基因的连锁与互换定律在高考题中的渗透

安徽 王 提

基因的连锁与互换定律在高考题中的渗透

安徽 王 提

“基因的连锁与互换定律”是摩尔根在遗传学领域的一大贡献，与孟德尔的分离定律、自由组合定律被称为遗传学三大定律。虽然新课标Ⅰ、Ⅱ卷及自主命题的省份的高考大纲都不做要求，但生物学科命题要求考生能运用所学知识与观点，通过比较、分析与综合等方法对某些生物学问题进行解释、推理，做出合理的判断或得出正确的结论。所以近年来全国各地高考试题，总会出现基因连锁与互换定律的考查。为帮助高三学生更好的复习，实现遗传模块的纵深突破，特做以下分析和总结。

一、知识背景

1.果蝇的两个测交实验。

在黑腹果蝇中，灰体（B）对黑体（b）是显性，长翅（V）对残翅（v）是显性。摩尔根用灰体长翅果蝇和黑体残翅果蝇杂交，F1都是灰体长翅。然后，用F1的杂合体雄蝇和雌蝇分别进行以下两种方式的测交，得到的结果却完全不同。

（1）取F1雄蝇和黑体残翅的雌蝇测交

按孟德尔基因自由组合定律预测，应该产生灰体长翅，黑体长翅，灰体残翅，黑体残翅四种表现型的后代，比例应为1∶1∶1∶1。而事实却出乎意料，摩尔根只得到了相同数目的灰体长翅和黑体残翅两种表现型。解释如下：

（2）取F1雌蝇和黑体残翅的雄蝇测交

实验结果后代出现了灰体长翅，黑体残翅，灰体残翅，黑体长翅四种表现型，但是这四种表现型的比例却不是1∶1∶1∶1。解释如下：

2.基因的连锁和交换定律的内容

基因的连锁和交换定律是指在进行减数分裂形成配子时，位于同一条染色体上的不同基因，常常连在一起进入配子;在减数分裂形成四分体时，位于同源染色体上的等位基因有时会随着非姐妹染色单体的交换而发生交换，因而产生了基因的重组。

二、高考渗透

【例1】（2010·福建卷·节选）已知桃树中，树体乔化与矮化为一对相对性状（由等位基因D、d控制），蟠桃果形与圆桃果形为一对相对性状（由等位基因H、h控制），蟠桃对圆桃为显性，下表是桃树两个杂交组合的实验统计数据：

_________________________________亲本组合_______________________________________后代的表现型及其株数__组别表现型乔化________________________________蟠桃____矮化圆桃_______甲_____乔______________________化蟠桃×矮化圆桃______4_________________1_______________00________4_2___________乙_____乔______________________化蟠桃×乔化圆桃__________________________30130________1_4__乔化圆桃_矮化蟠桃

根据甲组的杂交结果可判断，上述两对相对性状的遗传不遵循自由组合定律。理由是：如果这两对性状的遗传遵循自由组合定律，则甲组的杂交后代应出现__________

种表现型，比例应为____________。

【解析】根据自由组合定律，可得知甲组乔化蟠桃DdHh与矮化圆桃ddhh测交，结果后代应该有乔化蟠桃、乔化圆桃、矮化蠕桃、矮化圆桃四种表现型，而且比例为1∶1∶1∶1。根据表中数据可知这两等位基因位于同一对同源染色体上，基因发生连锁。甲组两亲本的基因型为DdHh×ddhh（D、H连锁遗传，d、h连锁遗传），表现型之比为1∶1。乙组两亲本的基因型为DdHh×Ddhh（DdHh中D、H连锁遗传，d、h连锁遗传；Ddhh中D、h连锁遗传，d、h连锁遗传），表现型之比为2∶1∶1。

【答案】4 1∶1∶1∶1

【例2】（2013·北京卷·节选）斑马鱼的酶D由17号染色体上的D基因编码，具有纯合突变基因（dd）的斑马鱼胚胎会发出红色荧光。利用转基因技术将绿色荧光蛋白（G）基因整合到斑马鱼17号染色体上。带有G基因的胚胎能够发出绿色荧光，未整合G基因的染色体的对应位点表示为g，用个体M和N进行如下杂交实验:

（1）根据上述杂交实验推测：

①亲代M的基因型是_____（选填选项前的符号）。

a．DDgg b．Ddgg

②子代中只发出绿色荧光的胚胎基因型包括______（选填选项前的符号）。

a．DDGG b．DDGg

c．DdGG d．DdGg

（2）杂交后，出现红·绿荧光（既有红色又有绿色荧光）胚胎的原因是亲代______（填“M”或“N”）的初级精（卵）母细胞在减数分裂过程中，同源染色体的________________发生了交换，导致染色体上的基因重组。通过记录子代中红·绿荧光胚胎数量与胚胎总数，可计算得到该亲本产生的重组配子占其全部配子的比例，算式为_______________。

