高考生物 第五单元第17讲.docx
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高考生物第五单元第17讲
第17讲 基因的自由组合定律（Ⅱ）
[考纲要求] 基因的自由组合定律的应用。
考点一 基因自由组合定律的拓展分析
自由组合定律的9∶3∶3∶1的变式总结
F1（AaBb）自
交后代比例
原因分析
9∶7
当双显性基因同时出现时为一种表现型，其余的基因型为另一种表现型
9∶3∶4
存在aa（或bb）时表现为隐性性状，其余正常表现
9∶6∶1
单显性表现为同一种性状，其余正常表现
15∶1
有显性基因就表现为同一种性状，其余表现另一种性状
12∶3∶1
双显性和一种单显性表现为同一种性状，
其余正常表现
13∶3
双显性、双隐性和一种单显性表现为一种性状，另一种单显性表现为另一种性状
1∶4∶6∶4∶1
A与B的作用效果相同，但显性基因越多，其效果越强
1（AABB）∶4（AaBB＋AABb）∶6（AaBb＋AAbb＋aaBB）∶4（Aabb＋aaBb）∶1（aabb）
题组一 自由组合定律中9∶3∶3∶1的变式应用
1．科研人员为探究某种鲤鱼体色的遗传，做了如下实验：
用黑色鲤鱼与红色鲤鱼杂交，F1全为黑鲤，F1自交结果如下表所示。
根据实验结果，判断下列推测错误的是（ ）
杂交组
F2总数
F2性状的分离情况
黑鲤
红鲤
黑鲤∶红鲤
1
1699
1592
107
14.88∶1
2
1546
1450
96
15.10∶1
A.鲤鱼体色中的黑色是显性性状
B．鲤鱼的体色由细胞核中的基因控制
C．鲤鱼体色的遗传遵循自由组合定律
D．F1与隐性亲本杂交，后代中黑鲤与红鲤的比例为1∶1
答案 D
解析 根据F1自交结果黑色∶红色为15∶1，可推知鲤鱼体色的遗传受两对等位基因控制，遵循孟德尔的自由组合定律。
由黑色∶红色为15∶1，可推知红色性状由双隐性基因决定，其他为黑色。
根据F1测交遗传图解可知测交会产生两种表现型，比例为3∶1。
2．小鼠毛皮中黑色素的形成是一个连锁反应，当R、C基因（两对等位基因位于两对同源染色体上）同时存在时，才能产生黑色素，如图所示。
现有基因型为CCRR和ccrr的两小鼠进行交配得到F1，F1雌雄个体交配，则F2的表现型及比例为（ ）
A．黑色∶白色＝3∶1
B．黑色∶棕色∶白色＝1∶2∶1
C．黑色∶棕色∶白色＝9∶3∶4
D．黑色∶棕色∶白色＝9∶6∶1
答案 C
解析 由图可知，黑色素的合成受两对等位基因控制，当基因型为C__R__时，小鼠表现为黑色；当基因型为C__rr时，小鼠虽然不能产生黑色素，但是可以产生棕色素，小鼠表现为棕色；当基因型为ccR__时，小鼠由于不能产生棕色素，也无法形成黑色素，表现为白色；当基因型为ccrr时，小鼠表现为白色。
黑色小鼠（CCRR）和白色小鼠（ccrr）杂交，F1全为黑色（CcRr），F1雌雄个体交配，后代有9/16C__R__（黑色）、3/16C__rr（棕色）、3/16ccR__（白色）、1/16ccrr（白色）。
3．小麦的粒色受两对同源染色体上的两对基因R1和r1、R2和r2控制。
R1和R2决定红色，r1和r2决定白色，R对r为不完全显性，并有累加效应，也就是说，麦粒的颜色随R的增加而逐渐加深。
将红粒（R1R1R2R2）与白粒（r1r1r2r2）杂交得F1，F1自交得F2，则F2的基因型种类数和不同表现型比例为（ ）
A．3种、3∶1B．3种、1∶2∶1
C．9种、9∶3∶3∶1D．9种、1∶4∶6∶4∶1
答案 D
