【暑假复习】人教版2019生物高一（升高二）暑假复习-（必修2）第2讲 致死问题（含不育）和基因位置 讲学案

新人教版高中生物学必修2核心知识专题复习

第2讲 遗传学中致死问题（含不育）和基因位置判断

【复习目标】

1.通过例题分析，能够形成动态观

2.能够对复杂的遗传学问题进行分析、论述

3.利用特定情境和材料，设计恰当实验探究基因的位置

4.认同生物的变异是相对的

【本质阐述】

一、遗传学中致死问题

（一）配子致死

高中生物学遗传学模块中，配子致死的问题较多，分为雄雌配子完全致死和雄雌配子部分致死，解决的策略就是先按正常过程进行推理，再对异常位置进行替换。如Aa（♂）Xaa（♀）交配中，若基因型为A雄配子致死，则子代基因型只有aa；若基因型为A雄配子一半致死，则子代基因型只有Aa和aa，且比例为1:2。

雌配子致死情况类似，基因在性染色体使，思维相同，只是注意书写配子时需要将性染色表示出来。

（二）合子致死

合子，即受精卵。它致死直接导致的结果就是子代部分表现型或者基因型缺失，与正常情况相比，它以某个基因型整体缺失，而不是部分缺失。如Aa（黄色）XAa（黄色），子代表现型及比例为黄色：黑色=2:1，最可能的原因就是基因型为AA个体致死。

关于致死问题，若发生在符合自由组合定律的两对等位基因的遗传过程中，则往往使9:3:3:1变为其他数值，如6:2:3:1或4:2:2:1等。

（三）平衡致死

平衡致死系统也称为永久杂种，要保持一个平衡致死系统，必需满足下面两个条件：①一对同源染色体的两条染色体上各带有一个位置不同的隐性致死基因；②这两个非等位基因的隐性致死基因始终处于两条同源染色体的不同染色体上，如图所示（A、a和B、b各为一对等位基因，aa或bb的个体不能存活）。
（1）这两对等位基因的遗传不遵循基因的自由组合定律．
（2）基因型为AaBb的雌雄个体交配，后代的基因型有1种，表现型有1种，其中纯合子所占的比例为0．
（3）要满足条件②，推测AaBb的个体在减数分裂过程中不能发生交叉互换．

（四）植物自交不亲和问题

基于花粉识别特异性的遗传决定方式，自交不亲和性分为孢子体自交不亲和性和配子体自交不亲和性两种类型。孢子体自交不亲和的花粉亲和与否的表型由产生花粉的二倍体亲本（即孢子体）S基因型决定，主要存在于油菜、拟南芥等十字花科植物中。配子体自交不亲和的花粉表型由单倍体花粉（即配子体）自身的S基因型决定，分布最为广泛的是一种称为S核酸酶类的自交不亲和性，主要存在于茄科、蔷薇科、车前科等植物中。在正选择和平衡选择等作用下，植物自交不亲和性的S单倍型快速进化，在群体中始终维持着低频多态的水平。研究发现，自然群体中S单倍型的类型可达上百个之多。

二、基因位置判断方法

（一）基因在染色体上的假说—萨顿假说

（二）摩尔根的假说—演绎法

（三）基因位置和基因型书写规则

若基因在常染色体上，则研究一对等位基因时，基因型写法有：AA、Aa、aa三种，每一种基因型都有雌雄个体。

a．探究基因是常染色体遗传还是伴X染色体遗传

1.果蝇是雌雄异体的二倍体动物，其体细胞中有8条染色体，一对果蝇每代可以繁殖出许多后代，且有多对容易区分的相对性状，是常用的遗传实验材料。请回答下列问题：

Ⅰ.已知果蝇的雌雄个体中均有长刚毛和短刚毛个体存在，已知短刚毛性状受隐性基因e控制。现有长刚毛和短刚毛的纯合雌雄个体若干(没有交配过)，某小组欲证明该基因的位置。请完善下列分析过程：

①若想通过一次杂交实验分析控制该性状的基因是位于常染色体上还是X染色体上，那么应选择的杂交亲本性状为：父本____________，母本____________。

②预测可能的结果及结论：

a．____________________________________________________________________________________________。

b．____________________________________________________________________________________________。

