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全国通用高中生物 一轮复习 第五单元 专题十二 基因的自由组合定律课件PPT
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这是一份全国通用高中生物 一轮复习 第五单元 专题十二 基因的自由组合定律课件PPT，共60页。PPT课件主要包含了考情解读，必备知识通关，适用范围，解题能力提升，常见实验方法等内容，欢迎下载使用。
考点 基因的自由组合定律 必备知识通关 解题能力提升 考法1 设计实验验证遗传规律 考法2 自由组合定律问题 考法3 基因自由组合定律的特殊分离比 易 错 弄不清基因分离定律与自由组合定律的关系
“双一流”名校冲刺 专题探究6 利用数学思想巧解遗传规律试题 专题探究7 遗传规律和减数分裂的联系
课标要求 阐明有性生殖中基因的分离和自由组合使得子代的基因型和表型有多种可能,并可由此预测子代的遗传性状。
高考怎么考本专题是高考试题不断推陈出新的发源地,称为“百变遗传”。几乎每套高考全国卷均有一道综合考查基因的自由组合定律的试题,常借助数学模型或概念模型对两对或多对等位基因的遗传或9:3:3:1的变式进行考查。另外,遗传实验设计与分析也是近年高考命题的热点之一。2.预计2022年高考命题可能以遗传图解、表格等为载体,以致死现象、基因互作等为背景考查遗传实验的设计和自由组合定律的应用。
考点 基因的自由组合定律
一、孟德尔两对相对性状的杂交实验
核心素养·科学思维[归纳与概括]F2出现9∶3∶3∶1的比例需满足什么条件?提示:(1)所研究的每一对相对性状只受一对等位基因控制,而且等位基因要完全显性。(2)必须是两对等位基因分别位于两对同源染色体上。(3)不同类型的雌、雄配子都能发育良好,且受精的机会均等。(4)所有后代都应处于比较一致的环境中,而且存活率相同。(5)实验的群体要足够大,个体数量要足够多。
名师提醒 重组类型常见误区1.明确重组类型的含义:重组类型通常是指子代中表现型与亲本不同的个体,而不是基因型与亲本不同的个体。2.具两对相对性状的纯合亲本杂交,F1自交所得F2中亲本类型所占比例并不都是10/16,重组类型所占比例并不都是6/16。如当亲本基因型为YYrr和yyRR时,F2中亲本类型所占比例为6/16,重组类型所占比例为10/16。
二、基因的自由组合定律1.内容(1)控制不同性状的遗传因子的分离和组合是互不干扰的。(2)在形成配子时,决定同一性状的成对的遗传因子彼此分离,决定不同性状的遗传因子自由组合。2.实质
3.细胞学基础(以精原细胞减数分裂为例)
名师提醒 基因自由组合定律中的“基因”是指非同源染色体上的非等位基因,不是指等位基因,也不是指同源染色体上的非等位基因。另外,配子的随机结合也不是基因的自由组合。
三、孟德尔成功的原因分析
考法1 设计实验验证遗传规律1.分离定律和自由组合定律的比较
注意 不能用分离定律的结果证明基因是否符合自由组合定律。因为两对等位基因不管是分别位于两对同源染色体上,还是位于一对同源染色体上,在单独研究时都符合分离定律,都会出现3∶1或1∶1的比例,无法确定基因的位置关系,也就无法证明是否符合自由组合定律。
命题角度1 自由组合定律的验证示例1 [2019全国卷Ⅰ,32节选,7分]某实验室保存有野生型和一些突变型果蝇。果蝇的部分隐性突变基因及其在染色体上的位置如图所示。回答下列问题。(3)为了验证遗传规律,同学丙让白眼黑檀体雄果蝇与野生型(红眼灰体)纯合子雌果蝇进行杂交得到F1,F1相互交配得到F2。那么,在所得实验结果中,能够验证自由组合定律的F1表现型是 ,F2表现型及其分离比是 ;验证伴性遗传时应分析的相对性状是 ,能够验伴性遗传的F2表现型及其分离比是 。
解析▶(3)白眼黑檀体雄果蝇与野生型(红眼灰体)纯合子雌果蝇进行杂交,F1全表现为红眼灰体,F1相互交配得到F2,F2表现型及其分离比是红眼灰体:红眼黑檀体:白眼灰体:白眼黑檀体=9:3:3:1;验证伴性遗传时只需分析X染色体上的等位基因及其相对性状,即应分析的相对性状是红眼/白眼,能够验证伴性遗传的F2具体表现型及其分离比是红眼雌蝇:红眼雄蝇:白眼雄蝇=2:1:1。答案▶(3)红眼灰体 红眼灰体:红眼黑檀体:白眼灰体:白眼黑檀体=9:3:3:1 红眼/白眼 红眼雌蝇:红眼雄蝇:白眼雄蝇=2:1:1
考法2 自由组合定律问题1.数学归纳法解答n对等位基因(完全显性)自由组合问题
2.用分解组合法解答自由组合定律相关试题(每对等位基因完全显性)(1)解题思路①分解:将问题分解成若干个分离定律问题,在独立遗传的情况下,有几对等位基因就可以分解为几个分离定律问题。②分析:按分离定律进行逐一分析。③组合:运用乘法原理或加法原理对每个分离定律问题的分析结果进行组合。
(2)常见题型分析①配子类型及概率的问题
②基因型类型及概率的问题③表现型类型及概率的问题
3.逆向组合法推测亲本基因型 将自由组合定律的性状分离比拆分成分离定律的分离比分别分析,再运用乘法原理进行逆向组合。a.9∶3∶3∶1⇒(3∶1)(3∶1)⇒(Aa×Aa)(Bb×Bb);b.1∶1∶1∶1⇒(1∶1)(1∶1)⇒(Aa×aa)(Bb×bb);c.3∶3∶1∶1⇒(3∶1)(1∶1)⇒(Aa×Aa)(Bb×bb)或(Bb×Bb)(Aa×aa);d.3∶1⇒(3∶1)×1⇒(Aa×Aa)(BB×_ _)或(Aa×Aa)(bb×bb)或(Bb×Bb)(AA×_ _)或(Bb×Bb)(aa×aa)。
命题角度2 自由组合定律中的概率计算问题示例2 [2019江苏,32,9分]杜洛克猪毛色受独立遗传的两对等位基因控制,毛色有红毛、棕毛和白毛三种,对应的基因组成如表。请回答下列问题:(1)棕毛猪的基因型有 种。 (2)已知两头纯合的棕毛猪杂交得到的F1均表现为红毛,F1雌雄交配产生F2。①该杂交实验的亲本基因型为 。 ②F1测交,后代表现型及对应比例为 。 ③F2中纯合个体相互交配,能产生棕毛子代的基因型组合有 种(不考虑正反交)。 ④F2的棕毛个体中纯合体的比例为 。F2中棕毛个体相互交配,子代白毛个体的比例为 。
(3)若另一对染色体上有一对基因I、i,I基因对A和B基因的表达都有抑制作用,i基因不抑制,如I_A_B_表现为白毛。基因型为IiAaBb的个体雌雄交配,子代中红毛个体的比例为 ,白毛个体的比例为 。思路分析▶
