逍遥右脑 2014-01-19 08:55
【例1】（2011?四川卷?31?II）小麦的染色体数为42条。下图表示小麦的三个纯种品系的部分染色体及基因组成：I、II表示染色体，A为矮杆基因，B为抗矮黄病基因，E为抗条斑病基因，均为显性。乙品系和丙品系由普通小麦与近缘种偃麦草杂交后，经多代选育而来（图中黑色部分是来自偃麦草的染色体片段）。
（1）乙、丙系在培育过程中发生了染色体的 变异。该现象如在自然条件下发生，可为 提供原材料。
（2）甲和乙杂交所得到的F1自交，所有染色体正常联会，则基因A与a可随 的分开面分离。F1自交所得F2中有 种基因型，其中仅表现抗矮黄病的基因型有 种。
（3）甲与丙杂交所得到的F1自交，减数分裂中I甲与I丙因差异较大不能正常配对，而其它染色体正常配对，可观察到 个四分体；该减数分裂正常完成，可产生 种基因型的配子，配子中最多含有 条染色体。
（4）让（2）中F1与（3）中F1杂交，若各种配子的形成机会和可育性相等，产生的种子均发育正常，则后代植株同时表现三种性状的几率为 。
【解析】这道题综合考查了遗传的基本规律、染色体变异、减数分裂以及进化等相关知识，考查了学生的理解能力、获取信息能力和综合运用能力。
乙细胞中，普通小麦的Ⅱ号染色体上，B基因所在的打阴影部分的染色体片段来自于偃麦草，偃麦草与普通小麦属于两个不同的物种，没有同源染色体，所以乙在培育的过程中发生了染色体片段由偃麦草的染色体转移到了它的非同源染色体即普通小麦的Ⅱ号染色体上，这属于染色体结构变异，同理，丙系在培育的过程中也发生了染色体结构变异。依据现代生物进化理论，染色体变异能为生物进化提供原材料。
甲和乙杂交所得到的F1，其细胞内染色体组成如右图,F1的基因型为ⅠAⅠaⅡBⅡO,A与a是位于一对同源染色体上的等位基因，在减数第一次分裂的后期，会随着同源染色体的分离而分离。F1所有染色体正常联会，且A、B两基因独立遗传，所以F1自交所得F2有9种基因型，即ⅠAⅠAⅡBⅡB、ⅠAⅠAⅡBⅡO、ⅠAⅠaⅡBⅡB、ⅠAⅠaⅡBⅡO、ⅠaⅠaⅡBⅡB、ⅠaⅠaⅡBⅡO、ⅠAⅠAⅡOⅡO、ⅠAⅠaⅡOⅡO和ⅠaⅠaⅡOⅡO。其中仅表现抗矮黄病的只有ⅠaⅠaⅡBⅡB和ⅠaⅠaⅡBⅡO两种基因型。
甲和丙杂交所得到的F1，其细胞内染色体组成如右图,F1的基因型为ⅠAOⅠaEⅡ0ⅡO,除了I甲与I丙因差异较大不能正常配对形成四分体外，其余20对同源染色体的正常配对，各形成1个四分体，所以可观察到20个四分体。在减数分裂形成配子的过程中，有可能I甲与I丙没有平均分配到两个次级性母细胞中，而是进入到了同一个次级性母细胞中，这样就会形成ⅠAOⅠaEⅡ0与Ⅱ0两种基因型的配子；也有可能I甲与I丙平均分配到两个次级性母细胞中，这样就会形成ⅠAOⅡ0与ⅠaEⅡ0两种基因型的配子。因此，最终可以形成4种基因型的配子。其中，基因型为ⅠAOⅠaEⅡ0的配子中既含有I甲又含有I丙，染色体数目最多，为22条。
（2）中的F1能产生基因型为ⅠaOⅡO、ⅠAOⅡO、ⅠaOⅡB和ⅠAOⅡB的四种配子，如下图所示，四种配子的比例为1/4：1/4：1/4：1/4；（3）中的F1能产生基因型为ⅠAOⅠaEⅡO、ⅡO、ⅠAOⅡO和 ⅠaEⅡO的四种配子，如下图所示，由于各种配子的形成机会与可育性相等，所以四种配子的比例为1/4：1/4：1/4：1/4。列出P方阵如下：
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
可见，后代植株同时表现三种性状的几率为1/16ⅠAOⅠaOⅠaEⅡOⅡB +1/16ⅠAOⅠAOⅠaEⅡBⅡO +1/16ⅠAOⅠaEⅡBⅡO =3/16。
答案：（1）结构 生物进化 （2）同源染色体 9 2 （3）20 4 22（4）3/16
【例2】（2011年?山东卷?27）荠菜的果实形成有三角形和卵圆形两种，该性状的遗传涉及两对等位基因，分别是A、a，B、b表示。为探究荠菜果实形状的遗传规律，进行了杂交实验（如图）。
（1）图中亲本基因型为________________。根据F2表现型比例判断，荠菜果实形状的遗传遵循_____________。F1测交后代的表现型及比例为_____________________。另选两种基因型的亲本杂交，F1和F2的性状表现及比例与途中结果相同，推断亲本基因型为________________________。
