安徽 王 提

基因的連鎖與互換定律在高考題中的滲透

安徽 王 提

“基因的連鎖與互換定律”是摩爾根在遺傳學(xué)領(lǐng)域的一大貢獻(xiàn)，與孟德爾的分離定律、自由組合定律被稱為遺傳學(xué)三大定律。雖然新課標(biāo)Ⅰ、Ⅱ卷及自主命題的省份的高考大綱都不做要求，但生物學(xué)科命題要求考生能運(yùn)用所學(xué)知識(shí)與觀點(diǎn)，通過比較、分析與綜合等方法對(duì)某些生物學(xué)問題進(jìn)行解釋、推理，做出合理的判斷或得出正確的結(jié)論。所以近年來全國各地高考試題，總會(huì)出現(xiàn)基因連鎖與互換定律的考查。為幫助高三學(xué)生更好的復(fù)習(xí)，實(shí)現(xiàn)遺傳模塊的縱深突破，特做以下分析和總結(jié)。

一、知識(shí)背景

1.果蠅的兩個(gè)測(cè)交實(shí)驗(yàn)。

在黑腹果蠅中，灰體（B）對(duì)黑體（b）是顯性，長翅（V）對(duì)殘翅（v）是顯性。摩爾根用灰體長翅果蠅和黑體殘翅果蠅雜交，F(xiàn)1都是灰體長翅。然后，用F1的雜合體雄蠅和雌蠅分別進(jìn)行以下兩種方式的測(cè)交，得到的結(jié)果卻完全不同。

（1）取F1雄蠅和黑體殘翅的雌蠅測(cè)交

按孟德爾基因自由組合定律預(yù)測(cè)，應(yīng)該產(chǎn)生灰體長翅，黑體長翅，灰體殘翅，黑體殘翅四種表現(xiàn)型的后代，比例應(yīng)為1∶1∶1∶1。而事實(shí)卻出乎意料，摩爾根只得到了相同數(shù)目的灰體長翅和黑體殘翅兩種表現(xiàn)型。解釋如下：

（2）取F1雌蠅和黑體殘翅的雄蠅測(cè)交

實(shí)驗(yàn)結(jié)果后代出現(xiàn)了灰體長翅，黑體殘翅，灰體殘翅，黑體長翅四種表現(xiàn)型，但是這四種表現(xiàn)型的比例卻不是1∶1∶1∶1。解釋如下：

2.基因的連鎖和交換定律的內(nèi)容

基因的連鎖和交換定律是指在進(jìn)行減數(shù)分裂形成配子時(shí)，位于同一條染色體上的不同基因，常常連在一起進(jìn)入配子;在減數(shù)分裂形成四分體時(shí)，位于同源染色體上的等位基因有時(shí)會(huì)隨著非姐妹染色單體的交換而發(fā)生交換，因而產(chǎn)生了基因的重組。

二、高考滲透

【例1】（2010·福建卷·節(jié)選）已知桃樹中，樹體喬化與矮化為一對(duì)相對(duì)性狀（由等位基因D、d控制），蟠桃果形與圓桃果形為一對(duì)相對(duì)性狀（由等位基因H、h控制），蟠桃對(duì)圓桃為顯性，下表是桃樹兩個(gè)雜交組合的實(shí)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)：

_________________________________親本組合_______________________________________后代的表現(xiàn)型及其株數(shù)__組別表現(xiàn)型喬化________________________________蟠桃____矮化圓桃_______甲_____喬______________________化蟠桃×矮化圓桃______4_________________1_______________00________4_2___________乙_____喬______________________化蟠桃×喬化圓桃__________________________30130________1_4__喬化圓桃_矮化蟠桃

根據(jù)甲組的雜交結(jié)果可判斷，上述兩對(duì)相對(duì)性狀的遺傳不遵循自由組合定律。理由是：如果這兩對(duì)性狀的遺傳遵循自由組合定律，則甲組的雜交后代應(yīng)出現(xiàn)__________

