2025屆高三生物專項(xiàng)突破：確定基因的對數(shù)

遺傳專題復(fù)習(xí)三定之三——定量：確定等位基因的對數(shù)遺傳內(nèi)容是中學(xué)生物學(xué)教學(xué)中的重點(diǎn)和難點(diǎn)，也是歷年高考的熱點(diǎn)。確定顯性與隱性、確定基因的位置和確定等位基因的對數(shù)更是近幾年高考遺傳試題中的重中之重。本文的核心內(nèi)容是遺傳專題復(fù)習(xí)三定系列中的定量：確定等位基因的對數(shù)。歸納整理了確定等位基因?qū)?shù)的常見題型和解題方法。11-n對等位基因獨(dú)立遺傳時(shí)的各種數(shù)學(xué)表達(dá)式1-n對等位基因獨(dú)立遺傳時(shí)自交和測交的各種數(shù)學(xué)表達(dá)式見表1。表11-n對等位基因獨(dú)立遺傳時(shí)的各種數(shù)學(xué)表達(dá)式一對兩對n對F1的基因型AaAaBbAaBbCcDdEe…NnF1配子的種類2222nF1配子的比例1∶1(1:1)2(1:1)nF1配子間的組合數(shù)4424nF2基因型的種類33233F2基因型的比例1∶2∶1(1∶2∶1)2(1∶2∶1)nF2表現(xiàn)型的種類2222nF2表現(xiàn)型的比例3∶1(3∶1)2(3∶1)nF2中全顯所占比例3/4(3/4)2(3/4)nF1測交后代的種類2222nF1測交后代的比例1∶1(1:1)2(1:1)n2兩對等位基因的確定正常情況下，獨(dú)立遺傳的兩對等位基因的雙雜合子自交后代的性狀分離比例為9∶3∶3∶1，測交后代性狀分離比例為1∶1∶1∶1。所以若某個(gè)體自交后代表現(xiàn)型比例之和為16（42），或某個(gè)體測交后代表現(xiàn)型比例之和為4（22），則該個(gè)體為雙雜合子，并且遵循基因的自由組合定律。2.19∶3∶3∶1的合并F1(AaBb)自交后代和測交后代的合并見表2。表2F1(AaBb)自交后代和測交后代的合并F1(AaBb)自交后代性狀分離比F1(AaBb)測交后代性狀分離比9A_B_:3A_bb:3aaB_:1aabb1AaBb:1Aabb:1aaBb:1aabb9:6:11∶2∶19:3:41∶1∶212:3:12∶1∶115:13∶19:71∶313:33∶1例1（2016年新課標(biāo)Ⅲ卷第6題），用某種高等植物的純合紅花植株與純合白花植株進(jìn)行雜交，F(xiàn)1全部表現(xiàn)為紅花。若F1自交，得到的F2植株中，紅花為272株，白花為212株；若用純合白花植株的花粉給F1紅花植株授粉，得到的子代植株中，紅花為101株，白花為302株。根據(jù)上述雜交實(shí)驗(yàn)結(jié)果推斷，下列敘述正確的是（）A.F2中白花植株都是純合體B.F2中紅花植株的基因型有2種C.控制紅花與白花的基因在一對同源染色體上D.F2中白花植株的基因型種類比紅花植株的多解析：很顯然F2中紅花∶白花=272∶212=9∶7，F(xiàn)1測交的子代中紅花∶白花=101∶302=1∶3。所以紅花與白花這一對相對性狀由符合自由組合定律的2對等位基因控制，雙顯性個(gè)體表現(xiàn)為紅花，其它個(gè)體都表現(xiàn)為白花。F2中白花植株的基因型有5種，其中有3種純合子，2種雜合子；紅花植株有4種基因型。答案：D。例2（2010年全國Ⅰ卷），現(xiàn)有四個(gè)純合南瓜品種，其中2個(gè)品種的果形表現(xiàn)為圓形（圓甲和圓乙），1個(gè)表現(xiàn)為扁盤形（扁盤），1個(gè)表現(xiàn)為長形（長）。用這4個(gè)南瓜品種做了3個(gè)實(shí)驗(yàn)，結(jié)果如下：實(shí)驗(yàn)1：圓甲×圓乙，F(xiàn)1為扁盤，F(xiàn)2中扁盤∶圓∶長=9∶6∶1。實(shí)驗(yàn)2：扁盤×長，F(xiàn)1為扁盤，F(xiàn)2中扁盤∶圓∶長=9∶6∶1。實(shí)驗(yàn)3：用長形品種植株的花粉分別對上述兩個(gè)雜交組合的F1植株授粉，其后代中扁盤∶圓∶長均等于1∶2∶1。根據(jù)以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果，分析回答下列問題：1)南瓜果形的遺傳受對等位基因控制，且遵循定律。2)若果形由一對等位基因控制用A、a表示，若由兩對等位基因控制用A、a和B、b