解析▶(1)结合表格分析,棕毛猪的基因型有AAbb、Aabb、aaBB、aaBb,共4种。(2)①亲本都为纯合棕毛猪,F1均表现为红毛,则F1的基因型为AaBb,亲本基因型为AAbb和aaBB。②据题干信息,控制猪毛色的两对等位基因独立遗传,则两对基因在遗传时遵循基因的自由组合定律。F1(AaBb)与aabb进行测交,后代的基因型及比例为AaBb∶Aabb∶aaBb∶aabb=1∶1∶1∶1,表现型及比例为红毛∶棕毛∶白毛=1∶2∶1。③F1雌雄个体交配产生F2,F2的基因型有A_B_、A_bb、aaB_、aabb,其中纯合个体的基因型有AABB、AAbb、aaBB、aabb,其中AAbb×aabb、aaBB×aabb、AAbb×AAbb、aaBB×aaBB,共4种组合能产生棕毛子代。
④F2中棕毛个体的基因型为A_bb、aaB_,所占比例为6/16,纯合棕毛个体所占比例为2/16,则F2的棕毛个体中纯合体的比例为1/3。F2中棕毛个体的基因型及比例为AAbb∶Aabb∶aaBB∶aaBb=1∶2∶1∶2,其中1/3Aabb(♀)×1/3aaBb(♂)、1/3Aabb(♂)×1/3aaBb(♀)、1/3Aabb×1/3Aabb、1/3aaBb×1/3aaBb组合后代可以出现白毛,所占比例为(1/3)×(1/3)×(1/2)×(1/2)×2+(1/3)×(1/3)×(1/4)+(1/3)×(1/3)×(1/4)=1/9。(3)据题干信息,I、i位于另一对同源染色体上,则I/i与A/a、B/b在遗传时也遵循自由组合定律。基因型为IiAaBb的雌雄个体交配,后代红毛个体的基因型应为ii A_B_,其所占比例为(1/4)×(9/16)=9/64,后代白毛个体的基因型为I_ _ _ _ _、iiaabb,其所占比例为3/4+(1/4)×(1/16)=49/64。答案▶(1)4 (2)①AAbb和aaBB ②红毛∶棕毛∶白毛=1∶2∶1 ③4 ④1/3 1/9 (3)9/64 49/64
命题角度3 利用表现型比例推导基因型示例3 [2019全国卷Ⅱ,32,12分]某种甘蓝的叶色有绿色和紫色。已知叶色受2对独立遗传的基因A/a和B/b控制,只含隐性基因的个体表现隐性性状,其他基因型的个体均表现显性性状。某小组用绿叶甘蓝和紫叶甘蓝进行了一系列实验。实验①:让绿叶甘蓝(甲)的植株进行自交,子代都是绿叶实验②:让甲植株与紫叶甘蓝(乙)植株杂交,子代个体中绿叶:紫叶=1:3回答下列问题。(1)甘蓝叶色中隐性性状是 ,实验①中甲植株的基因型为 。 (2)实验②中乙植株的基因型为 ,子代中有 种基因型。 (3)用另一紫叶甘蓝(丙)植株与甲植株杂交,若杂交子代中紫叶和绿叶的分离比为1:1,则丙植株所有可能的基因型是 ;若杂交子代均为紫叶,则丙植株所有可能的基因型是 ;若杂交子代均为紫叶,且让该子代自交,自交子代中紫叶与绿叶的分离比为15:1,则丙植株的基因型为 。
思路分析▶解析▶(1)(2)根据题干信息可知,甘蓝叶色受2对独立遗传的基因A/a和B/b控制,只含隐性基因的个体表现为隐性性状,其他基因型的个体均表现为显性性状。由于绿叶甘蓝(甲)植株的自交后代都表现为绿叶,且绿叶甘蓝(甲)和紫叶甘蓝(乙)的杂交后代中绿叶∶紫叶=1∶3,可推知甲植株的基因型为aabb,乙植株的基因型为AaBb。实验②中aabb(甲)×AaBb(乙)→Aabb(紫叶)、AaBb(紫叶)、aaBb(紫叶)、aabb(绿叶),故实验②中子代有4种基因型。
(3)紫叶甘蓝(丙)植株和甲植株(基因型为aabb)杂交,子代表现为紫叶:绿叶=1:1,说明丙植株只有一对基因杂合,另一对基因为隐性纯合,故丙植株所有可能的基因型是Aabb或aaBb。若杂交子代均为紫叶,说明丙植株的基因型中不同时含a和b,从紫色植株基因型A_B_、A_bb、aaB_(共8种)中排除AaBb、Aabb、aaBb 3种基因型,则丙植株所有可能的基因型是AABB、AaBB、AABb、AAbb或aaBB;由F2中紫叶:绿叶=15:1,可推知F1一定为双杂合个体,即AaBb,故亲本中丙植株的基因型为AABB。答案▶(1)绿色 aabb (2)AaBb 4 (3)Aabb、aaBb AABB、AAbb、aaBB、AaBB、AABb AABB
考法3 基因自由组合定律的特殊分离比分析1.妙用合并同类项法巧解特殊分离比问题(1)“和”为16的特殊分离比问题①基因互作
②显性基因等效累加:如A与B的作用效果相同,且显性基因越多,其效果越强。③解题技巧
(2)“和”小于16的特殊分离比分析①显性纯合致死a.AA和BB致死:AaBb自交后代AaBb∶Aabb∶aaBb∶aabb=4∶2∶2∶1,其余基因型个体致死;AaBb测交后代:AaBb∶Aabb∶aaBb∶aabb=1∶1∶1∶1。b.AA(或BB)致死:AaBb自交后6(2AaBB+4AaBb)∶3aaB_∶2Aabb∶1aabb或 6(2AABb+4AaBb)∶3A_bb∶2aaBb∶1aabb,AaBb测交后代:AaBb∶Aabb∶aaBb∶ aabb=1∶1∶1∶1。②隐性纯合致死a.双隐性致死:AaBb自交后代A_B_∶A_bb∶aaB_=9∶3∶3。b.单隐性致死:AaBb自交后代A_B_∶aaB_(或A_bb)=3∶1。
2.图解法透析完全连锁现象
3.多对等位基因的遗传问题涉及多对等位基因的遗传问题常用“拆分法”把题中出现的概率进行拆分如1/64,即1/64=(1/4)3,从而推测控制相应性状的等位基因对数(3对)。命题角度4 基因互作类特殊分离比示例4 [2016全国卷Ⅲ,6,6分]用某种高等植物的纯合红花植株与纯合白花植株进行杂交,F1全部表现为红花。若F1自交,得到的F2植株中,红花为272株,白花为212株;若用纯合白花植株的花粉给F1红花植株授粉,得到的子代植株中,红花为101株,白花为302株。根据上述杂交实验结果推断,下列叙述正确的是A.F2中白花植株都是纯合体B.F2中红花植株的基因型有2种C.控制红花与白花的基因在一对同源染色体上D.F2中白花植株的基因型种类比红花植株的多
解析▶由F2中红花∶白花=272∶212≈9∶7,F1测交子代中红花∶白花≈1∶3,可以推测出红花与白花这对相对性状受位于两对同源染色体上的两对等位基因控制(假设为A、a和B、b),C项错误。结合上述分析可知基因型A_B_表现为红花,其他基因型表现为白花。亲本基因型为AABB和aabb,F1基因型为AaBb,F2中红花植株的基因型为AABB、AaBB、AABb、AaBb,B项错误。F2中白花植株的基因型为AAbb、Aabb、aaBB、aaBb、aabb,A项错误、D项正确。答案▶D
