高中生物伴性遗传在实践中的应用综合题

近百年来，果蝇被应用遗传化研究的各个方面，而且它是早于人类基因组计划而被测序的一种动物。请回答下列有关问题：
（1）对果蝇基因组进行研究，应测序_________条染色体。
（2）下图为果蝇I、II两个不同的突变品系与野生型正交、反交的结果：

组别	正交	反交
甲	♀野生型×♂突变型I→野生型	♀突变I×♂野生型→野生型
乙	♀野生型×♂突变型II→野生型	♀突变II×♂野生型→♀野生型、♂突变型II

甲组的正交与反交结果相同，则控制果蝇突变型I的基因位于__________染色体上，为__________性遗传；乙组的正交与反交结果不相同，请分别写出乙组正交与反交两亲本的基因型（基因用W、w表示）。
正交：__________；反交：___________。
（3）果蝇灰身和黑身分别由常染色体上的基因B、b控制，现将纯种灰身果蝇和黑身果蝇杂交，产生的F₁代雌雄果蝇随机交配，产生F₂代中所有黑身果蝇除去，让灰身果蝇自由交配，产生F₃代。则F₃代中灰身和黑身果蝇的比例为__________。
（4）已知果蝇的直毛与非直毛是一对等位基因。若实验室有纯合的直毛和非直毛雌、雄果蝇亲本，欲通过一代杂交试验确定这对等位基因是位于常染色体上还是X染色体上，请设计杂交试验方案并说明推导过程。

果蝇是一种小型蝇类，因其具有易饲养，培养周期短，染色体数目只有8条，相对性状易区分等特点，所以是遗传学中常见的试验材料。结合所学遗传变异的知识回答下列问题：
（1）果蝇的体细胞内有         个染色体组。其单倍体基因组有       条染色体。
（2）已知猩红眼和亮红眼为控制果蝇眼色的一对相对性状，由等位基因A、a控制，圆形眼和棒状眼为控制果蝇眼形的另一对相对性状，由等位基因B、b控制。现有一对猩红棒状眼的雌雄果蝇交配，得到F₁表现型及比例如下表：

	猩红圆眼	亮红圆眼	猩红棒眼	亮红棒眼
雄蝇	3/16	1/16	3/16	1/16
雌蝇	0	0	6/16	2/16

则可以得知这两对相对性状的显性性状分别是_____________________________；控制眼色和眼形的基因分别位于                染色体上；F₁中亮红圆眼果蝇的基因型为       ；如果让F₁中表现型为猩红棒眼的雌雄果蝇自由交配得到F₂，那么F₂中亮红圆眼果蝇的概率是_________________。

果蝇的X染色体和Y染色体是一对同源染色体，但其形态、大小却不完全相同。右图为果蝇X、Y染色体同源和非同源区段的比较图解，其中A与C为同源区段。请回答下列有关问题： 

（1）在减数分裂形成配子时，X、Y染色体彼此分离发生在第         次分裂。 
（2）若在A段上有一基因“E”，则在C段同一位点可以找到基因          ；此区段一对基因的遗传遵循                定律。
（3）如果某雄果蝇B区段有一显性致病基因，则其与正常雌蝇交配，后代发病几率为          ；如果此雄果蝇的D区段同时存在另一致病基因，则其与正常雌蝇交配，后代发病率为           。
（4）已知在果蝇的X染色体上有一对基因H、h，分别控制的性状是腿部有斑纹和腿部无斑纹。现有纯种果蝇若干，请通过一次杂交实验，确定H、h基因在X染色体上的位置是A段还是B段。
实验步骤：①选用纯种果蝇做亲本，雌性亲本表现型为                     ，雄性亲本表现型为                     。②用亲本果蝇进行杂交。③观察子代果蝇的性状并统计记录结果。
结果分析：若                   ，则H、h基因位于       段。

石刁柏（俗称芦笋，2n=20）号称“蔬菜之王”，属于XY型性别决定植物，雄株产量明显高于雌株。石刁柏种群中抗病和不抗病受基因A 、a控制，窄叶和阔叶受B、b控制。两株石刁柏杂交，子代中各种性状比例如下图所示，请据图分析回答：

