有關(guān)親本基因型不確定的遺傳概率計算題相對復(fù)雜,高考曾多次考查,只要領(lǐng)悟這類題的規(guī)律,掌握其解題方法,解題也就得心應(yīng)手了。
1.動物群體親本基因型不確定的概率計算
動物一般為雌雄異體,因此雌、雄個體間的交配屬于隨機自由交配,當(dāng)雌性或雄性群體基因型不確定時,其交配方式包括自交與雜交。如以長翅與殘翅的純合果蠅作親本,讓F2代的長翅雌、雄果蠅交配,求F3代中長翅果蠅所占的比例。其計算思路有三種:
思路一:由于F2代中長翅果蠅基因型為1AA∶ 2Aa,所以其在雌、雄果蠅群體中的基因頻率均為1/3AA、2/3Aa。其交配方式有:
分別求出每種交配類型中產(chǎn)生的長翅果蠅的比例,再把所有交配類型產(chǎn)生的長翅果蠅的比例相加即可。
思路二:仍然按照上述交配類型計算。由于只有2/3Aa×2/3Aa能產(chǎn)生殘翅,所以先求后代殘翅的比例(用m表示),1-m即為所求答案。
思路三:把雌、雄果蠅分別看作兩個群體,求出兩個群體中A、a的基因頻率分別為2/3和1/3,由于雌、雄個體的交配實質(zhì)就是雌、雄配子的結(jié)合,雌、雄配子的基因頻率相乘就是相應(yīng)的基因型頻率。因此,只要直接求出殘翅的基因頻率(用m表示)為1/3×1/3, 1-m即為所求答案。
三種方法相比,第一種方法可讓學(xué)生從根本上理解親本基因型不確定題的計算原理,第三種方法相對最簡單,也不容易出錯,因此我們要熟練掌握第三種方法的運用。但要注意,這種方法只適用于親本的隨機交配。
例1 小鼠體色由位于常染色體上的兩對等位基因決定。A基因決定黃色,R決定黑色,A、R同時存在時皮毛呈灰色,無A、R時則呈白色。一只灰色雄鼠和一只黃色雌鼠交配,F(xiàn)1代小鼠表現(xiàn)型及其比例為3/8黃色小鼠、3/8灰色小鼠、1/8黑色小鼠、1/8白色小鼠。試問:
(1)親代中,灰色雄鼠的基因型為 ,黃色雌鼠的基因型為" 。
(2)讓F1的黑色雌、雄小鼠交配,理論上F2黑色個體中純合子的比例為 。
(3)讓F1中的灰色雌、雄小鼠自由交配,得到的F2中,體色的表現(xiàn)型有 ,黃色雌鼠的基因型為 ,黃色雌鼠的概率為 。
解析:(1)首先寫出親本基因型,灰色雄鼠為A_R_,黃色雌鼠為A_rr。后代出現(xiàn)白色小鼠aarr,則可知親本中灰色雄鼠基因型為AaRr,灰色雌鼠基因型為Aarr。
(2)根據(jù)親本AaRr與Aarr雜交,知F1中黑色鼠基因型為aaRr。讓黑色雌、雄小鼠交配,F(xiàn)2黑色個體的基因型為1aaRR或2aaRr。理論上,F(xiàn)2黑色個體中純合子的比例為1/3。
(3)根據(jù)親本AaRr與Aarr雜交,F(xiàn)1中的灰色鼠的基因型為1/3AARr、2/3AaRr?;疑?、雄小鼠自由交配,包括自交和雜交,例如基因型為AaRr的雌、雄鼠交配,后代中各種表現(xiàn)型都可能出現(xiàn)。
在計算黃色雌鼠的概率時,由于親本基因型不確定,可分別用下述三種方法進行計算。
【方法1】 F1中的灰色雌、雄小鼠自由交配,其交配方式有:①1/3AARr ×1/3AARr;②2/3AaRr× 2/3AaRr;③1/3AARr (♂)×2/3AaRr (♀);④1/3AARr (♀)×2/3AaRr (♂)。
其中第①種雜交方式產(chǎn)生黃色雌鼠的概率為1/3×1/3×1×1/4×1/2=1/72。同法求出其他交配方式產(chǎn)生黃色雌鼠的概率依次為3/72、2/72、2/72。把4個概率相加得1/9。
【方法2】先求產(chǎn)生aa的概率,只有第②組雜交可產(chǎn)生aa,概率為2/3×2/3×1/4=1/9,那么產(chǎn)生A_的概率為1-1/9=8/9。因此產(chǎn)生黃色雌鼠(A_rr)的概率為8/9×1/4×1/2=1/9。