Ⅱ.已知猩红眼和亮红眼为果蝇眼色的一对相对性状，由等位基因A、a控制，圆形眼和棒状眼为果蝇眼形的一对相对性状，由等位基因B、b控制。现有一对雌雄果蝇交配，得到的F1表型及比例如表所示：

通过上表分析可知，控制眼色和眼形的基因分别位于________染色体和________染色体上，F1中亮红圆眼果蝇的基因型为________。

答案：Ⅰ.①长刚毛(1分)　短刚毛(1分)　②a.若后代雌果蝇全为长刚毛，雄果蝇全为短刚毛，则该基因位于X染色体上(2分)　b．若后代雌果蝇和雄果蝇均为长刚毛，则该基因位于常染色体上(2分)　Ⅱ.常(1分)　X(1分)　aaXbY(2分)

解析：Ⅰ.由题可知，短刚毛是隐性性状，则长刚毛是显性性状。若要利用一次杂交实验鉴别基因是位于常染色体上，还是位于X染色体上，则应选取纯合隐性雌性和显性雄性杂交，即应选择的杂交亲本性状为：父本长刚毛，母本短刚毛。若后代雌果蝇全为长刚毛，雄果蝇全为短刚毛，则该基因位于X染色体上；若后代雌果蝇和雄果蝇均为长刚毛，则该基因位于常染色体上。

Ⅱ.由表中信息可知，F1中无论雌果蝇还是雄果蝇，猩红眼和亮红眼的性状分离比都是3∶1，因此得出控制眼色的基因位于常染色体上；而雌果蝇全是棒状眼，雄果蝇中圆形眼和棒状眼的性状分离比为1∶1，由此推出果蝇的眼形与性别有关，即控制眼形的基因在X染色体上。结合上述分析可确定亲代的基因型是AaXBXb、AaXBY，则F1中亮红圆眼果蝇的基因型为aaXbY。

b．探究基因是伴X染色体遗传还是X、Y染色体同源区段的遗传

2.下面是探究基因位于X、Y染色体的同源区段，还是只位于X染色体上的实验设计思路，下列说法中正确的是(　　)

方法1：纯合显性雌性个体×纯合隐性雄性个体→F1

方法2：纯合隐性雌性个体×纯合显性雄性个体→F1

结论：

①若子代雌、雄个体全表现显性性状，则基因位于X、Y染色体的同源区段。

②若子代雌性个体表现显性性状，雄性个体表现隐性性状，则基因只位于X染色体上。

③若子代雄性个体表现显性性状，则基因只位于X染色体上。

④若子代雌性个体表现显性性状，则基因位于X、Y染色体的同源区段。

A．“方法1＋结论①②”能够完成上述探究任务

B．“方法1＋结论③④”能够完成上述探究任务

C．“方法2＋结论①②”能够完成上述探究任务

D．“方法2＋结论③④”能够完成上述探究任务

答案：C

解析：方法1：纯合显性雌性个体与纯合隐性雄性个体杂交，情况如下：

a．若基因位于X、Y染色体的同源区段：

若子代雌、雄个体全表现为显性性状，则基因位于X、Y染色体的同源区段或仅位于X染色体上，①错误。雄性个体不可能表现为隐性性状，②错误。若子代雄性个体表现为显性性状，则基因可能只位于X染色体上，也可能位于X、Y染色体的同源区段，③错误。若子代雌性个体表现为显性性状，则基因位于X、Y染色体的同源区段或仅位于X染色体上，④错误。

方法2：纯合隐性雌性个体与纯合显性雄性个体杂交，情况如下：

a．若基因位于X、Y染色体的同源区段：

若子代雌、雄个体全表现为显性性状，则基因位于X、Y染色体的同源区段，①正确。若子代雌性个体表现为显性性状，雄性个体表现为隐性性状，则基因只位于X染色体上， Y染色体上没有相关基因，②正确。若子代雄性个体表现为显性性状，则基因只位于X、Y染色体的同源区段，③错误。若子代雌性个体表现为显性性状，则基因位于X、Y染色体的同源区段或仅位于X染色体上，④错误。综上可知，“方法2＋结论①②”能够完成上述探究任务，故C项正确。

