遗传学探究基因位置的实验设计

　　“探究基因位置”的实验设计，比较常用的实验方法是利用正反交和“隐性雌性×显性雄性”，再依据子代表现型及杂交后代性状分离比作出判断。一般的方法步骤：如果某对性状只在雄性中出现，则在Y染色体上→其他情况，据题意确定杂交亲本组合→作出假设，草稿上书写简要图解。

　　《遗传与进化》是高中生物学课程内容的必修模块二，不仅从微观层面上阐述生命的延续性，而且立足于整个生物界及其生物多样性，从宏观层面上阐述生命的发展过程、原因和结果。历届高考中，关于生物某对基因位置的判断是一个高频考点，对学生来说又是比较棘手的难点。为了突破这一个重难点，笔者对于 “探究基因位置”的实验设计思路进行了总结。首先要通过正交和反交来判断该对基因是位于细胞质中还是细胞核中，再依次判断是位于常染色体还是性染色体，最后判断位于性染色体的哪一区段。模式如下：

　　一、判断某对基因位于细胞质中还是细胞核中

　　判断某对相对性状是细胞核遗传还是细胞质遗传，适合做正交实验和反交实验。因为如果属于细胞质遗传，子代的性状都由母本决定，所以正交与反交的结果，子代的性状就应当都与母本一致;如果属于细胞核遗传，则正交与反交的结果，子代性状表现不是都与母本一致。

　　问题1：有人发现某种花卉有红花和白花两种表现型。请你设计一个实验，探究花色的遗传是细胞质遗传还是细胞核遗传。用图解和简洁语言问答。

　　该杂交实验可设计为：正反交法：

　　1.若正交与反交结果不同，且子代性状都与相应母本性状相同，则控制花色的基因位于细胞质中。

　　2.若两组杂交结果子代表现型不与母本一致，则该对基因位于细胞核内。

　　二、判断某对基因位于常染色体上还是位于性染色体上

　　1.若已知某对基因的显隐性，就应当选用隐性雌性个体与显性雄性个体进行交配，即可确定基因位于常染色体还是性染色体上。

　　问题2：已知果蝇的红眼和白眼是一对相对性状(红眼A、白眼a)，且雌雄果蝇均有红眼和白眼类型。现有若干红眼和白眼的雌雄果蝇，若用一次交配实验证明这对基因位于常染色体上还是位于X染色体上，请选择交配亲本表现型： 。

　　实验预期及相应结论为： 。

　　该题已知基因的显隐性，所以应选用隐性雌性个体与显性雄性个体进行交配，即可确定基因位于常染色体还是性染色体上。如果后代的性状和性别明显相关，则是位于X染色体上;如果后代性状与性别无关，则是常染色体的遗传。

　　该题参考答案：选择隐性雌性个体(白眼雌蝇)与显性雄性个体(红眼雄蝇)进行交配。

　　假设这对基因位于X染色体上：

　　P XaXa × XAY

　　白眼雌蝇 红眼雄蝇

　　↓ ↓

　　F1 XAXa XaY

　　红眼雌蝇 白眼雄蝇

　　假设这对基因位于常染色体上：

　　P aa × AA P aa × Aa

　　白眼 红眼 白眼 红眼

　　↓ ↓

　　F1 Aa F1 Aa aa

　　红眼 红眼 白眼

　　实验预期及相应结论：若子代中雌果蝇全部红眼，雄果蝇全部白眼，则这对基因位于X染色体上。若子代中雌、雄果蝇全部为红眼或者雌、雄果蝇均既有红眼又有白眼，且比例接近1：1，则这对基因位于常染色体上。

　　2.若不知该对基因的显隐性，就应当进行正交和反交实验：若该等位基因位于常染色体上，则正、反交后代性状表现一致;若该等位基因位于性染色体上，则正、反交后代性状表现不一致。

　　问题3：己知果蝇的直毛与非直毛是一对等位基因。若实验室有纯合的直毛和非直毛雌、雄果蝇亲本，你能否通过一代杂交实验确定这对等位基因是位于常染色体上还是性染色体上?请说明结果和结论。

　　答案：能。取直毛雌雄果蝇与非直毛雌雄果蝇，进行正交和反交实验 (即直毛雌×非直毛雄，非直毛雌×直毛雄)。

　　假设直毛是显性，非直毛是隐性，这对等位基因位于性染色体上：

　　假设直毛是显性，非直毛是隐性，这对等位基因位于常染色体上：

　　正交： 反交：

　　P 直毛♀×♂非直毛 P 非直毛♀×直毛♂

　　AA aa aa AA

　　↓ ↓

　　F1 Aa F1 Aa

　　直毛 直毛

　　结果预测及结论：

　　A. 若正、反交后代性状表现不同，且子代性状的表现与性别有关，则该基因位于细胞核内的性染色体上。

　　B. 若正、反交后代性状表现一致，则该基因位于细胞核内的常染色体上。

　　三、判断某对基因是仅位于Y染色体上、仅位于X染色体上、还是位于XY的同源区段

　　对于位于性染色体X、Y上的基因又有三种情况，如右图所示： I片段即X和Y染色体的同源区段，非同源的Ⅱ-l片段即Y染色体上的特有区段，非同源的Ⅱ-2片段即X染色体上的特有区段。下面就这三种情况进行分析。

　　首先，如果某对基因只位于Y染色体上即Ⅱ-l片段，那么这对基因控制的性状只能表现在雄性个体，雌性个体没有该性状，这种情况很容易判断，一般题目中很少出现这种情况。而对于另外两种情况，则可以通过隐性雌性个体×显性雄性个体的杂交试验方案来确定是位于X和Y染色体的同源区段还是X染色体上的特有区段。

　　问题4：研究黑腹果蝇发现，刚毛基因(B)对截刚毛基因(b)为完全显性。若这对基因位于X、Y染色体上的同源区段，则刚毛雄果蝇可表示为 XBYB、XBYb、XbYB;若仅位于X染色体上，则只能表示为XBY。现有各种纯种果蝇若干，请利用一次杂交实验来推断这对等位基因是位于X、Y染色体上的同源区段还是仅位于X染色体上，写出遗传图解，简要说明推断过程。

　　实验设计：用纯种截刚毛雌果蝇与纯种刚毛雄果蝇杂交。遗传图解：

　　P 截刚毛雌 × 刚毛雄 P 截刚毛雌 × 刚毛雄

　　XbXb XBYB XbXb XBY

　　↓ ↓

　　F1 XBXb XbYB F1 XBXb XbY

　　刚毛雌 刚毛雄 刚毛雌 截刚毛雄

　　若子一代雌、雄果蝇均为刚毛，则这对基因位于X、Y染色体的同源区段;

　　若子一代雄果蝇全为截刚毛，雌果蝇全为刚毛，则这对基因仅位于X染色体。

　　通过以上题型可以看出，关于生物某对基因位置的判断比较常用的实验方法是利用正反交和“隐雌×显雄”，再依据子代表现型及杂交后代性状分离比作出判断，作答时具体问题具体分析，灵活运用。一般的方法步骤：如果某对性状只在雄性中出现，则在Y染色体上→其他情况，据题意确定杂交亲本组合→作出假设，草稿上书写简要图解，找到区别→若正交与反交结果不同，且子代性状都与相应母本性状相同，则控制花色的基因位于细胞质中;如果性状的遗传与性别无关，则在常染色体上;如果性状的遗传与性别有关，则在性染色体上。学生在遇到类似问题的时候，按照这样的解题思路，就会更有针对性，有信心去解决高考生物中的遗传难题。

　　作者：兰琳 来源：教育实践与研究·中学版 2013年8期