一個(gè)特殊雜交組合的應(yīng)用及例析

王守民

(河北省灤平縣第一中學(xué) 068250)

在高中生物學(xué)教學(xué)中，解決遺傳學(xué)問(wèn)題最重要的步驟，包括顯隱性關(guān)系的判斷、確定基因在染色體上的位置及推斷基因型和表現(xiàn)型等環(huán)節(jié)。有一個(gè)特殊的雜交組合在遺傳學(xué)教學(xué)中具有很重要的用途，這個(gè)雜交組合是“顯性♂×隱性♀”的雜交(當(dāng)然若為ZW性別決定，則為“顯性♀×隱性♂”的雜交)，那么它有哪些用途呢？

1 判斷顯隱性關(guān)系

具有相對(duì)性狀的純合親本雜交，子代中雄性與親代中雌性表現(xiàn)型相同，子代中雌性與親代中雄性表現(xiàn)型相同。那么，親代中雄性所表現(xiàn)的性狀即為顯性性狀，即親本雜交組合就是顯性♂×隱性♀。

分析：假設(shè)親本中雄性表現(xiàn)型為隱性性狀，如為常染色體遺傳，親本基因型為♀AA和♂aa，所得子代基因型全為Aa，無(wú)論雌雄表現(xiàn)型都相同，均為顯性性狀；如為XY染色體同源區(qū)段遺傳，親本基因型為♀XAXA和♂XaYa，所得子代基因型為XAXa和XAYa，無(wú)論雌雄表現(xiàn)型都相同，均為顯性性狀；如為伴X染色體遺傳，親本基因型為♀XAXA和♂XaY，所得子代基因型為XAXa和XAY，無(wú)論雌雄表現(xiàn)型都相同，為顯性性狀；即三種情況均與題意不符，故此假設(shè)是錯(cuò)誤的，從而證明親代中雄性所表現(xiàn)的性狀為顯性性狀，即親本雜交組合就是顯性♂×隱性♀。

例1 有一種雌雄異株的草本經(jīng)濟(jì)植物，屬于ZW型性別決定，雌株是性雜合子，雄株是性純合子。已知其葉片上的斑點(diǎn)是由Z染色體上隱性基因(b)控制的。某園藝場(chǎng)要通過(guò)雜交培育出一批在苗期就能識(shí)別雌雄的植株，則應(yīng)選擇：

(1)表現(xiàn)型為的______植株做母本，基因型為_(kāi)_________；表現(xiàn)型為的__________植株做父本，基因型為_(kāi)___________。

(2)子代中表現(xiàn)型為_(kāi)_____的是雌株；子代中表現(xiàn)型為的______的是雄株。

解析：ZW型性別決定與XY型性別決定類似。依據(jù)題目所給信息“雌株是性雜合子，雄株是性純合子”，則可推斷出雌株基因型為ZBW，表現(xiàn)型為無(wú)斑點(diǎn)；基因型為ZbW，表現(xiàn)型為有斑點(diǎn)。雄株基因型為ZBZB、ZBZb，表現(xiàn)型為無(wú)斑點(diǎn)；基因型為ZbZb，表現(xiàn)型為有斑點(diǎn)。

參考答案：(1)無(wú)斑點(diǎn) ZBW 有斑點(diǎn) ZbZb(2)有斑點(diǎn) 無(wú)斑點(diǎn)。

2 確定基因所在染色體的位置

2.1 判斷基因位于常染色體還是X染色體 用隱性雌性與顯性雄性純合親本雜交，觀察子代的性狀表現(xiàn)情況。若子代無(wú)論雌雄表現(xiàn)型都相同，均為顯性性狀，沒(méi)有明顯的性別差異，即為常染色體遺傳；若子代中雄性與親代中雌性表現(xiàn)型相同，子代中雌性與親代中雄性表現(xiàn)型相同，有明顯的性別差異，即可確認(rèn)伴X染色體遺傳。

例2 一只雌鼠的一條染色體上某基因發(fā)生了突變，使野生型性狀變?yōu)橥蛔冃托誀?。該雌鼠與野生型雄鼠雜交，F(xiàn)1的雌、雄中均既有野生型，又有突變型。若要通過(guò)一次雜交試驗(yàn)鑒別突變基因在X染色體還是在常染色體上，選擇雜交的F1個(gè)體最好是

A．野生型(雌)×突變型(雄)

B．野生型(雄)×突變型(雌)

C．野生型(雌)×野生型(雄)

D．突變型(雌)×突變型(雄)

