基于高考试题的多对等位基因定位微专题复习

福建

多对等位基因位置关系的相关内容是近年高考的高频考点，其考查题型多样，有选择题、非选择题、实验设计题等；考查涉及的知识面广，有减数分裂配子类型、交叉互换、基因位置等。在二轮复习中开展基于高考试题的基因定位微专题复习，有利于学生梳理相关知识，并使之系统化，同时有利于培养学生科学思维与探究能力。

1.观察配子，找出共性

【例1】（2017 年，天津卷，第4 题）基因型为AaBbDd 的二倍体生物，其体内某精原细胞减数分裂时同源染色体变化示意图如图1。叙述正确的是 （ ）

图1

A.三对等位基因的分离均发生在次级精母细胞中

B.该细胞能产生AbD、ABD、abd、aBd 四种精子

C.B（b）与D（d）间发生重组，遵循基因自由组合定律

D.非姐妹染色单体发生交换导致了染色体结构变异

【答案】B

【分析】由图1 可知，3 对等位基因位于1 对同源染色体上为连锁关系，深色染色体自上而下对应的基因依次为a、B、d，两条染色体内侧非姐妹染色单体交叉互换使其位置发生了重新排列，成为ABD、abd，故而该精原细胞减数分裂后产生4 种精子：AbD、ABD、abd、aBd。减数第一次分裂后期等位基因A/a、B/b、D/d 随同源染色体分离而分开；减数第二次分裂后期姐妹染色单体上的等位基因B/b 随着丝点断裂分开而移向两极。

【变式】位于常染色体上的A、B、C 三个基因分别对a、b、c 基因为完全显性。用隐性性状的个体与显性纯合个体杂交得到F1,F1测交的结果为aabbcc∶AaBbCc∶aaBbcc∶AabbCc=1∶1∶1∶1,则 （ ）

A.基因A 和C 连锁,基因a 和c 连锁

B.连锁基因间无互换

C.基因A、B、C 连锁,基因a、b、c 连锁

D.连锁基因间有互换

【答案】A

【分析】测交是F1与隐性个体杂交，由于aabbcc 只产生一种配子abc，推知F1产生的配子为abc、ABC、aBc、AbC,认真观察可发现ac、AC 基因总是同时出现，可得出a和c连锁、A和C连锁。F1测交结果只有4种基因型，且比例相同，说明连锁的基因间没有发生互换，而B/b 在另一对同源染色体上，二者独立遗传；若发生基因互换F1测交结果应有8 种基因型。

通过观察配子种类及基因组成可判断多对等位基因位置关系：当多对等位基因位于一对同源染色体上，只考虑一个精原细胞产生配子时，若未发生交叉互换，产生的4 个配子两两相同，均为亲本类型；若发生交叉互换则，产生的4 个配子，各不相同，其中2 种为重组类型。当多对等位基因位置未知时，在不考虑交叉互换的情况下配子中若2 对或多对等位基因总是相伴出现，则它们位于一条染色体上，为连锁关系，反之则位于不同的染色体上。

2.图文演绎，发现规律

【例2】基因型为AaBb 的植株，自交后代产生的F1有AAbb、AaBb 和aaBB 3 种基因型，比例为1∶2∶1，其中等位基因在染色体上的位置应是 （ ）

【答案】D

【分析】图像具有自明性，对于多对连锁的基因以图像方式演绎，直观简约，易于学生理解。在不考虑基因交叉互换的情况下，将C、D 选项的自交过程分别图解为图2、图3。从图中可归纳如下规律。