【典例剖析】

1.紫罗兰花瓣形态的单瓣和重瓣是由一对等位基因（B、b）控制的相对性状，自然界中紫罗兰大多为单瓣花，偶见更美丽的重瓣花。研究人员做了如下研究：

让单瓣紫罗兰自交得F1，再从F1中选择单瓣紫罗兰继续自交得F2，如此自交多代，发现每一代中总会出现约50%的单瓣紫罗兰和50%重瓣紫罗兰，所有的重瓣紫罗兰都不育（雌、雄蕊发育不完善）。过程如图所示：

（1）根据上述实验结果推测，紫罗兰花瓣单瓣和重瓣的遗传遵循____________定律，____________为显性性状。

（2）取上述实验中F1的单瓣紫罗兰花粉进行离体培养，获得单倍体幼苗，继续用秋水仙素处理，获得的植株只表现为重瓣，说明亲代单瓣紫罗兰中含有____________基因的花粉不育，而含有____________基因的花粉可育。

（3）研究发现，某种配子不育是由等位基因（B、b）所在的染色体发生部分缺失造成的（B基因和b基因不缺失）。

①综合上述实验推断：染色体缺失的____________配子可育，而染色体缺失的____________配子不育。

②若B、b表示基因位于正常染色体上，B－、b－表示该基因所在的染色体部分缺失，F1单瓣紫罗兰产生的雌配子基因型及比例是________________________，产生的雄配子基因型及比例是________________________。

（4）现有基因型分别为BB、Bb、bb、B－b、bb－的5种紫罗兰，若要通过实验进一步验证（3）中的推断，需选择基因型为__________________________的亲本组合进行____________实验。

答案：（1）基因分离（1分）　单瓣 （1分）

（2）B（或显性）（1分）　b（或隐性）（1分）　（3）①雌（1分）　雄（1分）　②B－∶b＝1∶1（2分）　只有b一种配子（2分）　（4）B－b 和Bb （2分）　正交和反交（2分）

解析：（1）根据题干信息“紫罗兰花瓣形态的单瓣和重瓣是由一对等位基因（B、b）控制的相对性状”，可推知紫罗兰花瓣单瓣和重瓣的遗传遵循基因分离定律，再根据题图中单瓣紫罗兰自交得F1中出现性状分离，说明单瓣为显性性状。

（2）F1的单瓣紫罗兰自交后代出现性状分离，说明其基因型为Bb，取花粉进行单倍体育种，理论上获得植株BB∶bb＝1∶1，但实际获得的植株只表现为重瓣（bb），说明亲代单瓣紫罗兰中含有B基因的花粉不育，而含b基因的花粉可育。

（3）①由题意可知，某种配子不育是由等位基因（B、b）所在的染色体发生部分缺失造成的（B基因和b基因不缺失）。根据花药离体培养实验可知，含有B基因的花粉不育，又根据题干，单瓣紫罗兰自交多代，发现每一代中总会出现约50%的单瓣紫罗兰和50%重瓣紫罗兰，因此可以推断单瓣紫罗兰产生的分别含B基因和b基因的雌配子可正常发育，且二者的比例为1∶1，综合上述实验推断，染色体缺失的雌配子可育，而染色体缺失的雄配子不育。

②根据将F1的单瓣紫罗兰花粉进行离体培养，最终获得的植株只表现为重瓣，可以判断出b基因所在的染色体无缺失，B基因所在的染色体缺失，染色体的缺失对产生的雌配子无影响，所以雌配子基因型及其比例是B－∶b＝1∶1。因为B基因在缺失的染色体上时，产生的雄配子不育，所以雄配子只有含b基因的一种。

（4）要用基因型分别为BB、Bb、bb、B－b、bb－的5种紫罗兰验证（3）中的推断，选用的亲本中要有染色体部分缺失的亲本；另外染色体缺失对雌雄配子的育性影响不同，这样正反交结果不同。所有的重瓣紫罗兰都不育，因此不能选择bb和bb－，BB×B－b和B－b×B－b的正反交结果相同，所以也不能选，只能选择Bb×B－b的杂交组合，若以Bb作父本，B－b作母本，父本可产生B、b两种雄配子，且B∶b＝1∶1，母本可以产生B－、b两种雌配子，且B－∶b＝1∶1，则后代有75%的单瓣紫罗兰和25%的重瓣紫罗兰。若以B－b作父本，Bb作母本，父本只能产生含b的雄配子，而母本可以产生B、b两种雌配子，且B∶b＝1∶1，则后代应有50%的单瓣紫罗兰和50%的重瓣紫罗兰，即正交和反交的结果是不同的。因此要选基因型为B－b和Bb的亲本组合进行正反交实验。

