巧判基因在染色體上的位置

王巖+賈黨輝

“判斷基因在染色體上的位置”是高考的常見題型，這類題型不僅考查考生基本的生物學(xué)知識(shí)，而且還考查考生分析、推理、綜合和運(yùn)用能力，因此也成為我們?nèi)粘Ｓ?xùn)練“假設(shè)—推理—驗(yàn)證”邏輯思維能力的好材料。

1.探究某基因是位于X染色體上還是常染色體上

1.1已知性狀的顯隱性

基本思路：選用表現(xiàn)型為隱性性狀的雌性個(gè)體與表現(xiàn)型為顯性性狀的雄性個(gè)體雜交，根據(jù)自帶性狀表現(xiàn)是否與性別相關(guān)聯(lián)加以判定。

（1）如果雄性子代中有顯性性狀，那么可判定基因不在X染色體上;

（2）如果雄性子代中有隱性性狀，那么可判定基因應(yīng)在X染色體上。

例（福建高考題，節(jié)選）：現(xiàn)有翅型為裂翅的果蠅新品系，裂翅（A）對非裂翅（a）為顯性。雜交實(shí)驗(yàn)如下。

（1）某同學(xué)依據(jù)上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果，認(rèn)為該等位基因位于常染色體上。請你就上述實(shí)驗(yàn)，以遺傳圖解的方式說明該等位基因可能位于X染色體上。

（2）現(xiàn)欲利用上述果蠅進(jìn)行一次雜交試驗(yàn)，以確定該等位基因是位于常染色體還是X染色體。請寫出一組雜交組合的表現(xiàn)型：_________（♀）×_________（♂）。

解析：用一次雜交實(shí)驗(yàn)，確定該等位基因位于常染色體還是X染色體，需要常染色體遺傳的雜交結(jié)果與伴X遺傳的雜交結(jié)果不一致才能判斷?？蛇x用雜交組合為：裂翅（♂）×非裂翅（♀），如果是常染色體遺傳，子代裂翅有雌性個(gè)體也有雄性個(gè)體;若是伴X遺傳，裂翅只有雌性個(gè)體。也可選用組合：裂翅（♀）×裂翅（♂），若是常染色體遺傳，后代非裂翅有雌性個(gè)體也有雄性個(gè)體，若是伴X遺傳，子代非裂翅只有雄性個(gè)體。

答案：（1） 如圖所示：

（2）裂翅（♂）×非裂翅（♀）[或裂翅（♀）×裂翅（♂）]

例：已知果蠅的紅眼（W）對白眼（w）呈顯性，且雌雄果蠅均有紅眼和白眼。現(xiàn)有若干紅眼和白眼的雌雄果蠅。若要通過一次雜交實(shí)驗(yàn)證明這對基因是位于常染色體或X染色體上，請?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案：

親本的表現(xiàn)型：____________________.

實(shí)驗(yàn)預(yù)期及結(jié)論：①____________________

②____________________

③____________________

答案：白眼雌果蠅、紅眼雄果蠅

①子代中雌果蠅全部為紅眼，雄果蠅全部為白眼，則這對等位基因位于X染色體上。

②子代中雌雄果蠅全部為紅眼，則這對等位基因位于常染色體上。

③子代中雌、雄果蠅均既有紅眼，又有白眼，則這對等位基因位于常染色體上。

1.2若不知性狀的顯隱性

基本思路：已知雌雄個(gè)體均為純合子，用正交和反交來證明基因是位于X染色體上還是常染色體上。

例：已知果蠅的直毛與非直毛是一對相對性狀。實(shí)驗(yàn)室有純合的直毛和非直毛雌雄果蠅，設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)方案，通過一次雜交實(shí)驗(yàn)確定控制這對相對性狀的基因是位于常染色體還是X染色體上。請說明推導(dǎo)過程：

答案：取直毛雌雄果蠅與非直毛雌雄果蠅，進(jìn)行正交和反交（即直毛♀×非直毛♂，非直毛♀×直毛♂）。若正交后代表現(xiàn)型與反交后代表現(xiàn)型相同，則控制該相對性狀的等位基因位于常染色體上;若正交后代表現(xiàn)型與反交后代表現(xiàn)型不相同，則控制該相對性狀的等位基因位于X染色體上。

2.探究控制某兩對相對性狀的兩對等位基因是否位于兩對同源染色體上

基本思路：具有兩對相對性狀的親本雜交的F1，F(xiàn)1自交（若是動(dòng)物則是雌雄個(gè)體雜交）得F2。若F2出現(xiàn)四種表現(xiàn)型，其分離比為9∶3∶3∶1（或F1與隱性個(gè)體雜交得F2，若F2出現(xiàn)四種表現(xiàn)型，其分離比為1∶1∶1∶1），則符合基因的自由組合定律，說明控制某兩對相對性狀的兩對等位基因是位于兩對同源染色體上;反之，則不位于兩對同源染色體上。

