对有关复等位基因问题浅析

米硕

对于基因分离定律和自由组合定律的应用，许多学生感到很头疼，尤其是遇到控制某性状的基因有多种时，更是不知道如何去处理，就如何形成解这些问题的理性思维，下面我以几道例题就复等位基因相关问题进行一个简单的分析，供大家参考：

例1.野茉莉的花色有白色、浅红色、粉红色、红色和深红色。

（1）研究发现野茉莉花色受一组复等位基因控制（b1-白色、b2-浅红色、b3-粉红色、b4-红色、b5-深红色），复等位基因彼此间具有完全显隐关系。为进一步探究b1、b2…b5之间的显隐性关系，科学家用5个纯种品系进行了以下杂交试验：

则b1、b2、b3、b4、b5之间的显隐关系是______.（若b1对b2为显性，可表示为b1>b2，依此类推）自然界野茉莉花色基因型有几种______.

（2）理论上分析，野茉莉花色的遗传还有另一种可能：花色受两对基因（A/a，B/b）控制，这两对基因分别位于两对同源染色体上，每个显性基因对颜色的增加效应相同且具叠加性.请据此分析一株杂合粉红色野茉莉自交后代的表现型及比例：______.

（3）若要区分上述两种可能，可用一株什么品系的野茉莉进行自交？______，并预期可能的结果：若______，则为第一种情况;若______，则为第二种情况.

（4）野茉莉叶片颜色有深绿（DD）、浅绿（Dd）、白色（dd），白色植株幼苗期会死亡.现有深绿和浅绿野茉莉进行杂交得到F1，让F1植株相互授粉得到F2，请计算F2成熟个体中叶片颜色的表现型及比值______.

【解析】分析图：（1）纯种白色花×纯种浅红色花→F 1浅红色花，说明浅红色对白色为显性，即b2>b1;纯种粉红色花×纯种红色花→F 1為红色花，说明红色对浅红色为显性，即b4>b3;F 1红色花×纯种深红色花→F 2深红色花，说明深红色对红色为显性，即b5>b4;另F 1浅红色花×F 1红色花→F 2粉红色花：红色花=1：1，即b2b1×b4b3→b4b2， b4b1，b3b2 ，b3b1，说明粉红色对浅红色为显性，即b3>b2。综合以上可知b 1、b 2…b 5之间的显隐性关系为b5>b4>b3>b2>b1。

关于求自然界野茉莉花色基因型种类，可以让学生用数学知识来解答，方法有2种：

方法一：由题可知，控制花色的基因共有5种，依据排列组合知识可知，可以构成的基因型共有C15C15=5×5=25种。但这中间存在个问题，比如b2b1 和b1b2其实是同一种基因型，但这里把它当做是2种不同的基因型，即杂合子种类算重复了。那么5种基因可以形成多少种杂合子呢？依据排列组合知识，从这5种基因里面任取2种构成的都是杂合子，因此共有C25=10种。由此得出，若控制某性状的基因有5种，那么可以构成的基因型共有C15C15-C25=5×5-10=15种。

总结：若控制某性状的基因共有n种，则可以构成的基因型共有：C1nC1n-C2n=n2-n（n-1）/2种。

方法2：不论控制花色的基因有几种，其构成的基因型可以分为两大类——纯合子和杂合子。由题可知，控制花色的基因共有5种，因此基因型中纯合子有5种，杂合子有C25=10种，一共有5+C25=5+10=15种。

总结：若控制某性状的基因共有n种，则可以构成的基因型共有：n+C2n=n+n（n-1）/2种。

（2）由题意可知，花色受两对基因（A-a，B-b）控制，这两对基因分别位于两对同源染色体上，每个显性基因对颜色的增加效应相同且具叠加性。根据显性基因的数目可知表现型有5种（分别对应4个显性基因、3个显性基因、2个显性基因、1个显性基因、0个显性基因）。因此表现型为粉红色的个体含含有2个显性基因，又为杂合子，则基因型只能是AaBb。AaBb自交，后代的表现型及比例深红色（1AABB）：红色（2AaBB+2AABb）：粉红色（4AaBb+1AAbb+1aaBB）：浅红色（2Aabb+2aaBb）：白色（1aabb）=1：4：6：4：1。

（3）若要区分上述两种可能，可用一株浅红色野茉莉进行自交。为什么选择浅红色个体？因为浅红色个体的基因型容易确定，就2种可能：若为第一种情况，则基因型为b2b1或 b2b2;若为第二种情况，则基因型为Aabb或aaBb。若是第一种情况，子代全为浅红色或浅红色、白色;若是第二种情况，子代会出现粉红色。（注：白色个体的基因型虽最容易确定，但由于白色个体的基因型为纯合子，其自交不会发生性状分离，因此也就无法确定其属于哪一种情况，故不能选白色。）

（4）由于是让F1植株相互授粉，即自由交配，故可采用配子法，且白色植株幼苗期会死亡，则F2成熟个体中叶片颜色的表现型及比值为深绿：浅绿=9：6。

【答案】（1）b5>b4>b3>b2>b1，    15种

（2）深红色：红色：粉红色：浅红色：白色=1：4：6：4：1

（3）浅红色，子代全为浅红色或浅红色、白色;子代出现粉红色

（4）深绿：浅绿=9：6

【易错提醒】已知复等位基因的种类求可以构成多少种基因型时，基因型的种类不是复等位基因种类的平方，因为杂合子的种类算重复了，还要减去杂合子的种类。

例2.某种开紫花的植株有雌性、雄性和两性三种性别类型，受一组复等位基因A、A+、a控制，其中A基因存在时表现为雌株，不含A基因但有A+基因时表现为两性植株，只含a基因时表现为雄株。下列有关该植物的描述，正确的是（  ）