（1）如果分析石刁柏的核基因组，需要至少研究     条染色体；若一株石刁柏的性染色体组成是XYY，最可能是亲代中      植株的减数分裂发生异常所致。
（2）运用         方法对上述遗传现象进行分析，可判断基因A 、a位于        染色体上，基因B、b位于            染色体上。
（3）亲代基因型为♀          ×♂            。子代表现型为不抗病阔叶的雌株中，纯合子与杂合子的比例为               。
（4）请从经济效益的角度考虑，应选            植株通过组织培养进行大规模生产。

果蝇是非常好的遗传实验材料，请结合相关知识分析回答：
(1)图A和图B表示果蝇甲和果蝇乙Ⅱ号染色体上的部分基因(注：果蝇甲和果蝇乙是亲子代关系)。请据图回答：

①图A中的朱红眼基因与深红眼基因是       关系（填“等位基因”或“非等位基因”）。
②与图A相比，图B发生了变异，此变异属于     。
(2)果蝇种群中常出现性染色体异常的个体，从而产生不同的表现型。已知：性染色体组成为XXX和YO（细胞中只有一条Y染色体，没有X染色体）时表现为胚胎期致死，XXY时表现为雌性可育，XYY时表现为雄性可育，而XO（细胞中只有一条X染色体，没有Y染色体）表现
为雄性不育。为探究果蝇眼色的遗传方式，摩尔根做了下列杂交实验：①白眼雄果蝇×红眼雌果蝇→全部红眼；②白眼雌果蝇×红眼雄果蝇→1/2白眼雄、1/2红眼雄。但蒂更斯通过大量实验发现白眼雌果蝇与红眼雄果蝇的杂交子代有少数例外：2000～3000只雌果蝇中出现一只白眼可育果蝇，每2000～3000只雄果蝇中出现一只红眼不育果蝇。请用遗传图解解释蒂更斯实验中为什么会出现例外（设有关基因为B、b）。     
(3)遗传学上将染色体上某一片段及其带有的基因一起丢失的现象叫缺失。若一对同源染色体中两条染色体在相同区域同时缺失叫缺失纯合子，若仅一条染色体发生缺失而另一条正常叫缺失杂合子。缺失杂合子的生活力降低但能存活，缺失纯合子常导致个体死亡。
现有一红眼果蝇X^BY与一白眼雌果蝇X^bX^b杂交，子代中出现一只白眼雌果蝇。请采用两种方法判断这只白眼雌果蝇的出现是由于缺失造成的，还是由于基因突变引起的?（请用文字加以说明）
方法一（从细胞学角度分析）：     
方法二（从遗传学角度分析）：     

小鼠是遗传学研究的常用动物，请分析回答下列问题：
（1）小鼠的有毛（A）对无毛（a）为显性，肤色由基因B、b控制（BB表现黑色；Bb表现灰色；bb表现白色），分析回答：
①已知A、a位于常染色体上，B、b位于X染色体上，则无毛灰色小鼠的基因型是＿＿＿＿＿＿，让其与杂合有毛黑色小鼠交配，后代产生无毛白色鼠的概率是＿＿＿＿。
②现有一只基因型为AAX^BX^b的有毛灰色鼠，欲获得无毛白色新类型小鼠，请写出杂交选育方案（其余供选亲本皆为纯合体）。＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
（2）生物的性状受基因控制，下图表示小鼠细胞内某基因表达时的部分生理过程。

①小鼠细胞中可进行如图所示生理过程的结构有＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿，合成丙物质除需图中乙作模板外，还需＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
②以乙为模板形成丙的过程中，碱基配对方式是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
③图中甲的名称是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿，它在该图中的移动方向是＿＿＿＿＿。（用图中字母和箭头表示）
（3）由于基因突变，导致小鼠细胞内某种蛋白质中的一个赖氨酸被氨基酸X所取代，有关氨基酸的密码子如下表所示，分析回答：

①若氨基酸X为甲硫氨酸，且基因中只有一个碱基对发生改变，则基因中发生的改变是＿＿＿＿＿＿。
②氨基酸X为表中哪一种氨基酸的可能性最小？＿＿＿＿＿＿原因是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
③从表中可看出密码子具有＿＿＿＿＿＿的特点，这种特点对生物体生存和发展的意义是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

