【例1】(2011?四川卷?31?II)小麥的染色體數(shù)為42條。下圖表示小麥的三個(gè)純種品系的部分染色體及基因組成:I、II表示染色體,A為矮桿基因,B為抗矮黃病基因,E為抗條斑病基因,均為顯性。乙品系和丙品系由普通小麥與近緣種偃麥草雜交后,經(jīng)多代選育而來(lái)(圖中黑色部分是來(lái)自偃麥草的染色體片段)。
(1)乙、丙系在培育過(guò)程中發(fā)生了染色體的 變異。該現(xiàn)象如在自然條件下發(fā)生,可為 提供原材料。
(2)甲和乙雜交所得到的F1自交,所有染色體正常聯(lián)會(huì),則基因A與a可隨 的分開(kāi)面分離。F1自交所得F2中有 種基因型,其中僅表現(xiàn)抗矮黃病的基因型有 種。
(3)甲與丙雜交所得到的F1自交,減數(shù)分裂中I甲與I丙因差異較大不能正常配對(duì),而其它染色體正常配對(duì),可觀察到 個(gè)四分體;該減數(shù)分裂正常完成,可產(chǎn)生 種基因型的配子,配子中最多含有 條染色體。
(4)讓?zhuān)?)中F1與(3)中F1雜交,若各種配子的形成機(jī)會(huì)和可育性相等,產(chǎn)生的種子均發(fā)育正常,則后代植株同時(shí)表現(xiàn)三種性狀的幾率為 。
【解析】這道題綜合考查了遺傳的基本規(guī)律、染色體變異、減數(shù)分裂以及進(jìn)化等相關(guān)知識(shí),考查了學(xué)生的理解能力、獲取信息能力和綜合運(yùn)用能力。
乙細(xì)胞中,普通小麥的Ⅱ號(hào)染色體上,B基因所在的打陰影部分的染色體片段來(lái)自于偃麥草,偃麥草與普通小麥屬于兩個(gè)不同的物種,沒(méi)有同源染色體,所以乙在培育的過(guò)程中發(fā)生了染色體片段由偃麥草的染色體轉(zhuǎn)移到了它的非同源染色體即普通小麥的Ⅱ號(hào)染色體上,這屬于染色體結(jié)構(gòu)變異,同理,丙系在培育的過(guò)程中也發(fā)生了染色體結(jié)構(gòu)變異。依據(jù)現(xiàn)代生物進(jìn)化理論,染色體變異能為生物進(jìn)化提供原材料。
甲和乙雜交所得到的F1,其細(xì)胞內(nèi)染色體組成如右圖,F1的基因型為ⅠAⅠaⅡBⅡO,A與a是位于一對(duì)同源染色體上的等位基因,在減數(shù)第一次分裂的后期,會(huì)隨著同源染色體的分離而分離。F1所有染色體正常聯(lián)會(huì),且A、B兩基因獨(dú)立遺傳,所以F1自交所得F2有9種基因型,即ⅠAⅠAⅡBⅡB、ⅠAⅠAⅡBⅡO、ⅠAⅠaⅡBⅡB、ⅠAⅠaⅡBⅡO、ⅠaⅠaⅡBⅡB、ⅠaⅠaⅡBⅡO、ⅠAⅠAⅡOⅡO、ⅠAⅠaⅡOⅡO和ⅠaⅠaⅡOⅡO。其中僅表現(xiàn)抗矮黃病的只有ⅠaⅠaⅡBⅡB和ⅠaⅠaⅡBⅡO兩種基因型。
甲和丙雜交所得到的F1,其細(xì)胞內(nèi)染色體組成如右圖,F1的基因型為ⅠAOⅠaEⅡ0ⅡO,除了I甲與I丙因差異較大不能正常配對(duì)形成四分體外,其余20對(duì)同源染色體的正常配對(duì),各形成1個(gè)四分體,所以可觀察到20個(gè)四分體。在減數(shù)分裂形成配子的過(guò)程中,有可能I甲與I丙沒(méi)有平均分配到兩個(gè)次級(jí)性母細(xì)胞中,而是進(jìn)入到了同一個(gè)次級(jí)性母細(xì)胞中,這樣就會(huì)形成ⅠAOⅠaEⅡ0與Ⅱ0兩種基因型的配子;也有可能I甲與I丙平均分配到兩個(gè)次級(jí)性母細(xì)胞中,這樣就會(huì)形成ⅠAOⅡ0與ⅠaEⅡ0兩種基因型的配子。因此,最終可以形成4種基因型的配子。其中,基因型為ⅠAOⅠaEⅡ0的配子中既含有I甲又含有I丙,染色體數(shù)目最多,為22條。
(2)中的F1能產(chǎn)生基因型為ⅠaOⅡO、ⅠAOⅡO、ⅠaOⅡB和ⅠAOⅡB的四種配子,如下圖所示,四種配子的比例為1/4:1/4:1/4:1/4;(3)中的F1能產(chǎn)生基因型為ⅠAOⅠaEⅡO、ⅡO、ⅠAOⅡO和 ⅠaEⅡO的四種配子,如下圖所示,由于各種配子的形成機(jī)會(huì)與可育性相等,所以四種配子的比例為1/4:1/4:1/4:1/4。列出P方陣如下:
