基因在染色體上的位置判斷與實驗設計

呂桂紅

遺傳實驗設計題成為了重要題型，這類實驗題形式多樣，學生總是感到束手無策，常見問題有思路混亂，文字表述不規范等，導致大量丟分.下面僅就基因在染色體上的位置判斷類實驗題進行歸類總結.

明確以下兩點知識：

1.通過學習我們知道真核細胞中的基因主要分布在細胞核中，細胞質中也有少量分布，這些基因決定性狀的遺傳方式及其特點列舉如下：

基因在細胞質的線粒體或葉綠體中（其性狀遺傳不遵循遺傳規律）：

其特點是母系遺傳，性狀只能由母親傳遞給后代，因為受精卵中的細胞質幾乎全部來自卵細胞.

例：若某病是線粒體基因控制的，那么母親患病，所有子女都患病；同理，母親正常，則子女都正常.

在細胞核的染色體上（其性狀遺傳一定遵循遺傳規律）

常染色體顯性→常染色體遺傳常染色體顯性常染色體隱性

特點：性狀的遺傳和性別無關聯，具體體現是某種性狀的個體

雌雄都有且比例相當.

性染色體上→伴性遺傳伴性遺傳伴X遺傳伴X顯性伴X隱性伴Y遺傳：不分顯隱性

特點：性狀的遺傳和性別相關聯，具體體現是

某種性狀的個體雌雄比例不同.

2.有關XY型性別決定的生物，其性染色體XY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雌雄后代中表現不同，如圖1，圖中的Ⅱ區是同源區段，圖中的Ⅲ區是僅位于Y上的非同源區段，Ⅲ區上基因決定性狀的遺傳就是圖一中的伴Y遺傳，圖中Ⅰ區是僅位于X上的非同源區段，Ⅰ區上基因決定性狀的遺傳就是圖1中的伴X遺傳.

圖1

對于XY型生物來說，根據控制一對相對性狀的一對等位基因（A、a）的位置所對應的基因型列舉如下表：

明確以上兩點，下面結合典型例題，對確定基因位置這一類型的實驗設計題如何解答進行探討.

一、細胞質遺傳和細胞核遺傳的判斷

判斷方法：通常通過正交和反交來判斷.若正交和反交的實驗結果不一致且有母系遺傳的特點，則該生物性狀的遺傳屬于細胞質遺傳；若正交和反交的實驗結果不一致且與性別有關，則該生物形狀的遺傳屬于細胞核中的性染色體遺傳.若正交和反交實驗結果性狀一致且無性別上的不同，則該生物形狀的遺傳屬于細胞核中的常染色體遺傳.

例1下表為果蠅3個不同的突變品系與野生型正交和反交的結果，下列敘述正確的是（ ）.

組數正交反交

①♀野生型×♂突變型a↓野生型

♀突變型a×♂野生型↓野生型

②♀野生型×♂突變型b↓野生型♀突變型b×♂野生型↓♀野生型、♂突變型b

③♀野生型×♂突變型c↓野生型♀突變型c×♂野生型↓突變型c

A.①為細胞核遺傳，②為細胞質遺傳

B.①為細胞質遺傳，③為伴性遺傳

C.②為細胞質遺傳，③為細胞核遺傳

D.②為伴性遺傳，③為細胞質遺傳

解答根據表格分析，實驗①正交：♀野生型×♂突變型a→野生型，反交：♀突變型a×♂野生型→野生型，正交與反交的結果一致，說明為細胞核遺傳，且野生型是顯性性狀，突變型a是隱性性狀.實驗②正交：♀野生型×♂突變型b→野生型，反交：♀突變型b×♂野生型→♀野生型、♂突變型b，正交與反交的結果不一致，表現出性別的差異，說明突變型b是伴X隱性遺傳.

實驗③正交：♀野生型×♂突變型c→野生型，反交：♀突變型c×♂野生型突變型c，正交與反交的結果不一致，表現出子代總是與母本相同，說明突變型c是細胞質遺傳.故選：D.

二、判斷基因位于常染色體還是X染色體上

1.已知相對性狀的顯隱性關系時的判斷方法：隱雌×顯雄

結果預測及結論：A.若子代中的雄性個體全為隱性性狀，雌性個體全為顯性性狀，則基因位于X染色體上.B.若子代的雌雄個體中既有顯性性狀又有隱性性狀，則基因位于常染色體上.C.若子代中的雌雄個體全為顯性性狀，則基因位于常染色體上.