2.野生型果蝇为红眼长翅的纯合子，卷翅和紫眼是在果蝇中较常见的突变体，其基因分别位于果蝇的Ⅱ号和Ⅲ号染色体上（图1）。某研究人员在实验室发现了紫眼卷翅果蝇，用该果蝇与野生型果蝇杂交，得到的F1均为红眼，其中卷翅个体数为239，长翅个体数为251（图2），接着针对F1果蝇的不同性状分别进行杂交实验，统计结果如表。假设果蝇的眼色由基因A、a控制，翅型由基因B、b控制。请回答下列问题：

（1）根据研究结果推测，紫眼为________性性状，亲本紫眼卷翅果蝇的基因型为____________。

（2）表中卷翅∶长翅＝2∶1的原因是______________________________________________

____________________________________________。

（3）若用F1中红眼卷翅果蝇雌雄交配得到F2，则F2表型及比例是红眼卷翅∶紫眼卷翅∶红眼长翅∶紫眼长翅＝____________，F2红眼卷翅果蝇产生AB配子的概率为____________，若取F2中的红眼卷翅雌雄个体自由交配得到F3，那么F3中红眼卷翅的比例是____________。

（4）若科研人员将实验室发现的紫眼卷翅果蝇相互交配，后代并未发生性状分离，进一步研究发现，该紫眼卷翅果蝇中还存在一个隐性致死基因（纯合时致死，杂合时存活），已知卷翅基因位于图1中1处，则该致死基因可能位于________（填数字）处。存在该致死基因的紫眼卷翅果蝇自由交配产生的后代有________种基因型。

答案：（1）隐（1分）　aaBb（1分）　（2）卷翅基因纯合时致死（BB致死）（1分）　（3）6∶2∶3∶1（1分）　1/3（1分）　16/27（1分）　（4） 2（1分）　1（1分）

解析：根据信息分析，控制两对相对性状的基因位于两对常染色体上，遵循基因的自由组合定律。野生型果蝇为红眼长翅的纯合子，与紫眼卷翅杂交得到的F1全部是红眼，说明红眼对紫眼为显性性状，亲本相关基因型为AA、aa，F1都是Aa，由表格中F2红眼（A_）∶紫眼（aa）＝3∶1可得到验证；又由F1中卷翅∶长翅≈1∶1，类似于测交，无法判断显隐性关系，而F1中卷翅果蝇雌雄交配的后代出现了长翅，说明卷翅对长翅为显性性状，则亲本相关基因型为Bb、bb，F1为Bb∶bb＝1∶1，但是F2中卷翅∶长翅＝2∶1，说明卷翅中纯合子BB致死。

（1）根据以上分析可知，紫眼是隐性性状，亲本紫眼卷翅果蝇的基因型为aaBb。

（2）根据以上分析可知，F1卷翅的基因型为Bb，而F2中卷翅和长翅的性状分离比是2∶1，而不是3∶1，说明卷翅基因纯合时致死（BB致死）。

（3）已知F1中红眼卷翅果蝇的基因型为AaBb，所以雌雄果蝇交配产生的后代中红眼∶紫眼＝3∶1，卷翅 ∶长翅＝2∶1，因此F2表型及其比例为红眼卷翅∶紫眼卷翅∶红眼长翅∶紫眼长翅＝6∶2∶3∶1；F2红眼卷翅果蝇的基因型为1/3AABb或2/3AaBb，其产生AB配子的概率＝（1/3）×（1/2）＋（2/3）×（1/2）×（1/2）＝1/3。若F2中的红眼卷翅雌雄个体自由交配得到F3，F3中红眼卷翅的比例＝[1－（2/3）×（2/3）×（1/4）]×（2/3）＝16/27。