解析 将红粒（R1R1R2R2）与白粒（r1r1r2r2）杂交得F1，F1的基因型为R1r1R2r2，所以F1自交后代F2的基因型有9种；后代中r1r1r2r2占1/16，R1r1r2r2和r1r1R2r2共占4/16，R1R1r2r2、r1r1R2R2和R1r1R2r2共占6/16，R1R1R2r2和R1r1R2R2共占4/16，R1R1R2R2占1/16，所以不同表现型的比例为1∶4∶6∶4∶1。
由基因互作引起的特殊比例的解题技巧
解题时可采用以下步骤进行：
（1）判断双杂合子自交后代F2的表现型比例，若表现型比例之和是16，则符合自由组合定律。
（2）利用自由组合定律的遗传图解，写出双杂合子自交后代的性状分离比（9∶3∶3∶1），根据题意将具有相同表现型的个体进行“合并同类项”，如12∶3∶1即（9＋3）∶3∶1，12出现的原因是前两种性状表现一致的结果。
（3）根据
（2）的推断确定F2中各表现型所对应的基因型，推断亲代基因型及子代各表现型个体出现的比例。
题组二 致死基因导致性状分离比改变的分析
4．番茄的花色和叶的宽窄分别由一对等位基因控制，且两对基因中某一对基因纯合时会使受精卵致死。
现用红色窄叶植株自交，子代的表现型及其比例为红色窄叶∶红色宽叶∶白色窄叶∶白色宽叶＝6∶2∶3∶1。
下列有关表述正确的是（ ）
A．这两对基因位于一对同源染色体上
B．这两对相对性状中显性性状分别是红色和宽叶
C．控制花色的基因具有隐性纯合致死效应
D．自交后代中纯合子所占比例为1/6
答案 D
解析 根据红色窄叶植株自交后代表现型比例为6∶2∶3∶1可知，这两对等位基因位于两对同源染色体上，其遗传遵循基因的自由组合定律；由子代中红色∶白色＝2∶1、窄叶∶宽叶＝3∶1，可知红色、窄叶为显性性状，且控制花色的显性基因纯合致死；子代中只有白色窄叶和白色宽叶中有纯合子，所占比例为2/12，即1/6。
5．已知某一动物种群中仅有Aabb和AAbb两种类型的个体（aa的个体在胚胎期致死），两对性状的遗传遵循基因的自由组合定律，Aabb∶AAbb＝1∶1，且该种群中雌雄个体比例为1∶1，个体间可以自由交配，则该种群自由交配产生的成活子代中能稳定遗传的个体所占比例是（ ）
A．5/8B．3/5C．1/4D．3/4
答案 B
解析 在自由交配的情况下，上下代之间种群的基因频率不变。
由Aabb∶AAbb＝1∶1可得，A的基因频率为3/4，a的基因频率为1/4。
故子代中AA的基因型频率是A的基因频率的平方，为9/16，子代中aa的基因型频率是a的基因频率的平方，为1/16，Aa的基因型频率为6/16。
因基因型为aa的个体在胚胎期死亡，所以能稳定遗传的个体（AA）所占比例是9/16÷（9/16＋6/16）＝3/5。
致死基因的类型总结
异常情况
基因型说明
杂合子交配
异常分离比
显性纯合致死
1AA（致死）、
2Aa、1aa
2∶1
隐性纯合致死
1AA、2Aa、
1aa（致死）
3∶0
伴X染色体遗传的隐性基因致雄配子死亡（XAXa×XaY）
只出现雄
性个体
1∶1
特别提醒 在解答此类试题时都要按照正常的遗传规律进行分析，在分析致死类型后，再确定基因型和表现型的比例。
题组三 多对基因控制一种性状的问题分析
6．小麦麦穗基部离地的高度受四对基因控制，这四对基因分别位于四对同源染色体上。
每个基因对高度的增加效应相同且具叠加性。
将麦穗离地27cm的mmnnuuvv和离地99cm的MMNNUUVV杂交得到F1，再用F1代与甲植株杂交，产生F2代的麦穗离地高度范围是36～90cm，则甲植株可能的基因型为（ ）
A．MmNnUuVvB．mmNNUuVv
C．mmnnUuVVD．mmNnUuVv
答案 B
