解讀XY染色體上的基因遺傳

在XY型性別決定方式的生物中，其性染色體由XY組成，結構不同，有同源區段和非同源區段之分。位于不同區段的基因控制的遺傳性狀在后代雌雄個體中表現不同。

左圖為XY染色體結構簡圖，X和Y染色體有一部分是同源的（圖中I片段），該部分基因互為等位；另一部分是非同源的（圖中的II-1、II-2片段），該部分基因不互為等位。由于基因分布區域的不同，可以把XY染色體的基因遺傳分為以下幾種類型。

一、XY染色體非同源區段的基因遺傳

1. II-1區段的基因遺傳（伴Y染色體遺傳）

控制該遺傳性狀的基因位于II-1片段，也就是該基因及等位基因只位于Y染色體上，X染色體上沒有該基因及等位基因，表現為伴Y染色體遺傳。在人類的遺傳疾病中，人的外耳道多毛癥就屬于伴Y遺傳。由下圖XY型性別決定過程可以看出，只有男性有Y染色體，而且只是傳給其男性的子代，所以只有男性會患病，并且，該疾病的遺傳呈現的特點為患者的父親和兒子全部患病，女兒全部正常。

2. II-2區段的基因遺傳（伴X染色體遺傳）

控制該遺傳性狀的基因位于II-2片段，也就是該基因及等位基因只位于X染色體上，Y染色體上沒有該基因及等位基因，表現為伴X染色體的遺傳。在人類的遺傳疾病中，人類的抗維生素D佝僂病就是伴X顯性遺傳病，人的紅綠色盲及血友病遺傳均屬于伴X隱性遺傳病。伴X顯性遺傳病的遺傳圖譜中，判斷的重要特征為當男性患者出現的時候，其母親和女兒一定為患者，在群體中女性患者多于男性；伴X隱性遺傳病的遺傳圖譜中，判斷的重要特征為當女性患者出現的時候，其父親和兒子一定為患者，群體中男性患者多于女性。

例1 遺傳性慢性腎炎是X染色體顯性遺傳病。有一個患遺傳性慢性腎炎的女人與患遺傳性慢性腎炎的男人婚配，生育一個無腎炎的兒子。這對夫妻再生育一個患遺傳性慢性腎炎的孩子的概率是

A． 1/4B． 3/4C． 1/8D． 3/8

解析：由于遺傳性慢性腎炎是X染色體顯性遺傳病，這對夫妻都是患遺傳性慢性腎炎的患者，所以該男人的基因型為XBY，并且他們生育了一個無腎炎的兒子，則該女人的基因型為XBXb，生育患遺傳性慢性腎炎的孩子的基因型可能為XBXB、XBXb、XBY，概率為3/4。答案為B。

例2 一對同卵孿生姐妹與一對同卵孿生兄弟婚配，其中一對夫婦頭胎所生的男孩是紅綠色盲患者， 二胎所生女孩色覺正常； 另一對夫婦頭胎生的女孩是紅綠色盲患者，二胎所生的男孩色覺正常。這兩對夫婦的基因型是

A. XBXB×XbYB. XBXb×XBY

C. XbXb×XBYD. XBXb×XbY

解析: 同卵孿生姐妹(或兄弟)基因型是相同的， 根據色盲病的遺傳特點， 一對夫婦所生的男孩是紅綠色盲， 其色盲基因必定來自母親， 即孿生姐妹必含Xb；另一對夫婦頭胎生的女孩是紅綠色盲， 其基因型是XbXb， XbXb必定一個來自父方， 一個來自母方， 即孿生兄弟的基因型為XbY， 又因二胎生的男孩色覺正常， 其母親必含XB， 故孿生姐妹基因型為XBXb， 答案為D。

二、XY染色體同源區段的基因遺傳

1. XY同源區段基因遺傳和常染色體上基因遺傳的區分

控制該遺傳性狀的基因位于I片段，在X和Y染色體上都有該基因及等位基因的存在，但是其與常染色體上的基因的遺傳還是有區分的。用隱性的純合雌性與顯性的純合雄性雜交（或隱性的純合雄性與顯性的純合雌性雜交）獲得的F1全表現為顯性性狀，再選子代中的雌雄個體雜交獲得F2，觀察F2表現型情況：