（1）在摩尔根设计的果蝇遗传实验中，非常关键的一组实验是：白眼雌蝇与红眼雄蝇交配。请写出其子代的基因型和表现型                。（红眼、白眼基因用W、w表示）
（2）摩尔根的合作者布里吉斯做了很多这样的交配，发现有少数例外。大约每2000——3000个子代个体中，有一个白眼雌蝇或红眼雄蝇。
①对这种现象合理的解释是：雌果蝇卵原细胞减数分裂过程中，在2000～3000个细胞中，有一次发生了差错，因而产生了      或      两种异常卵细胞。已知果蝇的Y染色体在性别决定中失去了作用，其体细胞中含一个X染色体为雄性，含两个X染色体为雌性。故例外的白眼雌果蝇是上基因组成为      的卵细胞和基因组成为  
             的精子受精后发育而成。例外的红眼雄蝇的基因型为      。
②光学显微镜可以观察到有丝分裂中的染色体的数目及形态。请提出一个验证上述解释的简单实验思路，并预期实验结果。
实验思路：                                 。
预期实验结果：                               

鸡的羽毛有芦花和非芦花两种，由一对同源染色体上的一对等位基因控制，芦花（B）对非芦花（b）是显性。芦花鸡羽毛在雏鸡阶段的绒羽为黑色且头顶有黄色斑点。为了确定B和b基因的位置（即B、b基因是位于常染色体、Z染色体的非同源区段还是Z、W染色体的同源区段），可选择纯合的芦花雌鸡和非芦花雄鸡杂交（Z^BW和Z ^bW看作纯合子）。
（1）若F₁表现型为__________________，则可以肯定B、b基因位于Z染色体的非同源区段（即W染色体上没有与之等位的基因）上。
（2）若F₁全为芦花鸡，则B、b基因位于_____________。若欲再通过一代杂交作进一步的判断，其最简单的方法是______________   _                           。
（3）假设实验已确定B、b基因位于Z染色体的非同源区段上。现有一蛋用鸡养殖场为了降低饲养成本，提高经济效益，在他们扩大养殖规模时，请你为他们提供一种亲本配种的方法及筛选的措施，以实现他们的愿望。
亲本的基因型：________________。筛选措施：____________________。

(12分）果蝇是一种非常小的蝇类，遗传学家摩尔根曾因对果蝇的研究而获得“诺贝尔奖”。近百年来，果蝇被应用于遗传学研究的各个方面。请回答下列有关问题：
（1）科学家愿意选择果蝇作为遗传学研究的实验材料的原因是①                                    ②                                      。
（2）摩尔根利用x 射线照射处理红眼果蝇，之所以能获得白眼果蝇是因为发生了             。
（3）右图为果蝇的原始生殖细胞中染色体组成及染色体上部分基因分布的示意图。该图所示果蝇的一个原始生殖细胞经减数分裂可产生
       种基因型的配子。若只考虑D（d ）和A ( a ）基因，让该果蝇与基因型相同的异性果蝇交配得到F_l，然后将F₁中所有基因型为A_dd 的雌果蝇与基因型为aadd 的雄果蝇混养，让其随机交配，则理论上F₂中基因型为Aadd 的个体所占比例为              。

（4）一个基因型为AaX^WY 的雄果蝇产生了一个AX^W的精子，那么与该精子同时产生的另三个精子的基因型为                            。
（5）已知果蝇的长翅和残翅是一对相对性状（长翅B、残翅b）,且雌雄果蝇均有长翅和残翅的类型。若一次交配实验即可证明这对基因位于何种染色体上，选择的亲本表现型应为          。（6）果蝇的长翅对残翅为显性。但是纯合的长翅品系的幼虫，在35℃条件下培养（正常培养温度为25℃），长成的成体果蝇仍为残翅，这种现象称为“表型模拟”。这种模拟的表现型在正常温度下能否遗传？为什么？                                      。