【方法3】F1中的灰色鼠的基因型為1/3AARr、2/3AaRr。先不考慮Rr這對基因,把1/3AA、2/3Aa看作一個群體,可求得這個群體中雌、雄個體A與a的基因頻率分別為2/3A和1/3a。這樣的雌、雄個體自由交配,產(chǎn)生A_的概率為1-1/3×1/3=8/9,再考慮Rr自交產(chǎn)生rr的概率為1/4,產(chǎn)生黃色雌鼠(A_rr)的概率為8/9×1/4×1/2=1/9。
答案:(1)AaRr Aarr (2)1/3
(3)黃色小鼠、灰色小鼠、黑色小鼠、白色小鼠 AA rr 或Aarr 1/9
2.自花傳粉植物親本基因型不確定的概率計算
對于自花傳粉植物,由于雌雄同體,因此雌、雄器官基因型相同。當(dāng)親本基因型不確定時,只要確定一方的基因型比例,另一方基因型的比例不必考慮。
如:以黃色和綠色純合豌豆為親本,讓F2代的黃色豌豆進行自花傳粉,求F3代黃色豌豆所占比例。豌豆屬于嚴(yán)格的閉花傳粉植物,F(xiàn)2代中黃色豌豆基因型為1AA∶2Aa,1/3 AA自花傳粉后代仍為1/3 AA,2/3 Aa自花傳粉后代為2/3 ×(1/4AA + 2/4 Aa + 1/4aa),把所有黃色性狀比例相加,即1/3AA+2/3 ×(1/4AA + 2/4 Aa)=5/6。
例2 某種雌雄同株植物的花色由兩對等位基因(A與a、B與b)控制,葉片寬度由等位基因(D與d)控制,三對基因分別位于不同對的同源染色體上。已知花色有三種表現(xiàn)型,紫花(A_B_)、粉花(A bb)和白花(aaB 或aabb)。下表是某校的同學(xué)們所做的雜交試驗結(jié)果,請分析回答下列問題。
(1)根據(jù)上表中 雜交組合,可判斷葉片寬度這一性狀中的 是隱性性狀。
(2)寫出下列兩個雜交組合的親本基因型:
甲:
(3)若只考慮花色的遺傳,讓乙組產(chǎn)生的全部紫花植株自花傳粉,其子代植株的基因型共有 種。在F1代每株紫花植株產(chǎn)生的子代數(shù)量相等且足夠多的情況下,其子代中的紫花植株占的比例為 。
解析:本題涉及三對等位基因,也涉及親本基因型不確定的相關(guān)計算。
(1)根據(jù)乙組寬葉親本發(fā)生了性狀分離,產(chǎn)生了窄葉,可推知窄葉為隱性,而丙組只有在后代數(shù)目很多的情況下才可確定。
(2)在判斷親本基因型時,可將兩對性狀分開考慮,只考慮花色時,甲組的紫花∶粉花∶白花為9∶3∶4,可知親本中兩種紫花的基因型都為AaBb。再考慮葉寬這對性狀,甲組寬葉和窄葉的后代中有窄葉,可推知親本分別為Dd和dd。綜合可得出甲組的基因型。
對于乙組,只考慮花色時,親本中紫花基因型可寫作A B ,白花基因型為aaB 或aabb。由于雜交后代中出現(xiàn)粉色花(A bb),無白色,則紫花中應(yīng)含有AA和b,所以可知親本中紫花基因型為AABb。另外,后代中出現(xiàn)紫花和粉花,且比例為3∶1,白花基因型中也應(yīng)含有B,所以白花基因型為aaBb。再考慮葉寬這對性狀,由于性狀分離,可知兩個親本的寬葉都為Dd。綜合可寫出乙組的基因型。
(3)只考慮花色,乙組AABb與aaBb雜交產(chǎn)生的F1代紫花基因型為1/3AaBB或2/3AaBb,不能確定具體是哪種。讓F1的紫花進行自花傳粉,其中AaBb自交的后代能產(chǎn)生9種基因型。題中給出1/3AaBB的紫花自花傳粉后代產(chǎn)生紫花植物的概率為1/3×3/4×1=1/4,2/3AaBb的紫花自花傳粉產(chǎn)生紫花植物的概率為2/3×3/4×3/4=3/8,總的概率為1/4+3/8=5/8。注意,系數(shù)只能乘一次。
答案: (1)乙 窄葉 (2)甲:AaBbDd × AaBbdd 乙:AABbDd×aaBbDd (3)9 5/8
3.雌雄異花傳粉的植物親本基因型不確定的概率計算