（2）图中F2三角形果实荠菜中，部分个体无论自交多少代，其后代表现型仍然为三
角形果实。这样的个体在F2三角形果实荠菜中的比例为 ；还有部分个体自交后发生性状分离，它们的基因型是 。
（3）荠菜果实形状的相关基因a，b分别由基因A、B突变形成，基因A、B也可以突变成其他多种形式的等位基因，这体现了基因突变具有_______________的特点。自然选择可积累适应环境的突变，使种群的基因频率发生 ，导致生物进化论。
（4）现有3包基因型分别为AABB、AaBB、和aaBB的荠菜种子，由于标签丢失而无法区分。根据以上遗传规律，请设计实验方案确定每包种子的基因型。有已知性状（三角形果实和卵圆形果实）的荠菜种子可供选用。
实验步骤：
① ；
② ；
③ 。
结果预测：
Ⅰ如果 ，则包内种子基因型为AABB；
Ⅱ如果 ，则包内种子基因型为AaBB；
Ⅲ 如果 ，则包内种子基因型为aaBB。
【解析】这道题主要涉及遗传的基本规律、变异及进化等相关的知识点，考查了学生的理解能力、获取信息能力和实验与探究能力。
由于题干中说，荠菜果实形状的遗传涉及两对等位基因A、a与B、b，根据题干遗传图解中F2代的表现型及分离比为三角形果实：卵圆形果实=301株：20株≈15:1，可以推知，这一遗传过程的完整遗传图解如下图所示：
由此可见，图中亲本基因型为AABB和aabb。根据F2表现型比例判断，荠菜果实形状的遗传遵循自由组合定律。F1测交后代的表现型及比例为三角形果实：卵圆形果实=（AaBb：aaBb：Aabb）：aabb=（1:1:1）:1=3:1。另选两种基因型的亲本杂交，F1和F2的性状表现及比例与途中结果相同，推断亲本基因型为AAbb和aaBB。
图中F2三角形果实荠菜中，部分个体无论自交多少代，其后代表现型仍然为三角形果实。这会让很多同学想到纯合子自交不会发生性状分离而杂合子自交会发生性状分离，会错误地认为，在F2三角形果实荠菜中，只有纯合子AABB、aaBB和AAbb符合条件，它们在F2三角形果实荠菜中占的比例为（1/16+1/16+1/16）÷15/16=3/15，进而得出，自交后会发生性状分离的部分F2三角形果实荠菜个体的基因型为剩余的5种杂合子，即AABb、AaBB、AaBb、Aabb与aaBb。造成上述错误的原因是没有注意到本题的特殊性即两对等位基因决定一对相对性状。实际上，正确的思维过程应该是这样的：由于F2中，除了aabb这1种基因型对应卵圆形果实外，其余8种基因型均对应三角形果实，因此在F2三角形果实荠菜中，只要自交不会产生aabb这一基因型的三角形果实荠菜，自交都不会发生性状分离。这样，就可以看出，符合这一条件的F2三角形果实荠菜除了AABB、aaBB和AAbb3种基因型个体外，还有基因型为AABb、AaBB的2种个体，因此无论自交多少代，其后代表现型仍然为三角形果实的F2三角形果实荠菜，在F2三角形果实荠菜中占的比例为（1/16+1/16+1/16+2/16+2/16）÷15/16=7/15，其余自交后会发生性状分离的个体，它们的基因型为AaBb、Aabb与aaBb。
基因突变具有不定向性，是可遗传变异的根本来源，为生物的进化提供了原始的材料，生物进化的本质就是基因频率的定向改变。
鉴别三包种子的方法，应该是根据后代的表现型及分离比来进行，因此，应该让每一包种子长成的植株与卵圆形种子长成的植株进行杂交，得到F1后，可以采用F1自交或者杂交方法，其遗传过程分别如下遗传图解所示：
答案：（1）AABB和aabb 基因自由组合定律 三角形：卵圆形=3：1 AAbb和aaBB （2）7/15 AaBb、Aabb和aaBb （3）不定向性（或：多方向性） 定向改变 （4）答案一：①用3包种子长成的植株分别与卵圆形果实种子长成的植株杂交，得F1种子；②F1种子长成的植株自交，得F2种子；③F2种子长成植株后，按果实形状的表现型统计植株的比例。 I F2三角形与卵圆形果实植株的比例约为15：1；II F2三角形与卵圆形果实植株的比例约为27：5；III F2三角形与卵圆形果实植株的比例约为3：1。
答案二：①用3包种子长成的植株分别与卵圆形果实种子长成的植株杂交，得F1种子；②F1种子长成的植株分别与卵圆形果实种子长成的植株杂交，得F2种子；③F2种子长成植株后，按果实形状的表现型统计植株的比例。 I F2三角形与卵圆形果实植株的比例约为3：1 II F2三角形与卵圆形果实植株的比例约为5：3 III F2三角形与卵圆形果实植株的比例约为1：1