兩道2011年高考遺傳學試題的詳細分析

【例1】（2011·四川卷·31·II）小麥的染色體數(shù)為42條。下圖表示小麥的三個純種品系的部分染色體及基因組成：I、II表示染色體，A為矮桿基因，B為抗矮黃病基因，E為抗條斑病基因，均為顯性。乙品系和丙品系由普通小麥與近緣種偃麥草雜交后，經(jīng)多代選育而來（圖中黑色部分是來自偃麥草的染色體片段）。

（1）乙、丙系在培育過程中發(fā)生了染色體的變異。該現(xiàn)象如在自然條件下發(fā)生，可為

提供原材料。

（2）甲和乙雜交所得到的F₁自交，所有染色體正常聯(lián)會，則基因A與a可隨的分開面分離。F₁自交所得F₂中有種基因型，其中僅表現(xiàn)抗矮黃病的基因型有種。

（3）甲與丙雜交所得到的F₁自交，減數(shù)分裂中I_甲與I_丙因差異較大不能正常配對，而其它染色體正常配對，可觀察到個四分體；該減數(shù)分裂正常完成，可產(chǎn)生種基因型的配子，配子中最多含有條染色體。

（4）讓（2）中F₁與（3）中F₁雜交，若各種配子的形成機會和可育性相等，產(chǎn)生的種子均發(fā)育正常，則后代植株同時表現(xiàn)三種性狀的幾率為。

【解析】這道題綜合考查了遺傳的基本規(guī)律、染色體變異、減數(shù)分裂以及進化等相關知識，考查了學生的理解能力、獲取信息能力和綜合運用能力。

乙細胞中，普通小麥的Ⅱ號染色體上，B基因所在的打陰影部分的染色體片段來自于偃麥草，偃麥草與普通小麥屬于兩個不同的物種，沒有同源染色體，所以乙在培育的過程中發(fā)生了染色體片段由偃麥草的染色體轉(zhuǎn)移到了它的非同源染色體即普通小麥的Ⅱ號染色體上，這屬于染色體結(jié)構變異，同理，丙系在培育的過程中也發(fā)生了染色體結(jié)構變異。依據(jù)現(xiàn)代生物進化理論，染色體變異能為生物進化提供原材料。

甲和乙雜交所得到的F₁，其細胞內(nèi)染色體組成如右圖,F₁的基因型為Ⅰ^AⅠ^aⅡ^BⅡ^O,A與a是位于一對同源染色體上的等位基因，在減數(shù)第一次分裂的后期，會隨著同源染色體的分離而分離。F₁所有染色體正常聯(lián)會，且A、B兩基因獨立遺傳，所以F₁自交所得F₂有9種基因型，即Ⅰ^AⅠ^AⅡ^BⅡ^B、Ⅰ^AⅠ^AⅡ^BⅡ^O、Ⅰ^AⅠ^aⅡ^BⅡ^B、Ⅰ^AⅠ^aⅡ^BⅡ^O、Ⅰ^aⅠ^aⅡ^BⅡ^B、Ⅰ^aⅠ^aⅡ^BⅡ^O、Ⅰ^AⅠ^AⅡ^OⅡ^O、Ⅰ^AⅠ^aⅡ^OⅡ^O和Ⅰ^aⅠ^aⅡ^OⅡ^O。其中僅表現(xiàn)抗矮黃病的只有Ⅰ^aⅠ^aⅡ^BⅡ^B和Ⅰ^aⅠ^aⅡ^BⅡ^O兩種基因型。

甲和丙雜交所得到的F₁，其細胞內(nèi)染色體組成如右圖,F₁的基因型為Ⅰ^AOⅠ^aEⅡ⁰Ⅱ^O,除了I_甲與I_丙因差異較大不能正常配對形成四分體外，其余20對同源染色體的正常配對，各形成1個四分體，所以可觀察到20個四分體。在減數(shù)分裂形成配子的過程中，有可能I_甲與I_丙沒有平均分配到兩個次級性母細胞中，而是進入到了同一個次級性母細胞中，這樣就會形成Ⅰ^AOⅠ^aEⅡ⁰與Ⅱ⁰兩種基因型的配子；也有可能I_甲與I_丙平均分配到兩個次級性母細胞中，這樣就會形成Ⅰ^AOⅡ⁰與Ⅰ^aEⅡ⁰兩種基因型的配子。因此，最終可以形成4種基因型的配子。其中，基因型為Ⅰ^AOⅠ^aEⅡ⁰的配子中既含有I_甲又含有I_丙，染色體數(shù)目最多，為22條。

（2）中的F₁能產(chǎn)生基因型為Ⅰ^aOⅡ^O、Ⅰ^AOⅡ^O、Ⅰ^aOⅡ^B和Ⅰ^AOⅡ^B的四種配子，如下圖所示，四種配子的比例為

可見，后代植株同時表現(xiàn)三種性狀的幾率為1/16Ⅰ^AOⅠ^aOⅠ^aEⅡ^OⅡ^B +1/16Ⅰ^AOⅠ^AOⅠ^aEⅡ^BⅡ^O +1/16Ⅰ^AOⅠ^aEⅡ^BⅡ^O =3/16。

答案：（1）結(jié)構生物進化（2）同源染色體92 （3）20422（4）3/16

【例2】（2011年·山東卷·27）薺菜的果實形成有三角形和卵圓形兩種，該性狀的遺傳涉及兩對等位基因，分別是A、a，B、b表示。為探究薺菜果實形狀的遺傳規(guī)律，進行了雜交實驗（如圖）。

