對(duì)有關(guān)復(fù)等位基因問(wèn)題淺析

米碩

對(duì)于基因分離定律和自由組合定律的應(yīng)用，許多學(xué)生感到很頭疼，尤其是遇到控制某性狀的基因有多種時(shí)，更是不知道如何去處理，就如何形成解這些問(wèn)題的理性思維，下面我以幾道例題就復(fù)等位基因相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行一個(gè)簡(jiǎn)單的分析，供大家參考：

例1.野茉莉的花色有白色、淺紅色、粉紅色、紅色和深紅色。

（1）研究發(fā)現(xiàn)野茉莉花色受一組復(fù)等位基因控制（b1-白色、b2-淺紅色、b3-粉紅色、b4-紅色、b5-深紅色），復(fù)等位基因彼此間具有完全顯隱關(guān)系。為進(jìn)一步探究b1、b2…b5之間的顯隱性關(guān)系，科學(xué)家用5個(gè)純種品系進(jìn)行了以下雜交試驗(yàn)：

則b1、b2、b3、b4、b5之間的顯隱關(guān)系是______.（若b1對(duì)b2為顯性，可表示為b1>b2，依此類(lèi)推）自然界野茉莉花色基因型有幾種______.

（2）理論上分析，野茉莉花色的遺傳還有另一種可能：花色受兩對(duì)基因（A/a，B/b）控制，這兩對(duì)基因分別位于兩對(duì)同源染色體上，每個(gè)顯性基因?qū)︻伾脑黾有?yīng)相同且具疊加性.請(qǐng)據(jù)此分析一株雜合粉紅色野茉莉自交后代的表現(xiàn)型及比例：______.

（3）若要區(qū)分上述兩種可能，可用一株什么品系的野茉莉進(jìn)行自交？______，并預(yù)期可能的結(jié)果：若______，則為第一種情況;若______，則為第二種情況.

（4）野茉莉葉片顏色有深綠（DD）、淺綠（Dd）、白色（dd），白色植株幼苗期會(huì)死亡.現(xiàn)有深綠和淺綠野茉莉進(jìn)行雜交得到F1，讓F1植株相互授粉得到F2，請(qǐng)計(jì)算F2成熟個(gè)體中葉片顏色的表現(xiàn)型及比值______.

【解析】分析圖：（1）純種白色花×純種淺紅色花→F 1淺紅色花，說(shuō)明淺紅色對(duì)白色為顯性，即b2>b1;純種粉紅色花×純種紅色花→F 1為紅色花，說(shuō)明紅色對(duì)淺紅色為顯性，即b4>b3;F 1紅色花×純種深紅色花→F 2深紅色花，說(shuō)明深紅色對(duì)紅色為顯性，即b5>b4;另F 1淺紅色花×F 1紅色花→F 2粉紅色花：紅色花=1：1，即b2b1×b4b3→b4b2， b4b1，b3b2 ，b3b1，說(shuō)明粉紅色對(duì)淺紅色為顯性，即b3>b2。綜合以上可知b 1、b 2…b 5之間的顯隱性關(guān)系為b5>b4>b3>b2>b1。

關(guān)于求自然界野茉莉花色基因型種類(lèi)，可以讓學(xué)生用數(shù)學(xué)知識(shí)來(lái)解答，方法有2種：

方法一：由題可知，控制花色的基因共有5種，依據(jù)排列組合知識(shí)可知，可以構(gòu)成的基因型共有C15C15=5×5=25種。但這中間存在個(gè)問(wèn)題，比如b2b1 和b1b2其實(shí)是同一種基因型，但這里把它當(dāng)做是2種不同的基因型，即雜合子種類(lèi)算重復(fù)了。那么5種基因可以形成多少種雜合子呢？依據(jù)排列組合知識(shí)，從這5種基因里面任取2種構(gòu)成的都是雜合子，因此共有C25=10種。由此得出，若控制某性狀的基因有5種，那么可以構(gòu)成的基因型共有C15C15-C25=5×5-10=15種。

總結(jié)：若控制某性狀的基因共有n種，則可以構(gòu)成的基因型共有：C1nC1n-C2n=n2-n（n-1）/2種。

方法2：不論控制花色的基因有幾種，其構(gòu)成的基因型可以分為兩大類(lèi)——純合子和雜合子。由題可知，控制花色的基因共有5種，因此基因型中純合子有5種，雜合子有C25=10種，一共有5+C25=5+10=15種。

總結(jié)：若控制某性狀的基因共有n種，則可以構(gòu)成的基因型共有：n+C2n=n+n（n-1）/2種。

（2）由題意可知，花色受兩對(duì)基因（A-a，B-b）控制，這兩對(duì)基因分別位于兩對(duì)同源染色體上，每個(gè)顯性基因?qū)︻伾脑黾有?yīng)相同且具疊加性。根據(jù)顯性基因的數(shù)目可知表現(xiàn)型有5種（分別對(duì)應(yīng)4個(gè)顯性基因、3個(gè)顯性基因、2個(gè)顯性基因、1個(gè)顯性基因、0個(gè)顯性基因）。因此表現(xiàn)型為粉紅色的個(gè)體含含有2個(gè)顯性基因，又為雜合子，則基因型只能是AaBb。AaBb自交，后代的表現(xiàn)型及比例深紅色（1AABB）：紅色（2AaBB+2AABb）：粉紅色（4AaBb+1AAbb+1aaBB）：淺紅色（2Aabb+2aaBb）：白色（1aabb）=1：4：6：4：1。