命题角度5 基因致死类特殊分离比示例5 [2018浙江4月选考,31,7分]某XY性别决定型昆虫的红眼与朱红眼、有眼与无眼分别由基因A(a)、B(b)控制,其中有一对基因位于性染色体上,且存在两对隐性基因纯合致死现象。一只红眼雌性个体与一只朱红眼雄性个体多次交配,F1雌性个体中有红眼和无眼,雄性个体全为红眼。让F1雌雄个体随机交配得F2,F2的表现型及比例如下表。
回答下列问题:(1)有眼对无眼为 性,控制有眼与无眼的B(b)基因位于 染色体上。 (2)若要验证F1红眼雄性个体的基因型,能否用测交方法? ,其原因是 。 (3)F2红眼雄性个体有 种基因型,让其与F2红眼雌性个体随机交配,产生的F3有 种表现型,F3中无眼雌性个体所占的比例为 。
解析▶(1)有眼与有眼个体交配后代出现了无眼个体,说明有眼对无眼为显性,且无眼性状只在雌性个体中出现,与性别相关联,说明B(b)基因的遗传是伴性遗传,且根据题干信息可推断相关基因B(b)位于X和Y染色体的同源区段。红眼雌性个体与朱红眼雄性个体杂交后代中有眼的都是红眼,F2中红眼:朱红眼=3:1,说明红眼对朱红眼为显性,且相关基因A(a)位于常染色体上。(2)测交是让F1的红眼雄性个体与双隐性雌性个体杂交,由题意可推知出现题表结果的原因是基因型为aaXbXb的个体死亡,故该群体中没有符合要求的对象。
(3)根据(1)、(2)推断可知,亲本红眼雌性个体的基因型为AAXBXb,雄性个体的基因型为aaXbYB,故F2中红眼雄性个体的基因型有AAXBYB、AaXBYB、AAXbYB、AaXbYB,共4种基因型(两对基因分开考虑:AA:Aa=1:2;XBYB:XbYB=1:3),F2中红眼雌性个体的基因型为AAXBXB、AAXBXb、AaXBXB、AaXBXb(两对基因分开考虑:AA:Aa=1:2;XBXB:XBXb=1:4),F3中的表现型为5种,致死个体所占比例为(2/3)×(2/3)×(1/4)×(3/4)×(4/5)×(1/4)=1/60;存活个体所占比例为1-1/60=59/60;无眼雌性个体所占比例为(3/4)×(4/5)×(1/4)×[1-(2/3)×(2/3)×(1/4)]=2/15;所以F3中无眼雌性个体所占的比例为(2/15)÷(59/60)=8/59。答案▶(1)显 X和Y (2)不能 aaXbXb个体致死 (3)4 5 8/59
核心素养解读 本题主要通过“分析与综合”和“假说—演绎”考查考生的科学思维:
命题角度6 基因累加引起的特殊分离比示例6 [2016上海,25,2分]控制棉花纤维长度的三对等位基因A/a、B/b、C/c对长度的作用相等,分别位于三对同源染色体上。已知基因型aabbcc的棉纤维长度为6厘米,每个显性基因增加纤维长度2厘米。棉花植株甲(AABbcc)与乙(aaBbCc)杂交,则F1的棉纤维长度范围是 A.6~14厘米B.6~16厘米 C.8~14厘米 D.8~16厘米思路分析▶
解析▶棉花植株甲(AABbcc)与乙(aaBbCc)杂交,所得F1中棉纤维最长的基因型为AaBBCc,棉纤维最短的基因型为Aabbcc。因基因型为aabbcc的棉纤维长度为6厘米,每个显性基因增加纤维长度2厘米,故F1的棉纤维长度范围是8~14厘米。答案▶C
命题角度7 基因连锁引起的特殊分离比示例7 [2018全国卷Ⅲ,31,10分]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。
回答下列问题:(1)根据表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,结合表中数据分析,其子代的统计结果不符合 的比例。
思路分析▶探究两对或两对以上等位基因的遗传规律时,常采用自交法或测交法,以确定两对或两对以上等位基因是否存在基因连锁现象。具体步骤如下: 解析▶(1)依据甲组实验可知,不同性状的双亲杂交,子代表现出的性状为显性性状(红二),F2出现9∶3∶3∶1的性状分离比,所以控制红果与黄果、子房二室与多室两对性状的基因位于非同源染色体上;同理可知乙组中,圆形果单一花序为显性性状,F2中圆∶长=3∶1、单∶复=3∶1,但未出现9∶3∶3∶1的性状分离比,说明两对等位基因的遗传遵循分离定律但不遵循自由组合定律,所以控制乙组两对性状的基因位于一对同源染色体上。
(2)根据乙组表中的数据分析可知,乙组的两个F1 “圆单”为双显性状,则“长复”为双隐性状,且F2未出现9∶3∶3∶1的性状分离比,说明F1“圆单”个体不能产生1∶1∶1∶1的四种配子,因此用“长复”分别与乙组的两个F1进行测交,其子代的统计结果不符合1∶1∶1∶1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
解后反思 解答本题的关键在于根据两组杂交实验中F2表现型及个数,推断出亲本产生的配子的种类和比例,进而判断控制两对性状的基因在染色体上的位置。全国卷近年来考查的分离比多是9∶3∶3∶1及其变形,也有一些致死现象造成的特殊分离比,对于基因连锁造成的特殊分离比则几乎没有涉及,虽然教材中并没有讲解连锁互换定律,但这部分内容可以利用基因在染色体上以及交叉互换的知识来解释,因此高考考查了这部分内容也不算是超出大纲要求,如果在复习备考中不曾涉及,遇到此类问题时可能无从下手,所以适当关注基因连锁而形成的分离比是必要的。
命题角度8 多对等位基因的遗传问题示例8 [2017全国卷Ⅱ,6,6分]若某哺乳动物毛色由3对位于常染色体上的、独立分配的等位基因决定,其中,A基因编码的酶可使黄色素转化为褐色素;B基因编码的酶可使该褐色素转化为黑色素;D基因的表达产物能完全抑制A基因的表达;相应的隐性等位基因a、b、d的表达产物没有上述功能。若用两个纯合黄色品种的动物作为亲本进行杂交,F1均为黄色,F2中毛色表现型出现了黄∶褐∶黑=52∶3∶9的数量比,则杂交亲本的组合是A.AABBDD×aaBBdd,或AAbbDD×aabbddB.aaBBDD×aabbdd,或AAbbDD×aaBBDDC.aabbDD×aabbdd,或AAbbDD×aabbddD.AAbbDD×aaBBdd,或AABBDD×aabbdd
