逍遥学能 2014-02-05 13:11
基因的分离定律是遗传学中最基本，最重要的规律，熟悉基因分离定律的内容，透彻理解定律的实质、掌握适用对象和条件以及限制因素是灵活应用该规律解决一切生物问题的基础，因此，下面就该规律适用条件及其变式作一探讨：
一、基因分离定律的基础
（1）适用条件
1. 有性生殖生物的性状遗传
基因分离定律的实质是等位基因随同源染色体的分开而分离，而同源染色体的分开是有性生殖生物产生有性生殖细胞的减数分裂特有的行为。
2．真核生物的性状遗传
3．细胞核遗传
只有真核生物细胞核内的基因随染色体的规律性变化而呈规律性变化。细胞质内遗传物质数目不稳定，遵循细胞质母系遗传规律。
4．一对相对性状的遗传
两对或两对以上相对性状的遗传问题，分离规律不能直接解决，说明分离规律适用范围的局限性。
（2）基因分离定律的限制因素
基因分离定律的F1和F2要表现特定的分离比应具备以下条件：
1．所研究的每一对相对性状只受一对等基因控制，而且等位基因要完全显性。
2．不同类型的雌、雄配子都能发育良好，且受精的机会均等。
3．所有后代都应处于比较一致的环境中，而且存活率相同。
4．供实验的群体要大、个体数量要足够多。
二、基因分离定律变式
1. 实验研究对象的改变：
由熟知研究豌豆实验变为研究果蝇实验，变化的主要目的是考查学生对实验过程中各代外在表现，内在基因组成上的认知情况，也就是对基因分离定律中基因传递实质的理解程度。
【例1】果蝇的长翅(V)对残翅（v）是显性。现有甲、乙两管果蝇，甲管中的果蝇全部为长翅，乙管中的果蝇既有长翅，也有残翅。甲、乙两管果蝇之间具有世代联系，请你通过一次交配实验确定甲、乙两管果蝇的关系。
(1)若用一次交配实验来鉴别甲、乙两管果蝇，的亲子关系，你随机选择甲管或乙管中若干什么果蝇进行交配实验?
(2)怎样根据(1)题交配后代的结果，判断甲、乙两管果蝇的亲子关系?
【解析】由于甲乙两管果蝇为连续的两个世代，故可从两个方面进行分析。若甲(P)→乙(F1)，则甲管果蝇的基因型为Vv(长)，乙管果蝇的基因型为VV、Vv(长)和vv(残)；若乙(P)→甲(F1)，则乙管果蝇的基因型为VV(长)和vv(残)且分别为不同性别，甲管果蝇的基因型为Vv。总之，无论亲子关系如何，甲管果蝇总是Vv(杂合子)。从两种假设的结果来看，用甲管中的果蝇交配，后代的情形都是相同的，无法确定两者的亲子关系。而乙管中的长翅果蝇在不同世代的情形下具有不同的基因型和性别组成：若乙为亲本，则乙中K翅为显性纯合子(VV)且只有一种性别；若乙为子代，则长翅个体为VV或Vv，且每种基因型的个体都有两种性别。因此，问题可以转换为确定乙中长翅果蝇的基因型：随机选择乙管中的长翅果蝇与异性的残翅果蝇交配，若后代出现残翅果绳，则乙管中的长翅果蝇有Vv的个体，即乙是甲的子代；若后代全部为长翅，则乙中长翅果蝇为显性纯合子(VV)，即乙是甲的亲代。
【答案】
(1)随机选择乙管中的长翅果蝇与异性残翅果蝇交配。
(2)若后代出现残翅果蝇，则乙管中的长翅果蝇有Vv的个体，乙是甲的子代；若后代无残翅果蝇出现，则乙管中的长翅里果蝇为VV，乙是甲的亲代。
2．分离定律适用条件的变化：
从基因分离定律适用条件的不同方面作以变式考查如隐性基因与显性基因之间的关系、不同配子的存活率不均等、F2中不同基因型个体成活率不相同以及延伸到F3甚至Fn代遗传规律的表达等。
2．1． 不完全显性
孟德尔的遗传实验中，显性基因对于隐性基因表现为完全显性，即隐性基因属于无效基因，所以等位基因在一起时表现为显性性状。但是，当隐性基因不表现为无效基因的时候， F2 的表现型比例3：1将被修饰 ，对于显性基因而言，隐性基因为反效基因，因此等位基因在一起时，隐性基因一定程度上抑制显性基因的表达，所以个体既不表现显性，也不表现隐性，而是表现出介于两者中间的性状。比如，纯种开红花（CC）和开白花（cc）的紫茉莉（或金鱼草）杂交，F1（Cc）表现型为粉红色花，F2表现为红花（CC）、粉红花（Cc）、白花（cc），比例为1：2：1。
【例2】 在不完全显性的条件下，以下哪种杂交只产生两种不同表现型的后代（ ）