【解析】（1）由于M和N的后代中出现了红·绿荧光（dd G_）个体，且绿色荧光个体N的基因型为DdGg，故无荧光个体M一定含有d基因，不含有G基因，故M基因型一定为Ddgg。根据M（Ddgg）与N（DdGg）交配产生的只发出绿色荧光的胚胎一定含有G，故基因型包括DDGg、DdGg。

（2）若M减数分裂时发生交叉互换，也只产生Dg、dg 两种配子，子代不产生红·绿荧光胚胎。由杂交子代出现四种表现型推知N发生了交叉互换，产生了四种配子，即DG、dg、dG、Dg，其中dG和Dg为重组配子。只有当M产生的dg与重组配子dG结合时才产生红·绿荧光胚胎。设重组配子（包括dG和Dg）占其产生全部配子的比例为x，则其产生的dG配子比例为x/2，M产生的dg配子为1/2，计算出红·绿荧光胚胎数量占胚胎总数的比例为x/4，即x/4=红·绿荧光胚胎数量/胚胎总数，可计算出x=4×红·绿荧光胚胎数量/胚胎总数。

【答案】（1）b b、d （2）N 非姐妹染色单体 4×红·绿荧光胚胎数量/胚胎总数

【例3】（2015·四川卷·节选）果蝇的黑身、灰身由一对等位基因（B、b）控制。

（1）实验一：黑身雌蝇甲与灰身雄蝇乙杂交，F1全为灰身，F1随机交配，F2雌雄果蝇表型比均为灰身∶黑身＝3∶1。

（2）另一对同源染色体上的等位基因（R、r）会影响黑身果蝇的体色深度。

实验二：黑身雌蝇丙（基因型同甲）与灰身雄蝇丁杂交，F1全为灰身，F1随机交配，F2表型比为：雌蝇中灰身∶黑身＝3∶1；雄蝇中灰身∶黑身∶深黑身＝6∶1∶1。

①R、r基因位于________染色体上，雄蝇丁的基因型为_____，F2中灰身雄蝇共有_____种基因型。

②现有一只黑身雌蝇（基因型同丙），其细胞（2n＝8）中Ⅰ、Ⅱ号染色体发生如图所示变异。

变异细胞在减数分裂时，所有染色体同源区段须联会且均相互分离，才能形成可育配子。

用该果蝇重复实验二，则F1雌蝇的减数第二次分裂后期细胞中有____条染色体，F2的雄蝇中深黑身个体占____。

【解析】①由交配结果中雄性和雌性的表型比不同可知，R、r基因位于X染色体上。由于F2中非灰身雄蝇基因型为bbXrY、bbXRY，则推出F1雌蝇基因型为BbXRXr；又由于F2雌蝇中没有深黑色，则F1雄蝇基因型为BbXRY。最后由F1雌雄蝇的基因型可知F2中灰身雄蝇共有BBXRY、BBXrY、BbXRY、BbXrY4种基因型。②雌蝇丙（bbXRXR）的一个细胞发生染色体易位后，Ⅰ、Ⅱ号染色体组成新的染色体，此时细胞有7条染色体。重复实验二，则F1雌蝇中有1/2BbXRXr正常，减数第二次分裂后期细胞中含有8条染色体；F1雌蝇中有1/2BbXRXr异常（含7条染色体），减数第二次分裂后期细胞中含有8或6条染色体。F1雄蝇中有1/2BbXRY正常，有1/2 BbXrY异常（含7条染色体）。随机交配，则F2中只有基因型为bbXrY雄蝇为深黑色，F1雌蝇中只有1/2BbXRXr正常个体能产生1/8bXr的卵细胞，异常的个体b和XR组成了新染色体连锁遗传，F1雄蝇中也只有1/2BbXRY正常个体能产生1/8bY的精子，异常的个体b和XR组成了新染色体连锁遗传，故F2中深黑色个体所占比例为1/8×1/8=1/64，F2的雄果蝇中深黑色个体占1/32。

【答案】①X BBXrY 4 ②6或8 1/32

三、知识小结

基因的连锁和交换定律与基因的自由组合定律并不矛盾，它们是在不同情况下发生的遗传规律:位于非同源染色体上的两对（或多对）基因，是按照自由组合定律遗传的，而位于同源染色体上的两对（或多对）基因，则是按照连锁和交换定律遗传的。

（作者单位：安徽省阜阳市太和中学）