種表現(xiàn)型，比例應(yīng)為____________。

【解析】根據(jù)自由組合定律，可得知甲組喬化蟠桃DdHh與矮化圓桃ddhh測(cè)交，結(jié)果后代應(yīng)該有喬化蟠桃、喬化圓桃、矮化蠕桃、矮化圓桃四種表現(xiàn)型，而且比例為1∶1∶1∶1。根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知這兩等位基因位于同一對(duì)同源染色體上，基因發(fā)生連鎖。甲組兩親本的基因型為DdHh×ddhh（D、H連鎖遺傳，d、h連鎖遺傳），表現(xiàn)型之比為1∶1。乙組兩親本的基因型為DdHh×Ddhh（DdHh中D、H連鎖遺傳，d、h連鎖遺傳；Ddhh中D、h連鎖遺傳，d、h連鎖遺傳），表現(xiàn)型之比為2∶1∶1。

【答案】4 1∶1∶1∶1

【例2】（2013·北京卷·節(jié)選）斑馬魚的酶D由17號(hào)染色體上的D基因編碼，具有純合突變基因（dd）的斑馬魚胚胎會(huì)發(fā)出紅色熒光。利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)將綠色熒光蛋白（G）基因整合到斑馬魚17號(hào)染色體上。帶有G基因的胚胎能夠發(fā)出綠色熒光，未整合G基因的染色體的對(duì)應(yīng)位點(diǎn)表示為g，用個(gè)體M和N進(jìn)行如下雜交實(shí)驗(yàn):

（1）根據(jù)上述雜交實(shí)驗(yàn)推測(cè)：

①親代M的基因型是_____（選填選項(xiàng)前的符號(hào)）。

a．DDgg b．Ddgg

②子代中只發(fā)出綠色熒光的胚胎基因型包括______（選填選項(xiàng)前的符號(hào)）。

a．DDGG b．DDGg

c．DdGG d．DdGg

（2）雜交后，出現(xiàn)紅·綠熒光（既有紅色又有綠色熒光）胚胎的原因是親代______（填“M”或“N”）的初級(jí)精（卵）母細(xì)胞在減數(shù)分裂過程中，同源染色體的________________發(fā)生了交換，導(dǎo)致染色體上的基因重組。通過記錄子代中紅·綠熒光胚胎數(shù)量與胚胎總數(shù)，可計(jì)算得到該親本產(chǎn)生的重組配子占其全部配子的比例，算式為_______________。

【解析】（1）由于M和N的后代中出現(xiàn)了紅·綠熒光（dd G_）個(gè)體，且綠色熒光個(gè)體N的基因型為DdGg，故無熒光個(gè)體M一定含有d基因，不含有G基因，故M基因型一定為Ddgg。根據(jù)M（Ddgg）與N（DdGg）交配產(chǎn)生的只發(fā)出綠色熒光的胚胎一定含有G，故基因型包括DDGg、DdGg。

（2）若M減數(shù)分裂時(shí)發(fā)生交叉互換，也只產(chǎn)生Dg、dg 兩種配子，子代不產(chǎn)生紅·綠熒光胚胎。由雜交子代出現(xiàn)四種表現(xiàn)型推知N發(fā)生了交叉互換，產(chǎn)生了四種配子，即DG、dg、dG、Dg，其中dG和Dg為重組配子。只有當(dāng)M產(chǎn)生的dg與重組配子dG結(jié)合時(shí)才產(chǎn)生紅·綠熒光胚胎。設(shè)重組配子（包括dG和Dg）占其產(chǎn)生全部配子的比例為x，則其產(chǎn)生的dG配子比例為x/2，M產(chǎn)生的dg配子為1/2，計(jì)算出紅·綠熒光胚胎數(shù)量占胚胎總數(shù)的比例為x/4，即x/4=紅·綠熒光胚胎數(shù)量/胚胎總數(shù)，可計(jì)算出x=4×紅·綠熒光胚胎數(shù)量/胚胎總數(shù)。

【答案】（1）b b、d （2）N 非姐妹染色單體 4×紅·綠熒光胚胎數(shù)量/胚胎總數(shù)

