突破难点“基因在染色体上的位置判断”

>>>任园园 申 博

基因在染色体上的位置判断是高中生物遗传规律知识中的重难点，涉及的考点有：基因的分离定律和自由组合定律、基因和性状的关系、伴性遗传、基因突变、染色体变异等。这部分内容具有综合性强、难度高的特点，考查方式多为与遗传规律相关的基因型的推断及实验思路的设计和分析。

近五年全国卷考查情况：

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基因在染色体上位置判断的难点部分可分为两大类型：一是多对等位基因位置的判断；二是与遗传变异相结合，判断某对等位基因的位置。本文以典型习题为切入点，对两大类型问题的解题方法进行分析总结。

一、多对等位基因位置判断（以两对等位基因为例进行分析）

（一）基因都在常染色体上

两对等位基因在常染色体上的位置有两种情况：两对等位基因位于不同对同源染色体上，彼此之间独立遗传，符合基因的自由组合定律；两对等位基因连锁，位于一对同源染色体上。

突破方法：对于雌雄同株的植物来说，选多对具有相对性状的纯合的亲本（AABB×aabb或AAbb×aaBB）进行杂交得到F1(AaBb)，F1自交得到F2，观察并统计F2的表现型及比例。若F2出现9:3:3:1或其变式（如9:6:1），则两对等位基因位于两对同源染色体上；若F2出现3:1或其变式（亲本组合为AABB×aabb），以及F2出现2:1:1或其变式（亲本组合为AAbb×aaBB），则两对等位基因位于一对同源染色体上。

对于雌雄异株的植物和动物来说，选多对具有相对性状的纯合的亲本（AABB×aabb或AAbb×aaBB）进行杂交得到F1(AaBb)，对F1测交得到F2，观察并统计F2的表现型及比例。若F2出现1:1:1:1或其变式（如1:2:1），则两对等位基因位于两对同源染色体上。若F2出现1:1，则两对等位基因位于一对同源染色体上（不考虑交叉互换）。

【经典例题】已知某雌雄同株植物的花色由两对常染色体上等位基因G（g）和F（f）控制，花色有紫花（G_ff）、红花（G_Ff）、白花（G_FF、gg__）三种。现有四种基因型的纯合个体（基因型已知），请设计实验探究两对等位基因的位置关系，并预期实验结果与结论（不考虑交叉互换）。

答案：选多对基因型为GGFF、ggff亲本进行杂交得到F1，F1自交得到F2，观察并统计F2的花色及比例。

预期实验结果与结论：①若子代的花色及比例为紫花∶红花∶白花=3∶6∶7，则G、g和F、f基因分别位于两对同源染色体上；②若子代的花色及比例为红花∶白花=1∶1，则G、g和F、f基因位于一对同源染色体上，且G和F在同一条染色体上，g和f在同一条染色体上。（答案不唯一）

分析：多对常染色体上等位基因的位置，可通过双杂合子的自交或测交结果判断。因此，亲本基因型为GGFF、ggff，得到双杂合子GgFf，由于该植物雌雄同株，可直接进行杂合子自交。再采用“逆向思维”方法，从实验结论入手，逆推实验结果。两对位于常染色体上的等位基因位置关系：分别位于两对同源染色体上；位于一对同源染色体上，由于亲本基因型为GGFF、ggff，所以G和F连锁，g和f连锁。再对以上两种情况分别进行分析即可。

总结：通过双杂合子的自交或测交结果，判断多对常染色体上等位基因的位置。

（二）基因分别在常、X染色体上

突破方法：两对等位基因分别在常染色体和X染色体上，符合基因的自由组合定律，且其中一对性状在遗传上与性别相关联。通过“雌隐雄显法（XY型）”——隐性纯合的雌性个体（aaXbXb）与显性纯合的雄性个体（AAXBY）杂交，观察并统计后代的表现型及比例。若后代中某基因控制的性状，雌性个体全表现为显性性状，雄性个体全表现为隐性性状，则该基因位于X染色体上；若后代两对性状表现型及比例在雌性和雄性个体中相同，则两对基因都在常染色体上。

若为ZW型性别决定，则相反，“雄隐雌显”——隐性纯合的雄性个体（aaZbZb）与显性纯合的雌性个体（AAZBW）杂交，观察并统计后代的表现型及比例。若后代中某基因控制的性状，雌性个体全表现为隐性性状，雄性个体全表现为显性性状，则该基因位于Z染色体上；若后代两对性状表现型及比例在雌性和雄性个体中相同，则两对基因都在常染色体上。

若不知两对相对性状的显隐性，可通过具有相对性状的纯合亲本正、反交，观察并统计后代的表现型及比例。若正、反交实验中有其中一组，后代中某基因控制的性状，雌性个体全表现为显性性状，雄性个体全表现为隐性性状，则该基因位于X染色体上；若后代两对性状表现型及比例在雌性和雄性个体中相同，则两对基因都在常染色体上。若正、反交实验中有其中一组，后代中某基因控制的性状，雌性个体全表现为隐性性状，雄性个体全表现为显性性状，则该基因位于Z染色体上。