思路分析▶解析▶解法一 :由F2中52+3+9=64可推知,F1产生的雌雄配子各有8种,即可快速推出F1的基因型为AaBbDd。A项中AABBDD×aaBBdd→F1:AaBBDd,或AAbbDD×aabbdd→F1:AabbDd,F1产生的雌雄配子各有4种,A项错误。B项中aaBBDD×aabbdd→F1:aaBbDd,或AAbbDD×aaBBDD→F1:AaBbDD,F1产生的雌雄配子各有4种,B项错误。C项中aabbDD×aabbdd→F1:aabbDd,F1产生的雌雄配子各有2种;AAbbDD×aabbdd→F1:AabbDd, F1产生的雌雄配子各有4种,C项错误。D项AAbbDD×aaBBdd→F1:AaBbDd,或AABBDD×aabbdd→F1:AaBbDd, F1产生的雌雄配子各有8种,D项正确。解法二:由题可知,F2黑色个体的基因型为A_B_dd,所以亲本杂交产生的F1一定含有基因A和B,从而排除A、B和C项,进而快速推导出正确选项为D项。答案▶D
易错 弄不清基因分离定律与自由组合定律的关系示例9 纯合高茎常态叶玉米与纯合矮茎皱形叶玉米杂交,F1全为高茎常态叶,F1与双隐性亲本测交,后代表现型及数量是高茎常态叶83株,矮茎皱形叶81株,高茎皱形叶19株,矮茎常态叶17株。下列判断正确的是①高茎与矮茎性状的遗传符合基因分离定律 ②常态叶与皱形叶性状的遗传符合分离定律 ③两对相对性状的遗传符合基因自由组合定律A.① B.② C.①② D.①②③
正解展示▶先对两对相对性状逐对进行分析:高茎∶矮茎=(83+19)∶(81+17)≈1∶1;常态叶∶皱形叶=(83+17)∶(81+19)=1∶1,故每对相对性状的遗传都符合基因分离定律。如果两对相对性状的遗传符合自由组合定律,则测交后代4种表现型比例应为1∶1∶1∶1,而本题测交后代性状比却约为4∶4∶1∶1,显然不符合自由组合定律。分析题干信息可知,两对相对性状应是非独立遗传的,即控制两对相对性状的等位基因位于一对同源染色体上,并且在减数分裂过程中有部分细胞中发生了交叉互换,因此形成了上述比例。答案▶C错因分析▶误认为若两对相对性状的遗传都符合基因分离定律,则两对相对性状的遗传一定符合基因自由组合定律而选D。
“双一流”名校冲刺
专题探究6 利用数学思想巧解遗传规律试题1.分解法分解法是数学中应用较为广泛的方法。位于非同源染色体上的非等位基因的分离或组合是互不干扰的,也就是说一对等位基因与另一对等位基因的分离和组合是互不干扰、各自独立的。因此,解决较为复杂的关于自由组合定律的问题时,可借鉴分解法,具体参见考法2。2.合并同类项法合并同类项实际上就是乘法分配律的逆向运用。例如两对独立遗传的等位基因间存在基因互作,可依据题意进行合并同类项,在9∶3∶3∶1的基础上,基因型为AaBb的个体自交,其子代表现型比例可以变化为15∶1、9∶7、9∶6∶1等。合并同类项法在巧推自由组合定律特殊比例中是一种好方法。
3.通项公式法 先根据题设条件和遗传学原理进行简单推导,从中归纳出通项公式,然后依据通项公式来解决问题。(1)含n对等位基因(独立遗传)的个体自交 含n对等位基因的亲本自交,则亲本产生的雌雄配子各有2n种,F1的表现型有2n种,F1的基因型有3n种,其中纯合子有2n种 , 杂合子有(3n-2n)种。(2)杂合子(Aa)连续自交公式 Aa连续自交n次,后代情况为杂合子占(1/2)n, 纯合子占1-(1/2)n,AA或aa占(1/2)×[1-(1/2)n],显性∶隐性=(2n+1)∶(2n-1)。
(3)雌雄配子组合公式 如果亲代雄性个体含n对等位基因,雌性个体含m对等位基因,各对基因独立遗传,则亲代雄性个体产生2n种配子,雌性个体产生2m种配子,受精时,雌雄配子组合数为2n与2m的乘积。4.利用(3/4)n、(1/4)n推导 依据n对等位基因自由组合且为完全显性时,F2中每对等位基因都至少含有一个显性基因的个体所占比例是(3/4)n,隐性纯合子所占比例是(1/4)n,可快速推理基因型。
示例10 [2020浙江7月选考,23,2分]某植物的野生型(AABBcc)有成分R,通过诱变等技术获得3个无成分R的稳定遗传突变体(甲、乙和丙)。突变体之间相互杂交,F1均无成分R。然后选其中一组杂交的F1(AaBbCc)作为亲本,分别与3个突变体进行杂交,结果见下表: 注:“有”表示有成分R,“无”表示无成分R用杂交Ⅰ子代中有成分R植株与杂交Ⅱ子代中有成分R植株杂交,理论上其后代中有成分R植株所占比例为A.21/32 B.9/16 C.3/8 D.3/4
思路分析▶解析▶甲、乙、丙为稳定遗传突变体,即为纯合子,由杂交Ⅰ:AaBbCc×甲→无∶有≈3∶1,可知甲的基因型为AAbbcc或aaBBcc,由杂交Ⅱ:AaBbCc×乙→无∶有≈7∶1,可知乙的基因型为aabbcc,由杂交Ⅲ:AaBbCc×丙→无,可知丙中一定有CC,甲、乙、丙之间互相杂交,F1均无成分R,符合题意。假设甲的基因型为AAbbcc,取杂交Ⅰ子代中有成分R植株(1/2AABbcc和1/2AaBbcc)与杂交Ⅱ子代中有成分R植株(AaBbcc)杂交,其后代中有成分R植株(A_B_cc)所占比例为[1-(1/2)×(1/4)]×(3/4)=21/32;假设甲的基因型为aaBBcc,取杂交Ⅰ子代中有成分R植株(1/2AaBBcc和1/2AaBbcc)与杂交Ⅱ子代中有成分R植株(AaBbcc)杂交,其后代中有成分R植株(A_B_cc)所占比例为3/4×[1-(1/2)×(1/4)]=21/32,A正确。答案▶A
专题探究7 遗传规律和减数分裂的联系 减数分裂是基因分离定律和自由组合定律的细胞学基础,解答此类试题的关键是弄清两大遗传定律的实质,基因分离定律的实质是减数第一次分裂后期同源染色体分离导致等位基因分离;基因自由组合定律的实质是减数第一次分裂后期同源染色体分离,非同源染色体自由组合,从而使非同源染色体上的非等位基因自由组合。
示例11 [2021河北衡水中学三调]将紫花、长花粉粒(PPLL)与红花、圆花粉粒(ppll)的豌豆杂交得到F1。F1作父本测交所得F2的表现型及数量为紫长(4831)、紫圆(390)、红长(393)、红圆(4783)。下列对F1产生配子过程的分析错误的是A.P与p、L与l可以随同源染色体的分开而分离B.P与L、p与l可随同一条染色体传递到配子中C.P与l、p与L因非同源染色体自由组合而重组D.P与l、p与L因同源染色体间交叉互换而重组
解析▶由于P与p、L与l是等位基因,故可以随同源染色体的分开而分离,A正确;F1的基因型为PpLl,F1测交所得F2的表现型及比例约为紫长:紫圆:红长:红圆≈12:1:1:12,且表现为两多两少,再结合亲本基因型可判定P与L位于同一条染色体上、p与l位于同源染色体的另一条染色体上,B正确、C错误;F2中的紫圆、红长是减数第一次分裂四分体时期同源染色体上的非姐妹染色单体间发生了交叉互换产生的,D正确。答案▶C