（3）若要區(qū)分上述兩種可能，可用一株淺紅色野茉莉進(jìn)行自交。為什么選擇淺紅色個(gè)體？因?yàn)闇\紅色個(gè)體的基因型容易確定，就2種可能：若為第一種情況，則基因型為b2b1或 b2b2;若為第二種情況，則基因型為Aabb或aaBb。若是第一種情況，子代全為淺紅色或淺紅色、白色;若是第二種情況，子代會(huì)出現(xiàn)粉紅色。（注：白色個(gè)體的基因型雖最容易確定，但由于白色個(gè)體的基因型為純合子，其自交不會(huì)發(fā)生性狀分離，因此也就無(wú)法確定其屬于哪一種情況，故不能選白色。）

（4）由于是讓F1植株相互授粉，即自由交配，故可采用配子法，且白色植株幼苗期會(huì)死亡，則F2成熟個(gè)體中葉片顏色的表現(xiàn)型及比值為深綠：淺綠=9：6。

【答案】（1）b5>b4>b3>b2>b1，??? 15種

（2）深紅色：紅色：粉紅色：淺紅色：白色=1：4：6：4：1

（3）淺紅色，子代全為淺紅色或淺紅色、白色;子代出現(xiàn)粉紅色

（4）深綠：淺綠=9：6

【易錯(cuò)提醒】已知復(fù)等位基因的種類(lèi)求可以構(gòu)成多少種基因型時(shí)，基因型的種類(lèi)不是復(fù)等位基因種類(lèi)的平方，因?yàn)殡s合子的種類(lèi)算重復(fù)了，還要減去雜合子的種類(lèi)。

例2.某種開(kāi)紫花的植株有雌性、雄性和兩性三種性別類(lèi)型，受一組復(fù)等位基因A、A+、a控制，其中A基因存在時(shí)表現(xiàn)為雌株，不含A基因但有A+基因時(shí)表現(xiàn)為兩性植株，只含a基因時(shí)表現(xiàn)為雄株。下列有關(guān)該植物的描述，正確的是（? ）

A該植物的雄株與雌株雜交，子代雌株所占比例應(yīng)大于50%

B控制該植物性別的此組復(fù)等位基因可組成6種基因型，其中純合子有3種

C該植物體內(nèi)，葉肉細(xì)胞的原生質(zhì)層有紫色，而根尖細(xì)胞的原生質(zhì)層無(wú)紫色

D基因型為A+a的植株連續(xù)自交2代，理論上F2中雄株占1/6

【解析】由題意可知，控制該植株性別的基因有3種，依據(jù)上題可知：其構(gòu)成的基因型種類(lèi)共有C1 3C1 3-C2 3=3×3-3=6種，分別為A+ A+、A+A、A+a、AA、Aa、aa，其中A+ A+、A+a表現(xiàn)為兩性植株;A+A、AA、Aa表現(xiàn)為雌株;aa表現(xiàn)為雄株。但本題較為特殊，一是只有aa表現(xiàn)為雄株，且兩性植株中也只有A+ A+和A+a，即不能產(chǎn)生A的雄配子，因此也就沒(méi)有AA這種基因型的雌株，故控制該植物性別的此組復(fù)等位基因只可構(gòu)成5種基因型，其中A+ A+、A+a表現(xiàn)為兩性植株，A+A、Aa表現(xiàn)為雌株，aa表現(xiàn)為雄株。通過(guò)上述分析我們知道，控制該植物性別的此組復(fù)等位基因可構(gòu)成5種基因型，其中純合子有2種，故B選項(xiàng)錯(cuò)誤;并且通過(guò)分析可知，雌株都是雜合子（A+A，Aa），所以雌株與雄株（aa）雜交，子代雌株占50%，A選項(xiàng)也錯(cuò)誤;該植物開(kāi)紫花，其花瓣細(xì)胞的原生質(zhì)層無(wú)色，但液泡內(nèi)含有色素，整體細(xì)胞有顏色，故C選項(xiàng)也錯(cuò)誤;基因型為A+a的兩性植株自交1代，F(xiàn)1中個(gè)體的基因型為A+ A+，A+a，aa，所占比例分別為1/4，1/2，1/4，其中aa不能自交要淘汰掉，故A+ A+，A+a所占比例分別為1/3，2/3，F(xiàn)1再自交一代，F(xiàn)2中雄株只能由基因型為A+a的植株自交產(chǎn)生，故F2中雄株所占比例分別為2/3×1/4=1/6，D選項(xiàng)正確。