1/4ⅠaOⅡO
1/4ⅠAOⅡO
1/4ⅠaOⅡB
1/4ⅠAOⅡB
1/4ⅠAOⅠaEⅡO
1/16ⅠAOⅠaEⅠaOⅡOⅡO
1/16ⅠAOⅠAOⅠaEⅡOⅡO
1/16ⅠAOⅠaOⅠaEⅡOⅡB
1/16ⅠAOⅠAOⅠaEⅡBⅡO
1/4ⅡO
1/16ⅠaOⅡOⅡO
1/16ⅠAOⅡOⅡO
1/16ⅠaOⅡBⅡO
1/16ⅠAOⅡBⅡO
1/4ⅠAOⅡO
1/16ⅠAOⅠaOⅡOⅡO
1/16ⅠAOⅠAOⅡOⅡO
1/16ⅠAOⅠaOⅡBⅡO
1/16ⅠAOⅠAOⅡBⅡO
1/4ⅠaEⅡO
1/16ⅠaEⅠaOⅡOⅡO
1/16ⅠAOⅠaEⅡOⅡO
1/16ⅠaEⅠaOⅡBⅡO
1/16ⅠAOⅠaEⅡBⅡO
可見(jiàn),后代植株同時(shí)表現(xiàn)三種性狀的幾率為1/16ⅠAOⅠaOⅠaEⅡOⅡB +1/16ⅠAOⅠAOⅠaEⅡBⅡO +1/16ⅠAOⅠaEⅡBⅡO =3/16。
答案:(1)結(jié)構(gòu) 生物進(jìn)化 (2)同源染色體 9 2 (3)20 4 22(4)3/16
【例2】(2011年?山東卷?27)薺菜的果實(shí)形成有三角形和卵圓形兩種,該性狀的遺傳涉及兩對(duì)等位基因,分別是A、a,B、b表示。為探究薺菜果實(shí)形狀的遺傳規(guī)律,進(jìn)行了雜交實(shí)驗(yàn)(如圖)。
(1)圖中親本基因型為_(kāi)_______________。根據(jù)F2表現(xiàn)型比例判斷,薺菜果實(shí)形狀的遺傳遵循_____________。F1測(cè)交后代的表現(xiàn)型及比例為_(kāi)____________________。另選兩種基因型的親本雜交,F(xiàn)1和F2的性狀表現(xiàn)及比例與途中結(jié)果相同,推斷親本基因型為_(kāi)_______________________。
(2)圖中F2三角形果實(shí)薺菜中,部分個(gè)體無(wú)論自交多少代,其后代表現(xiàn)型仍然為三
角形果實(shí)。這樣的個(gè)體在F2三角形果實(shí)薺菜中的比例為 ;還有部分個(gè)體自交后發(fā)生性狀分離,它們的基因型是 。
(3)薺菜果實(shí)形狀的相關(guān)基因a,b分別由基因A、B突變形成,基因A、B也可以突變成其他多種形式的等位基因,這體現(xiàn)了基因突變具有_______________的特點(diǎn)。自然選擇可積累適應(yīng)環(huán)境的突變,使種群的基因頻率發(fā)生 ,導(dǎo)致生物進(jìn)化論。
(4)現(xiàn)有3包基因型分別為AABB、AaBB、和aaBB的薺菜種子,由于標(biāo)簽丟失而無(wú)法區(qū)分。根據(jù)以上遺傳規(guī)律,請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案確定每包種子的基因型。有已知性狀(三角形果實(shí)和卵圓形果實(shí))的薺菜種子可供選用。
實(shí)驗(yàn)步驟:
① ;
② ;
③ 。
結(jié)果預(yù)測(cè):
Ⅰ如果 ,則包內(nèi)種子基因型為AABB;
Ⅱ如果 ,則包內(nèi)種子基因型為AaBB;
Ⅲ 如果 ,則包內(nèi)種子基因型為aaBB。
【解析】這道題主要涉及遺傳的基本規(guī)律、變異及進(jìn)化等相關(guān)的知識(shí)點(diǎn),考查了學(xué)生的理解能力、獲取信息能力和實(shí)驗(yàn)與探究能力。
由于題干中說(shuō),薺菜果實(shí)形狀的遺傳涉及兩對(duì)等位基因A、a與B、b,根據(jù)題干遺傳圖解中F2代的表現(xiàn)型及分離比為三角形果實(shí):卵圓形果實(shí)=301株:20株≈15:1,可以推知,這一遺傳過(guò)程的完整遺傳圖解如下圖所示:
由此可見(jiàn),圖中親本基因型為AABB和aabb。根據(jù)F2表現(xiàn)型比例判斷,薺菜果實(shí)形狀的遺傳遵循自由組合定律。F1測(cè)交后代的表現(xiàn)型及比例為三角形果實(shí):卵圓形果實(shí)=(AaBb:aaBb:Aabb):aabb=(1:1:1):1=3:1。另選兩種基因型的親本雜交,F(xiàn)1和F2的性狀表現(xiàn)及比例與途中結(jié)果相同,推斷親本基因型為AAbb和aaBB。