考点 基因的自由组合定律 必备知识通关 解题能力提升 考法1 设计实验验证遗传规律 考法2 自由组合定律问题 考法3 基因自由组合定律的特殊分离比 易 错 弄不清基因分离定律与自由组合定律的关系
“双一流”名校冲刺 专题探究6 利用数学思想巧解遗传规律试题 专题探究7 遗传规律和减数分裂的联系
课标要求 阐明有性生殖中基因的分离和自由组合使得子代的基因型和表型有多种可能,并可由此预测子代的遗传性状。
高考怎么考本专题是高考试题不断推陈出新的发源地,称为“百变遗传”。几乎每套高考全国卷均有一道综合考查基因的自由组合定律的试题,常借助数学模型或概念模型对两对或多对等位基因的遗传或9:3:3:1的变式进行考查。另外,遗传实验设计与分析也是近年高考命题的热点之一。2.预计2022年高考命题可能以遗传图解、表格等为载体,以致死现象、基因互作等为背景考查遗传实验的设计和自由组合定律的应用。
考点 基因的自由组合定律
一、孟德尔两对相对性状的杂交实验
核心素养·科学思维[归纳与概括]F2出现9∶3∶3∶1的比例需满足什么条件?提示:(1)所研究的每一对相对性状只受一对等位基因控制,而且等位基因要完全显性。(2)必须是两对等位基因分别位于两对同源染色体上。(3)不同类型的雌、雄配子都能发育良好,且受精的机会均等。(4)所有后代都应处于比较一致的环境中,而且存活率相同。(5)实验的群体要足够大,个体数量要足够多。
名师提醒 重组类型常见误区1.明确重组类型的含义:重组类型通常是指子代中表现型与亲本不同的个体,而不是基因型与亲本不同的个体。2.具两对相对性状的纯合亲本杂交,F1自交所得F2中亲本类型所占比例并不都是10/16,重组类型所占比例并不都是6/16。如当亲本基因型为YYrr和yyRR时,F2中亲本类型所占比例为6/16,重组类型所占比例为10/16。
二、基因的自由组合定律1.内容(1)控制不同性状的遗传因子的分离和组合是互不干扰的。(2)在形成配子时,决定同一性状的成对的遗传因子彼此分离,决定不同性状的遗传因子自由组合。2.实质
3.细胞学基础(以精原细胞减数分裂为例)
名师提醒 基因自由组合定律中的“基因”是指非同源染色体上的非等位基因,不是指等位基因,也不是指同源染色体上的非等位基因。另外,配子的随机结合也不是基因的自由组合。
三、孟德尔成功的原因分析
考法1 设计实验验证遗传规律1.分离定律和自由组合定律的比较
注意 不能用分离定律的结果证明基因是否符合自由组合定律。因为两对等位基因不管是分别位于两对同源染色体上,还是位于一对同源染色体上,在单独研究时都符合分离定律,都会出现3∶1或1∶1的比例,无法确定基因的位置关系,也就无法证明是否符合自由组合定律。
命题角度1 自由组合定律的验证示例1 [2019全国卷Ⅰ,32节选,7分]某实验室保存有野生型和一些突变型果蝇。果蝇的部分隐性突变基因及其在染色体上的位置如图所示。回答下列问题。(3)为了验证遗传规律,同学丙让白眼黑檀体雄果蝇与野生型(红眼灰体)纯合子雌果蝇进行杂交得到F1,F1相互交配得到F2。那么,在所得实验结果中,能够验证自由组合定律的F1表现型是 ,F2表现型及其分离比是 ;验证伴性遗传时应分析的相对性状是 ,能够验伴性遗传的F2表现型及其分离比是 。
解析▶(3)白眼黑檀体雄果蝇与野生型(红眼灰体)纯合子雌果蝇进行杂交,F1全表现为红眼灰体,F1相互交配得到F2,F2表现型及其分离比是红眼灰体:红眼黑檀体:白眼灰体:白眼黑檀体=9:3:3:1;验证伴性遗传时只需分析X染色体上的等位基因及其相对性状,即应分析的相对性状是红眼/白眼,能够验证伴性遗传的F2具体表现型及其分离比是红眼雌蝇:红眼雄蝇:白眼雄蝇=2:1:1。答案▶(3)红眼灰体 红眼灰体:红眼黑檀体:白眼灰体:白眼黑檀体=9:3:3:1 红眼/白眼 红眼雌蝇:红眼雄蝇:白眼雄蝇=2:1:1
考法2 自由组合定律问题1.数学归纳法解答n对等位基因(完全显性)自由组合问题
2.用分解组合法解答自由组合定律相关试题(每对等位基因完全显性)(1)解题思路①分解:将问题分解成若干个分离定律问题,在独立遗传的情况下,有几对等位基因就可以分解为几个分离定律问题。②分析:按分离定律进行逐一分析。③组合:运用乘法原理或加法原理对每个分离定律问题的分析结果进行组合。
(2)常见题型分析①配子类型及概率的问题
②基因型类型及概率的问题③表现型类型及概率的问题
3.逆向组合法推测亲本基因型 将自由组合定律的性状分离比拆分成分离定律的分离比分别分析,再运用乘法原理进行逆向组合。a.9∶3∶3∶1⇒(3∶1)(3∶1)⇒(Aa×Aa)(Bb×Bb);b.1∶1∶1∶1⇒(1∶1)(1∶1)⇒(Aa×aa)(Bb×bb);c.3∶3∶1∶1⇒(3∶1)(1∶1)⇒(Aa×Aa)(Bb×bb)或(Bb×Bb)(Aa×aa);d.3∶1⇒(3∶1)×1⇒(Aa×Aa)(BB×_ _)或(Aa×Aa)(bb×bb)或(Bb×Bb)(AA×_ _)或(Bb×Bb)(aa×aa)。
命题角度2 自由组合定律中的概率计算问题示例2 [2019江苏,32,9分]杜洛克猪毛色受独立遗传的两对等位基因控制,毛色有红毛、棕毛和白毛三种,对应的基因组成如表。请回答下列问题:(1)棕毛猪的基因型有 种。 (2)已知两头纯合的棕毛猪杂交得到的F1均表现为红毛,F1雌雄交配产生F2。①该杂交实验的亲本基因型为 。 ②F1测交,后代表现型及对应比例为 。 ③F2中纯合个体相互交配,能产生棕毛子代的基因型组合有 种(不考虑正反交)。 ④F2的棕毛个体中纯合体的比例为 。F2中棕毛个体相互交配,子代白毛个体的比例为 。
(3)若另一对染色体上有一对基因I、i,I基因对A和B基因的表达都有抑制作用,i基因不抑制,如I_A_B_表现为白毛。基因型为IiAaBb的个体雌雄交配,子代中红毛个体的比例为 ,白毛个体的比例为 。思路分析▶
