狀的表現(xiàn)與性別有關(guān).

三、判斷基因位于X、Y染色體的同源區(qū)段還是僅位于X染色體上

1.在未知顯隱性關(guān)系時(shí)的判斷方法：正反交法（用純合隱性個(gè)體和純合顯性個(gè)體正交和反交）

結(jié)果預(yù)測及結(jié)論：A.若正交和反交結(jié)果一致，則基因位于XY同源區(qū)段.B.若正交和反交結(jié)果不一致，則基因位于X染色體上.

2.已知顯隱性關(guān)系時(shí)的判斷方法：隱性純合雌性 × 顯性純合雄性

結(jié)果預(yù)測及結(jié)論：A.若子代中的個(gè)體全表現(xiàn)為顯性性狀，則基因位于XY同源區(qū)段.B.若子代中雌性全表現(xiàn)為顯性性狀，雄性全表現(xiàn)為隱性性狀，則基因位于X染色體上.

例4科學(xué)家研究黑腹果蠅時(shí)發(fā)現(xiàn)，剛毛基因（B）對截毛基因（b）為顯性.現(xiàn)有各種純種果蠅若干，請利用一次雜交實(shí)驗(yàn)來推斷這對等位基因是位于X、Y染色體的同源區(qū)段還是僅位于X染色體上.請寫出實(shí)驗(yàn)方法、預(yù)測結(jié)果及相應(yīng)結(jié)論.（XBY、XbY可視為純種）

答案 將純合的截毛雌果蠅與純合的剛毛雄果蠅雜交，觀察子代雌雄果蠅的性狀.

①若子代中的雌雄果蠅全表現(xiàn)為剛毛，則基因位于X、Y染色體的同源區(qū)段.（分析：P： XbXb截毛×XBYB剛毛→F1： XBXb剛毛，XbYB剛毛）

②若子代中雌果蠅全表現(xiàn)為剛毛，雄果蠅全表現(xiàn)為截毛，則基因位于X染色體上.（分析：P： XbXb截毛×XBY剛毛→F1： XBXb剛毛，XbY截毛）