①若2 个显性基因A、B，2 个隐性基因a、b 各自连锁，自交后代2 种表现型及比例为双显∶双隐=3∶1。

②若显性基因与隐性基因Ab、aB 各自连锁，自交后代3 种表现型及比例为A 显∶双显∶B 显=1∶2∶1。

图2

图3

【变式】（2017 年，南平市高三质检，第32 题节选）大麦的穗部性状有穗型、芒状和稃状，其基因分别用D/d、R/r、H/h 表示。二棱、长芒和有稃均为显性性状，六棱、短芒和裸粒为隐性性状。现用表现型为二棱短芒有稃和六棱长芒裸粒的两个纯合大麦品种杂交，F1全为二棱长芒有稃。F1自交产生的F2中表现型统计如表1，（假定减数分裂过程中无交叉互换发生）请回答：

表1

（1）请根据表1，在如图4 中染色体上标注出F1植株体细胞中D/d、R/r、H/h 三对基因的位置（图4 中仅显示三对同源染色体）。

图4

（2）为进一步验证这三对基因在染色体上的位置，应将F1与F2中表现型为________的大麦杂交，统计后代表现型及其比例是否符合预期。若符合预期，则表1 中F2表现型为二棱长芒有稃的纯合大麦约为____________株。

【答案】（1）

（2）六棱短芒裸粒 199

【分析】（1）F2的表现型有4 种，分离比约为9∶3∶3∶1，可见3 对等位基因位于2 对同源染色体上,其中有2 对等位基因位于1 对同源染色体上。对于第（1）问，由于亲本基因型为DDrrHH、ddRRhh，理论上连锁的基因位置关系有三种可能，即种，分别为Dr/dR、Hr/hR、DH/dh。根据规律①，若显性、隐性基因各自连锁，即DH/dh（如图5），其F2表现型有2 种，而Rr 自交F2表现型也有2 种,则F2表现型共有2×2=4 种（可将连锁性状视为某新性状）。由规律②可知，若显性基因与隐性基因连锁，即Dr/dR 或Hr/hR 连锁，则F2应有6 种表现型（如图6），不符合题意。这样仅从表现型的种类即可快速地做出正确判断。

图5

图6

（2）由测交能够验证待测亲本产生的配子种类及其比例，可推测亲本基因型及基因在染色体上的位置关系，故而使F1与F2中隐性个体六棱短芒裸粒测交，如果子代性状为二棱长芒有稃、二棱短芒有稃、六棱长芒裸粒、六棱短芒裸粒，且比例为1∶1∶1∶1，则符合预期，那么F2二棱长芒有稃中纯合子应占1/9，即1 791/9=199。

具2 对等位基因的植株自交，若表现型种类及其比例分别为22、（3∶1）2，则基因之间独立遗传；若不符合上述要求，则为连锁关系，连锁情况可通过图文演绎加以判断：若子代表现型有2 种，其比例为3∶1，则显性基因、隐性基因各自连锁；若子代表现型有3 种，其比例为1∶2∶1，则显性基因与隐性基因连锁。若植株具3 对等位基因，则可通过上述方法判断其中两对等位基因的位置关系，再根据乘法原理计算子代的表现型种类，即可判断基因连锁与否及连锁情况。

3.遗传规律，确定关系

【例3】（2018 年，全国卷Ⅲ，第31 题）某小组利用某二倍体自花传粉植物进行两组杂交实验，杂交涉及的四对相对性状分别是：红果（红）与黄果（黄）、子房二室（二）与多室（多）、圆形果（圆）与长形果（长），单一花序（单）与复状花序（复）。实验数据如表2。

表2

回答下列问题：

（1）根据表2 中数据可得出的结论是：控制甲组两对相对性状的基因位于________上，依据是________；控制乙组两对相对性状的基因位于________（填“一对”或“两对”）同源染色体上，依据是________________。

（2）某同学若用“长复”分别与乙组的两个F1进行杂交，结合表2 中数据分析，其子代的统计结果不符合_________________的比例。

【答案】（1）非同源染色体 F2中两对相对性状表现型的分离比符合9∶3∶3∶1 一对 F2中每对相对性状表现型的分离比都符合3∶1，而两对相对性状表现型的分离比不符合9∶3∶3∶1 （2）1∶1∶1∶1