（4）紫眼卷翅果蝇的基因型为aaBb，相互交配后代并没有发生性状分离，说明致死基因与b连锁，则致死基因应该在2处；后代基因型及其比例理论上应该为aaBB∶aaBb∶aabb＝1∶2∶1，其中aaBB、aabb致死，因此存在该致死基因的紫眼卷翅果蝇自由交配产生的后代只有1种基因型。

【巩固提升练】

1.果蝇的性别决定是XY型,已知果蝇的眼色红眼和白眼由一对等位基因控制,摩尔根通过果蝇杂交实验(如图)证明基因在染色体上,现代科学家发现果蝇和人的性染色体组成和性别的关系如表所示:

下列有关分析不正确的是 (　　)

A.F1中无论雌、雄果蝇均表现为红眼,说明红眼是显性性状,白眼是隐性性状

B.F2的表现型和比例说明控制白眼的基因在X染色体上,Y染色体上没有它的等位基因

C.摩尔根等人的设想可以通过让F2中的雌果蝇和纯合红眼雄果蝇杂交去进一步验证

D.Y染色体在人的性别决定中具有决定性的作用,但对果蝇的性别决定没有决定性的影响

2.直翅果蝇经紫外线照射后出现一种突变体，表型为翻翅，已知直翅和翻翅这对相对性状完全显性，其控制基因位于常染色体上，且翻翅基因纯合致死（胚胎期）。选择翻翅个体进行交配，F1中翻翅和直翅个体的数量比为2∶1。下列有关叙述错误的是（　　）

A．紫外线照射使果蝇的直翅基因的碱基序列发生了改变

B．果蝇的翻翅对直翅为显性

C．F1中翻翅基因频率为1/3

D．F1果蝇自由交配，F2中直翅个体所占比例为4/9

3.已知人类的性别决定方式为XY型，如图为其性染色体模式图，在同源区的相同位置存在控制同一性状的基因。下列有关说法错误的是（　　）

A．红绿色盲、外耳道多毛症基因分别位于Ⅰ、Ⅱ区段

B．存在于同源区段Ⅲ的基因在遗传时没有性别差异

C．就一对等位基因而言，不同区段其基因型种类有所不同

D．判定基因所在性染色体的区段时，需用隐性个体作母本测交

参考答案及解析

1.   【C】摩尔根等人的设想可以通过测交实验,即让白眼雌果蝇和红眼雄果蝇杂交,C项错误。

2.【D】解析：由题意可知，紫外线照射使果蝇基因的碱基序列发生了改变，产生了新的等位基因，故A项正确，不符合题意。翻翅个体进行交配，F1出现了性状分离，说明翻翅为显性性状，直翅为隐性性状，故B项正确，不符合题意。设控制该对性状的基因为A/a，由题意“翻翅基因纯合致死（胚胎期）”可知，基因型为AA的个体在胚胎期死亡。由“翻翅个体进行交配，F1中翻翅和直翅个体的数量比为2∶1”可知，F1中翻翅（Aa）个体占2/3，直翅（aa）个体占1/3，因此，A的基因频率为（2/3）÷[（2/3）×2＋（1/3）×2]＝1/3，故C项正确，不符合题意。由上述分析可知，F1中Aa占2/3，aa占1/3，因此产生A配子的概率为（2/3）×（1/2）＝1/3，产生a配子的概率为2/3，根据遗传平衡定律，F2中， aa＝（2/3）2＝4/9, Aa＝2×（1/3）×（2/3）＝4/9, AA＝（1/3）2＝1/9（死亡），因此F2中直翅（aa）个体所占比例为1/2，故D项错误，符合题意。

3.【B】解析：红绿色盲为伴X染色体隐性遗传病，其基因位于Ⅰ区段，外耳道多毛症为伴Y染色体遗传病，其基因位于Ⅱ区段，故A项正确，不符合题意。存在于同源区段Ⅲ的基因在遗传时有性别差异，如XaXa×XaYA，故B项错误，符合题意。就一对等位基因而言，不同区段其基因型种类有所不同，如位于Ⅰ区段时雄性的基因型可表示为XBY、XbY，位于Ⅲ区段时雄性的基因型可表示为XBYb、XbYB、XbYb、XBYB，故C项正确，不符合题意。判定基因所在性染色体的区段时，需用隐性个体作母本测交，观察后代的表型，故D项正确，不符合题意。