對有關復等位基因問題淺析

米碩

對于基因分離定律和自由組合定律的應用，許多學生感到很頭疼，尤其是遇到控制某性狀的基因有多種時，更是不知道如何去處理，就如何形成解這些問題的理性思維，下面我以幾道例題就復等位基因相關問題進行一個簡單的分析，供大家參考：

例1.野茉莉的花色有白色、淺紅色、粉紅色、紅色和深紅色。

（1）研究發現野茉莉花色受一組復等位基因控制（b1-白色、b2-淺紅色、b3-粉紅色、b4-紅色、b5-深紅色），復等位基因彼此間具有完全顯隱關系。為進一步探究b1、b2…b5之間的顯隱性關系，科學家用5個純種品系進行了以下雜交試驗：

則b1、b2、b3、b4、b5之間的顯隱關系是______.（若b1對b2為顯性，可表示為b1>b2，依此類推）自然界野茉莉花色基因型有幾種______.

（2）理論上分析，野茉莉花色的遺傳還有另一種可能：花色受兩對基因（A/a，B/b）控制，這兩對基因分別位于兩對同源染色體上，每個顯性基因對顏色的增加效應相同且具疊加性.請據此分析一株雜合粉紅色野茉莉自交后代的表現型及比例：______.

（3）若要區分上述兩種可能，可用一株什么品系的野茉莉進行自交？______，并預期可能的結果：若______，則為第一種情況;若______，則為第二種情況.

（4）野茉莉葉片顏色有深綠（DD）、淺綠（Dd）、白色（dd），白色植株幼苗期會死亡.現有深綠和淺綠野茉莉進行雜交得到F1，讓F1植株相互授粉得到F2，請計算F2成熟個體中葉片顏色的表現型及比值______.

【解析】分析圖：（1）純種白色花×純種淺紅色花→F 1淺紅色花，說明淺紅色對白色為顯性，即b2>b1;純種粉紅色花×純種紅色花→F 1為紅色花，說明紅色對淺紅色為顯性，即b4>b3;F 1紅色花×純種深紅色花→F 2深紅色花，說明深紅色對紅色為顯性，即b5>b4;另F 1淺紅色花×F 1紅色花→F 2粉紅色花：紅色花=1：1，即b2b1×b4b3→b4b2， b4b1，b3b2 ，b3b1，說明粉紅色對淺紅色為顯性，即b3>b2。綜合以上可知b 1、b 2…b 5之間的顯隱性關系為b5>b4>b3>b2>b1。

關于求自然界野茉莉花色基因型種類，可以讓學生用數學知識來解答，方法有2種：

方法一：由題可知，控制花色的基因共有5種，依據排列組合知識可知，可以構成的基因型共有C15C15=5×5=25種。但這中間存在個問題，比如b2b1 和b1b2其實是同一種基因型，但這里把它當做是2種不同的基因型，即雜合子種類算重復了。那么5種基因可以形成多少種雜合子呢？依據排列組合知識，從這5種基因里面任取2種構成的都是雜合子，因此共有C25=10種。由此得出，若控制某性狀的基因有5種，那么可以構成的基因型共有C15C15-C25=5×5-10=15種。

總結：若控制某性狀的基因共有n種，則可以構成的基因型共有：C1nC1n-C2n=n2-n（n-1）/2種。

方法2：不論控制花色的基因有幾種，其構成的基因型可以分為兩大類——純合子和雜合子。由題可知，控制花色的基因共有5種，因此基因型中純合子有5種，雜合子有C25=10種，一共有5+C25=5+10=15種。

總結：若控制某性狀的基因共有n種，則可以構成的基因型共有：n+C2n=n+n（n-1）/2種。

（2）由題意可知，花色受兩對基因（A-a，B-b）控制，這兩對基因分別位于兩對同源染色體上，每個顯性基因對顏色的增加效應相同且具疊加性。根據顯性基因的數目可知表現型有5種（分別對應4個顯性基因、3個顯性基因、2個顯性基因、1個顯性基因、0個顯性基因）。因此表現型為粉紅色的個體含含有2個顯性基因，又為雜合子，則基因型只能是AaBb。AaBb自交，后代的表現型及比例深紅色（1AABB）：紅色（2AaBB+2AABb）：粉紅色（4AaBb+1AAbb+1aaBB）：淺紅色（2Aabb+2aaBb）：白色（1aabb）=1：4：6：4：1。

（3）若要區分上述兩種可能，可用一株淺紅色野茉莉進行自交。為什么選擇淺紅色個體？因為淺紅色個體的基因型容易確定，就2種可能：若為第一種情況，則基因型為b2b1或 b2b2;若為第二種情況，則基因型為Aabb或aaBb。若是第一種情況，子代全為淺紅色或淺紅色、白色;若是第二種情況，子代會出現粉紅色。（注：白色個體的基因型雖最容易確定，但由于白色個體的基因型為純合子，其自交不會發生性狀分離，因此也就無法確定其屬于哪一種情況，故不能選白色。）

（4）由于是讓F1植株相互授粉，即自由交配，故可采用配子法，且白色植株幼苗期會死亡，則F2成熟個體中葉片顏色的表現型及比值為深綠：淺綠=9：6。

【答案】（1）b5>b4>b3>b2>b1，??? 15種

（2）深紅色：紅色：粉紅色：淺紅色：白色=1：4：6：4：1

（3）淺紅色，子代全為淺紅色或淺紅色、白色;子代出現粉紅色

（4）深綠：淺綠=9：6

【易錯提醒】已知復等位基因的種類求可以構成多少種基因型時，基因型的種類不是復等位基因種類的平方，因為雜合子的種類算重復了，還要減去雜合子的種類。

例2.某種開紫花的植株有雌性、雄性和兩性三種性別類型，受一組復等位基因A、A+、a控制，其中A基因存在時表現為雌株，不含A基因但有A+基因時表現為兩性植株，只含a基因時表現為雄株。下列有關該植物的描述，正確的是（? ）

