巧判基因在染色體上的位置

王巖+賈黨輝

“判斷基因在染色體上的位置”是高考的常見(jiàn)題型，這類(lèi)題型不僅考查考生基本的生物學(xué)知識(shí)，而且還考查考生分析、推理、綜合和運(yùn)用能力，因此也成為我們?nèi)粘Ｓ?xùn)練“假設(shè)—推理—驗(yàn)證”邏輯思維能力的好材料。

1.探究某基因是位于X染色體上還是常染色體上

1.1已知性狀的顯隱性

基本思路：選用表現(xiàn)型為隱性性狀的雌性個(gè)體與表現(xiàn)型為顯性性狀的雄性個(gè)體雜交，根據(jù)自帶性狀表現(xiàn)是否與性別相關(guān)聯(lián)加以判定。

（1）如果雄性子代中有顯性性狀，那么可判定基因不在X染色體上;

（2）如果雄性子代中有隱性性狀，那么可判定基因應(yīng)在X染色體上。

例（福建高考題，節(jié)選）：現(xiàn)有翅型為裂翅的果蠅新品系，裂翅（A）對(duì)非裂翅（a）為顯性。雜交實(shí)驗(yàn)如下。

（1）某同學(xué)依據(jù)上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果，認(rèn)為該等位基因位于常染色體上。請(qǐng)你就上述實(shí)驗(yàn)，以遺傳圖解的方式說(shuō)明該等位基因可能位于X染色體上。

（2）現(xiàn)欲利用上述果蠅進(jìn)行一次雜交試驗(yàn)，以確定該等位基因是位于常染色體還是X染色體。請(qǐng)寫(xiě)出一組雜交組合的表現(xiàn)型：_________（♀）×_________（♂）。

解析：用一次雜交實(shí)驗(yàn)，確定該等位基因位于常染色體還是X染色體，需要常染色體遺傳的雜交結(jié)果與伴X遺傳的雜交結(jié)果不一致才能判斷。可選用雜交組合為：裂翅（♂）×非裂翅（♀），如果是常染色體遺傳，子代裂翅有雌性個(gè)體也有雄性個(gè)體;若是伴X遺傳，裂翅只有雌性個(gè)體。也可選用組合：裂翅（♀）×裂翅（♂），若是常染色體遺傳，后代非裂翅有雌性個(gè)體也有雄性個(gè)體，若是伴X遺傳，子代非裂翅只有雄性個(gè)體。

答案：（1） 如圖所示：

（2）裂翅（♂）×非裂翅（♀）[或裂翅（♀）×裂翅（♂）]

例：已知果蠅的紅眼（W）對(duì)白眼（w）呈顯性，且雌雄果蠅均有紅眼和白眼。現(xiàn)有若干紅眼和白眼的雌雄果蠅。若要通過(guò)一次雜交實(shí)驗(yàn)證明這對(duì)基因是位于常染色體或X染色體上，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案：

親本的表現(xiàn)型：____________________.

實(shí)驗(yàn)預(yù)期及結(jié)論：①____________________

②____________________

③____________________

答案：白眼雌果蠅、紅眼雄果蠅

①子代中雌果蠅全部為紅眼，雄果蠅全部為白眼，則這對(duì)等位基因位于X染色體上。

②子代中雌雄果蠅全部為紅眼，則這對(duì)等位基因位于常染色體上。

③子代中雌、雄果蠅均既有紅眼，又有白眼，則這對(duì)等位基因位于常染色體上。

1.2若不知性狀的顯隱性

基本思路：已知雌雄個(gè)體均為純合子，用正交和反交來(lái)證明基因是位于X染色體上還是常染色體上。

例：已知果蠅的直毛與非直毛是一對(duì)相對(duì)性狀。實(shí)驗(yàn)室有純合的直毛和非直毛雌雄果蠅，設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)方案，通過(guò)一次雜交實(shí)驗(yàn)確定控制這對(duì)相對(duì)性狀的基因是位于常染色體還是X染色體上。請(qǐng)說(shuō)明推導(dǎo)過(guò)程：

答案：取直毛雌雄果蠅與非直毛雌雄果蠅，進(jìn)行正交和反交（即直毛♀×非直毛♂，非直毛♀×直毛♂）。若正交后代表現(xiàn)型與反交后代表現(xiàn)型相同，則控制該相對(duì)性狀的等位基因位于常染色體上;若正交后代表現(xiàn)型與反交后代表現(xiàn)型不相同，則控制該相對(duì)性狀的等位基因位于X染色體上。

2.探究控制某兩對(duì)相對(duì)性狀的兩對(duì)等位基因是否位于兩對(duì)同源染色體上

基本思路：具有兩對(duì)相對(duì)性狀的親本雜交的F1，F(xiàn)1自交（若是動(dòng)物則是雌雄個(gè)體雜交）得F2。若F2出現(xiàn)四種表現(xiàn)型，其分離比為9∶3∶3∶1（或F1與隱性個(gè)體雜交得F2，若F2出現(xiàn)四種表現(xiàn)型，其分離比為1∶1∶1∶1），則符合基因的自由組合定律，說(shuō)明控制某兩對(duì)相對(duì)性狀的兩對(duì)等位基因是位于兩對(duì)同源染色體上;反之，則不位于兩對(duì)同源染色體上。