A该植物的雄株与雌株杂交，子代雌株所占比例应大于50%

B控制该植物性别的此组复等位基因可组成6种基因型，其中纯合子有3种

C该植物体内，叶肉细胞的原生质层有紫色，而根尖细胞的原生质层无紫色

D基因型为A+a的植株连续自交2代，理论上F2中雄株占1/6

【解析】由题意可知，控制该植株性别的基因有3种，依据上题可知：其构成的基因型种类共有C1 3C1 3-C2 3=3×3-3=6种，分别为A+ A+、A+A、A+a、AA、Aa、aa，其中A+ A+、A+a表现为两性植株;A+A、AA、Aa表现为雌株;aa表现为雄株。但本题较为特殊，一是只有aa表现为雄株，且两性植株中也只有A+ A+和A+a，即不能产生A的雄配子，因此也就没有AA这种基因型的雌株，故控制该植物性别的此组复等位基因只可构成5种基因型，其中A+ A+、A+a表现为两性植株，A+A、Aa表现为雌株，aa表现为雄株。通过上述分析我們知道，控制该植物性别的此组复等位基因可构成5种基因型，其中纯合子有2种，故B选项错误;并且通过分析可知，雌株都是杂合子（A+A，Aa），所以雌株与雄株（aa）杂交，子代雌株占50%，A选项也错误;该植物开紫花，其花瓣细胞的原生质层无色，但液泡内含有色素，整体细胞有颜色，故C选项也错误;基因型为A+a的两性植株自交1代，F1中个体的基因型为A+ A+，A+a，aa，所占比例分别为1/4，1/2，1/4，其中aa不能自交要淘汰掉，故A+ A+，A+a所占比例分别为1/3，2/3，F1再自交一代，F2中雄株只能由基因型为A+a的植株自交产生，故F2中雄株所占比例分别为2/3×1/4=1/6，D选项正确。

【答案】D

【易错提醒】（1）由题意知，只含a基因时表现为雄株，即雄株的基因型为aa，且两性植株中也只有A+ A+和A+a，那么就无A的雄配子，进而也就没有AA这种基因型的雌株，故控制该植物性别的此组复等位基因构成的基因型种类是5种而非6种。（2）由于aa表现为雄株，说明其不能自交，故基因型为A+a的两性植株自交时，F1中基因型为aa的个体要淘汰掉。

例3.小麦麦穗基部离地的高度受四对基因控制，这四对基因分别位于四对同源染色体上。每个基因对高度的增加效应相同且具叠加性。将麦穗离地27cm的mmnnuuvv和离地99cm的MMNNUUVV杂交得到F1，再用F1代与甲植株杂交，产生F2代的麦穗离地高度范围是36-90cm，则甲植株可能的基因型为（    ）

A. MmNnUuVv             B. mmNNUuVv

C. mmnnUuVV             D. mmNnUuVv

【解析】

方法一：由题意可知，每个基因对高度的增加效应相同且具叠加性，基因型为mmnnuuvv的麦穗离地27cm，基因型为MMNNUUVV的麦穗离地99cm，所以每个显性基因增加的高度是（99-27）÷8=9。现将将麦穗离地27cm的mmnnuuvv和离地99cm的MMNNUUVV杂交得到的F1的基因型是MmNnUuVv，高度为27+9×4=63cm。F1MmNnUuVv与甲植株杂交，产生的F2代的麦穗离地高度范围是36-90cm，说明产生的F2代的麦穗的基因型中显性基因的数量是1个到7个。

A.让F1MmNnUuVv与MmNnUuVv杂交，产生的F2代的麦穗的基因型中显性基因的数量是0个到8个，A错误;

让F1MmNnUuVv与mmNNUuVv杂交，产生的F2代的麦穗的基因型中显性基因的数量是1个到7个，B正确;

C.让F1MmNnUuVv与mmnnUuVV杂交，产生的F2代的麦穗的基因型中显性基因的数量是1个到6个，C错误;

D.让F1MmNnUuVv与mmNnUuVv杂交，产生的F2代的麦穗的基因型中显性基因的数量是0个到7个，D错误。

方法二：分析同上，F2代麦穗的基因型中显性基因的数量是1个到7个，而F1MmNnUuVv所产生的配子中显性基因数目为0-4个，则说明甲植株所产生的配子中显性基因数目为1-3个。（用F2代中显性基因个数减去F1所产生的配子中显性基因个数，其中最小值减最小值，最大值减最大值。理由：假设a+b=c，其中a、b、c都为整数，则要使c最小，只有a和b都最小;同理，要使c最大，则a和b都最大。）

A. MmNnUuVv产生的配子中显性基因个数为0-4个，不符合题意;

B. mmNNUuVv产生的配子中显性基因个数为1-3个，符合题意;

C. mmnnUuVV产生的配子中显性基因个数为1-2个，不符合题意;

D. mmNnUuVv产生的配子中显性基因个数为0-3个，不符合题意;

【答案】B

以上，就复等位基因有关问题进行了一个简单的总结，要求学生利用数学知识来解决生物学科中存在的问题，对学生能力要求较高——不仅要掌握知识，更要学会应用，懂得知识的迁移，利用掌握的知识来解决学习过程中存在的问题，这也是新课标对学生的要求，希望同学们在以后的学习过程中加强对这方面能力的培养。