解析▶(1)结合表格分析,棕毛猪的基因型有AAbb、Aabb、aaBB、aaBb,共4种。(2)①亲本都为纯合棕毛猪,F1均表现为红毛,则F1的基因型为AaBb,亲本基因型为AAbb和aaBB。②据题干信息,控制猪毛色的两对等位基因独立遗传,则两对基因在遗传时遵循基因的自由组合定律。F1(AaBb)与aabb进行测交,后代的基因型及比例为AaBb∶Aabb∶aaBb∶aabb=1∶1∶1∶1,表现型及比例为红毛∶棕毛∶白毛=1∶2∶1。③F1雌雄个体交配产生F2,F2的基因型有A_B_、A_bb、aaB_、aabb,其中纯合个体的基因型有AABB、AAbb、aaBB、aabb,其中AAbb×aabb、aaBB×aabb、AAbb×AAbb、aaBB×aaBB,共4种组合能产生棕毛子代。
④F2中棕毛个体的基因型为A_bb、aaB_,所占比例为6/16,纯合棕毛个体所占比例为2/16,则F2的棕毛个体中纯合体的比例为1/3。F2中棕毛个体的基因型及比例为AAbb∶Aabb∶aaBB∶aaBb=1∶2∶1∶2,其中1/3Aabb(♀)×1/3aaBb(♂)、1/3Aabb(♂)×1/3aaBb(♀)、1/3Aabb×1/3Aabb、1/3aaBb×1/3aaBb组合后代可以出现白毛,所占比例为(1/3)×(1/3)×(1/2)×(1/2)×2+(1/3)×(1/3)×(1/4)+(1/3)×(1/3)×(1/4)=1/9。(3)据题干信息,I、i位于另一对同源染色体上,则I/i与A/a、B/b在遗传时也遵循自由组合定律。基因型为IiAaBb的雌雄个体交配,后代红毛个体的基因型应为ii A_B_,其所占比例为(1/4)×(9/16)=9/64,后代白毛个体的基因型为I_ _ _ _ _、iiaabb,其所占比例为3/4+(1/4)×(1/16)=49/64。答案▶(1)4 (2)①AAbb和aaBB ②红毛∶棕毛∶白毛=1∶2∶1 ③4 ④1/3 1/9 (3)9/64 49/64
命题角度3 利用表现型比例推导基因型示例3 [2019全国卷Ⅱ,32,12分]某种甘蓝的叶色有绿色和紫色。已知叶色受2对独立遗传的基因A/a和B/b控制,只含隐性基因的个体表现隐性性状,其他基因型的个体均表现显性性状。某小组用绿叶甘蓝和紫叶甘蓝进行了一系列实验。实验①:让绿叶甘蓝(甲)的植株进行自交,子代都是绿叶实验②:让甲植株与紫叶甘蓝(乙)植株杂交,子代个体中绿叶:紫叶=1:3回答下列问题。(1)甘蓝叶色中隐性性状是 ,实验①中甲植株的基因型为 。 (2)实验②中乙植株的基因型为 ,子代中有 种基因型。 (3)用另一紫叶甘蓝(丙)植株与甲植株杂交,若杂交子代中紫叶和绿叶的分离比为1:1,则丙植株所有可能的基因型是 ;若杂交子代均为紫叶,则丙植株所有可能的基因型是 ;若杂交子代均为紫叶,且让该子代自交,自交子代中紫叶与绿叶的分离比为15:1,则丙植株的基因型为 。
思路分析▶解析▶(1)(2)根据题干信息可知,甘蓝叶色受2对独立遗传的基因A/a和B/b控制,只含隐性基因的个体表现为隐性性状,其他基因型的个体均表现为显性性状。由于绿叶甘蓝(甲)植株的自交后代都表现为绿叶,且绿叶甘蓝(甲)和紫叶甘蓝(乙)的杂交后代中绿叶∶紫叶=1∶3,可推知甲植株的基因型为aabb,乙植株的基因型为AaBb。实验②中aabb(甲)×AaBb(乙)→Aabb(紫叶)、AaBb(紫叶)、aaBb(紫叶)、aabb(绿叶),故实验②中子代有4种基因型。
(3)紫叶甘蓝(丙)植株和甲植株(基因型为aabb)杂交,子代表现为紫叶:绿叶=1:1,说明丙植株只有一对基因杂合,另一对基因为隐性纯合,故丙植株所有可能的基因型是Aabb或aaBb。若杂交子代均为紫叶,说明丙植株的基因型中不同时含a和b,从紫色植株基因型A_B_、A_bb、aaB_(共8种)中排除AaBb、Aabb、aaBb 3种基因型,则丙植株所有可能的基因型是AABB、AaBB、AABb、AAbb或aaBB;由F2中紫叶:绿叶=15:1,可推知F1一定为双杂合个体,即AaBb,故亲本中丙植株的基因型为AABB。答案▶(1)绿色 aabb (2)AaBb 4 (3)Aabb、aaBb AABB、AAbb、aaBB、AaBB、AABb AABB
考法3 基因自由组合定律的特殊分离比分析1.妙用合并同类项法巧解特殊分离比问题(1)“和”为16的特殊分离比问题①基因互作
②显性基因等效累加:如A与B的作用效果相同,且显性基因越多,其效果越强。③解题技巧
(2)“和”小于16的特殊分离比分析①显性纯合致死a.AA和BB致死:AaBb自交后代AaBb∶Aabb∶aaBb∶aabb=4∶2∶2∶1,其余基因型个体致死;AaBb测交后代:AaBb∶Aabb∶aaBb∶aabb=1∶1∶1∶1。b.AA(或BB)致死:AaBb自交后6(2AaBB+4AaBb)∶3aaB_∶2Aabb∶1aabb或 6(2AABb+4AaBb)∶3A_bb∶2aaBb∶1aabb,AaBb测交后代:AaBb∶Aabb∶aaBb∶ aabb=1∶1∶1∶1。②隐性纯合致死a.双隐性致死:AaBb自交后代A_B_∶A_bb∶aaB_=9∶3∶3。b.单隐性致死:AaBb自交后代A_B_∶aaB_(或A_bb)=3∶1。
2.图解法透析完全连锁现象
3.多对等位基因的遗传问题涉及多对等位基因的遗传问题常用“拆分法”把题中出现的概率进行拆分如1/64,即1/64=(1/4)3,从而推测控制相应性状的等位基因对数(3对)。命题角度4 基因互作类特殊分离比示例4 [2016全国卷Ⅲ,6,6分]用某种高等植物的纯合红花植株与纯合白花植株进行杂交,F1全部表现为红花。若F1自交,得到的F2植株中,红花为272株,白花为212株;若用纯合白花植株的花粉给F1红花植株授粉,得到的子代植株中,红花为101株,白花为302株。根据上述杂交实验结果推断,下列叙述正确的是A.F2中白花植株都是纯合体B.F2中红花植株的基因型有2种C.控制红花与白花的基因在一对同源染色体上D.F2中白花植株的基因型种类比红花植株的多
解析▶由F2中红花∶白花=272∶212≈9∶7,F1测交子代中红花∶白花≈1∶3,可以推测出红花与白花这对相对性状受位于两对同源染色体上的两对等位基因控制(假设为A、a和B、b),C项错误。结合上述分析可知基因型A_B_表现为红花,其他基因型表现为白花。亲本基因型为AABB和aabb,F1基因型为AaBb,F2中红花植株的基因型为AABB、AaBB、AABb、AaBb,B项错误。F2中白花植株的基因型为AAbb、Aabb、aaBB、aaBb、aabb,A项错误、D项正确。答案▶D
命题角度5 基因致死类特殊分离比示例5 [2018浙江4月选考,31,7分]某XY性别决定型昆虫的红眼与朱红眼、有眼与无眼分别由基因A(a)、B(b)控制,其中有一对基因位于性染色体上,且存在两对隐性基因纯合致死现象。一只红眼雌性个体与一只朱红眼雄性个体多次交配,F1雌性个体中有红眼和无眼,雄性个体全为红眼。让F1雌雄个体随机交配得F2,F2的表现型及比例如下表。