A該植物的雄株與雌株雜交，子代雌株所占比例應大于50%

B控制該植物性別的此組復等位基因可組成6種基因型，其中純合子有3種

C該植物體內，葉肉細胞的原生質層有紫色，而根尖細胞的原生質層無紫色

D基因型為A+a的植株連續自交2代，理論上F2中雄株占1/6

【解析】由題意可知，控制該植株性別的基因有3種，依據上題可知：其構成的基因型種類共有C1 3C1 3-C2 3=3×3-3=6種，分別為A+ A+、A+A、A+a、AA、Aa、aa，其中A+ A+、A+a表現為兩性植株;A+A、AA、Aa表現為雌株;aa表現為雄株。但本題較為特殊，一是只有aa表現為雄株，且兩性植株中也只有A+ A+和A+a，即不能產生A的雄配子，因此也就沒有AA這種基因型的雌株，故控制該植物性別的此組復等位基因只可構成5種基因型，其中A+ A+、A+a表現為兩性植株，A+A、Aa表現為雌株，aa表現為雄株。通過上述分析我們知道，控制該植物性別的此組復等位基因可構成5種基因型，其中純合子有2種，故B選項錯誤;并且通過分析可知，雌株都是雜合子（A+A，Aa），所以雌株與雄株（aa）雜交，子代雌株占50%，A選項也錯誤;該植物開紫花，其花瓣細胞的原生質層無色，但液泡內含有色素，整體細胞有顏色，故C選項也錯誤;基因型為A+a的兩性植株自交1代，F1中個體的基因型為A+ A+，A+a，aa，所占比例分別為1/4，1/2，1/4，其中aa不能自交要淘汰掉，故A+ A+，A+a所占比例分別為1/3，2/3，F1再自交一代，F2中雄株只能由基因型為A+a的植株自交產生，故F2中雄株所占比例分別為2/3×1/4=1/6，D選項正確。

【答案】D

【易錯提醒】（1）由題意知，只含a基因時表現為雄株，即雄株的基因型為aa，且兩性植株中也只有A+ A+和A+a，那么就無A的雄配子，進而也就沒有AA這種基因型的雌株，故控制該植物性別的此組復等位基因構成的基因型種類是5種而非6種。（2）由于aa表現為雄株，說明其不能自交，故基因型為A+a的兩性植株自交時，F1中基因型為aa的個體要淘汰掉。

例3.小麥麥穗基部離地的高度受四對基因控制，這四對基因分別位于四對同源染色體上。每個基因對高度的增加效應相同且具疊加性。將麥穗離地27cm的mmnnuuvv和離地99cm的MMNNUUVV雜交得到F1，再用F1代與甲植株雜交，產生F2代的麥穗離地高度范圍是36-90cm，則甲植株可能的基因型為（??? ）

A. MmNnUuVv???????????? B. mmNNUuVv

C. mmnnUuVV???????????? D. mmNnUuVv

【解析】

方法一：由題意可知，每個基因對高度的增加效應相同且具疊加性，基因型為mmnnuuvv的麥穗離地27cm，基因型為MMNNUUVV的麥穗離地99cm，所以每個顯性基因增加的高度是（99-27）÷8=9。現將將麥穗離地27cm的mmnnuuvv和離地99cm的MMNNUUVV雜交得到的F1的基因型是MmNnUuVv，高度為27+9×4=63cm。F1MmNnUuVv與甲植株雜交，產生的F2代的麥穗離地高度范圍是36-90cm，說明產生的F2代的麥穗的基因型中顯性基因的數量是1個到7個。

A.讓F1MmNnUuVv與MmNnUuVv雜交，產生的F2代的麥穗的基因型中顯性基因的數量是0個到8個，A錯誤;

讓F1MmNnUuVv與mmNNUuVv雜交，產生的F2代的麥穗的基因型中顯性基因的數量是1個到7個，B正確;

C.讓F1MmNnUuVv與mmnnUuVV雜交，產生的F2代的麥穗的基因型中顯性基因的數量是1個到6個，C錯誤;

D.讓F1MmNnUuVv與mmNnUuVv雜交，產生的F2代的麥穗的基因型中顯性基因的數量是0個到7個，D錯誤。

方法二：分析同上，F2代麥穗的基因型中顯性基因的數量是1個到7個，而F1MmNnUuVv所產生的配子中顯性基因數目為0-4個，則說明甲植株所產生的配子中顯性基因數目為1-3個。（用F2代中顯性基因個數減去F1所產生的配子中顯性基因個數，其中最小值減最小值，最大值減最大值。理由：假設a+b=c，其中a、b、c都為整數，則要使c最小，只有a和b都最小;同理，要使c最大，則a和b都最大。）

A. MmNnUuVv產生的配子中顯性基因個數為0-4個，不符合題意;

B. mmNNUuVv產生的配子中顯性基因個數為1-3個，符合題意;

C. mmnnUuVV產生的配子中顯性基因個數為1-2個，不符合題意;

D. mmNnUuVv產生的配子中顯性基因個數為0-3個，不符合題意;

【答案】B

以上，就復等位基因有關問題進行了一個簡單的總結，要求學生利用數學知識來解決生物學科中存在的問題，對學生能力要求較高——不僅要掌握知識，更要學會應用，懂得知識的遷移，利用掌握的知識來解決學習過程中存在的問題，這也是新課標對學生的要求，希望同學們在以后的學習過程中加強對這方面能力的培養。