解析 由题意可知，该性状由4对等位基因控制，由于每个基因对高度的累加效应相同，且mmnnuuvv离地27cm，MMNNUUVV离地99cm，这四对基因构成的个体基因型中含有显性基因数量的种类有9种，每增加一个显性基因，则离地高度增加9cm，题中F1基因型为MmNnUuVv，与甲杂交后代性状为离地36～90cm，说明后代含有1～7个显性基因，由此推出甲植株的基因型，B项符合，其余则不符合。
7．（2013·福建，28）甘蓝型油菜花色性状由三对等位基因控制，三对等位基因分别位于三对同源染色体上。
花色表现型与基因型之间的对应关系如表所示。
表现
型
白花
乳白花
黄花
金黄花
基因
型
AA________
Aa________
aaB______
aa____D__
aabbdd
请回答：
（1）白花（AABBDD）×黄花（aaBBDD），F1基因型是__________________，F1测交后代的花色表现型及其比例是________________。
（2）黄花（aaBBDD）×金黄花，F1自交，F2中黄花基因型有______种，其中纯合个体占黄花的比例是________。
（3）甘蓝型油菜花色有观赏价值，欲同时获得四种花色表现型的子一代，可选择基因型为________的个体自交，理论上子一代比例最高的花色表现型是________。
答案
（1）AaBBDD 乳白花∶黄花＝1∶1
（2）8 1/5 （3）AaBbDd 乳白花
解析
（1）由双亲基因型可直接写出F1的基因型，F1测交是与aabbdd相交，写出测交后代的基因型，对照表格得出比例。
（2）aaBBDD与aabbdd相交，F1的基因型为aaBbDd，可用分支法列出基因型及其比例，再根据要求回答即可。
（3）只有AaBbDd的个体自交得到的后代才会有四种表现型，子一代比例最高的花色表现型，应该是不确定基因对数最多的，即白花和乳白花，但乳白花中的Aa比白花中的AA所占的比例高，所以乳白花比例最高。
多对等位基因控制一种性状的解法
两对或多对等位基因控制一种性状的问题分析，往往要依托教材中两对相对性状的遗传实验。
该类遗传现象仍然属于基因的自由组合问题，后代基因型的种类和自由组合问题一样，但表现型的问题和孟德尔的豌豆杂交实验大有不同，性状分离比也有很大区别。
解答的关键是弄清表现型和基因型的对应关系，根据这一对应关系结合一对相对性状和两对相对性状的经典实验综合分析。
先用常规方法推断出子代的基因型种类或某种基因型的比例，然后再进一步推断出子代表现型的种类或某种表现型的比例。
考点二 孟德尔遗传定律的实验探究
题组一 探究多对基因是否位于同一对同源染色体上
1．某一二倍体植物体内常染色体上具有三对等位基因（A和a，B和b，D和d），已知A、B、D三个基因分别对a、b、d基因完全显性，但不知这三对等位基因是否独立遗传。
某同学为了探究这三对等位基因在常染色体上的分布情况做了以下实验：
用显性纯合个体与隐性纯合个体杂交得F1，再用所得F1同隐性纯合个体测交，结果及比例为AaBbDd∶AaBbdd∶aabbDd∶aabbdd＝1∶1∶1∶1，则下列表述正确的是（ ）
A．A、B在同一条染色体上
B．A、b在同一条染色体上
C．A、D在同一条染色体上
D．A、d在同一条染色体上
答案 A
解析 从F1的测交结果可以推测出F1能产生四种比例相等的配子：
ABD、ABd、abD、abd，基因A、B始终在一起，基因a、b始终在一起，说明基因A、B在同源染色体的一条染色体上，基因a、b在另一条染色体上，基因D和d在另外一对同源染色体上。
2．现提供纯种的高茎叶腋花和矮茎茎顶花的豌豆，叶腋花（E）对茎顶花（e）为显性，高茎（D）对矮茎（d）为显性，现欲利用以上两种豌豆设计出最佳实验方案，探究控制叶腋花、茎顶花的等位基因是否与控制高茎、矮茎的等位基因在同一对同源染色体上，请设计方案并作出判断。