回答下列问题:(1)有眼对无眼为 性,控制有眼与无眼的B(b)基因位于 染色体上。 (2)若要验证F1红眼雄性个体的基因型,能否用测交方法? ,其原因是 。 (3)F2红眼雄性个体有 种基因型,让其与F2红眼雌性个体随机交配,产生的F3有 种表现型,F3中无眼雌性个体所占的比例为 。
解析▶(1)有眼与有眼个体交配后代出现了无眼个体,说明有眼对无眼为显性,且无眼性状只在雌性个体中出现,与性别相关联,说明B(b)基因的遗传是伴性遗传,且根据题干信息可推断相关基因B(b)位于X和Y染色体的同源区段。红眼雌性个体与朱红眼雄性个体杂交后代中有眼的都是红眼,F2中红眼:朱红眼=3:1,说明红眼对朱红眼为显性,且相关基因A(a)位于常染色体上。(2)测交是让F1的红眼雄性个体与双隐性雌性个体杂交,由题意可推知出现题表结果的原因是基因型为aaXbXb的个体死亡,故该群体中没有符合要求的对象。
(3)根据(1)、(2)推断可知,亲本红眼雌性个体的基因型为AAXBXb,雄性个体的基因型为aaXbYB,故F2中红眼雄性个体的基因型有AAXBYB、AaXBYB、AAXbYB、AaXbYB,共4种基因型(两对基因分开考虑:AA:Aa=1:2;XBYB:XbYB=1:3),F2中红眼雌性个体的基因型为AAXBXB、AAXBXb、AaXBXB、AaXBXb(两对基因分开考虑:AA:Aa=1:2;XBXB:XBXb=1:4),F3中的表现型为5种,致死个体所占比例为(2/3)×(2/3)×(1/4)×(3/4)×(4/5)×(1/4)=1/60;存活个体所占比例为1-1/60=59/60;无眼雌性个体所占比例为(3/4)×(4/5)×(1/4)×[1-(2/3)×(2/3)×(1/4)]=2/15;所以F3中无眼雌性个体所占的比例为(2/15)÷(59/60)=8/59。答案▶(1)显 X和Y (2)不能 aaXbXb个体致死 (3)4 5 8/59
核心素养解读 本题主要通过“分析与综合”和“假说—演绎”考查考生的科学思维:
命题角度6 基因累加引起的特殊分离比示例6 [2016上海,25,2分]控制棉花纤维长度的三对等位基因A/a、B/b、C/c对长度的作用相等,分别位于三对同源染色体上。已知基因型aabbcc的棉纤维长度为6厘米,每个显性基因增加纤维长度2厘米。棉花植株甲(AABbcc)与乙(aaBbCc)杂交,则F1的棉纤维长度范围是 A.6~14厘米B.6~16厘米 C.8~14厘米 D.8~16厘米思路分析▶
解析▶棉花植株甲(AABbcc)与乙(aaBbCc)杂交,所得F1中棉纤维最长的基因型为AaBBCc,棉纤维最短的基因型为Aabbcc。因基因型为aabbcc的棉纤维长度为6厘米,每个显性基因增加纤维长度2厘米,故F1的棉纤维长度范围是8~14厘米。答案▶C
命题角度7 基因连锁引起的特殊分离比示例7 [2018全国卷Ⅲ,31,10分]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。
回答下列问题:(1)根据表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,结合表中数据分析,其子代的统计结果不符合 的比例。
思路分析▶探究两对或两对以上等位基因的遗传规律时,常采用自交法或测交法,以确定两对或两对以上等位基因是否存在基因连锁现象。具体步骤如下: 解析▶(1)依据甲组实验可知,不同性状的双亲杂交,子代表现出的性状为显性性状(红二),F2出现9∶3∶3∶1的性状分离比,所以控制红果与黄果、子房二室与多室两对性状的基因位于非同源染色体上;同理可知乙组中,圆形果单一花序为显性性状,F2中圆∶长=3∶1、单∶复=3∶1,但未出现9∶3∶3∶1的性状分离比,说明两对等位基因的遗传遵循分离定律但不遵循自由组合定律,所以控制乙组两对性状的基因位于一对同源染色体上。
(2)根据乙组表中的数据分析可知,乙组的两个F1 “圆单”为双显性状,则“长复”为双隐性状,且F2未出现9∶3∶3∶1的性状分离比,说明F1“圆单”个体不能产生1∶1∶1∶1的四种配子,因此用“长复”分别与乙组的两个F1进行测交,其子代的统计结果不符合1∶1∶1∶1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
解后反思 解答本题的关键在于根据两组杂交实验中F2表现型及个数,推断出亲本产生的配子的种类和比例,进而判断控制两对性状的基因在染色体上的位置。全国卷近年来考查的分离比多是9∶3∶3∶1及其变形,也有一些致死现象造成的特殊分离比,对于基因连锁造成的特殊分离比则几乎没有涉及,虽然教材中并没有讲解连锁互换定律,但这部分内容可以利用基因在染色体上以及交叉互换的知识来解释,因此高考考查了这部分内容也不算是超出大纲要求,如果在复习备考中不曾涉及,遇到此类问题时可能无从下手,所以适当关注基因连锁而形成的分离比是必要的。
命题角度8 多对等位基因的遗传问题示例8 [2017全国卷Ⅱ,6,6分]若某哺乳动物毛色由3对位于常染色体上的、独立分配的等位基因决定,其中,A基因编码的酶可使黄色素转化为褐色素;B基因编码的酶可使该褐色素转化为黑色素;D基因的表达产物能完全抑制A基因的表达;相应的隐性等位基因a、b、d的表达产物没有上述功能。若用两个纯合黄色品种的动物作为亲本进行杂交,F1均为黄色,F2中毛色表现型出现了黄∶褐∶黑=52∶3∶9的数量比,则杂交亲本的组合是A.AABBDD×aaBBdd,或AAbbDD×aabbddB.aaBBDD×aabbdd,或AAbbDD×aaBBDDC.aabbDD×aabbdd,或AAbbDD×aabbddD.AAbbDD×aaBBdd,或AABBDD×aabbdd
思路分析▶解析▶解法一 :由F2中52+3+9=64可推知,F1产生的雌雄配子各有8种,即可快速推出F1的基因型为AaBbDd。A项中AABBDD×aaBBdd→F1:AaBBDd,或AAbbDD×aabbdd→F1:AabbDd,F1产生的雌雄配子各有4种,A项错误。B项中aaBBDD×aabbdd→F1:aaBbDd,或AAbbDD×aaBBDD→F1:AaBbDD,F1产生的雌雄配子各有4种,B项错误。C项中aabbDD×aabbdd→F1:aabbDd,F1产生的雌雄配子各有2种;AAbbDD×aabbdd→F1:AabbDd, F1产生的雌雄配子各有4种,C项错误。D项AAbbDD×aaBBdd→F1:AaBbDd,或AABBDD×aabbdd→F1:AaBbDd, F1产生的雌雄配子各有8种,D项正确。解法二:由题可知,F2黑色个体的基因型为A_B_dd,所以亲本杂交产生的F1一定含有基因A和B,从而排除A、B和C项,进而快速推导出正确选项为D项。答案▶D