自然界中有很多植物屬于雌雄同體異花,如玉米等,還有的植物屬于雌雄異體,如女蔞菜、菠菜等,它們的交配方式與動物的很相似,可以看作隨機交配。親本基因型不確定時,都可以把雌雄個體(或器官)看作群體,都可用動物群體親本基因型不確定的概率計算中的“思路三”進行計算。
例3 大豆是兩性花植物,下面是大豆某些性狀的遺傳實驗。
大豆子葉顏色(BB表現(xiàn)深綠色;Bb表現(xiàn)淺綠色;bb表現(xiàn)黃色,幼苗階段死亡)和花葉病的抗病性(由R、r基因控制)遺傳的實驗結(jié)果如下表:
組合母本父本F1的表現(xiàn)型及植株數(shù)
一子葉深綠不抗病子葉淺綠抗病子葉深綠抗病220株;子葉淺綠抗病217株
二子葉深綠不抗病子葉淺綠抗病子葉深綠抗病110株;子葉深綠不抗病109株;子葉淺綠抗病108株;子葉淺綠不抗病113株
(1)組合一中父本的基因型是___________,組合二中父本的基因型是_______________。
(2)用表中F1的子葉淺綠抗病植株自交,在F2的成熟植株中,表現(xiàn)型的種類有_____________,其比例為____________。
(3)用子葉深綠與子葉淺綠植株雜交得F1,F(xiàn)1隨機交配得到的F2成熟群體中,B基因的基因頻率為_____________。
解析:解題過程中注意涉及的交配方式有雜交、自交和隨機交配三種。
第(1)題,由表格中提供的雜交結(jié)果以及題目中關(guān)于性狀基因的描述,不難推斷出組合一中父本的基因型是BbRR,組合二中父本的基因型是BbRr。
第(2)題,表中F1的子葉淺綠抗病植株自交,結(jié)果如下:
B_R_ 自交——其中有3/16BBR_(深綠抗?。┖?/16BbR_(淺綠抗?。?。
B_rr自交——其中有1/16BBrr(深綠不抗?。┖?/16Bbrr(淺綠不抗?。?/p>
bbR_和bbrr死亡。
所以,子葉深綠抗病∶子葉深綠不抗病∶子葉淺綠抗病∶子葉淺綠不抗病=3∶1∶6∶2。
第(3)題,對于隨機交配的計算可以用基因頻率來計算。子葉深綠與子葉淺綠植株雜交得F1,其基因型為1/2BB、1/2Bb,相當(dāng)于其雌、雄個體都含有3/4B、1/4b,即雌、雄個體均能產(chǎn)生的配子為3/4B、1/4b。由于配子隨機結(jié)合,因此產(chǎn)生的后代基因型為9/16BB、 6/16Bb(1/16bb死),即二者的比值為3∶2,可求出B的基因頻率為80%。
答案:(1)BbRR BbRr (2)子葉深綠抗病、子葉深綠不抗病、子葉淺綠抗病、子葉淺綠不抗病 3∶1∶6∶2 (3)80%
【提升訓(xùn)練】
1. 已知某環(huán)境下某種動物的AA和Aa個體全部存活,aa個體在出生前全部死亡。現(xiàn)有該動物的一個大群體,只有AA、Aa兩種基因型,其比例為1∶2。假設(shè)每對親本只交配一次且成功受孕,均為單胎,在上述環(huán)境條件下,理論上該群體隨機交配產(chǎn)生第一代后,再讓第一代群體隨機交配,所獲得第二代中AA和Aa的比例是( )
A.3∶2 B.1∶2 C.2∶1 D.3∶1
2. 已知某閉花受粉植物高莖對矮莖為顯性,紅花對白花為顯性,兩對性狀獨立遺傳。用純合的高莖紅花與矮莖白花雜交,F(xiàn)1自交,播種所有的F2。假定所有的F2植株都能成活,F(xiàn)2植株開花時,拔掉所有的白花植株。假定剩余的每株F2自交收獲的種子數(shù)量相等,且F3的表現(xiàn)型符合遺傳的基本定律。從理論上講F3中表現(xiàn)白花植株的比例為( )
A.1/4 B.1/6 C.1/8 D.1/16
3. 在家蠶遺傳中,黑色(B)與淡赤色(b)是有關(guān)蟻蠶(剛孵化的蠶)體色的相對性狀,黃繭(D)與白繭(d)是有關(guān)繭色的相對性狀。假設(shè)這兩對性狀獨立遺傳,某親本組合雜交后得到的子代黑蟻黃繭∶黑蟻白繭∶淡赤蟻黃繭∶淡赤蟻白繭=9∶3∶3∶1,則讓雜交子代中的淡赤蟻黃繭類型自由交配,其后代中淡赤蟻黃繭的概率是 。
答案:1.A 2. B 3.8/9