解析：據(jù)題意可知，一只雌鼠的一條染色體上某基因發(fā)生了突變，使野生型性狀變?yōu)橥蛔冃托誀?，說(shuō)明基因突變?yōu)轱@性突變。突變型雌鼠與野生型雄鼠雜交，F(xiàn)1的雌、雄中均既有野生型，又有突變型，相當(dāng)于測(cè)交，說(shuō)明突變基因可能在X染色體還是在常染色體上。最常用的辦法就是用隱性雌性和顯性雄性雜交，觀察子代有無(wú)明顯的性別差異。即用野生型雌性和突變型雄性雜交，若子代雌性全為突變型，雄性全為野生型，則突變基因在X染色體；若子代雄性既有野生型又有突變型，則突變基因在常染色體上。所以答案應(yīng)選擇A。

2.2 判斷基因僅位于X染色體還是X、Y染色體的同源區(qū)段 用隱性雌性與顯性雄性純合親本雜交，觀察子代的性狀表現(xiàn)情況。若子代無(wú)論雌雄表現(xiàn)型都相同，均為顯性性狀，沒(méi)有性別差異，即為XY染色體的同源區(qū)段遺傳；若子代中雄性與親代中雌性表現(xiàn)型相同，子代中雌性與親代中雄性表現(xiàn)型相同，有明顯的性別差異，即可確認(rèn)伴X染色體遺傳。

分析：假設(shè)是XY染色體的同源區(qū)段遺傳，在已知顯隱性關(guān)系的情況下，親本基因型為♀XaXa和♂XAYA，所得子代基因型為XAXa和XaYA，子代中無(wú)論雄性還是雌性表現(xiàn)型都相同，均為顯性性狀，沒(méi)有性別差異；假設(shè)是伴X染色體遺傳，親本基因型為♀XaXa和♂XAY，所得子代基因型為XAXa和XaY，子代中雄性與親代中雌性表現(xiàn)型相同，子代中雌性與親代中雄性表現(xiàn)型相同，有明顯的性別差異。

例3 科學(xué)家研究黒腹果蠅時(shí)發(fā)現(xiàn)，剛毛基因(B)對(duì)截毛基因(b)為顯性?，F(xiàn)有各種純種果蠅若干，可利用一次雜交實(shí)驗(yàn)來(lái)推斷這對(duì)等位基因是位于X、Y染色體的同源區(qū)段還是僅為于X染色體上。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案并寫(xiě)出結(jié)果預(yù)測(cè)及結(jié)論。

解析：設(shè)計(jì)“顯性♂×隱性♀”的雜交方案，即“剛毛♂×截毛♀”。假設(shè)等位基因僅位于X染色體，則“剛毛♂×截毛♀”即為“XBY♂×XbXb♀”，F(xiàn)1中雌性均為XBXb(剛毛)，雄性均為XbY(截毛)；假設(shè)等位基因位于X、Y染色體的同源區(qū)段，“剛毛♂×截毛♀”即為“XBYB♂×XbXb♀”，F(xiàn)1中雌性均為XBXb(剛毛)，雄性均為XbYB(剛毛)。

參考答案：選擇純種剛毛雄果蠅和截毛雌果蠅雜交，觀察F1中雌、雄果蠅該性狀的表現(xiàn)情況。若F1中雌性全表現(xiàn)為剛毛，雄性全表現(xiàn)為截毛，則等位基因僅位于X染色體上；若F1個(gè)體全表現(xiàn)為剛毛，則等位基因位于X、Y染色體同源區(qū)段。

2.3 判斷基因位于常染色體還是X、Y染色體的同源區(qū)段 用隱性雌性與顯性雄性純合親本雜交，再用F1中的顯性雄性個(gè)體與隱性雌性個(gè)體雜交，觀察F2的性狀表現(xiàn)情況。若F2中雄性均是顯性性狀，雌性均是隱性性狀，有明顯的性別差異，即為XY染色體同源區(qū)段遺傳；若F2中無(wú)論雌性還是雄性均有顯性性狀和隱性性狀，無(wú)性別差異，即可確認(rèn)為常染色體遺傳。

分析：假設(shè)是XY染色體的同源區(qū)段遺傳，在已知顯隱性關(guān)系的情況下，親本基因型為♀XaXa和♂XAYA，所得F1基因型為XAXa和XaYA，F(xiàn)1中的顯性雄性個(gè)體XaYA與隱性雌性個(gè)體XaXa雜交，所得F2中雄性與F1中雄性的基因型和表現(xiàn)型相同，均是XaYA和顯性性狀，雌性與F1中雌性基因型和表現(xiàn)型相同，均是XaXa和隱性性狀，有明顯的性別差異；假設(shè)是常染色體遺傳，親本基因型為♀aa和♂AA，所得F1基因型為Aa，F(xiàn)1中雄性個(gè)體Aa與隱性雌性個(gè)體aa雜交，所得F2中無(wú)論雌性還是雄性基因型均有Aa與aa，表現(xiàn)型均有顯性性狀和隱性性狀，沒(méi)有性別差異。也可用隱性雌性與顯性雄性純合親本雜交，再用F1中的雄性個(gè)體與雌性個(gè)體雜交，觀察F2的性狀表現(xiàn)情況。若F2中雄性均是顯性性狀，雌性既有顯性性狀又有隱性性狀，有明顯的性別差異，即為XY染色體同源區(qū)段遺傳；若F2中無(wú)論雌性還是雄性均有顯性性狀和隱性性狀，無(wú)性別差異，即可確認(rèn)為常染色體遺傳。

