孟德爾通過豌豆的雜交試驗發(fā)現(xiàn)了基因的分離和自由組合兩大遺傳學(xué)規(guī)律,然而自然界中卻有許多性狀的遺傳并不如此簡單,如針對某一對等位基因在F2中不呈現(xiàn)正常的3:1關(guān)系。這就是孟德爾遺傳規(guī)律的擴(kuò)展問題。筆者就此類問題進(jìn)行如下分析:
1.顯隱關(guān)系的相對性
1.1 不完全顯性
有些性狀,其雜種F1的性狀表現(xiàn)是雙親性狀的中間型,這稱為不完全顯性。例如金魚草的花色遺傳。紅花親本(RR)和白花親本(rr)雜交,F(xiàn)1(Rr)的花色不是紅色,而是粉紅色。F2群體的基因型分離比為:1RR:2Rr:1rr,即其中1/4的植株開紅花,1/2開粉紅色花,1/4的植株開白花。因此,在不完全顯性的,表現(xiàn)型和其基因型是一致的。
例1(2008上海)金魚草的紅花(A)對白花(a)為不完全顯性,紅花金魚草與白花金魚草雜交得到F1,F(xiàn)1自交產(chǎn)生F2,F(xiàn)2中紅花個體所占的比例為
A.1/4 B.1/2 C.3/4 D.1
【答案】A
1.2 共顯性
如果雙親的性狀同時在F1個體上表現(xiàn)出來,即一對等位基因的兩個成員在雜合體中都表達(dá)的遺傳現(xiàn)象稱為共顯性。例如,正常人紅細(xì)胞呈碟形,鐮刀型貧血癥患者的紅細(xì)胞呈鐮刀形。這種患者和正常人結(jié)婚所生的子女,其紅細(xì)胞既有碟形,又有鐮刀形,這就是共顯性的現(xiàn)象。
1.3 鑲嵌顯性
雙親的性狀在后代的同一個體不同部位表現(xiàn)出來,形成鑲嵌圖式,這種顯性現(xiàn)象稱為鑲嵌顯性。例如,我國學(xué)者談家楨教授對異色瓢蟲色斑遺傳的研究,他用黑緣型鞘翅(SAu SAu)瓢蟲(鞘翅前緣呈黑色)與均色型鞘翅(SE SE)瓢蟲(鞘翅后緣呈黑色)雜交,子一代雜種(SAu SE)既不表現(xiàn)黑緣型,也不表現(xiàn)均色型,而出現(xiàn)一種新的色斑,即上下緣均呈黑色。
1.4 顯性與環(huán)境作用
顯隱性關(guān)系有時受到環(huán)境的影響,或者為其他生理因素如年齡、性別、營養(yǎng)、健康狀況等左右。
例2(2011全國卷1)人類中非禿頂和禿頂受常染色體上的等位基因(B、b)控制,其中男性只有基因型為BB時才表現(xiàn)為非禿頂,而女性只有基因型為bb時才表現(xiàn)為禿頂?刂坪稚郏―)和藍(lán)色眼(d)的基因也位于常染色體上,其表現(xiàn)型不受性別影響。這兩對等位基因獨立遺傳。
回答問題:
(1)非禿頂男性與非禿頂女性結(jié)婚,子代所有可能的表現(xiàn)型為____________________。
(2)非禿頂男性與禿頂女性結(jié)婚,子代所有可能的表現(xiàn)型為_____________________。
(3)一位其父親為禿頂藍(lán)色眼而本人為禿頂褐色眼的男性與一位非禿頂藍(lán)色眼的女性結(jié)婚。這位男性的基因型為_________或___________,這位女性的基因型為__ __ ___或___________。若兩人生育一個女兒,其所有可能的表現(xiàn)型為_____________________________________。
【解析】本題中,雜合子(Bb)的表現(xiàn)型受性別影響。男性Bb表現(xiàn)為禿頂,女性Bb表現(xiàn)為非禿頂。
(1)非禿頂男性基因型為BB,非禿頂女性結(jié)婚基因型為BB或Bb,二人的后代基因型為BB、Bb。BB表現(xiàn)型為非禿頂男、非禿頂女性。Bb表現(xiàn)型為禿頂男、非禿頂女性。
(2)非禿頂男性(BB)與禿頂女性結(jié)婚(bb),后代基因型為Bb,表現(xiàn)型為禿頂男、非禿頂女性。
(3)其父親基因型為Bbdd或bbdd;這位男性的基因型為BbDd或bbDd。這位女性的基因型為Bbdd或BBdd。若兩人所生后代基因型有BBDd、BBdd、Bbdd、BbDd、bbDd、bbdd。女兒所有可能的表現(xiàn)型為非禿頂褐色眼、禿頂褐色眼、非禿頂藍(lán)色眼、禿頂藍(lán)色眼。
【答案】(1)女兒全部非禿、兒子為禿頂或非禿頂
(2)女兒全部為非禿、兒子全部為禿頂
(3)BbDd bbDd Bbdd BBdd
非禿頂褐色眼、 禿頂褐色眼、非禿頂藍(lán)色眼、禿頂藍(lán)色眼
2.復(fù)等位基因
遺傳學(xué)把同源染色體相同位點上存在的3個或3個以上的等位基因稱為復(fù)等位基因。復(fù)等位基因在生物界廣泛存在,如人類的ABO血型遺傳。
例3(2008海南)人的i、IA、IB基因可以控制血型。在一般情況下,基因型ii表現(xiàn)為O型血,IA IA或IA i為A型血,IBIB或IBi為B型血,IA IB為AB型血。以下有關(guān)敘述錯誤的是
A.子女之一為A型血時,雙親至少有一方一定是A型血
B.雙親之一為AB型血時,不能生出O型血的孩子