答案 方案一：
取纯种的高茎叶腋花和矮茎茎顶花的豌豆杂交得F1，让其自交，如果F2出现四种性状，其性状分离比为9∶3∶3∶1，说明符合基因的自由组合定律，因此控制叶腋花、茎顶花的等位基因与控制高茎、矮茎的等位基因不在同一对同源染色体上；若分离比为3∶1，则位于同一对同源染色体上。
方案二：
取纯种的高茎叶腋花和矮茎茎顶花的豌豆杂交得F1，将F1与纯种矮茎茎顶花豌豆测交，如果测交后代出现四种性状，其性状分离比为1∶1∶1∶1，说明符合基因的自由组合定律，因此控制叶腋花、茎顶花的等位基因与控制高茎、矮茎的等位基因不在同一对同源染色体上；若分离比为1∶1，则位于同一对同源染色体上。
解析 探究控制两对相对性状的基因是否位于一对同源染色体上，一般采用F1自交法或F1测交法，观察F1后代性状分离比是否为3∶1或9∶3∶3∶1、1∶1或1∶1∶1∶1。
如果是后者则位于两对同源染色体上（即符合自由组合定律），如果是前者则位于一对同源染色体上（即符合分离定律）。
确定基因在染色体上位置的实验设计方法
（1）自交法：
F1自交，如果后代性状分离比符合3∶1，则控制两对或多对相对性状的基因位于一对同源染色体上；如果后代性状分离比符合9∶3∶3∶1或（3∶1）n（n≥2），则控制两对或多对相对性状的基因位于两对或多对同源染色体上。
（2）测交法：
F1测交，如果测交后代性状分离比符合1∶1，则控制两对或多对相对性状的基因位于一对同源染色体上；如果测交后代性状分离比符合1∶1∶1∶1或（1∶1）n（n≥2），则控制两对或多对相对性状的基因位于两对或多对同源染色体上。
题组二 探究特殊个体的基因型及个体致死原因的实验设计
3．（2013·新课标Ⅰ，31）一对相对性状可受多对等位基因控制，如某植物花的紫色（显性）和白色（隐性）这对相对性状就受多对等位基因控制。
科学家已从该种植物的一个紫花品系中选育出了5个基因型不同的白花品系，且这5个白花品系与该紫花品系都只有一对等位基因存在差异。
某同学在大量种植该紫花品系时，偶然发现了1株白花植株，将其自交，后代均表现为白花。
回答下列问题：
（1）假设上述植物花的紫色（显性）和白色（隐性）这对相对性状受8对等位基因控制，显性基因分别用A、B、C、D、E、F、G、H表示，则紫花品系的基因型为________________________________________；上述5个白花品系之一的基因型可能为________________________________。
（写出其中一种基因型即可）
（2）假设该白花植株与紫花品系也只有一对等位基因存在差异，若要通过杂交实验来确定该白花植株是一个新等位基因突变造成的，还是属于上述5个白花品系中的一个，则：
①该实验的思路：
________________________________________________________________________；
②预期的实验结果和结论：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案
（1）AABBCCDDEEFFGGHH aaBBCCDDEEFFGGHH
（2）①用该白花植株的后代分别与5个白花品系杂交，观察子代花色 ②在5个杂交组合中，如果子代全为紫花，则说明该白花植株是新等位基因突变形成的；在5个杂交组合中，如果4个组合的子代为紫花，1个组合的子代为白花，说明该白花植株属于这5个白花品系之一
解析 根据题干信息完成
（1）；
（2）分两种情况做假设，即a.该白花植株是一个新等位基因突变造成的，b.白花植株属于上述5个白花品系中的一个，分别与5个白花品系杂交，看杂交后代的花色是否有差别。