易错 弄不清基因分离定律与自由组合定律的关系示例9 纯合高茎常态叶玉米与纯合矮茎皱形叶玉米杂交,F1全为高茎常态叶,F1与双隐性亲本测交,后代表现型及数量是高茎常态叶83株,矮茎皱形叶81株,高茎皱形叶19株,矮茎常态叶17株。下列判断正确的是①高茎与矮茎性状的遗传符合基因分离定律 ②常态叶与皱形叶性状的遗传符合分离定律 ③两对相对性状的遗传符合基因自由组合定律A.① B.② C.①② D.①②③
正解展示▶先对两对相对性状逐对进行分析:高茎∶矮茎=(83+19)∶(81+17)≈1∶1;常态叶∶皱形叶=(83+17)∶(81+19)=1∶1,故每对相对性状的遗传都符合基因分离定律。如果两对相对性状的遗传符合自由组合定律,则测交后代4种表现型比例应为1∶1∶1∶1,而本题测交后代性状比却约为4∶4∶1∶1,显然不符合自由组合定律。分析题干信息可知,两对相对性状应是非独立遗传的,即控制两对相对性状的等位基因位于一对同源染色体上,并且在减数分裂过程中有部分细胞中发生了交叉互换,因此形成了上述比例。答案▶C错因分析▶误认为若两对相对性状的遗传都符合基因分离定律,则两对相对性状的遗传一定符合基因自由组合定律而选D。
“双一流”名校冲刺
专题探究6 利用数学思想巧解遗传规律试题1.分解法分解法是数学中应用较为广泛的方法。位于非同源染色体上的非等位基因的分离或组合是互不干扰的,也就是说一对等位基因与另一对等位基因的分离和组合是互不干扰、各自独立的。因此,解决较为复杂的关于自由组合定律的问题时,可借鉴分解法,具体参见考法2。2.合并同类项法合并同类项实际上就是乘法分配律的逆向运用。例如两对独立遗传的等位基因间存在基因互作,可依据题意进行合并同类项,在9∶3∶3∶1的基础上,基因型为AaBb的个体自交,其子代表现型比例可以变化为15∶1、9∶7、9∶6∶1等。合并同类项法在巧推自由组合定律特殊比例中是一种好方法。
3.通项公式法 先根据题设条件和遗传学原理进行简单推导,从中归纳出通项公式,然后依据通项公式来解决问题。(1)含n对等位基因(独立遗传)的个体自交 含n对等位基因的亲本自交,则亲本产生的雌雄配子各有2n种,F1的表现型有2n种,F1的基因型有3n种,其中纯合子有2n种 , 杂合子有(3n-2n)种。(2)杂合子(Aa)连续自交公式 Aa连续自交n次,后代情况为杂合子占(1/2)n, 纯合子占1-(1/2)n,AA或aa占(1/2)×[1-(1/2)n],显性∶隐性=(2n+1)∶(2n-1)。
(3)雌雄配子组合公式 如果亲代雄性个体含n对等位基因,雌性个体含m对等位基因,各对基因独立遗传,则亲代雄性个体产生2n种配子,雌性个体产生2m种配子,受精时,雌雄配子组合数为2n与2m的乘积。4.利用(3/4)n、(1/4)n推导 依据n对等位基因自由组合且为完全显性时,F2中每对等位基因都至少含有一个显性基因的个体所占比例是(3/4)n,隐性纯合子所占比例是(1/4)n,可快速推理基因型。
示例10 [2020浙江7月选考,23,2分]某植物的野生型(AABBcc)有成分R,通过诱变等技术获得3个无成分R的稳定遗传突变体(甲、乙和丙)。突变体之间相互杂交,F1均无成分R。然后选其中一组杂交的F1(AaBbCc)作为亲本,分别与3个突变体进行杂交,结果见下表: 注:“有”表示有成分R,“无”表示无成分R用杂交Ⅰ子代中有成分R植株与杂交Ⅱ子代中有成分R植株杂交,理论上其后代中有成分R植株所占比例为A.21/32 B.9/16 C.3/8 D.3/4
思路分析▶解析▶甲、乙、丙为稳定遗传突变体,即为纯合子,由杂交Ⅰ:AaBbCc×甲→无∶有≈3∶1,可知甲的基因型为AAbbcc或aaBBcc,由杂交Ⅱ:AaBbCc×乙→无∶有≈7∶1,可知乙的基因型为aabbcc,由杂交Ⅲ:AaBbCc×丙→无,可知丙中一定有CC,甲、乙、丙之间互相杂交,F1均无成分R,符合题意。假设甲的基因型为AAbbcc,取杂交Ⅰ子代中有成分R植株(1/2AABbcc和1/2AaBbcc)与杂交Ⅱ子代中有成分R植株(AaBbcc)杂交,其后代中有成分R植株(A_B_cc)所占比例为[1-(1/2)×(1/4)]×(3/4)=21/32;假设甲的基因型为aaBBcc,取杂交Ⅰ子代中有成分R植株(1/2AaBBcc和1/2AaBbcc)与杂交Ⅱ子代中有成分R植株(AaBbcc)杂交,其后代中有成分R植株(A_B_cc)所占比例为3/4×[1-(1/2)×(1/4)]=21/32,A正确。答案▶A
专题探究7 遗传规律和减数分裂的联系 减数分裂是基因分离定律和自由组合定律的细胞学基础,解答此类试题的关键是弄清两大遗传定律的实质,基因分离定律的实质是减数第一次分裂后期同源染色体分离导致等位基因分离;基因自由组合定律的实质是减数第一次分裂后期同源染色体分离,非同源染色体自由组合,从而使非同源染色体上的非等位基因自由组合。
示例11 [2021河北衡水中学三调]将紫花、长花粉粒(PPLL)与红花、圆花粉粒(ppll)的豌豆杂交得到F1。F1作父本测交所得F2的表现型及数量为紫长(4831)、紫圆(390)、红长(393)、红圆(4783)。下列对F1产生配子过程的分析错误的是A.P与p、L与l可以随同源染色体的分开而分离B.P与L、p与l可随同一条染色体传递到配子中C.P与l、p与L因非同源染色体自由组合而重组D.P与l、p与L因同源染色体间交叉互换而重组
解析▶由于P与p、L与l是等位基因,故可以随同源染色体的分开而分离,A正确;F1的基因型为PpLl,F1测交所得F2的表现型及比例约为紫长:紫圆:红长:红圆≈12:1:1:12,且表现为两多两少,再结合亲本基因型可判定P与L位于同一条染色体上、p与l位于同源染色体的另一条染色体上,B正确、C错误;F2中的紫圆、红长是减数第一次分裂四分体时期同源染色体上的非姐妹染色单体间发生了交叉互换产生的,D正确。答案▶C
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