A． TT×TT B． Tt×Tt C． Tt×tt D． TT×tt E． tt×tt
【解析】本题考查不完全显性遗传的应用。TT×TT的后代只有一种基因型（TT），只表现为显性性状；Tt×Tt的后代有三种基因型，三种表现型，比例为1：2：1；Tt×tt的后代有两种基因型，两种表现型比例为1：1；TT×tt的后代只有一种基因型，一种表现型；tt×tt的后代只有一种基因型，一种表现型。
【答案】C
2．2． 致死基因的遗传
导致个体活细胞死亡的基因称为致死基因，分为显性致死基因和隐性致死原因。
2．2．1显性（纯合）致死
基因的致死作用在杂合子中即可表现的称为显性致死。比如遗传性视网膜母母细胞瘤是一种眼科致死性遗传病，常在幼年期发病，通常肿瘤长入单侧或双侧眼的玻璃体内，晚期向眼外蔓延，最后向全身转移而死亡。这种遗传病由基因Rb控制，个体基因型中只要出现该基因（RbRb或Rbrb）即表现为该遗传病，属于典型的显性致死。正常人的基因型都是隐性纯合子。
【例3】在一些性状的遗传中，具有某种基因型的合子不能完成胚胎发育，导致后代中不存在该基因的个体，从而使性状分离比例发生变化。小鼠毛色的遗传就是一个例子。
一个研究小组，经大量重复实验，在小鼠毛色遗传的研究中发现：
a．黑色鼠与黑色鼠杂交，后代全部为黑色鼠
b．黄色鼠与黄色鼠杂交，后代中黄色鼠与黑色鼠的比例为2：1
c．黄色鼠与黑色鼠杂交，后代中黄色鼠与黑色鼠的比例为1：1
根据上述实验结果，回答下列问题：（控制毛色的显性基因用a表示，隐性基因用a表示）
①黄色鼠的基因型是 ，黑色鼠的基因型是 。
②推测不能完成胚胎发育的合子的基因型 。
③写出上述b、c两个杂交组合的遗传图解。
【答案】①Aa aa ②AA ③
2．2．2隐性致死
基因在杂合状态下不影响生物的生活力，但在纯合状态有致死效应的称为隐性致死。如植物中隐性白化基因c在纯合（cc）时，导致幼苗缺乏合成叶绿素的能力，子叶中的养料耗尽而死亡，该隐性基因属于隐性致死基因；人类的镰刀型细胞贫血症是隐性基因纯合时造成的恶性贫血症，多在幼年时期死亡；新生儿先天性鱼鳞癣也是由一个隐性致死基因的纯合引起的层板状鱼鳞病；等等。
【例4】小鼠中短尾基因（T）对野生型长尾基因（+）是显性。纯合TT是致死的。在这个位置上的另一个等位基因（t）对野生型是隐性，当其纯合时同样也是致死的。只有杂合子Tt才能存活。请回答：
（1）在Tt杂合子间交配，产生后代的基因型和表现型是______________。
（2）若正常的一窝有24只小鼠，将产生___________只活的小鼠。
【解析】基因型Tt的个体间相互交配，后代基因型为1/4TT（致死）、1/2Tt：（短尾）、1/4tt（致死），即后代中只有1/2存活，所以若正常一窝有24只小鼠，按理论推算则只能有12只小鼠可以存活。
【答案】（1）Tt，全为短尾 （2）12
2．2．3．配子致死：
雄配子致死或雌配子致死某些致死基因可使雄配子死亡，从而使后代只出现某一性别的子代，所以若后代出现单一性别的问题，考虑是“雄配子致死”的问题。
【例5】某种雌雄异株的植物女娄菜有宽叶和窄叶两种类型，宽叶由显性基因B控制，窄叶由隐性基因b控制，B和b均位于X染色体上，基因b使雄配子致死。请回答：
（1）若后代全为宽叶雄株个体，则其亲本基因型为 。
（2）若后代全为宽叶，雌、雄植株各半时，则其亲本基因型为 。
（3）若后代全为雄株，宽叶和窄叶个体各半时，则其亲本基因型为 。
（4）若后代性别比为1：1，宽叶个体占3/4，则其亲本基因型为 。
（5）能否出现后代全为窄叶，且雌雄各半的情况，若能写出亲本的基因型，若不能说明理由 。
【答案】（1）XBXＢ×XbY（2）XBXＢ×XBY（3）XBXｂ×XbY（4）XBXｂ×XBY（5）不能，因为亲本中基因型为XbXb的雌性个体不存在。
2．2．4．F3以至于Fn代的考察：
熟悉模型，归纳总结规律：Fn代中显性纯合占：(2n-1-1)/2n；杂合占：1/2n-1；隐性纯合占：(2n-1-1)/2n。显性性状与隐性性状比为：(2n-1+1)/2n：(2n-1-1)/2n