例：現(xiàn)有一批純種灰身長(zhǎng)翅和黑身殘翅的果蠅，已知控制這兩對(duì)相對(duì)性狀的基因位于常染色體上，且灰身對(duì)黑身為顯性，長(zhǎng)翅對(duì)殘翅為顯性，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究這兩對(duì)性狀的遺傳是否符合基因的自由組合定律。

答案： 第一步：取純種的灰身長(zhǎng)翅和黑身殘翅果蠅雜交，得到F1。

第二步：讓F1中雌雄個(gè)體交配（或讓F1與黑身殘翅果蠅測(cè)交）。

第三步：統(tǒng)計(jì)后代表現(xiàn)型及比例。

結(jié)果預(yù)測(cè)：如果后代出現(xiàn)四種表現(xiàn)型：灰身長(zhǎng)翅、黑身長(zhǎng)翅、灰身殘翅、黑身殘翅，且比例為9∶3∶3∶1（或后代出現(xiàn)四種表現(xiàn)型：灰身長(zhǎng)翅、黑身長(zhǎng)翅、灰身殘翅、黑身殘翅，且比例為1∶1∶1∶1），則符合基因的自由組合定律。反之，則不符合基因的自由組合定律。

3.探究基因是位于X、Y染色體上的同源區(qū)段還是僅位于X染色體上

基本思路：選擇多只隱性雌性個(gè)體分別與多只顯性雄性個(gè)體進(jìn)行交配。

例：科學(xué)家研究黑腹果蠅時(shí)發(fā)現(xiàn)，剛毛基因（B）對(duì)截毛基因（b）為顯性。現(xiàn)有純種果蠅若干，請(qǐng)利用一次雜交實(shí)驗(yàn)來(lái)推斷控制性狀的基因是位于X、Y染色體上的同源區(qū)段還是僅位于X染色體的特有區(qū)段。

答案：所給材料都是純種果蠅，可選用截毛（隱性）雌性個(gè)體與剛毛（顯性）雄性個(gè)體交配。若子代雌、雄性個(gè)體都為剛毛（顯性），則該基因位于X、Y染色體的同源區(qū)段;若后代雌性個(gè)體為剛毛（顯性），雄性個(gè)體為截毛（隱性），則該基因位于X染色體的特有區(qū)段。遺傳圖解如下：XbXb×XBYB→ XBXb XbYB ;XbXb ×

XBY→XBXb XbY。

4.探究基因是位于常染色體上還是位于X、Y染色體上的同源區(qū)段

基本思路：在已知顯隱性的前提下，以純合顯性性狀個(gè)體作父本，隱性性狀個(gè)體作母本，然后讓子代中雌雄個(gè)體相互交配，觀察子代表現(xiàn)型及表現(xiàn)型與性別的關(guān)系。

由以上可知，當(dāng)F2中雌雄個(gè)體均有顯性性狀和隱性性狀個(gè)體，則基因位于常染色體上;當(dāng)F2中雄性個(gè)體都為顯性性狀，雌性個(gè)體中顯性性狀與隱性性狀個(gè)體各占一半，則基因位于X、Y染色體的同源區(qū)段。

例：已知果蠅的灰身（A）和黃身（a）是一對(duì)相對(duì)性狀。現(xiàn)有一只黃身雌果蠅，為確定控制A、a在染色體上的位置，科學(xué)家進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)：將這只雌果蠅和純合的灰身雄果蠅雜交，得到子一代（F1）。

（1）如果F1 的表現(xiàn)型為_(kāi)_________，則說(shuō)明基因位于X染色體上非同源區(qū)段。

（2）如果F1不能判斷，則將F1雌雄相互交配得到子二代（F2）。若F2的表現(xiàn)型是：

①____________________，則基因位于常染色體上。

②____________________，則基因位于X、Y染色體上的同源區(qū)段。

答案：（1）雌果蠅均為灰身，雄果蠅均為黃身

（2）①灰身果蠅和黃身果蠅比例為3∶1，且與性別無(wú)關(guān)

②雄果蠅只有灰身性狀，雌果蠅既有灰身性狀也有黃身性狀

除了用上述方法判斷基因位于染色體上的位置，還可以通過(guò)遺傳系譜圖判斷，在這里不再展開(kāi)敘述。

對(duì)于基因所在染色體的判斷這一類(lèi)型的題目，在高中階段通常只考常染色體遺傳和伴性遺傳，而伴性遺傳一般只考慮伴X和伴Y，偶爾也會(huì)考慮基因位于X、Y同源區(qū)段的情況。因此，在解答這一類(lèi)問(wèn)題時(shí)，我們只要認(rèn)真思考，利用所學(xué)的遺傳學(xué)知識(shí)，根據(jù)題目要求，充分利用已知條件，總會(huì)找到解決的方法。