表示，依次類推，則圓形的基因型應(yīng)為，扁盤形的基因型應(yīng)為，長形的基因型應(yīng)為。

3)為了驗(yàn)證1)中的結(jié)論，可用長形品種植株的花粉對實(shí)驗(yàn)1得到的F2植株授粉，單株收獲F2中扁盤果實(shí)的種子，每株的所有種子單獨(dú)種植在一起得到一個(gè)株系。觀察多個(gè)這樣的株系，則所有株系中，理論上有1／9的株系F3果形均表現(xiàn)為扁盤，有的株系F3果形的表現(xiàn)型及數(shù)量比為扁盤∶圓=l∶1，有的株系F3果形的表現(xiàn)型及數(shù)量比為。解析：1)實(shí)驗(yàn)1和實(shí)驗(yàn)2的F1自交產(chǎn)生的F2中各表現(xiàn)型比例之和為16（42），實(shí)驗(yàn)3中上述兩個(gè)雜交組合的F1測交產(chǎn)生的后代的表現(xiàn)型比例之和為4（22），說明南瓜果形的遺傳受2對等位基因控制，且遵循基因的自由組合定律。2)F2中扁盤形占9份，為雙顯性，其基因型為AABB、AABb、AaBb、AaBB；圓形占6份，為兩個(gè)一顯一隱，基因型為AAbb、Aabb、aaBb、aaBB；長形占1份，為雙隱性，其基因型為aabb。3)F2中的扁盤（1／9AABB、2／9AABb、2／9AaBB、4／9AaBb）測交得到的株系中，有1／9的株系（1／9AABB）F3果形均表現(xiàn)為扁盤，有4/9的株系（2／9AABb、2／9AaBB）F3果形的表現(xiàn)型及數(shù)量比為扁盤∶圓=l∶1，有4/9的株系（4／9AaBb）F3果形的表現(xiàn)型及數(shù)量比為扁盤∶圓∶長＝1∶2∶1。答案：1)2；基因的自由組合；2)AAbb、Aabb、aaBb、aaBB；AABB、AABb、AaBb、AaBB；aabb；3)4/9；4/9；扁盤∶圓∶長＝1∶2∶1。2.29∶3∶3∶1的拆分9∶3∶3∶1可以拆分1∶4∶6∶4∶1等比例。例3，某育種小組做了兩個(gè)小麥品系的雜交實(shí)驗(yàn)：90cm株高和50cm株高（以下表現(xiàn)型省略“株高”）雜交，F(xiàn)1全為70cm；F1自交得到F2，F(xiàn)2中90cm∶80cm∶70cm∶60cm∶50cm約為1∶4∶6∶4∶1。育種專家認(rèn)為，小麥株高的遺傳遵循基因自由組合定律，其對應(yīng)的等位基因可以用A、a、B、b、……表示，請回答下列問題：1）F2中70cm的基因型是，F(xiàn)2中出現(xiàn)不同株高變異種的原因是。2）上述實(shí)驗(yàn)材料中，一株80cm和一株70cm雜交，F(xiàn)1（可能、不可能）出現(xiàn)1∶1的性狀分離比。3）從抗逆性方面考慮，利用上述F2中合適的實(shí)驗(yàn)材料，通過雜交育種如何快速獲得大田生產(chǎn)需要的60cm株高的栽培種？解析：1）1∶4∶6∶4∶1中各表現(xiàn)型比例的和為16（42），說明小麥株高受兩對等位基因控制，并且遵循基因的自由組合定律。隱性純合子（aabb）和顯性純合子（AABB）的株高是分別是50cm和90cm，A與B對株高的增加效應(yīng)相同且具疊加性。