【分析】（1）由于某植物自花传粉故亲本均为纯合子，由甲组实验可知红果、二室为显性性状，两组F2的表现型之比均接近9∶3∶3∶1，符合自由组合定律，因此，控制果色、子房室数的两对相对性状的基因位于非同源染色体上。

（2）由乙组实验可知圆果、单一花序为显性性状，对两个组合的果形、花序性状分别统计，结果为圆∶长=单∶复=3∶1，说明控制这2 对性状的基因均遵循分离定律。但两个组合F2的4 种表现型之比均不是9∶3∶3∶1 或其变式，说明控制这2 对相对性状的基因位于1 对同源染色体上。两个组合除亲本性状外，均出现重组性状，说明F1产生配子时，部分连锁基因发生了互换，亲本类型的配子比重组类型的配子比例高，故F1测交子代性状不会出现1∶1∶1∶1 的比例。

【变式】黑腹果蝇的灰体（B）对黑体（b）是显性，长翅（D）对残翅（d）是显性。科研人员用灰体长翅和黑体残翅果蝇杂交，F1个体均为灰体长翅。

（1）科研人员用F1果蝇进行下列两种方式杂交时，得到了不同的结果，如表3 所示。

表3

①由实验结果可推断，B/b和D/d基因在_____（填“常”或“性”）染色体上，且两对基因在染色体上的位置关系是_________。

②两组实验杂交实验结果出现差异的原因是F1_____果蝇在产生配子时，同源染色体的__________________发生了片段交换，发生这种交换的原始生殖细胞所占的比例为____________。

【答案】（1）①常 位于一对同源染色体上②雌 非姐妹染色单体上 32%

【分析】由表3 可知，实验一与实验二杂交子代中，雄性与雌性的性状及比例相同，即性状与性别无关，故2 对等位基因均位于常染色体上。需要注意的是，实验一与实验二为正反交实验，两组实验子代表现型及比例不同不是伴性遗传导致的，而是雄果蝇的连锁基因不发生互换所致。正交实验一中，F1雄蝇中基因B 与D、b 与d 均完全连锁，只能产生2 种数量相同的亲本型精子BD、bd，纯合雌蝇只产生1 种bd 卵子，故而F2灰体长翅、黑体残翅各占一半。反交实验二中，F1雄蝇只能产生1 种精子bd，而F1雌蝇（BbDd）中B 与D、b 与d 均为不完全连锁，可发生部分交叉互换，除了产生亲本型卵子外，还有2 种重组型卵子：Bd、bD（如图7），卵子基因型与比例决定了F2的性状与比例，故而产生4 种性状。重组型配子数占总配子数的比值即为重组率，由此设每100 个卵原细胞中发生交叉互换数为x 个，重组型子细胞数量则为2x 个，由于1 个初级卵母细胞只能产生1 个卵子，则重组型配子为2x×1/4=x/2 个，（x/2）/100×100%=16%，x=32，即初级卵母细胞交换率为32%。

若初级卵母细胞2 对基因均发生互换，则产生4 种卵子的概率均等，均占1/4。但由于只有部分染色体发生交叉互换，因此，亲本类型的配子比例高于重组型的配子比例。

图7

由此可得出规律：

①若2对相对性状的分离比是9∶3∶3∶1或其变式，则2 对等位基因位于非同源染色体上。

②若2 对相对性状的分离比不是9∶3∶3∶1 或其变式，则2 对等位基因位于一对同源染色体上，连锁的基因间发生了部分的交叉互换。一般地，互换后子代表现型中，亲本类型的数量高于重组型。

4.实验设计，提高升华

《普通高中生物学课程标准（2017 年版）》要求学生能够针对特定的生物学现象，进行观察、提问、实验设计、方案实施以及对结果的交流与讨论的能力；掌握科学探究的基本思路和方法，提高实践能力。为此，学生掌握了多对等位基因定位的方法后，教师可适当强化其知识的综合应用能力的训练，以实验设计为抓手开展高阶思维能力训练。