若F2雌雄個體中都有顯性性狀和隱性性狀出現，則該基因位于常染色體。

若F2中雄性個體全表現為顯性性狀，雌性個體中既有顯性性狀又有隱性性狀，且各占1/2，則該基因位于XY的同源區段上。

若F2中雌性個體全表現為顯性性狀，雄性個體中既有顯性性狀又有隱性性狀，且各占1/2，則該基因位于XY的同源區段上。（適用隱性的純合雄性與顯性的純合雌性雜交）

2.XY同源區段基因遺傳和伴X遺傳的區分

對于Y染色體上II-1區段的遺傳非常容易判斷，同源區段的基因遺傳的判斷主要是要和X染色體上的II-2區段的基因（伴X遺傳）進行區分。

伴X遺傳與XY同源區段遺傳的區別可以根據隱性純合雌性×顯性純合雄性這一雜交組合產生的后代的不同表現型來進行判斷。

親本隱♀×顯♂，設由A、a等位基因控制，遺傳圖解分析如下：

若子代雌性個體均為顯性性狀，雄性個體均為隱性性狀，則為伴X遺傳；若子代雌雄個體均為顯性性狀，則為XY同源區段遺傳。

例3 自然界的大麻為雌雄異株植物，其性別決定方式為XY型。右圖為其性染色體簡圖。X和Y染色體有一部分是同源的（圖中I片段），該部分基因互為等位；另一部分是非同源的（圖中的II-1、II-2片段），該部分基因不互為等位。在研究中發現，大麻種群中的雌雄個體均有抗病和不抗病個體存在，已知該抗病性狀受顯性基因B控制。

（1）由題目信息可知，控制大麻是否具有抗性的基因不可能位于圖中的 片段。

（2）大麻雄株在減數分裂形成配子過程中，不可能通過互換發生基因重組的是圖中的 片段。

（3）現有抗病的雌、雄大麻若干株，只做一代雜交試驗，推測雜交子一代可能出現的性狀，并以此為依據，對控制該性狀的基因位于除第（1）問外的哪個片段做出相應的推斷。（要求：只寫出子一代的性狀表現和相應推斷的結論）。

（4）若通過實驗已確定控制該性狀的基因位于II-2片段，想通過雜交實驗培育一批在生殖生長之前就能識別雌雄的植株，則選擇的親本雜交后產生的子代中雄株的表現型為，其基因型為 。

解析：由題干中得知，大麻種群中的雌雄個體中均有抗病和不抗病個體的存在，所以該基因不可能位于Y染色體上的II-1片段；大麻雄株中的性染色體組成為XY，在減數分裂形成配子的時候，同源染色體兩兩配對，同源染色體的非姐妹染色單體間會發生交叉互換，但是只發生在同源區段I；要區分XY同源區段I片段和X染色體上的II-2片段，親本只有顯性性狀（抗病）的雌、雄大麻若干株，只做一代雜交試驗，雜交后看后代性狀比例，分析可得，如果為II-2區段上的基因，其遺傳遵循伴X遺傳的特點，親本中雄性的抗病個體為XBY，一定會將XB傳遞給子代中的雌性個體，故子代雌性個體一定為抗病性狀；已經確定選用控制該性狀的基因位于II-2片段，只有親本中雌株是隱性性狀、雄株是顯性性狀才能在開花前根據后代的抗病或感病性狀，分辨出雌雄。

答案：（1）II-1

（2）II-1和II-2（答不全不得分）

（3）如果子一代中的雌、雄株中均多數表現為抗病性狀，少數不抗病，則控制該性狀的基因位于圖中的I片段；如果子一代中的雌株均表現為抗病性狀，雄株多數抗病，少數不抗病，則控制該性狀的基因位于圖中的II-2片段。