基因的連鎖與互換定律在高考題中的滲透

安徽 王 提

基因的連鎖與互換定律在高考題中的滲透

安徽 王 提

“基因的連鎖與互換定律”是摩爾根在遺傳學領域的一大貢獻，與孟德爾的分離定律、自由組合定律被稱為遺傳學三大定律。雖然新課標Ⅰ、Ⅱ卷及自主命題的省份的高考大綱都不做要求，但生物學科命題要求考生能運用所學知識與觀點，通過比較、分析與綜合等方法對某些生物學問題進行解釋、推理，做出合理的判斷或得出正確的結(jié)論。所以近年來全國各地高考試題，總會出現(xiàn)基因連鎖與互換定律的考查。為幫助高三學生更好的復習，實現(xiàn)遺傳模塊的縱深突破，特做以下分析和總結(jié)。

一、知識背景

1.果蠅的兩個測交實驗。

在黑腹果蠅中，灰體（B）對黑體（b）是顯性，長翅（V）對殘翅（v）是顯性。摩爾根用灰體長翅果蠅和黑體殘翅果蠅雜交，F(xiàn)1都是灰體長翅。然后，用F1的雜合體雄蠅和雌蠅分別進行以下兩種方式的測交，得到的結(jié)果卻完全不同。

（1）取F1雄蠅和黑體殘翅的雌蠅測交

按孟德爾基因自由組合定律預測，應該產(chǎn)生灰體長翅，黑體長翅，灰體殘翅，黑體殘翅四種表現(xiàn)型的后代，比例應為1∶1∶1∶1。而事實卻出乎意料，摩爾根只得到了相同數(shù)目的灰體長翅和黑體殘翅兩種表現(xiàn)型。解釋如下：

（2）取F1雌蠅和黑體殘翅的雄蠅測交

實驗結(jié)果后代出現(xiàn)了灰體長翅，黑體殘翅，灰體殘翅，黑體長翅四種表現(xiàn)型，但是這四種表現(xiàn)型的比例卻不是1∶1∶1∶1。解釋如下：

2.基因的連鎖和交換定律的內(nèi)容

基因的連鎖和交換定律是指在進行減數(shù)分裂形成配子時，位于同一條染色體上的不同基因，常常連在一起進入配子;在減數(shù)分裂形成四分體時，位于同源染色體上的等位基因有時會隨著非姐妹染色單體的交換而發(fā)生交換，因而產(chǎn)生了基因的重組。

二、高考滲透

【例1】（2010·福建卷·節(jié)選）已知桃樹中，樹體喬化與矮化為一對相對性狀（由等位基因D、d控制），蟠桃果形與圓桃果形為一對相對性狀（由等位基因H、h控制），蟠桃對圓桃為顯性，下表是桃樹兩個雜交組合的實驗統(tǒng)計數(shù)據(jù)：

_________________________________親本組合_______________________________________后代的表現(xiàn)型及其株數(shù)__組別表現(xiàn)型喬化________________________________蟠桃____矮化圓桃_______甲_____喬______________________化蟠桃×矮化圓桃______4_________________1_______________00________4_2___________乙_____喬______________________化蟠桃×喬化圓桃__________________________30130________1_4__喬化圓桃_矮化蟠桃

根據(jù)甲組的雜交結(jié)果可判斷，上述兩對相對性狀的遺傳不遵循自由組合定律。理由是：如果這兩對性狀的遺傳遵循自由組合定律，則甲組的雜交后代應出現(xiàn)__________

種表現(xiàn)型，比例應為____________。

【解析】根據(jù)自由組合定律，可得知甲組喬化蟠桃DdHh與矮化圓桃ddhh測交，結(jié)果后代應該有喬化蟠桃、喬化圓桃、矮化蠕桃、矮化圓桃四種表現(xiàn)型，而且比例為1∶1∶1∶1。根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知這兩等位基因位于同一對同源染色體上，基因發(fā)生連鎖。甲組兩親本的基因型為DdHh×ddhh（D、H連鎖遺傳，d、h連鎖遺傳），表現(xiàn)型之比為1∶1。乙組兩親本的基因型為DdHh×Ddhh（DdHh中D、H連鎖遺傳，d、h連鎖遺傳；Ddhh中D、h連鎖遺傳，d、h連鎖遺傳），表現(xiàn)型之比為2∶1∶1。

【答案】4 1∶1∶1∶1

【例2】（2013·北京卷·節(jié)選）斑馬魚的酶D由17號染色體上的D基因編碼，具有純合突變基因（dd）的斑馬魚胚胎會發(fā)出紅色熒光。利用轉(zhuǎn)基因技術將綠色熒光蛋白（G）基因整合到斑馬魚17號染色體上。帶有G基因的胚胎能夠發(fā)出綠色熒光，未整合G基因的染色體的對應位點表示為g，用個體M和N進行如下雜交實驗:

（1）根據(jù)上述雜交實驗推測：

①親代M的基因型是_____（選填選項前的符號）。

a．DDgg b．Ddgg

②子代中只發(fā)出綠色熒光的胚胎基因型包括______（選填選項前的符號）。

a．DDGG b．DDGg

c．DdGG d．DdGg

（2）雜交后，出現(xiàn)紅·綠熒光（既有紅色又有綠色熒光）胚胎的原因是親代______（填“M”或“N”）的初級精（卵）母細胞在減數(shù)分裂過程中，同源染色體的________________發(fā)生了交換，導致染色體上的基因重組。通過記錄子代中紅·綠熒光胚胎數(shù)量與胚胎總數(shù)，可計算得到該親本產(chǎn)生的重組配子占其全部配子的比例，算式為_______________。