4．雕鸮（鹰类）的下列性状由位于两对常染色体上的两对等位基因控制，分别用A、a和B、b表示，其中有一对基因（设为A、a）具有纯合致死效应。
已知绿色条纹雕鸮与黄色无纹雕鸮交配，F1为绿色无纹和黄色无纹，比例为1∶1。
当F1的绿色无纹雕鸮彼此交配时，其后代表现型及比例为绿色无纹∶黄色无纹∶绿色条纹∶黄色条纹＝6∶3∶2∶1。
是F1的绿色无纹雕鸮产生配子时不遵循自由组合定律呢？
还是F1产生配子时仍遵循自由组合定律，只是其他原因导致这一特殊性状分离比呢？
（1）假设：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
结论：
________________________________________________________________________。
（2）实验过程：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
（3）实验结果及推理：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案
（1）假设：
雕鸮体色与条纹两对性状的遗传遵循基因的自由组合定律，雕鸮的一对基因（A、a）具有纯合致死效应
结论：
基因型为AABb、AABB、AAbb的雕鸮致死
（2）选用绿色无纹（AaBb）雕鸮与黄色条纹（aabb）雕鸮测交，观察F1出现的性状表现及比例
（3）如果后代出现四种表现型，比例为1∶1∶1∶1，则符合基因的自由组合定律，否则不符合
解析 亲代条纹和无纹交配，F1全为无纹，说明无纹为显性性状，条纹为隐性性状；F1的绿色与绿色交配，后代出现黄色和绿色，则绿色为显性性状，黄色为隐性性状。
运用自由组合定律，主要抓住6∶3∶2∶1和9∶3∶3∶1这两个不同的比例关系进行分析。
在9∶3∶3∶1中9指双显性，3指单显性，3指单隐性，1指双隐性。
根据绿色无纹∶黄色无纹∶绿色条纹∶黄色条纹＝6∶3∶2∶1，可判断出绿色显性纯合致死。
由此可推出，雕鸮的两对性状的遗传遵循基因的自由组合定律，可根据孟德尔两对相对性状的实验进行设计实验。
解答遗传类实验探究题应注意的问题
（1）看清是探究性实验还是验证性实验，验证性实验不需要分情况讨论直接写结果或结论，探究性实验则需要分情况讨论。
（2）看清题目中给定的亲本情况，确定用自交还是测交。
自交只需要一个亲本即可，而测交则需要两个亲本。
（3）不能用分离定律的结果证明基因是否符合自由组合定律。
网络构建
要语强记
1．在完全显性的情况下，具有两对相对性状的纯合子杂交，F1为双显性个体，F2有4种表现型，比例为9∶3∶3∶1。
但由于基因之间的相互作用及致死基因的存在，结果往往会出现与9∶3∶3∶1不一致的分离比。
2．在设计实验探究基因在染色体上的位置时，可以利用自交的方法也可以利用测交的方法。
（1）利用杂交子代比为9∶3∶3∶1，推出控制性状遗传的基因在常染色体上的位置。
（2）利用测交子代比为1∶1∶1∶1，推出控制性状遗传的基因在常染色体上的位置。
探究高考 明确考向
1．（2010·安徽，4）南瓜的扁盘形、圆形、长圆形三种瓜形由两对等位基因控制（A、a和B、b），这两对基因独立遗传。
现将2株圆形南瓜植株进行杂交，F1收获的全是扁盘形南瓜；F1自交，F2获得137株扁盘形、89株圆形、15株长圆形南瓜，据此推断，亲代圆形南瓜植株的基因型分别是（ ）
A．aaBB和AabbB．aaBb和AAbb
C．AAbb和aaBBD．AABB和aabb
答案 C
解析 2株圆形南瓜植株进行杂交，F1全为扁盘形，说明亲代全为纯合子，F2表现型比接近9∶6∶1，符合基因的自由组合定律，且可得出：