例4 果蠅的性染色體X和Y有非同源區(qū)和同源區(qū)。非同源區(qū)上的X和Y片段上無(wú)等位基因或無(wú)相同基因；同源區(qū)上的X和Y片段上有等位基因或有相同基因?？刂乒壯坌偷幕虿辉诜峭磪^(qū)段，棒眼(E)對(duì)圓眼(e)為顯性。現(xiàn)有足夠的純合雌、雄棒眼果蠅和純合的雌、雄圓眼果蠅個(gè)體，請(qǐng)用雜交實(shí)驗(yàn)的方法推斷這對(duì)基因是位于X和Y的同源區(qū)，還是位于常染色體上。請(qǐng)寫(xiě)出你的實(shí)驗(yàn)方法、推斷過(guò)程和相應(yīng)結(jié)論。

解析：設(shè)計(jì)“顯性♂×隱性♀”的雜交方案，即“棒眼♂×圓眼♀”。假設(shè)等位基因位于常染色體，則“棒眼♂×圓眼♀”即為“EE♂×ee♀”，子代均為Ee(棒眼)；假設(shè)等位基因位于X、Y染色體的同源區(qū)段，則“棒眼♂×圓眼♀”即為“XEYE♂×XeXe♀”，子代中雌性均為XEXe(棒眼)，雄性均為XeYE(棒眼)。兩種情況下雜交結(jié)果相同，無(wú)法判斷。但沒(méi)關(guān)系，在此基礎(chǔ)上用F1中雌、雄個(gè)體雜交即可。假設(shè)等位基因位于常染色體，“Ee♂×Ee♀”的子代(F2)無(wú)論雌、雄均會(huì)出現(xiàn)棒眼和圓眼個(gè)體；假設(shè)等位基因位于X、Y染色體的同源區(qū)段，則“XeYE×XEXe”的子代(F2)中雄性均為棒眼個(gè)體，雌性則棒眼和圓眼個(gè)體都有。

參考答案：選擇純種棒眼雄果蠅和圓眼雌果蠅雜交，得到F1，再選擇F1中雌、雄果蠅進(jìn)行雜交，觀察F2中雌、雄果蠅該性狀的表現(xiàn)情況。若子代中雌性全表現(xiàn)為剛毛，雄性全表現(xiàn)為截毛，則等位基因僅位于X染色體上；若子代中的個(gè)體全表現(xiàn)為剛毛，則等位基因位于X、Y染色體同源區(qū)段。

3 推知子代的性別

例5 果蠅紅眼為伴X顯性遺傳，白眼為隱性性狀，下列雜交組合中，通過(guò)眼色即可直接判斷子代果蠅性別的是 ( )

A.雜合紅眼雌果蠅×紅眼雄果蠅

B.白眼雌果蠅×紅眼雄果蠅

C.雜合紅眼雌果蠅×白眼雄果蠅

D.白眼雌果蠅×白眼雄果蠅

解析：果蠅控制眼色的基因位于X染色體上，眼色遺傳為伴X遺傳，紅眼基因?yàn)轱@性基因。則有雌性的基因型和表現(xiàn)型為：XAXA、XAXa為紅眼，XaXa為白眼，雄性XAY為紅眼，XaY為白眼。依據(jù)伴性遺傳的兩個(gè)規(guī)律：伴X顯性遺傳和伴X隱性遺傳的傳遞規(guī)律：“父患女必患”和“母患子必患”，A中子代雄果蠅既有紅眼又有白眼，雌果蠅全為紅眼；B中子代雄果蠅全為白眼，雌果蠅全為紅眼；C中子代雌、雄個(gè)體均有紅眼和白眼；D中子代雌雄個(gè)體全為白眼。答案選擇B。

總之，無(wú)論是哪種遺傳方式，都會(huì)有其固有的特點(diǎn)，只要認(rèn)真加以分析，掌握其特點(diǎn)和用途，并加以靈活運(yùn)用，就可以用來(lái)解決多種多樣的問(wèn)題，達(dá)到簡(jiǎn)單、準(zhǔn)確、快速的效果。