C.子女之一為B型血時,雙親之一有可能為A型血
D.雙親之一為O型血時,不能生出AB型血的孩子
【解析】親代組合IAIB ×IBi可能產(chǎn)生A型血的子女。
【答案】A
3.致死基因
致死基因是指當(dāng)其發(fā)揮作用時導(dǎo)致生物體死亡的基因。致死基因包括顯性致死基因和隱性致死基因。隱性致死基因只有在隱性純合時才使個體死亡。比如,植物中常見的白化基因就是隱性致死基因。因為不能形成葉綠素,植物成為白化苗,很快死亡。顯性致死基因在雜合體狀態(tài)時就可導(dǎo)致個體死亡。如人的神經(jīng)膠癥基因只要一份就可引起皮膚畸形生長,嚴(yán)重的智力缺陷,多發(fā)性腫瘤,所以對該基因是雜合的個體在很年輕時就會死亡。
例4(2010全國卷2)已知某環(huán)境條件下某種動物的AA和Aa個體全部存活,aa個體在出生前會全部死亡,F(xiàn)有該動物的一個大群體,只有AA、Aa兩種基因型,其比例為1:2。假設(shè)每對親本只交配一次且成功受孕,均為單胎,在上述環(huán)境條件下,理論上該群體隨機(jī)交配產(chǎn)生的第一代中AA和Aa的比例是
A.1:1 B.1:2 C.2:1 D.3:1
【解析】本題考查的是隱性致死基因的遺傳問題。由已知條件可知,AA:aa=1:2,在該群體中,A=2/3,a=1/3,所以后代中,AA=4/9,Aa=2×2/3×1/3=4/9,aa致死,所以理論上AA:Aa=1:1。
【答案】A
4.基因互作
根據(jù)自由組合規(guī)律,兩對基因雜交F2出現(xiàn)9:3:3:1的性狀分離比例。但是,兩對基因的自由組合有時也出現(xiàn)15:1、9:7、9:6:1、9:3:4等多種性狀分離比例。這是由于不同對基因間相互作用共同決定同一個單位性狀表現(xiàn)的結(jié)果。這種現(xiàn)象稱為基因互作。
例5(2010安徽)南瓜的扁盤形、圓形、長圓形三種瓜形由兩對等位基因控制(A、a和B、b),這兩對基因獨立遺傳。現(xiàn)將2株圓形南瓜植株進(jìn)行雜交,F(xiàn)1收獲的全是扁盤形南瓜;F1自交,F(xiàn)2獲得137株扁盤形、89株圓形、15株長圓形南瓜。據(jù)此判斷,親代圓形南瓜植株的基因型分別是
A.a(chǎn)aBB和Aabb B.a(chǎn)aBb和AAbb C.AAbb和aaBB D.AABB和aabb
【解析】兩種顯性基因同時存在時產(chǎn)生一種性狀,單獨存在時能分別表現(xiàn)相似的性狀,兩種顯性基因均不存在時又表現(xiàn)第三種性狀,這種基因互作稱為積加作用。本題中涉及的遺傳現(xiàn)象就是積加作用。解答本題的關(guān)鍵,就是要能看出題干中的性狀分離比是由9 :3 :3:1變形而來,再據(jù)此確定基因型與表現(xiàn)型的對應(yīng)關(guān)系。
【答案】C
5.多因一效和一因多效
基因互作的實例說明了一個單位性狀的表現(xiàn)并不都受一個位點基因的控制,而經(jīng)常受到許多不同位點基因的影響。多個基因影響一個性狀的表現(xiàn)稱為“多因一效”,而一個基因影響多個性狀的表現(xiàn)稱為“一因多效”。
例6(2008寧夏)某植物的花色由兩對自由組合的基因決定。顯性基因A和B同時存在時,植株開紫花,其他情況開白花。請回答:
開紫花植株的基因型有 種,其中基因型是 的紫花植株自交,子代表現(xiàn)為紫花植株:白花植株=9:7;蛐蜑椤 『汀 〉淖匣ㄖ仓旮髯宰越,子代表現(xiàn)為紫花植株:白花植株=3:1;蛐蜑椤 〉淖匣ㄖ仓曜越,子代全部表現(xiàn)為紫花植株。
【解析】本題涉及到“多因一效”的遺傳現(xiàn)象。依據(jù)9:7是由9:3:3:1變形而來,可知紫花植株:白花植株=9:7是由AaBb自交的結(jié)果;由紫花植株自交產(chǎn)生3:1的分離比,不難得出其必有一對基因純合,一對基因雜合。
【答案】4 AaBb AaBB AABb AABB
孟德爾遺傳規(guī)律的擴(kuò)展問題在歷年的高考中屢見不鮮,應(yīng)該引起我們的重視。在解答此類題目時,首先要注意審題,根據(jù)從題干中獲取的信息作出判斷,本題屬于孟德爾遺傳規(guī)律擴(kuò)展問題中的哪一類型。然后將其分離比與常規(guī)分離比作對比分析,明確其遺傳方式,繼而找到基因型與表現(xiàn)型的對應(yīng)關(guān)系。通過對以上遺傳現(xiàn)象的分析,我們不難發(fā)現(xiàn),雖然在后代的表現(xiàn)型上有別于正常的孟德爾兩大遺傳規(guī)律現(xiàn)象,但其實質(zhì)上還是遵循孟德爾基因規(guī)律的。只要我們能熟知發(fā)生每種現(xiàn)象的實質(zhì)原因,就不難進(jìn)行辨別和相關(guān)計算。
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