例：現(xiàn)有一批純種灰身長翅和黑身殘翅的果蠅，已知控制這兩對相對性狀的基因位于常染色體上，且灰身對黑身為顯性，長翅對殘翅為顯性，請?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究這兩對性狀的遺傳是否符合基因的自由組合定律。

答案： 第一步：取純種的灰身長翅和黑身殘翅果蠅雜交，得到F1。

第二步：讓F1中雌雄個(gè)體交配（或讓F1與黑身殘翅果蠅測交）。

第三步：統(tǒng)計(jì)后代表現(xiàn)型及比例。

結(jié)果預(yù)測：如果后代出現(xiàn)四種表現(xiàn)型：灰身長翅、黑身長翅、灰身殘翅、黑身殘翅，且比例為9∶3∶3∶1（或后代出現(xiàn)四種表現(xiàn)型：灰身長翅、黑身長翅、灰身殘翅、黑身殘翅，且比例為1∶1∶1∶1），則符合基因的自由組合定律。反之，則不符合基因的自由組合定律。

3.探究基因是位于X、Y染色體上的同源區(qū)段還是僅位于X染色體上

基本思路：選擇多只隱性雌性個(gè)體分別與多只顯性雄性個(gè)體進(jìn)行交配。

例：科學(xué)家研究黑腹果蠅時(shí)發(fā)現(xiàn)，剛毛基因（B）對截毛基因（b）為顯性。現(xiàn)有純種果蠅若干，請利用一次雜交實(shí)驗(yàn)來推斷控制性狀的基因是位于X、Y染色體上的同源區(qū)段還是僅位于X染色體的特有區(qū)段。

答案：所給材料都是純種果蠅，可選用截毛（隱性）雌性個(gè)體與剛毛（顯性）雄性個(gè)體交配。若子代雌、雄性個(gè)體都為剛毛（顯性），則該基因位于X、Y染色體的同源區(qū)段;若后代雌性個(gè)體為剛毛（顯性），雄性個(gè)體為截毛（隱性），則該基因位于X染色體的特有區(qū)段。遺傳圖解如下：XbXb×XBYB→ XBXb XbYB ;XbXb ×

XBY→XBXb XbY。

4.探究基因是位于常染色體上還是位于X、Y染色體上的同源區(qū)段

基本思路：在已知顯隱性的前提下，以純合顯性性狀個(gè)體作父本，隱性性狀個(gè)體作母本，然后讓子代中雌雄個(gè)體相互交配，觀察子代表現(xiàn)型及表現(xiàn)型與性別的關(guān)系。

由以上可知，當(dāng)F2中雌雄個(gè)體均有顯性性狀和隱性性狀個(gè)體，則基因位于常染色體上;當(dāng)F2中雄性個(gè)體都為顯性性狀，雌性個(gè)體中顯性性狀與隱性性狀個(gè)體各占一半，則基因位于X、Y染色體的同源區(qū)段。

例：已知果蠅的灰身（A）和黃身（a）是一對相對性狀?，F(xiàn)有一只黃身雌果蠅，為確定控制A、a在染色體上的位置，科學(xué)家進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)：將這只雌果蠅和純合的灰身雄果蠅雜交，得到子一代（F1）。

（1）如果F1 的表現(xiàn)型為__________，則說明基因位于X染色體上非同源區(qū)段。

（2）如果F1不能判斷，則將F1雌雄相互交配得到子二代（F2）。若F2的表現(xiàn)型是：

①____________________，則基因位于常染色體上。

②____________________，則基因位于X、Y染色體上的同源區(qū)段。

答案：（1）雌果蠅均為灰身，雄果蠅均為黃身

（2）①灰身果蠅和黃身果蠅比例為3∶1，且與性別無關(guān)

②雄果蠅只有灰身性狀，雌果蠅既有灰身性狀也有黃身性狀

除了用上述方法判斷基因位于染色體上的位置，還可以通過遺傳系譜圖判斷，在這里不再展開敘述。

對于基因所在染色體的判斷這一類型的題目，在高中階段通常只考常染色體遺傳和伴性遺傳，而伴性遺傳一般只考慮伴X和伴Y，偶爾也會(huì)考慮基因位于X、Y同源區(qū)段的情況。因此，在解答這一類問題時(shí)，我們只要認(rèn)真思考，利用所學(xué)的遺傳學(xué)知識(shí)，根據(jù)題目要求，充分利用已知條件，總會(huì)找到解決的方法。