【例3】（2015·四川卷·節(jié)選）果蠅的黑身、灰身由一對(duì)等位基因（B、b）控制。

（1）實(shí)驗(yàn)一：黑身雌蠅甲與灰身雄蠅乙雜交，F(xiàn)1全為灰身，F(xiàn)1隨機(jī)交配，F(xiàn)2雌雄果蠅表型比均為灰身∶黑身＝3∶1。

（2）另一對(duì)同源染色體上的等位基因（R、r）會(huì)影響黑身果蠅的體色深度。

實(shí)驗(yàn)二：黑身雌蠅丙（基因型同甲）與灰身雄蠅丁雜交，F(xiàn)1全為灰身，F(xiàn)1隨機(jī)交配，F(xiàn)2表型比為：雌蠅中灰身∶黑身＝3∶1；雄蠅中灰身∶黑身∶深黑身＝6∶1∶1。

①R、r基因位于________染色體上，雄蠅丁的基因型為_____，F(xiàn)2中灰身雄蠅共有_____種基因型。

②現(xiàn)有一只黑身雌蠅（基因型同丙），其細(xì)胞（2n＝8）中Ⅰ、Ⅱ號(hào)染色體發(fā)生如圖所示變異。

變異細(xì)胞在減數(shù)分裂時(shí)，所有染色體同源區(qū)段須聯(lián)會(huì)且均相互分離，才能形成可育配子。

用該果蠅重復(fù)實(shí)驗(yàn)二，則F1雌蠅的減數(shù)第二次分裂后期細(xì)胞中有____條染色體，F(xiàn)2的雄蠅中深黑身個(gè)體占____。

【解析】①由交配結(jié)果中雄性和雌性的表型比不同可知，R、r基因位于X染色體上。由于F2中非灰身雄蠅基因型為bbXrY、bbXRY，則推出F1雌蠅基因型為BbXRXr；又由于F2雌蠅中沒有深黑色，則F1雄蠅基因型為BbXRY。最后由F1雌雄蠅的基因型可知F2中灰身雄蠅共有BBXRY、BBXrY、BbXRY、BbXrY4種基因型。②雌蠅丙（bbXRXR）的一個(gè)細(xì)胞發(fā)生染色體易位后，Ⅰ、Ⅱ號(hào)染色體組成新的染色體，此時(shí)細(xì)胞有7條染色體。重復(fù)實(shí)驗(yàn)二，則F1雌蠅中有1/2BbXRXr正常，減數(shù)第二次分裂后期細(xì)胞中含有8條染色體；F1雌蠅中有1/2BbXRXr異常（含7條染色體），減數(shù)第二次分裂后期細(xì)胞中含有8或6條染色體。F1雄蠅中有1/2BbXRY正常，有1/2 BbXrY異常（含7條染色體）。隨機(jī)交配，則F2中只有基因型為bbXrY雄蠅為深黑色，F(xiàn)1雌蠅中只有1/2BbXRXr正常個(gè)體能產(chǎn)生1/8bXr的卵細(xì)胞，異常的個(gè)體b和XR組成了新染色體連鎖遺傳，F(xiàn)1雄蠅中也只有1/2BbXRY正常個(gè)體能產(chǎn)生1/8bY的精子，異常的個(gè)體b和XR組成了新染色體連鎖遺傳，故F2中深黑色個(gè)體所占比例為1/8×1/8=1/64，F(xiàn)2的雄果蠅中深黑色個(gè)體占1/32。

【答案】①X BBXrY 4 ②6或8 1/32

三、知識(shí)小結(jié)

基因的連鎖和交換定律與基因的自由組合定律并不矛盾，它們是在不同情況下發(fā)生的遺傳規(guī)律:位于非同源染色體上的兩對(duì)（或多對(duì)）基因，是按照自由組合定律遺傳的，而位于同源染色體上的兩對(duì)（或多對(duì)）基因，則是按照連鎖和交換定律遺傳的。

（作者單位：安徽省阜陽市太和中學(xué)）