摩尔根曾做过下列实验：当他让白眼雄果蝇和红眼雌果蝇交配时，结果后代全部是红眼果蝇；当他让白眼雌果蝇和红眼雄果蝇交配时，结果后代既有红眼果蝇，又有白眼果蝇，并且白眼果蝇全部是雄性的，红眼果蝇全部是雌性的。试分析回答下列问题：
（1）从该实验请推断红眼与白眼的遗传方式是细胞质遗传还是细胞核遗传?请说明理由。              ，                                               。
（2）若已知控制红眼与白眼的基因位于细胞核中，依据该实验回答：
①显性性状是           ；
②通过该实验推断这对基因是位于常染色体上还是X染色体上?请说明理由。              ，                                                 ；
（3）果蝇中另有直刚毛（B）、截刚毛（b）一对相对性状，位于常染色体上。生物小组的同学用两只直刚毛红眼雌、雄果蝇交配得到下表类型和数量的子代。(控制眼色的基因用A、a表示)

	直刚毛红眼	直刚毛白眼	截刚毛红眼	截刚毛白眼
雄蝇	302	298	97	102
雌蝇	596	0	201	0

①两只直刚毛红眼亲本的基因型为                ，                        。
②子代雌雄果蝇的基因型共有       种，直刚毛红眼雌果蝇的基因型及其比例是                                      。

果蝇的卵原细胞在减数分裂形成卵细胞过程中常会发生染色体不分开的现象，因此，常出现性染色体异常的果蝇，并产生不同的表现型，如下表所示：

受精卵中异常的性染色体组成方式	表现型
XXX	在胚胎期致死，不能发育为成虫
YO（体细胞中只有一条Y染色体，没有X染色体）	在胚胎期致死，不能发育为成虫
XXY	表现为雌性可育
XO（体细胞中只有一条X染色体，没有Y染色体）	表现为雄性不育

 (1)经分析出现异常受精卵XXY的原因，可能是由于雌果蝇次级卵母细胞减数分裂第二次分裂后期着丝点分离后，两条XX没有平均分配到两极，产生异常卵细胞XX，与正常精子Y结合后形成异常受精卵XXY；除此以外，最可能是                             
                                                                          。
(2)研究发现，果蝇的白眼性状是由基因隐性突变（D→d）引起的性状改变，且该基因不在Y染色体上，现有一定数量的白眼和红眼果蝇（均有雌雄个体），请你通过一次杂交实验确定这对相对性状是否为伴性遗传。(果蝇一次交配的后代数量较多，不考虑突变情况)
①你选择的亲本的表现型为                             
②对可能出现的结果进行分析：
如果                                                    ，则为常染色体遗传；
如果                                                 ，则为伴x染色体遗传。
③写出伴性遗传的图解
(3)在上述实验中，如果已确定果蝇控制眼色的基因位于X染色体上，我们再重复多次该实验(所选亲本组合与上述实验相同)发现，在上述结果③的基础上有少数例外，大约每2000个子代个体中，有一个白眼雌蝇或红眼雄蝇(不育)。根据上表信息，我们可以判断出实验中出现的少数例外的白眼雌蝇或红眼雄蝇(不育)的基因型为           、          ，这种性状的出现是由于                            (变异来源)引起的。

刺毛鼠（2N=16）背上有硬棘毛，体浅灰色或沙色，张教授在一封闭饲养的刺毛鼠繁殖中，偶然发现一只无刺雄鼠（浅灰色），全身无棘毛，并终身保留无刺状态。张教授为了研究无刺小鼠的遗传特性，让这只无刺雄鼠与雌性刺毛鼠交配，结果F₁全是刺毛鼠；再让F₁刺毛鼠雌雄交配，生产出8只无刺小鼠和25只刺毛鼠，其中无刺小鼠全为雄性。
（1）张教授初步判断：
①该雄鼠无刺的原因是种群中基因突变造成的，而不是营养不良或其他环境因素造成的。
②控制无刺性状的基因位于性（X）染色体上。
写出张教授作出上述两项判断的理由：
作出判断①的理由                                                。
作出判断②的理由                                                。
（2）若该浅灰色无刺雄鼠基因型为BbX^aY（基因独立遗传），为验证基因的自由组合定律，则可用来与该鼠进行交配的个体基因型为                      。
（3）若该浅灰色无剌雄鼠的某精原细胞经减数分裂产生了一个BbbX^a的精子，则同时产生的另外三个精子的基因型分别为            、Y、Y，这四个精子中染色体数目依次为          ，这些精子与卵细胞结合后，会引起后代发生变异，这种变异属于             。