【经典例题】研究表明，某动物性别决定为XY型，毛色有白色、棕色、黑色三种，受两对独立遗传的基因A、a和B、b共同控制，基因与性状的关系如图1所示。现有若干纯合的黑色和白色个体，进行如图2的杂交实验，不考虑X与Y的同源区段。

控制该动物毛色的相关基因B、b位于_____染色体上，实验2中亲本的基因型为_______。

答案：X aaXbXb和AAXBY

分析：实验1和实验2构成了正、反交实验，根据实验1无法判断两对基因的位置是否在性染色体上，因此继续分析实验2。实验2中，雌性全为黑色，雄性全为棕色，在不同的性别中表现型不同，肯定有基因位于X染色体上。雌性全为黑色，雄性全为棕色，因此F1都有A基因。雌性黑色，有B基因；雄性没有B基因将棕色转变为黑色，所以B、b基因位于X染色体上。由于两对基因独立遗传，所以A、a基因位于常染色体上，故实验2中亲本的基因型为aaXbXb和AAXBY。

总结：多对等位基因独立遗传，可以通过“雌隐雄显法（XY型）”——隐性纯合的雌性个体与显性纯合的雄性个体杂交判断伴X遗传存在与否。若为ZW型性别决定，则相反，“雄隐雌显法”——隐性纯合的雄性个体与显性纯合的雌性个体杂交判断。若不知显隐性，可通过具有相对性状的纯合亲本正、反交判断伴性遗传存在与否。若与性别相关联，则有一对等位基因在性染色体上。

（三）基因在X染色体上

多对等位基因都在X染色体上的题目较为少见。基因在X染色体上会与性别相关联，两对等位基因都在X染色体上时，两对性状都会与性别相关联，且两对性状对应的基因会出现连锁。

突破方法：通过“雌隐雄显法（XY型）”——隐性纯合的雌性个体（XabXab）与显性纯合的雄性个体（XABY）杂交，若后代雌性个体(XABXab)两对性状都表现为显性，雄性个体（XabY）两对性状都表现为隐性，则两对等位基因都在X染色体上。

若为ZW型性别决定，则相反，“雄隐雌显法”——隐性纯合的雄性个体（ZabZab）与显性纯合的雌性个体（ZABW）杂交，若后代雌性个体(ZabW)两对性状都表现为隐性，雄性个体（ZABZab）两对性状都表现为显性，则两对等位基因都在Z染色体上。

若不知显隐性，可通过具有相对性状的纯合亲本正、反交判断。若正、反交实验中有其中一组，后代雌性个体(XABXab)两对性状都表现为显性，雄性个体（XabY）两对性状都表现为隐性，则两对等位基因都在X染色体上。若正、反交实验中有其中一组，后代雌性个体(ZabW)两对性状都表现为隐性，雄性个体（ZABZab）两对性状都表现为显性，则两对等位基因都在Z染色体上。

【经典例题】某兴趣小组查阅资料得知：果蝇的红眼（W）对白眼（w）为显性，直刚毛(SN)对焦刚毛(sn)为显性，且两对等位基因都在X染色体上。该小组欲通过杂交实验证明两对等位基因的位置都在X染色体上。请你帮助他们设计实验，并预期实验结果。

答案：选多对焦刚毛白眼雌果蝇与直刚毛红眼纯合雄果蝇进行杂交，观察并统计后代表现型及比例。预期实验结果：后代雌性全表现为直刚毛红眼，雄性全表现为焦刚毛白眼。

总结：多对等位基因遗传，可以通过“雌隐雄显法（XY型）”——隐性纯合的雌性个体与显性纯合的雄性个体杂交判断多对等位基因是否都伴X遗传。若为ZW型性别决定，则相反，“雄隐雌显法”——隐性纯合的雄性个体与显性纯合的雌性个体杂交判断。若不知显隐性，可通过具有相对性状的纯合亲本正、反交判断。若每对性状在遗传上都与性别相关联，且两对性状出现连锁现象，则多对等位基因都在X染色体上。

二、变异个体某对等位基因位置判断

（一）与基因突变相结合，等位基因位置判断

突破方法：发生隐性突变的个体，与已有相同性状的个体是否为同一基因控制，可将基因突变的个体与隐性个体杂交，若后代表现为隐性，则与该隐性个体基因位置相同；若后代表现为显性，则与该隐性个体基因位置不同。

【经典例题】一对相对性状可受多对等位基因控制，如某种植物花的紫色（显性）和白色（隐性）这对相对性状就受多对等位基因控制。科学家已从该种植物的一个紫花品系中选育出5个基因型不同的白花品系，且这5个白花品系与该紫花品系都只有一对等位基因存在差异。某同学在大量种植该紫花品系时，偶然发现了1株白花植株，将其自交，后代均表现为白花。假设该白花植株与紫花品系也只有一对等位基因存在差异，若要通过杂交实验来确定该白花植株是一个新等位基因突变造成的，且还是属于上述5个白花品系中的一个，请写出该实验的思路并预期实验结果和结论。