例2已知果蠅的紅眼和白眼是一對相對性狀分別由一對等位基因（W、w）控制，且紅眼為顯性性狀，雌雄果蠅均有紅眼和白眼類型.現有若干紅眼和白眼的雌雄果蠅，用一次雜交實驗證明這對基因位于常染色體上還是X染色體上.請寫出你的實驗方法、預測結果及相應結論.

答案：將白眼雌果蠅和紅眼雄果蠅雜交，觀察后代雌雄果蠅的性狀.

①若后代雌果蠅全為紅眼，雄果蠅全為白眼，則這對基因位于X染色體上.（分析：XwXw白眼♀×XwY紅眼♂→XwXw紅眼♀，XwY白眼♂）；② 若后代雌雄果蠅全為紅眼，則這對基因位于常染色體上.（分析：P：ww白眼♀×WW紅眼♂→F1： Ww紅眼）；

③若后代雌雄都有紅眼和白眼，則這對基因位于常染色體上.（分析： P：ww白眼♀×Ww紅眼♂→F1： Ww紅眼，ww白眼）

2.在未知顯隱性關系而親本都是純合子的情況下的判斷方法：正反交法（正交：隱雌× 純合顯雄反交：純合顯性雌性× 隱性雄性）

結果預測及結論：A.若正交和反交結果一致，則該基因位于細胞核內的常染色體上.B.若正交和反交結果不一致，則該基因位于細胞核內的X染色體上.

例3假設殘翅果蠅是由于遺傳物質改變引起的，現有一定數量的純種長翅和純種殘翅果蠅，請通過一代雜交實驗來確定該性狀是伴X遺傳還是常染色體遺傳.請寫出你的實驗方法、預測結果及相應結論.（如XAY、XaY可視為純種）

答案 ：將純種長翅雌果蠅×純種殘翅雄果蠅，純種殘翅雌果蠅×純種長翅雄果蠅.

①若兩組雜交結果均是長翅或殘翅，則該基因位于常染色體上.

假設長翅為顯性，若基因位于常染色體上.其分析如下：

正交 P： AA長翅♀×aa殘翅♂→F1：Aa長翅，

反交 P： aa殘翅♀×AA長翅♂→F1：Aa長翅.

同理：假設殘翅為顯性，若基因位于常染色體上.則兩組雜交結果均是殘翅.

②若兩組雜交結果不同，且子代性狀的表現與性別有關，則該基因位于X染色體上.

假設長翅為顯性，若基因位于X染色體上，則其分析如下：

正交P： XAXA長翅♀×XaY殘翅♂→F1： XAXa長翅♀，XAY長翅♂.

反交P： XaXa殘翅♀×XAY長翅♂→F1： XAXa長翅♀，XaY殘翅♂.

同理：假設殘翅為顯性，若基因位于X染色體上.則兩組雜交子代中結果不同，且子代性狀的表現與性別有關.

三、判斷基因位于X、Y染色體的同源區段還是僅位于X染色體上

1.在未知顯隱性關系時的判斷方法：正反交法（用純合隱性個體和純合顯性個體正交和反交）

結果預測及結論：A.若正交和反交結果一致，則基因位于XY同源區段.B.若正交和反交結果不一致，則基因位于X染色體上.

2.已知顯隱性關系時的判斷方法：隱性純合雌性 × 顯性純合雄性

結果預測及結論：A.若子代中的個體全表現為顯性性狀，則基因位于XY同源區段.B.若子代中雌性全表現為顯性性狀，雄性全表現為隱性性狀，則基因位于X染色體上.

例4科學家研究黑腹果蠅時發現，剛毛基因（B）對截毛基因（b）為顯性.現有各種純種果蠅若干，請利用一次雜交實驗來推斷這對等位基因是位于X、Y染色體的同源區段還是僅位于X染色體上.請寫出實驗方法、預測結果及相應結論.（XBY、XbY可視為純種）

答案 將純合的截毛雌果蠅與純合的剛毛雄果蠅雜交，觀察子代雌雄果蠅的性狀.

①若子代中的雌雄果蠅全表現為剛毛，則基因位于X、Y染色體的同源區段.（分析：P： XbXb截毛×XBYB剛毛→F1： XBXb剛毛，XbYB剛毛）

②若子代中雌果蠅全表現為剛毛，雄果蠅全表現為截毛，則基因位于X染色體上.（分析：P： XbXb截毛×XBY剛毛→F1： XBXb剛毛，XbY截毛）