每個(gè)顯性基因的增高為（90cm－50cm）/4=10cm，F(xiàn)1全為70cm，其基因型為AaBb，F(xiàn)1自交得到F2中90cm∶80cm∶70cm∶60cm∶50cm=(1AABB)∶(2AaBB＋2AABb)∶(4AaBb＋1AAbb＋1aaBB)∶(2Aabb＋2aaBb)∶（1aabb）=1∶4∶6∶4∶1。F2中出現(xiàn)不同株高變異種的原因是減數(shù)分裂第一次分裂后期非同源染色體上的非等位基因自由組合導(dǎo)致的基因重組。2）一株80cm（AABb或AaBB）和一株70cm(AAbb或aaBB)雜交，F(xiàn)1可以出現(xiàn)80cm∶70cm=1∶1的性狀分離比。3）F2中株高為70cm的小麥自交，后代不發(fā)生性狀分離的即為純合的70cm植株（AAbb或aaBB），再與50cm（aabb）植株雜交，后代全部為60cm株高(Aabb或aaBb)的栽培種。答案：1）AaBb、AAbb、aaBB；基因重組；2）可能；3）將F2中株高為70cm的小麥自交，取子代不發(fā)生性狀分離的植株再與50cm植株雜交，后代全部為60cm株高的栽培種。2.39∶3∶3∶1與伴性遺傳綜合常染色體上的一對等位基因與性染色體上的一對等位基因也遺傳遵循基因自由組合定律，后代也可以出現(xiàn)9∶3∶3∶1及其變形的性狀分離比。例4（2018年武漢市二調(diào)），某多年生觀賞花卉為雌雄異株植物，其性別決定方式為XY型。為培育更多不同品種花卉，工作者對純合紫花品系用射線處理后，成功篩選出一株白花雄株甲。利用這株白花雄株甲進(jìn)行了如圖1所示的實(shí)驗(yàn)：1）根據(jù)上述雜交實(shí)驗(yàn)結(jié)果，對該白花雄株甲產(chǎn)生的原因作出合理的解釋。2）為快速培育較多的白花雌株，選用白花雄株作為父本，與之雜交的母本一般選用F1中紫花雌株而不選用F2中紫花雌株。請簡述理由。解析：1）F2表現(xiàn)型與性別相關(guān)聯(lián)，雄株中白花占1/8，1/8=1/4×1/2，可知花色受兩對等位基因控制，一對位于常染色體上，另外一對位于X染色體上，白花雄株為雙隱性，其基因型可表示為aaXbY,F1基因型為AaXBXb、AaXBY，親本的基因型為AAXBXB、aaXbY。2）F1中紫花雌株只有AaXBXb一種基因型，與白花雄株aaXbY雜交后代出現(xiàn)白花雌株比例較高；F2中紫花雌株有AAXBXB、AaXBXB、aaXBXB、AAXBXb、AaXBXb、aaXBXb等六種基因型，后代出現(xiàn)白花雌株比例較低。答案：1）花色受兩對等位基因控制，且其中一對等位基因位于X染色體上，射線誘發(fā)這兩對等位基因發(fā)生了隱性突變，雙隱性個(gè)體為白花；2）F1中紫花雌株只有一種基因型，為雙雜合子，后代出現(xiàn)白花雌株比例較高；F2中紫花雌株有多種基因型，后代出現(xiàn)白花雌株比例較低。3多對等位基因自由組合時(shí)基因?qū)?shù)的確定分解是數(shù)學(xué)中應(yīng)用較為普遍的方法。位于非同源染色體上的非等位基因的分離或組合是互不干擾的。因此，解決較為復(fù)雜的關(guān)于自由組合定律的習(xí)題時(shí)，可借鑒分解法[1]。分解法的核心思想是把多對獨(dú)立遺傳的等位基因拆分成若干個(gè)分離定律，再利用乘法原理來解題。獨(dú)立遺傳時(shí)AaBbCcDdEe…Nn自交→(3∶1)n→4n，子代中全顯個(gè)體所占比例為(3/4)n，獨(dú)立遺傳時(shí)AaBbCcDdEe…Nn測交→(1∶1)n→2n，從而來確定等位基因的對數(shù)。例5（2021年湖北卷），甲、乙、丙分別代表三個(gè)不同的純合白色籽粒玉米品種。甲分別與乙、丙雜交產(chǎn)生F1，F(xiàn)1自交產(chǎn)生F2，結(jié)果如表3。