答案：该白花（隐性）植株的后代分别与5个白花品系杂交，观察子代颜色。在5个杂交组合中，如果子代全部为紫色，说明该白花植株是新基因突变形成的；在5个杂交组合中，如果4个组合的子代为紫色，一个组合的子代为白色，说明该白花植株属于这5个白花品系之一。

分析：该白花植株与紫花品系只有一对等位基因存在差异，如果属于上述5个白花品系，则与其中一个品系的基因型相同，与5个品系杂交后代中，有一个组合的子代为白色，4个组合的子代为紫色。如果不属于上述5个白花品系，则与5个品系基因都不相同，与5个品系杂交后代中，5个组合的子代都为紫色。

总结：将基因突变的个体与隐性个体杂交，若后代表现为隐性，则与该隐性个体基因位置相同；若后代表现为显性，则与该隐性个体基因位置不同。

（二）与染色体数目变异相结合，等位基因位置判断

1.与三体相结合，等位基因位置判断

突破方法：某对等位基因的位置，可通过三体个体判断。显性纯合三体与正常隐性个体杂交得到F1，选出F1中三体个体再进行测交得到F2，观察并统计F2表现型及比例。若该基因位于三体染色体上，F1中三体个体基因型为 AAa，F2基因型为 AAa∶aa∶Aaa∶Aa=1∶1∶2∶2，F2表现型比例为5∶1。若该基因不在三体染色体上，F1中三体个体基因型为Aa，F2表现型比例为 1∶1。

注意，不用F1中三体个体间相互杂交（等同于自交）的原因是，若该基因在三体染色体上，则F1三体的基因型为AAa，后代表现型和比例计算较为复杂。

【经典例题】多一条IV号染色体的三体果蝇可以正常生活且能正常减数分裂，但性状和正常个体不同，可用于遗传学研究。果蝇的正常眼(E)对无眼(e)是显性，等位基因位于常染色体上。现利用无眼果蝇与纯合的正常眼IV号染色体三体果蝇交配，探究无眼基因是否位于IV号染色体上。

实验步骤：①用无眼果蝇与纯合正常眼三体果蝇杂交，得F1；

②将F1中三体果蝇与_________交配，得F2；

③观察并统计F2的表现型及比例。

结果预测：若F2中____________，则说明无眼基因位于IV号染色体上；

若F2中_____________，则说明无眼基因不在IV号染色体上。

答案：无眼果蝇 正常眼∶无眼 =5∶1 正常眼∶无眼 =1∶1

分析：采用“逆向思维”的方法，从实验结论入手，逆推实验结果。如果无眼基因在（不在）IV号染色体上，则F1三体基因型为EEe(Ee)。只需判断F1的基因型，对F1进行测交，分别讨论即可。

总结：显性纯合三体与正常隐性个体杂交得到F1，选出F1中三体个体再进行测交得到F2，根据后代表现型和比例判断。

2.与单体相结合，等位基因位置判断

突破方法：突变体对应基因的位置判断，可与单体结合判断。突变体AA分别与各单体杂交得到F1，选F1中与突变体相同性状的单体进行自交，根据后代表现型和比例判断。如果基因在该单体染色体上，F1中与突变体相同性状的单体的基因型为A0，自交后代AA∶A0∶00=1∶2∶1；如果基因不在该单体染色体上，F1中与突变体相同性状的单体的基因型为AA，自交后代全为AA。

注意，不用F1中与突变体相同性状的单体进行测交的原因是，测交无法判断基因的位置。

【经典例题】利用转基因技术将抗虫基因A 和抗除草剂基因R转入烟草（2n=48），获得某个烟草品系。已知基因A位于7号染色体，为了鉴定基因R所在的染色体编号及与基因A的位置关系（如图I、II、III），可将该烟草品系与普通烟草单体（2n-1=47，共24个单体品系可选择）进行杂交（缺失一对同源染色体会导致胚胎无法发育，不考虑染色体片段交换）。

判断：若基因位置为II，可通过F1中抗除草剂单体自交的方法来确认R所在染色体编号。

答案：略。

分析：若基因位置为II，该个体分别与24个普通烟草单体杂交得到F1，如果抗除草剂的基因位于某种品系的单体上，选F1中抗除草剂单体个体RO自交，后代的基因型及比例是 RR∶RO∶OO=1∶2∶1，其中 OO个体由于 2条染色体缺失而导致胚胎不发育，因此F1中抗除草剂单体自交后代都表现为抗除草剂。如果不位于该单体上，则抗除草剂∶不抗除草剂=3∶1。因此，可通过F1中抗除草剂单体自交的方法来确认R所在染色体编号。

总结：突变体分别与各单体杂交得到F1，选F1中与突变体相同性状的单体进行自交，根据后代表现型和比例判断。

基因在染色体上位置判断的相关问题，都有相应套路，在本文所总结的套路之外，还会有一些特殊情况，需要根据具体问题具体分析。认真思考，真正理清思路，才能在复杂的情况下融会贯通。