真核生物基因定位的遺傳實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與分析

倪同亮

摘 要：生物的性狀是由基因控制的，基因位置的判斷是高中生物的教學(xué)難點(diǎn)，也是高考的?？键c(diǎn)。但是，如何判斷基因的位置，書中并未涉及，有些資料歸納較為繁瑣，不便記憶與應(yīng)用。經(jīng)過多年的教學(xué)實(shí)踐，對(duì)這一考點(diǎn)教學(xué)頗有心得，撰文小結(jié)如下，以探討出解決此類問題的最佳途徑。

關(guān)鍵詞：核基因；質(zhì)基因；同源區(qū)段；非同源區(qū)段

生物的性狀是由基因控制的，對(duì)于真核生物來說，基因主要位于細(xì)胞核染色體上，但也有少量基因位于細(xì)胞質(zhì)（線粒體、葉綠體）中。細(xì)胞核染色體分為性染色體和常染色體，性染色體又分為Y染色體和X染色體。僅由Y染色體基因控制的性狀呈現(xiàn)出明顯的雄性傳雄性的特征，但控制性狀的細(xì)胞核基因是位于X染色體上還是在常染色體上？是僅位于X染色體上還是位于X、Y染色體同源區(qū)？這些問題，本文將通過例題結(jié)合分析予以解決。

一、控制性狀的基因是在細(xì)胞質(zhì)還是在細(xì)胞核內(nèi)

【實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)】

研究方法：正交和反交實(shí)驗(yàn)（注：正交、反交實(shí)驗(yàn)中的父本與母本互換），觀察子代的性狀（表現(xiàn)型）。

結(jié)果分析：如果正反交兩次實(shí)驗(yàn)呈現(xiàn)出子代所有個(gè)體的性狀（表現(xiàn)型）相同，則控制性狀的基因在細(xì)胞核內(nèi)；如果正反交兩次實(shí)驗(yàn)呈現(xiàn)出子代表現(xiàn)型不相同，而且有明顯的特征：子代呈現(xiàn)出母系遺傳，即表現(xiàn)型與母本性狀相同，則可以確定性狀是由細(xì)胞質(zhì)基因所控制。

二、控制性狀的基因是僅位于X染色體上還是在常染色體上

【實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)】

1.如果未知研究性狀的顯隱性

研究方法：采用正交和反交實(shí)驗(yàn)，觀察子代的性狀（表現(xiàn)型）。

結(jié)果分析：如果下一代雌性與雄性表現(xiàn)出的性狀不相同，則控制性狀的基因位于X染色體上；如果下一代雄雌表現(xiàn)型一致，則性狀是由常染色體基因所控制。

2.如果已知研究性狀的顯隱性

研究方法：采用顯雄與隱雌雜交實(shí)驗(yàn)（雄性顯性個(gè)體與雌性隱性個(gè)體），觀察子代的性狀（表現(xiàn)型）。

結(jié)果分析：如果下一代雌性全部表現(xiàn)為顯性性狀，而雄性全部表現(xiàn)為隱性性狀，則控制性狀的相關(guān)基因位于X染色體上；如果下一代雌雄果蠅表現(xiàn)型相同（全部為顯性性狀或均有顯性和隱性性狀）性狀，則控制性狀的相關(guān)基因位于常染色體上。

例1：果蠅的長翅基因（V）對(duì)殘翅基因（v）為顯性?，F(xiàn)有足夠多的長翅與殘翅果蠅，該如何確定性狀是由常染色體還是X染色體上基因控制，應(yīng)選擇什么類型的親本果蠅交配（只允許一次雜交實(shí)驗(yàn)）？請(qǐng)根據(jù)子代表現(xiàn)出的性狀作出相應(yīng)的判斷。（解題步驟略）

三、控制性狀的基因是僅位于X染色體上還是位于X、Y染色體的同源區(qū)段上

【實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)】

適用條件：已知性狀的顯隱性及控制性狀的基因位于性染色體上

研究方法：顯雄（純種）與隱雌雜交（注：顯性雄性個(gè)體采用的是純種，題干中一般有各種純種供選擇），觀察子代的性狀（表現(xiàn)型）。

結(jié)果分析：若子代雄性均表現(xiàn)為隱性性狀，則控制性狀的基因僅位于X染色體上；若子代雄性均表現(xiàn)為顯性性狀，則控制性狀的基因位于X、Y染色體的同源區(qū)段上。

例2：研究發(fā)現(xiàn)果蠅的紅眼基因（R）對(duì)白眼基因（r）為顯性?？刂七@對(duì)相對(duì)性狀的基因可能僅位于X染色體上，也可能存在于X、Y染色體上的同源區(qū)段上?，F(xiàn)有足夠多的純種紅、白眼果蠅，如何采用合理的方法判斷控制這對(duì)性狀的基因是僅位于X染色體上還是位于X、Y染色體上的同源區(qū)段上？（注：只允許一次交配實(shí)驗(yàn)，解題步驟略）

四、控制性狀的基因是位于常染色體上還是位于X、Y染色體的同源區(qū)段上

【實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)】

研究方法：顯雄（純種）與隱雌雜交，觀察子代的性狀（表現(xiàn)型）。

結(jié)果分析：如果子一代全部表現(xiàn)為顯性性狀，那么將子一代中的雌雄果蠅交配以獲得子二代，觀察子二代的性狀。如果子二代中所有個(gè)體都表現(xiàn)出顯性、隱性性狀，則性狀是由常染色體上的基因所控制；如果子二代中雌性個(gè)體表現(xiàn)出顯性和隱性性狀，而雄性個(gè)體只表現(xiàn)出顯性，那么控制性狀的基因則位于X、Y染色體的同源區(qū)段上。

例3：果蠅是科學(xué)實(shí)驗(yàn)經(jīng)常用到的材料，其細(xì)胞核染色體有常染色體和性染色體之分，且性染色體X和Y有同源區(qū)和非同源區(qū)之分。直毛（D）對(duì)分叉毛（d）為顯性，現(xiàn)有足夠多的純種雄、雌分叉毛果蠅和純種雄、雌直毛果蠅，該如何判斷控制這對(duì)性狀的基因是位于常染色體上還是位于X、Y染色體的同源區(qū)段上，請(qǐng)寫出遺傳圖解并做簡要說明？（遺傳圖解如下，簡要說明略）

通過以上歸納可知，基因位置判斷的關(guān)鍵在于對(duì)親本（父本、母本）的選擇上，通常采用的親本雜交組合是雄性顯性個(gè)體與雌性隱性個(gè)體雜交（口訣：顯雄隱雌）。當(dāng)然，因題而異，教師要正確指導(dǎo)學(xué)生根據(jù)題干中的條件及要求進(jìn)行實(shí)驗(yàn)方法的選擇，真正做到融會(huì)貫通。

編輯 孫玲娟endprint