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浅析有关探究基因位置的遗传实验设计

发表时间：2020/10/28 来源：《教学与研究》2020年10月下作者：肖志平

[导读] 设计实验探究基因的位置是对高中生物必修2第一章与第二章相关知识的综合考查，其类型有设计实验探究基因位于X染色体上还是位于常染色体上；设计实验探究是伴X染色体遗传还是X、Y染色体同源区段的遗传；设计实验探究基因位于常染色体上还是X、Y染色体同源区段等等。

武汉市蔡甸区汉阳一中肖志平 430100

摘要：设计实验探究基因的位置是对高中生物必修2第一章与第二章相关知识的综合考查,类型有设计实验探究基因位于X染色体上还是位于常染色体上；设计实验探究是伴X染色体遗传还是X、Y染色体同源区段的遗传；设计实验探究基因位于常染色体上还是X、Y染色体同源区段等等。这类试题综合性强，对学生的思维能力的要求高，具有很强的区分度与选拔性，很受命题者的青睐，在历年高考与各地的联考、调考中反复出现.
关键词：基因   染色体   遗传实验设计；
        例1.（2016课标1卷.32）已知果蝇的灰体和黄体受一对等位基因控制，但这对相对性状的显隐性关系和该等位基因所在的染色体是未知的。同学甲用一只灰体雌蝇与一只黄体雄蝇杂交，子代中♀灰体:♀黄体:♂灰体:♂黄体为1:1:1:1。同学乙用两种不同的杂交实验都证实了控制黄体的基因位于X染色体上，并表现为隐性。请根据上述结果，回答下列问题：
        （1）仅根据同学甲的实验，能不能证明控制黄体的基因位于X染色体上，并表现为隐性？
        （2）请用同学甲得到的子代果蝇为材料设计两个不同的实验，这两个实验都能独立证明同学乙的结论。（要求：每个实验只用一个杂交组合，并指出支持同学乙结论的预期实验结果。）
        例2.（2017新课标Ⅰ卷?32）某种羊的性别决定为XY型。已知其有角和无角由位于常染色体上的等位基因（N/n）控制；黑毛和白毛由等位基因（M/m）控制，且黑毛对白毛为显性。回答下列问题：
        （2）某同学为了确定M/m是位于X染色体上，还是位于常染色体上，让多对纯合黑毛母羊与纯合白毛公羊交配，子二代中黑毛∶白毛=3∶1，我们认为根据这一实验数据，不能确定M/m是位于X染色体上，还是位于常染色体上，还需要补充数据，如统计子二代中白毛个体的性别比例，若________________________，则说明M/m是位于X染色体上；若________________________，则说明M/m是位于常染色体上。
        本文将从以下几个方面探究有关基因位于X染色体上还是位于常染色体上的解决方法，希望对正在学习高中生物的学子们有所帮助。
        1.相对性状的显隐性已知的问题的实验设计
        若相对性状的显隐性已知，通常只需一个杂交组合即可判断基因的位置，其方法是利用隐性雌性个体与显性雄性个体杂交。
        例：已知果蝇的红眼和白眼是一对相对性状,其中红眼（A）对白眼（a)为显性，且雌雄果蝇均有红眼和白眼类型。若用一次交配实验即可确定这对基因位于常染色体还是在性染色体上，
        （1）选择的亲本表现型应为____________。
        （2）实验预期及相应结论为：
        ①________________________________________________________________
        ②________________________________________________________________
        ③_______________________________________________________________。
        试题分析：本题显隐性已知，我们就可以设计隐性雌性个体与显性雄性个体杂交，如基因位于X染色体上，则亲本基因型为XaXa x XAY,其子代中雌果蝇全部为红眼，雄果蝇全部为白眼；若基因位于常染色体上，则雌性亲本的基因型为aa，雄性亲本的基因型为AA或Aa, 当为AA时子代中雌、雄果蝇全部为红眼性状，当为Aa时子代中雌、雄果蝇均既有红眼又有白眼两种性状。这样我们就可以根据子代性状的情况判断出基因的位置。
        2.相对性状的显隐性未知的问题的实验设计
        若相对性状的显隐性未知且亲本均为纯合子，则可以通过设计正反交实验来确定基因的位置
        例：若实验室有纯合的直毛和分叉毛雌、雄果蝇亲本，你能否通过一代杂交实验确定这对等位基因是位于常染色体上还是X染色体上？请说明推导过程。
        试题分析：此类试题显隐性未知，常用的方法是正交和反交法，即取直毛雌、雄果蝇与分叉毛雄、雌果蝇进行正交和反交，若正、反交后代性状表现一致，则该等位基因位于常染色体上；若正、反交后代性状表现不一致，则该等位基因位于X染色体上
        3.利用摩尔根果蝇杂交实验的方法来确定基因的位置
        1903年，美国科学家萨顿根据基因和染色体的行为存在明显的平行关系，提出了基因在染色体上的假说，1910年，美国科学家摩尔根通过果蝇杂交实验证明了这个假说，其实验过程如下：

        这个实验的关键的一步是将子一代中的红眼雌雄果蝇杂交，结果的特殊性为白眼性状只出现在雄性中，摩尔根根据白眼性状只出现在雄性中的特点得出控制果蝇红眼与白眼的这一对基因位于X染色体上的结论。这个实验给我们提供了一种探究基因位于X染色体上还是位于常染色体上的好方法。
        例．(2018?河北唐山模拟)现有翅型为裂翅的果蝇新品系，裂翅(A)对非裂翅(a)为显性，杂交实验如图。请回答：

         (2)利用非裂翅(♀)×裂翅(♂)杂交，可确定该等位基因是位于常染色体还是X染色体上。还可利用上图中________(♀)×________(♂)，通过一次杂交实验作出判断。
        试题分析：本题亲本为显性雌性与隐性雄性杂交，与摩尔根果蝇杂交实验相同，所以我们就可以利用子代中的显性雌雄果蝇杂交来判断基因的位置，即利用F1中的裂翅雌果蝇与裂翅雄果蝇杂交，若其子代非裂翅性状只出现在雄性果蝇中则基因位于X染色体上，若其子代无论雌雄果蝇均有裂翅与非裂翅两种性状则基因位于常染色体上。
        遗传规律及其应用是必修2乃至整个高中生物的一个重难点，老师在教学过程中应注重引导学生在学习过中多反思多归纳。这样不仅有利于学生突破学习中的难点知识，也利于学生思维能力、解题能力的提升。
参考文献：
[1]核心素养导向的高中生物学教学思考[J]. 周金成. 生物学教学. 2018(02)
[2]高中生物实验中生成学科核心素养探讨[J]. 霍静. 中小学教材教学. 2018(02)
[3]赏析中学生物学中蕴含的美[J]. 高伟. 吉林教育. 2013(02)