【例6】已知小麦抗病对感病为显性，无芒对有芒为显性，两对性独立遗传。用纯合德抗病无芒与感病有芒杂交，F1自交，播种所有的F2，假定所有F2植株都能成活，在F2植株开花前，拔掉所有的有芒植株，并对剩余植株套袋，假定剩余的每株F2收获的种子数量相等，且F3的表现型符合遗传定律。从理论上讲F3中表现感病植株的比例为
A．1/8 B．3/8 C．1/16 D．3/16
【解析】从题干中可以得到2点重要信息：①只求F3感病植株的比例。也就是说只考虑抗病与感病一对性状，而不必两对性状的遗传考虑。②假定所有F2植株存活，拔除掉所有的有芒的植株。那么剩下的无芒植株中抗病、感病的基因型与表现型的比例也不会受到影响。因为两对性状，相对独立遗传。通过上述两个重要信息的“瘦身”,可将问题进一步简化如下推算。假设控制抗病与感病的基因为为R、r , 那么 RR×rr→F1：Rr-×→F2: 1/4RR:1/2Rr:1/4rr-×→F3：1/4RR:1/2（1/4RR:1/2Rr:1/4rr）:1/4rr，所以F3中表现感病的植株的比例为：1/2×1/4rr+1/4rr=3/8rr．
【答案】B
3．附加条件即特殊遗传现象
对基因分离定律额外加注一些特殊条件，结果使规律的表现形式，不同类型的表现几率均偏离正常，进而从更深层次考查学生对该定律的掌握情况。
3．1．从性遗传从性遗传：
从性遗传又称性控遗传。从性遗传是指由常染色体上基因控制的性状，在表现型上受个体性别影响的现象。如绵羊的有角和无角受常染色体上一对等位基因控制，有角基因H为显性，无角基因h为隐性，在杂合体（Hh）中，公羊表现为有角，母羊则无角 高中语文，这说明在杂合体中，有角基因H的表现是受性别影响的。
【例7】(2011·全国大纲卷)人类中非秃顶和秃顶受常染色体上的等位基因(B、b)控制，其中男性只有基因型为BB时才表现为非秃顶，而女性只有基因型为bb时才表现为秃顶。控制褐色眼(D)和蓝色眼(d)的基因也位于常染色体上，其表现型不受性别影响。这两对等位基因独立遗传。
回答问题： (1)非秃顶男性与非秃顶女性结婚，子代所有可能的表现型为________________。
(2)非秃顶男性与秃顶女性结婚，子代所有可能的表现型为________________ 。
【解析】(1)非秃顶男性基因型为BB，非秃顶女性基因型为BB或Bb，二人的后代基因型为BB、Bb。BB表现型为非秃顶男性、非秃顶女性。Bb表现型为秃顶男性、非秃顶女性。(2)非秃顶男性(BB)与秃顶女性结婚(bb)，后代基因型为Bb，表现型为秃顶男性、非秃顶女性。
【答案】 (1)女儿全部为非秃顶，儿子为秃顶或非秃顶 (2)女儿全部为非秃顶，儿子全部为秃顶
3．2． 复等位基因的遗传
控制某一相对性状的基因可能不只是两个等位基因，多个等位基因控制的相对性状的遗传现象，叫做复等位基因遗传。复等位基因存在于群体中，但是就某一个体的细胞而言，只能存在其中的两个基因。
3．2．1等显性的复等位基因
如人的ABO血型系统中，有四种常见的血型：O型、A型、B型和AB型，由三个等位基因IA、IB和i所决定。IA和IB对i呈显性，但它们之间呈等显性。由3个等位基因就可以有6种基因型，由于i是隐性基因，所以减少为四种血型：IAIB（AB型），IAIA、IAi（A型），IBIB、IBi（B型）ii（O型）。
【例8】双亲之一的血型为O型，而另一个的血型为AB型，则子女的血型可能是（ ）
A． O，AB，A，B B． A，B C． O，AB D． AB
【解析】O型血人的基因型为ii，AB型血人的基因型为IAIB，所以这对夫妇婚配后代的基因型（血型）只有（A型）和（B型）两种。
【答案】B
3．2．2．有显性等级的复等位基因 以C代表全色基因，cch代表青紫蓝基因，ch代表喜马拉雅型基因，c代表白化基因，
家兔的毛色遗传:
全色(全灰或全黑) ：CC、Ccch、Cch、Cc
青紫蓝(银灰色) ：cch cch、 cchch、cchc
喜马拉雅型(耳尖、鼻尖、尾尖及四肢末端是黑色，其余为白色) ：ch ch、 chc
白化(白色，眼色淡红) ：cc