圖中F2三角形果實(shí)薺菜中,部分個(gè)體無(wú)論自交多少代,其后代表現(xiàn)型仍然為三角形果實(shí)。這會(huì)讓很多同學(xué)想到純合子自交不會(huì)發(fā)生性狀分離而雜合子自交會(huì)發(fā)生性狀分離,會(huì)錯(cuò)誤地認(rèn)為,在F2三角形果實(shí)薺菜中,只有純合子AABB、aaBB和AAbb符合條件,它們?cè)贔2三角形果實(shí)薺菜中占的比例為(1/16+1/16+1/16)÷15/16=3/15,進(jìn)而得出,自交后會(huì)發(fā)生性狀分離的部分F2三角形果實(shí)薺菜個(gè)體的基因型為剩余的5種雜合子,即AABb、AaBB、AaBb、Aabb與aaBb。造成上述錯(cuò)誤的原因是沒(méi)有注意到本題的特殊性即兩對(duì)等位基因決定一對(duì)相對(duì)性狀。實(shí)際上,正確的思維過(guò)程應(yīng)該是這樣的:由于F2中,除了aabb這1種基因型對(duì)應(yīng)卵圓形果實(shí)外,其余8種基因型均對(duì)應(yīng)三角形果實(shí),因此在F2三角形果實(shí)薺菜中,只要自交不會(huì)產(chǎn)生aabb這一基因型的三角形果實(shí)薺菜,自交都不會(huì)發(fā)生性狀分離。這樣,就可以看出,符合這一條件的F2三角形果實(shí)薺菜除了AABB、aaBB和AAbb3種基因型個(gè)體外,還有基因型為AABb、AaBB的2種個(gè)體,因此無(wú)論自交多少代,其后代表現(xiàn)型仍然為三角形果實(shí)的F2三角形果實(shí)薺菜,在F2三角形果實(shí)薺菜中占的比例為(1/16+1/16+1/16+2/16+2/16)÷15/16=7/15,其余自交后會(huì)發(fā)生性狀分離的個(gè)體,它們的基因型為AaBb、Aabb與aaBb。
基因突變具有不定向性,是可遺傳變異的根本來(lái)源,為生物的進(jìn)化提供了原始的材料,生物進(jìn)化的本質(zhì)就是基因頻率的定向改變。
鑒別三包種子的方法,應(yīng)該是根據(jù)后代的表現(xiàn)型及分離比來(lái)進(jìn)行,因此,應(yīng)該讓每一包種子長(zhǎng)成的植株與卵圓形種子長(zhǎng)成的植株進(jìn)行雜交,得到F1后,可以采用F1自交或者雜交方法,其遺傳過(guò)程分別如下遺傳圖解所示:
答案:(1)AABB和aabb 基因自由組合定律 三角形:卵圓形=3:1 AAbb和aaBB (2)7/15 AaBb、Aabb和aaBb (3)不定向性(或:多方向性) 定向改變 (4)答案一:①用3包種子長(zhǎng)成的植株分別與卵圓形果實(shí)種子長(zhǎng)成的植株雜交,得F1種子;②F1種子長(zhǎng)成的植株自交,得F2種子;③F2種子長(zhǎng)成植株后,按果實(shí)形狀的表現(xiàn)型統(tǒng)計(jì)植株的比例。 I F2三角形與卵圓形果實(shí)植株的比例約為15:1;II F2三角形與卵圓形果實(shí)植株的比例約為27:5;III F2三角形與卵圓形果實(shí)植株的比例約為3:1。
答案二:①用3包種子長(zhǎng)成的植株分別與卵圓形果實(shí)種子長(zhǎng)成的植株雜交,得F1種子;②F1種子長(zhǎng)成的植株分別與卵圓形果實(shí)種子長(zhǎng)成的植株雜交,得F2種子;③F2種子長(zhǎng)成植株后,按果實(shí)形狀的表現(xiàn)型統(tǒng)計(jì)植株的比例。 I F2三角形與卵圓形果實(shí)植株的比例約為3:1 II F2三角形與卵圓形果實(shí)植株的比例約為5:3 III F2三角形與卵圓形果實(shí)植株的比例約為1:1
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