【答案】D

【易錯(cuò)提醒】（1）由題意知，只含a基因時(shí)表現(xiàn)為雄株，即雄株的基因型為aa，且兩性植株中也只有A+ A+和A+a，那么就無(wú)A的雄配子，進(jìn)而也就沒(méi)有AA這種基因型的雌株，故控制該植物性別的此組復(fù)等位基因構(gòu)成的基因型種類(lèi)是5種而非6種。（2）由于aa表現(xiàn)為雄株，說(shuō)明其不能自交，故基因型為A+a的兩性植株自交時(shí)，F(xiàn)1中基因型為aa的個(gè)體要淘汰掉。

例3.小麥麥穗基部離地的高度受四對(duì)基因控制，這四對(duì)基因分別位于四對(duì)同源染色體上。每個(gè)基因?qū)Ω叨鹊脑黾有?yīng)相同且具疊加性。將麥穗離地27cm的mmnnuuvv和離地99cm的MMNNUUVV雜交得到F1，再用F1代與甲植株雜交，產(chǎn)生F2代的麥穗離地高度范圍是36-90cm，則甲植株可能的基因型為（??? ）

A. MmNnUuVv???????????? B. mmNNUuVv

C. mmnnUuVV???????????? D. mmNnUuVv

【解析】

方法一：由題意可知，每個(gè)基因?qū)Ω叨鹊脑黾有?yīng)相同且具疊加性，基因型為mmnnuuvv的麥穗離地27cm，基因型為MMNNUUVV的麥穗離地99cm，所以每個(gè)顯性基因增加的高度是（99-27）÷8=9?，F(xiàn)將將麥穗離地27cm的mmnnuuvv和離地99cm的MMNNUUVV雜交得到的F1的基因型是MmNnUuVv，高度為27+9×4=63cm。F1MmNnUuVv與甲植株雜交，產(chǎn)生的F2代的麥穗離地高度范圍是36-90cm，說(shuō)明產(chǎn)生的F2代的麥穗的基因型中顯性基因的數(shù)量是1個(gè)到7個(gè)。

A.讓F1MmNnUuVv與MmNnUuVv雜交，產(chǎn)生的F2代的麥穗的基因型中顯性基因的數(shù)量是0個(gè)到8個(gè)，A錯(cuò)誤;

讓F1MmNnUuVv與mmNNUuVv雜交，產(chǎn)生的F2代的麥穗的基因型中顯性基因的數(shù)量是1個(gè)到7個(gè)，B正確;

C.讓F1MmNnUuVv與mmnnUuVV雜交，產(chǎn)生的F2代的麥穗的基因型中顯性基因的數(shù)量是1個(gè)到6個(gè)，C錯(cuò)誤;

D.讓F1MmNnUuVv與mmNnUuVv雜交，產(chǎn)生的F2代的麥穗的基因型中顯性基因的數(shù)量是0個(gè)到7個(gè)，D錯(cuò)誤。

方法二：分析同上，F(xiàn)2代麥穗的基因型中顯性基因的數(shù)量是1個(gè)到7個(gè)，而F1MmNnUuVv所產(chǎn)生的配子中顯性基因數(shù)目為0-4個(gè)，則說(shuō)明甲植株所產(chǎn)生的配子中顯性基因數(shù)目為1-3個(gè)。（用F2代中顯性基因個(gè)數(shù)減去F1所產(chǎn)生的配子中顯性基因個(gè)數(shù)，其中最小值減最小值，最大值減最大值。理由：假設(shè)a+b=c，其中a、b、c都為整數(shù)，則要使c最小，只有a和b都最小;同理，要使c最大，則a和b都最大。）

A. MmNnUuVv產(chǎn)生的配子中顯性基因個(gè)數(shù)為0-4個(gè)，不符合題意;

B. mmNNUuVv產(chǎn)生的配子中顯性基因個(gè)數(shù)為1-3個(gè)，符合題意;

C. mmnnUuVV產(chǎn)生的配子中顯性基因個(gè)數(shù)為1-2個(gè)，不符合題意;

D. mmNnUuVv產(chǎn)生的配子中顯性基因個(gè)數(shù)為0-3個(gè)，不符合題意;

【答案】B

以上，就復(fù)等位基因有關(guān)問(wèn)題進(jìn)行了一個(gè)簡(jiǎn)單的總結(jié)，要求學(xué)生利用數(shù)學(xué)知識(shí)來(lái)解決生物學(xué)科中存在的問(wèn)題，對(duì)學(xué)生能力要求較高——不僅要掌握知識(shí)，更要學(xué)會(huì)應(yīng)用，懂得知識(shí)的遷移，利用掌握的知識(shí)來(lái)解決學(xué)習(xí)過(guò)程中存在的問(wèn)題，這也是新課標(biāo)對(duì)學(xué)生的要求，希望同學(xué)們?cè)谝院蟮膶W(xué)習(xí)過(guò)程中加強(qiáng)對(duì)這方面能力的培養(yǎng)。