【解析】（1）由于M和N的后代中出現(xiàn)了紅·綠熒光（dd G_）個體，且綠色熒光個體N的基因型為DdGg，故無熒光個體M一定含有d基因，不含有G基因，故M基因型一定為Ddgg。根據(jù)M（Ddgg）與N（DdGg）交配產(chǎn)生的只發(fā)出綠色熒光的胚胎一定含有G，故基因型包括DDGg、DdGg。

（2）若M減數(shù)分裂時發(fā)生交叉互換，也只產(chǎn)生Dg、dg 兩種配子，子代不產(chǎn)生紅·綠熒光胚胎。由雜交子代出現(xiàn)四種表現(xiàn)型推知N發(fā)生了交叉互換，產(chǎn)生了四種配子，即DG、dg、dG、Dg，其中dG和Dg為重組配子。只有當M產(chǎn)生的dg與重組配子dG結(jié)合時才產(chǎn)生紅·綠熒光胚胎。設重組配子（包括dG和Dg）占其產(chǎn)生全部配子的比例為x，則其產(chǎn)生的dG配子比例為x/2，M產(chǎn)生的dg配子為1/2，計算出紅·綠熒光胚胎數(shù)量占胚胎總數(shù)的比例為x/4，即x/4=紅·綠熒光胚胎數(shù)量/胚胎總數(shù)，可計算出x=4×紅·綠熒光胚胎數(shù)量/胚胎總數(shù)。

【答案】（1）b b、d （2）N 非姐妹染色單體 4×紅·綠熒光胚胎數(shù)量/胚胎總數(shù)

【例3】（2015·四川卷·節(jié)選）果蠅的黑身、灰身由一對等位基因（B、b）控制。

（1）實驗一：黑身雌蠅甲與灰身雄蠅乙雜交，F(xiàn)1全為灰身，F(xiàn)1隨機交配，F(xiàn)2雌雄果蠅表型比均為灰身∶黑身＝3∶1。

（2）另一對同源染色體上的等位基因（R、r）會影響黑身果蠅的體色深度。

實驗二：黑身雌蠅丙（基因型同甲）與灰身雄蠅丁雜交，F(xiàn)1全為灰身，F(xiàn)1隨機交配，F(xiàn)2表型比為：雌蠅中灰身∶黑身＝3∶1；雄蠅中灰身∶黑身∶深黑身＝6∶1∶1。

①R、r基因位于________染色體上，雄蠅丁的基因型為_____，F(xiàn)2中灰身雄蠅共有_____種基因型。

②現(xiàn)有一只黑身雌蠅（基因型同丙），其細胞（2n＝8）中Ⅰ、Ⅱ號染色體發(fā)生如圖所示變異。

變異細胞在減數(shù)分裂時，所有染色體同源區(qū)段須聯(lián)會且均相互分離，才能形成可育配子。

用該果蠅重復實驗二，則F1雌蠅的減數(shù)第二次分裂后期細胞中有____條染色體，F(xiàn)2的雄蠅中深黑身個體占____。

【解析】①由交配結(jié)果中雄性和雌性的表型比不同可知，R、r基因位于X染色體上。由于F2中非灰身雄蠅基因型為bbXrY、bbXRY，則推出F1雌蠅基因型為BbXRXr；又由于F2雌蠅中沒有深黑色，則F1雄蠅基因型為BbXRY。最后由F1雌雄蠅的基因型可知F2中灰身雄蠅共有BBXRY、BBXrY、BbXRY、BbXrY4種基因型。②雌蠅丙（bbXRXR）的一個細胞發(fā)生染色體易位后，Ⅰ、Ⅱ號染色體組成新的染色體，此時細胞有7條染色體。重復實驗二，則F1雌蠅中有1/2BbXRXr正常，減數(shù)第二次分裂后期細胞中含有8條染色體；F1雌蠅中有1/2BbXRXr異常（含7條染色體），減數(shù)第二次分裂后期細胞中含有8或6條染色體。F1雄蠅中有1/2BbXRY正常，有1/2 BbXrY異常（含7條染色體）。隨機交配，則F2中只有基因型為bbXrY雄蠅為深黑色，F(xiàn)1雌蠅中只有1/2BbXRXr正常個體能產(chǎn)生1/8bXr的卵細胞，異常的個體b和XR組成了新染色體連鎖遺傳，F(xiàn)1雄蠅中也只有1/2BbXRY正常個體能產(chǎn)生1/8bY的精子，異常的個體b和XR組成了新染色體連鎖遺傳，故F2中深黑色個體所占比例為1/8×1/8=1/64，F(xiàn)2的雄果蠅中深黑色個體占1/32。

【答案】①X BBXrY 4 ②6或8 1/32

三、知識小結(jié)

基因的連鎖和交換定律與基因的自由組合定律并不矛盾，它們是在不同情況下發(fā)生的遺傳規(guī)律:位于非同源染色體上的兩對（或多對）基因，是按照自由組合定律遺傳的，而位于同源染色體上的兩對（或多對）基因，則是按照連鎖和交換定律遺傳的。

（作者單位：安徽省阜陽市太和中學）