根據(jù)結(jié)果，下列敘述錯(cuò)誤的是（）表3玉米籽粒雜交組合及結(jié)果組別雜交組合F1F21甲×乙紅色籽粒901紅色籽粒，699白色籽粒2甲×丙紅色籽粒630紅色籽粒，490白色籽粒A.若乙與丙雜交，F(xiàn)1全部為紅色籽粒，則F2玉米籽粒性狀比為9紅色∶7白色B.若乙與丙雜交，F(xiàn)1全部為紅色籽粒，則玉米籽粒顏色可由三對基因控制C.組1中的F1與甲雜交所產(chǎn)生玉米籽粒性狀比為3紅色∶1白色D.組2中的F1與丙雜交所產(chǎn)生玉米籽粒性狀比為1紅色∶1白色解析：F2中紅色籽?！冒咨蚜?9∶7。若由二對等位基因控制，則甲、乙、丙三個(gè)不同的純合白色籽粒玉米品種的基因型是AAbb、aaBB和aabb三種中的一種，不可能出現(xiàn)組別1和組別2的F1都表現(xiàn)為紅色籽粒，所以玉米籽粒顏色可由三對基因控制。組別1中由F2紅色∶白色=9∶7→F1可以為AABbCc→親本可以為AABBcc（甲）×AAbbCC（乙）。組別2中由F2紅色∶白色=9∶7→F1可以為AaBBCc→親本可以為AABBcc（甲）×aaBBCC（丙）。組1中的F1與甲雜交所產(chǎn)生玉米籽粒性狀比為1紅色∶1白色，所以A、B、D正確，C錯(cuò)誤。答案：C。例6（2011年新課標(biāo)卷），某植物紅花和白花這對相對性狀同時(shí)受多對等位基因控制（如A、a；B、b；C、c……）,當(dāng)個(gè)體的基因型中每對等位基因都至少含有一個(gè)顯性基因時(shí)（即A_B_C_......）才開紅花，否則開白花?，F(xiàn)有甲、乙、丙、丁4個(gè)純合白花品系，相互之間進(jìn)行雜交，雜交組合、后代表現(xiàn)型及其比例如圖2。根據(jù)雜交結(jié)果回答問題：1）這種植物花色的遺傳符合哪些遺傳定律？2）本實(shí)驗(yàn)中，植物的花色受幾對等位基因的控制，為什么？解析：解此題的關(guān)鍵是要把題干中“F2紅花81∶白花175”這一比例轉(zhuǎn)化成“F2中紅色個(gè)體占全部個(gè)體的比值”。從乙×丙和甲×丁兩個(gè)雜交組合可以看出，F(xiàn)2中全顯個(gè)體即紅花個(gè)體所占全部個(gè)體的比值為81/(81+175)=81/256=(3/4)4，故該植物的花色受4對等位基因的控制。答案：1）基因的自由組合定律和基因的分離定律（或基因的自由組合定律）；2）4對。①本實(shí)驗(yàn)中乙×丙和甲×丁兩個(gè)雜交組合中，F(xiàn)2代中紅色個(gè)體占全部個(gè)體的比例為81/(81+175)=81/256=(3/4)4，依據(jù)n對等位基因自由組合且完全顯性時(shí)，F(xiàn)2代中顯性個(gè)體的比例是(3/4)n，可判斷這兩對雜交組合涉及4對等位基因；②綜合雜交組合的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，可進(jìn)一步判斷乙×丙和甲×丁兩個(gè)雜交組合中的4對等位基因相同。例7，果皮顏色是柑橘果實(shí)外觀的主要性狀之一。為探究柑橘果皮顏色的遺傳特點(diǎn)，科研人員利用果皮顏色為黃色、紅色和橙色三種類型的植株進(jìn)行雜交實(shí)驗(yàn)，并對子代果皮顏色進(jìn)行了調(diào)查和統(tǒng)計(jì)分析，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下：實(shí)驗(yàn)甲：黃色×黃色→黃色。實(shí)驗(yàn)乙：橙色×橙色→橙色∶黃色＝3∶1。實(shí)驗(yàn)丙：紅色×黃色→紅色∶橙色∶黃色＝1∶6∶1。實(shí)驗(yàn)?。撼壬良t色→紅色∶橙色∶黃色＝3∶12∶1。請分析并回答：1)根據(jù)雜交組合可以判斷出______色是隱性性狀。2)柑橘的果皮顏色若由一對等位