Ⅰ. （1）如果果蝇的红眼和白眼是一对相对性状（基因用A 和a表示），灰色和黑色是一对相对性状（基因用B和b表示）。两只灰身红眼雌、雄果蝇交配得到下表类型和数量的子代。

	灰身红眼	灰身白眼	黑身红眼	黑身白眼
雄蝇	152	148	48	52
雌蝇	297	0	101	0

①果蝇的红眼和白眼这对相对性状的遗传方式为                             。两只灰身红眼亲本中雌性亲本的基因型为              。   
②让子代中灰身雄蝇与黑身雌蝇杂交、后代中黑身果蝇所占比例为              。
③在子代中，纯合灰身红眼雌蝇占全部子代的比例为          。
Ⅱ芦笋是常见的雌雄异株植物之一，为XY型性别决定，雌株的性染色体为XX，雄株的性染色体为XY，其染色体数目为2N=20。野生型芦笋叶窄，在野生种群中，一株雌芦笋的一条染色体上某基因发生了突变，由窄叶突变成为阔叶，用该植株与野生型雄株杂交，F₁雌雄植株中均有窄叶，也有阔叶。（基因用字母B、b表示）
（1）在窄叶和阔叶这对相对性状中，显性性状是　　　　　　　。
（2）上述杂交实验的结果能否确定阔叶基因在X染色体上还是在常染色上？        。用文字简要说明推断过程。
 
 
 
（3）假如控制窄叶和阔叶的基因位于X染色体上。由于雄株的产量高于雌株，某园艺场需要通过一次杂交育种培育出一批在幼苗时期就能识别出雄性的植株，请你设计一个简单实用的杂交方案。（提供的植株有阔叶雌雄株、窄叶雌雄株，要求用遗传图解表示杂交方案，并作简要说明）

葫芦科中一种称为喷瓜的植物其性别不是由异型的性染色体决定，而是由3个复等位基因a^D、a⁺、a^d决定的，每株植物中只含有中的两个基因。它们的性别表现与基因型如表8所示，请根据上述信息回答下列问题：
表8

性别类型	基因型
雄性植株	a^Da^+、a^Da^d
两性植株	a^+a^+、a^+a^d
雌性植株	a^da^d

（1）由表2可知，决定雌性、雄性、两性植株的基因依次是             。
（2）3个复等位基因a^D、a⁺、a^d的存在说明基因突变具有               。
（3）a^D、a⁺、a^d这三个基因的显隐性关系是                             
（4）请解释雄性植株中不存在纯合子的原因：                         
                                      。
（5）雄株I与雌株杂交，后代中既有雄株又有雌株，且比例为1：1，则雄株I的基因型是                 。
（6）为了确定两性植株的基因型，用上述表格的植株为实验材料，设计最简单的交配实验，应该怎样进行？（简要写出交配组合、预期结果并得出结论）

I．下图为人类中的一种单基因遗传病系谱图。请回答：

仅根据该系谱图，不能确定致病基因是位于常染色体上，还是位于X染色体上。如果致病基因位于X染色体上，Ⅲ₅是携带者，其致病基因来自I₂的概率为              ；如果致病基因位于常染色体上。Ⅲ₅是携带者，其致病基因来自I₂的概率为              。
II．鸽子从出生到成年，雌雄个体在外观上几乎完全一样，仅凭肉眼难以区别性别。已知雌性鸽子的性染色体组成为ZW，雄性鸽子的性染色体组成为ZZ。在鸽子中有一伴Z染色体的复等位基因系列，B₁（灰红色）对B（蓝色）显性，B对b（巧克力色）显性。现有一只灰红色鸽子和一只蓝色鸽子，它们的后代中，出现了一只巧克力色的个体，据此能否判断出这3只鸽子的性别？请用遗传图解辅以文字表达的方式推导结果。