（1）圖中親本基因型為________________。根據(jù)F₂表現(xiàn)型比例判斷，薺菜果實形狀的遺傳遵循__________

___。F₁測交后代的表現(xiàn)型及比例為_______________________。另選兩種基因型的親本雜交，F(xiàn)₁和F₂的性狀表現(xiàn)及比例與途中結(jié)果相同，推斷親本基因型為________________________。

（2）圖中F₂三角形果實薺菜中，部分個體無論自交多少代，其后代表現(xiàn)型仍然為三角形果實。這樣的個體在F₂三角形果實薺菜中的比例為；還有部分個體自交后發(fā)生性狀分離，它們的基因型是。

（3）薺菜果實形狀的相關基因a，b分別由基因A、B突變形成，基因A、B也可以突變成其他多種形式的等位基因，這體現(xiàn)了基因突變具有_______________的特點。自然選擇可積累適應環(huán)境的突變，使種群的基因頻率發(fā)生，導致生物進化論。

（4）現(xiàn)有3包基因型分別為AABB、AaBB、和aaBB的薺菜種子，由于標簽丟失而無法區(qū)分。根據(jù)以上遺傳規(guī)律，請設計實驗方案確定每包種子的基因型。有已知性狀（三角形果實和卵圓形果實）的薺菜種子可供選用。

實驗步驟：

①；

②；

③。

結(jié)果預測：

Ⅰ如果，則包內(nèi)種子基因型為AABB；

Ⅱ如果，則包內(nèi)種子基因型為AaBB；

Ⅲ如果，則包內(nèi)種子基因型為aaBB。

【解析】這道題主要涉及遺傳的基本規(guī)律、變異及進化等相關的知識點，考查了學生的理解能力、獲取信息能力和實驗與探究能力。

由于題干中說，薺菜果實形狀的遺傳涉及兩對等位基因A、a與B、b，根據(jù)題干遺傳圖解中F₂代的表現(xiàn)型及分離比為三角形果實：卵圓形果實=301株：20株≈15:1，可以推知，這一遺傳過程的完整遺傳圖解如下圖所示：

由此可見，圖中親本基因型為AABB和aabb。根據(jù)F₂表現(xiàn)型比例判斷，薺菜果實形狀的遺傳遵循自由組合定律。F₁測交后代的表現(xiàn)型及比例為三角形果實：卵圓形果實=（AaBb：aaBb：Aabb）：aabb=（1:1:1）:1=3:1。另選兩種基因型的親本雜交，F(xiàn)₁和F₂的性狀表現(xiàn)及比例與途中結(jié)果相同，推斷親本基因型為AAbb和aaBB。

圖中F₂三角形果實薺菜中，部分個體無論自交多少代，其后代表現(xiàn)型仍然為三角形果實。這會讓很多同學想到純合子自交不會發(fā)生性狀分離而雜合子自交會發(fā)生性狀分離，會錯誤地認為，在F₂三角形果實薺菜中，只有純合子AABB、aaBB和AAbb符合條件，它們在F₂三角形果實薺菜中占的比例為（1/16+1/16+1/16）÷15/16=3/15，進而得出，自交后會發(fā)生性狀分離的部分F₂三角形果實薺菜個體的基因型為剩余的5種雜合子，即AABb、AaBB、AaBb、Aabb與aaBb。造成上述錯誤的原因是沒有注意到本題的特殊性即兩對等位基因決定一對相對性狀。實際上，正確的思維過程應該是這樣的：由于F₂中，除了aabb這1種基因型對應卵圓形果實外，其余8種基因型均對應三角形果實，因此在F₂三角形果實薺菜中，只要自交不會產(chǎn)生aabb這一基因型的三角形果實薺菜，自交都不會發(fā)生性狀分離。這樣，就可以看出，符合這一條件的F₂三角形果實薺菜除了AABB、aaBB和AAbb3種基因型個體外，還有基因型為AABb、AaBB的2種個體，因此無論自交多少代，其后代表現(xiàn)型仍然為三角形果實的F₂三角形果實薺菜，在F₂三角形果實薺菜中占的比例為（1/16+1/16+1/16+2/16+2/16）÷15/16=7/15，其余自交后會發(fā)生性狀分離的個體，它們的基因型為AaBb、Aabb與aaBb。

基因突變具有不定向性，是可遺傳變異的根本來源，為生物的進化提供了原始的材料，生物進化的本質(zhì)就是基因頻率的定向改變。

鑒別三包種子的方法，應該是根據(jù)后代的表現(xiàn)型及分離比來進行，因此，應該讓每一包種子長成的植株與卵圓形種子長成的植株進行雜交，得到F₁后，可以采用F₁自交或者雜交方法，其遺傳過程分別如下遺傳圖解所示：

答案：（1）AABB和aabb基因自由組合定律三角形：卵圓形=3：1AAbb和aaBB（2）7/15AaBb、Aabb和aaBb（3）不定向性（或：多方向性）定向改變（4）答案一：①用3包種子長成的植株分別與卵圓形果實種子長成的植株雜交，得F₁種子；②F₁種子長成的植株自交，得F₂種子；③F₂種子長成植株后，按果實形狀的表現(xiàn)型統(tǒng)計植株的比例。I F₂三角形與卵圓形果實植株的比例約為15：1II F₂三角形與卵圓形果實植株的比例約為27：5III F₂三角形與卵圓形果實植株的比例約為3：1。

答案二：①用3包種子長成的植株分別與卵圓形果實種子長成的植株雜交，得F₁種子；②F₁種子長成的植株分別與卵圓形果實種子長成的植株雜交，得F₂種子；③F₂種子長成植株后，按果實形狀的表現(xiàn)型統(tǒng)計植株的比例。I F₂三角形與卵圓形果實植株的比例約為3：1II F₂三角形與卵圓形果實植株的比例約為5：3III F₂三角形與卵圓形果實植株的比例約為1：1

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