基因型为双显性的个体表现为扁盘形，基因型为单显性的个体表现为圆形，基因型为双隐性的个体表现为长圆形。
据此可知，亲代圆形南瓜的基因型应该是AAbb、aaBB。
2．（2010·课标全国，32）某种自花授粉植物的花色分为白色、红色和紫色。
现有4个纯合品种：
1个紫色（紫）、1个红色（红）、2个白色（白甲和白乙）。
用这4个品种做杂交实验，结果如下：
实验1：
紫×红，F1表现为紫，F2表现为3紫∶1红；
实验2：
红×白甲，F1表现为紫，F2表现为9紫∶3红∶4白；
实验3：
白甲×白乙，F1表现为白，F2表现为白；
实验4：
白乙×紫，F1表现为紫，F2表现为9紫∶3红∶4白。
综合上述实验结果，请回答：
（1）上述花色遗传所遵循的遗传定律是________________________。
（2）写出实验1（紫×红）的遗传图解（若花色由一对等位基因控制，用A、a表示；若由两对等位基因控制，用A、a和B、b表示，以此类推）。
（3）为了验证花色遗传的特点，可将实验2（红×白甲）得到的F2植株自交，单株收获F2中紫花植株所结的种子，每株的所有种子单独种植在一起可得到一个株系，观察多个这样的株系，则理论上，在所有株系中有
的株系F3花色的表现型及其数量比为________________________________________________________________________。
答案
（1）自由组合定律
（2）遗传图解如下：
（3）9紫∶3红∶4白
解析
（1）根据实验2或实验4中F2代的性状分离比可以判断由两对等位基因控制花色，且这两对等位基因的遗传遵循自由组合定律。
（2）因为控制花色的两对等位基因遵循自由组合定律，所以实验2和实验4中F1代紫花的基因型均为AaBb，F1代自交后代有以下两种结论：
由以上分析判断：
实验1中紫色品种的基因型为AABB，红色品种的基因型为AAbb或aaBB。
从而写出实验1的遗传图解，注意遗传图解书写的完整性：
表现型、基因型、比例及相关符号。
（3）实验2的F2植株有9种基因型，其中紫花植株中基因型为AaBb的植株占4/9。
单株收获后的所有株系中，4/9的株系为AaBb的子代，其花色的表现型及其数量比为9紫∶3红∶4白。
3．（2014·四川，11）小鼠的皮毛颜色由常染色体上的两对基因控制，其中A/a控制灰色物质合成，B/b控制黑色物质合成。
两对基因控制有色物质合成的关系如下图：
（1）选取三只不同颜色的纯合小鼠（甲—灰鼠，乙—白鼠，丙—黑鼠）进行杂交，结果如下：
亲本组合
F1
F2
实验一
甲×乙
全为灰鼠
9灰鼠∶3黑鼠∶4白鼠
实验二
乙×丙
全为黑鼠
3黑鼠∶1白鼠
①两对基因（A/a和B/b）位于________对染色体上，小鼠乙的基因型为__________。
②实验一的F2代中，白鼠共有________种基因型，灰鼠中杂合子的比例为________。
③图中有色物质1代表________色物质，实验二的F2代中黑鼠的基因型为________________。
（2）在纯合灰鼠群体的后代中偶然发现一只黄色雄鼠（丁），让丁与纯合黑鼠杂交，结果如下：
亲本组合
F1
F2
实验三
丁×纯合黑鼠
1黄鼠∶1灰鼠
F1黄鼠随机交配：
3黄鼠∶1黑鼠
F1灰鼠随机交配：
3灰鼠∶1黑鼠
①据此推测：
小鼠丁的黄色性状是由基因________突变产生的，该突变属于________性突变。
②为验证上述推测，可用实验三F1代的黄鼠与灰鼠杂交。
若后代的表现型及比例为______________________________
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