四个复等位基因的显隐关系：C ＞cch＞ch＞c
【例9】在家兔的常染色体上有一系列决定毛色的复等位基因：A、a1、a2、a，A基因对a1、a2、a为显性，a1基因对a2、a为显性，a2基因对a为显性。分别决定家兔皮毛颜色黑色、灰色、黄色、白色。
（1）家兔皮毛颜色的基因型共有＿＿＿＿种。
（2）若一只黑雄兔和一只黄色雌兔多次交配后，子代黑色：灰色＝1：1，则两只亲本兔的基因型分别为＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
（3）基因型为Aa1的雌雄兔交配，子代中有黑色兔和灰色兔，让子代中的黑色兔与灰色兔交配，请在下面坐标中用柱状图表示后代的表现型及比例。
（4）已知猩红眼和亮红眼为家兔眼色的一对相对性状，由等位基因A、a控制，长耳和短耳为家兔眼形的一对相对性状，由等位基因B、控制。现有一对雌雄家兔交配，得到F1表现型及比例如下表：
猩红长耳
亮红长耳
猩红短耳
亮红短耳
雄兔
3／l 6
l／16
3／16
l／l 6
雌兔
O
O
6／16
2／l 6
如果让F1中表现型为猩红短耳的雌雄家兔自由交配得到F2，F2中亮红长耳家兔的概率是＿＿，F2中猩红眼基因的基因频率是＿＿＿＿。
（5）某公司欲把（4）中F1猩红眼家兔养成宠物兔，如何从F1中选育出纯种猩红眼兔？请用遗传图解表示培育过程，并简要说明。
(6)若有一只灰色雄兔和多只其他各色的雌兔，如何利用杂交方法检测出灰色雄兔的基因型？(写出实验思路和预期实验结果即可)______________________________________。
【解析】(1)每个个体只能具有复等位基因A、a1、a2、a中的两个，所以家兔皮毛颜色的基因型有：AA、Aal、Aa2、Aa、a1 a1、a1 a2、al a、a2a2、a2 a、aa共10种。
(2)黑兔基因型为A ，黄兔基因型为a2 ，子代黑色：灰色=1：1，灰色基因只能来自黑兔，即黑兔为Aal，而黄兔的基因在子代中没有表现，黄兔的基因型为a2a2或a2a。
(3) 亲本为）（Aa1）的到子一带为AA（黑）：Aa1（黑）：a1a1（灰）==1：2：1．
子一带交配得到子二代黑色为1/3+2/3*1/2=2/3，灰色为1/3
(4)统计F1的表现型，猩红：亮红=3：1，雌雄中表现机会相等，则该性状为常染色体遗传，且猩红为显性，雄性中长耳：短耳=1：1，雌性中只有短耳，在雌雄中表现机会不等，说明为伴X遗传，且短耳为显性，亲本的基因型为AaXBXb和AaXBY，F1中猩红短耳家兔的基因型为A XBX ，A XBY，计算子代亮红长耳家兔(aaXbY)的概率宜两对性状分别计算：根据亲代的基因型判断出。猩红F1家兔中1／3为AA，2／3为Aa，短耳雌性为1／2XBXB，1／2XBXb，则F2亮红眼的概率为2／3×2／3×1／4=1／9，F2长耳的概率为1／4×1／2=1／8，则F2中亮红眼长耳的概率为1／9×1／8=1／72。仅讨论眼色的遗传，F2中的基因为4／9AA，4／9Aa，1／9aa，则F2中猩红眼的概率为4／9+1／2×4／9=2／3。
(5)因兔子可以生存很多年，所以培育纯种猩红眼兔只需要鉴定出Fl中的纯种兔即可；让Fl中猩红眼兔与异性亮红眼兔杂交，子代中若只有猩红眼兔，则说明F1中该猩红眼兔是纯合子。遗传图解见答案。（6)选用多只白色雌兔与该灰色雄兔交配。若后代均为灰色兔，则该灰色雄兔的基因型为a2a2；若后代出现了白色兔，则该灰色兔的基因型为a2a
【答案】(1)10 (2)Aal和a2a2或a2a （3）
(4)1／72 2／3(66．7％)
(5)(共5分，遗传图解4分，说明1分)
取F1中猩红眼兔与异性亮红眼兔杂交，如子代都是猩红眼，则F1中的猩红眼兔为纯种，如果有分离现象说明是杂种。
(6)选用多只白色雌兔与该灰色雄兔交配。若后代均为灰色兔，则该灰色雄兔的基因型为a2a2；若后代出现了白色兔，则该灰色兔的基因型为a2a．
总之，在解答基因分离类试题时，最重要、最基本的解题技巧还是以基本模式法则的不变，应对各种试题中题设条件的万变，从而达到一会对百会，一通百通的目标。