【例4】（2017 年，全国卷Ⅲ，第32 题）已知某种昆虫的有眼（A）与无眼（a）、正常刚毛（B）与小刚毛（b）、正常翅（E）与斑翅（e）这三对相对性状各受一对等位基因控制。现有三个纯合品系：①aaBBEE、②AAbbEE 和③AABBee。假定不发生染色体变异和染色体交换，回答下列问题：

（1）若A/a、B/b、E/e 这三对等位基因都位于常染色体上，请以上述品系为材料，设计实验来确定这三对等位基因是否分别位于三对染色体上。（要求：写出实验思路、预期实验结果、得出结论）

（2）假设A/a、B/b 这两对等位基因都位于X 染色体上，请以上述品系为材料，设计实验对这一假设进行验证。（要求：写出实验思路、预期实验结果、得出结论）

【答案】略

【分析】第（1）题为探究性实验。若F1为杂合子AaBbEe，F2表现型为8 种，且其比例为（3∶1）3的展开式，则3 对等位基因均遵循自由组合定律。但是所提供的3 个品系两两杂交，F1均具有2 对等位基因和1 对纯合基因，故而只能两两杂交，探究2 对基因是否位于1 对染色体上。如 ①×②，F1为AaBbEE，只能探究A/a 和B/b 是否位于1 对染色体上，以此类推。若各杂交组合F2的表现型均为4 种，且比例为9∶3∶3∶1，则3 对等位基因分别位于3 对染色体上；若出现其他结果，则3 对等位基因可能位于1 对或2 对染色体上。

第（2）题为验证性实验。当基因定位在性染色体上时，具有特殊性，一般可通过统计法，如统计随机人群中某性状在男女中的比例；或实验法，观察正反交子代不同性别的表现型及其比例，进而加以判断。本题的解题方法为实验法，解题时可将2 对等位基因分开，单独观察正反交F1的结果。由于品系③基因型为显性纯合AABB，不论与哪个品系正反交，都只能验证1 对等位基因在X 染色体上。如①×③正反交，若两种实验中F1雄性中眼睛性状不同，若正交为无眼，则反交为有眼，而F1雌雄均为正常刚毛，则无法确定B 基因在X 染色体上，还是在常染色体上。而品系①×②正反交，若两种实验中F1雄性个体的眼睛与刚毛两对相对性状均与性别相关联，出现亲本“雌隐雄显”，杂交子代为“雌显雄隐”的伴性遗传特有现象，则可分别验证A/a，B/b 均在X 染色体上，即基因a 和B、A 和b 在X 染色体上连锁。

在不发生染色体变异、染色体交换等理想条件下，常染色体上基因的位置关系，可通过子代表现型及其比例是否符合2n、（3∶1）n（n 为等位基因对数）确定或排除其是否遵循自由组合定律，进而判断是独立遗传还是连锁遗传。性染色体上的基因间关系可通过伴性遗传特殊性，如同一性状雌雄数量比例、正反交子代结果等加以判别。

总之，纵观近年高考，多对等位基因位置关系的各种题型中，主要考查内容有三方面：一是独立遗传，即多对等位基因位于非同源染色体上，以考查自由组合定律及其应用。二是连锁遗传，即多对等位基因位于一对同源染色体上，以考查完全连锁或交叉互换规律及其应用。三是前两者的综合应用，多对等位基因中有部分基因连锁，部分基因自由组合。高三复习时第一种情形训练较多，教师在二轮复习时，可针对第二、三种情形开设微专题复习，循序渐进、由浅入深，由直接观察、图像绘制入手，进而到抽象逻辑演绎与实验设计；由2 对等位基因到3 对等位基因，概括总结出多对等位基因间位置关系的共性，并关注伴性遗传的特殊性，使学生的知识结构化、系统化，提升学生知识应用能力，达成举一反三、触类旁通的教学目标。