生物遗传中的几种特殊类型

帚 |24雹 _帚 ll’朋 2008年 甲 字 生 韧 字 Middle School Biology V01．24 No．11 2008 文件编号：1003—7586(2008)11—0054—03 生物遗传中的几种特殊类型 胡四新 (湖北省远安县职业教育中心学校 444200) 摘 要 生物有些遗传现象在现行高中生物教材中并没有涉及，比如蜂类中雄蜂的遗传、伴性遗传 中的Y连锁和 x、Y连锁遗传、合子致死及基因互作引起的后代性状分离比的变化等 实际上，这 类遗传现象其遗传本质并不违背遗传的基本规律．也没有超出学生的认知水平和知识能力范围．本 文对这类特殊的遗传类型进 了归类 关键词 遗传 遗传类型 生物 中图分类号 G633．91 文献标识码 B 遗传部分是生物高考考试的重点内容。关于遗传 部分的考查有一类考情景较新，这类考题所反映的 遗传现象在高中生物教材中一般并没有涉及，比如在 2004年和2007年全国理综卷中就分别出现了由于 合子致死引起杂交后代中性状分离比的变化和伴性 遗传中等位基因位于x、Y性染色体上遗传类型的考 题。本文对这类特殊的遗传现象进行了归类分析。 1 蜂类的遗传 蜂类的性别决定不仅与染色体数目有关，而且也 与环境有关。在蜂类家族中有蜂王、雄蜂和工蜂3类 成员，其中蜂王和工蜂均是由受精卵发育形成的雌 蜂，属于二倍体，由于它们在发育过程中摄取的营养 物质不同，结果分别发育形成了正常能生育的蜂王和 不能生育的工蜂；而雄蜂则是由未受精的卵细胞直接 发育形成的单倍体，其职能是与蜂王交配，生儿育女。 那么，既然雄蜂是单倍体的生物，它是如何产生精子 的呢?原来雄蜂的精原细胞的减数分裂也经过连续的 两次分裂，只是第一次分裂与正常的分裂不同，并不 出现染色体的减数。而在第二次分裂时，每条染色体 则按常规进行姐妹染色单体的分离，于是精子内的染 色体与精原细胞的相同 (即精子和雄蜂的基因型相 同)。 · 【例 1】 雌蜂和一雄蜂交配产生 F ，在 F 雌雄 个体交配产生的F 中，雄蜂基因型为AB、Ab、aB、ab 四种，雌蜂的基因型共有 AaBb、Aabb、aaBb、aabb四 种，则亲本的基因型是( ) A．aabbxAB B．aaBbxAb C．AAbb~aB D．AABB~ab 、 分析：F：中雄蜂的基因型就是 F 中蜂王所产生 的配子的基因型。根据 F2中雄蜂有四种基因型，可推 知F 中蜂王的基因型为AaBb。再结合 F2中雌蜂有 AaBb、Aabb、aaBb、aabb四种基因型，可知 F 雄蜂的 基因型为 ab。从 F 雄蜂的基因型 ab，可得出亲本蜂 王的基因型为aabb；因 F 蜂王的基因型为 AaBb，进 而可推知亲本雄蜂的基因型为AB。因此，选A。 2 遗传基本规律中的特殊类型 2．1 基因分离定律中性状分离比的特殊类型 具有一对等位基因的个体进行自交，在完全显性 的情况下，根据基因的分离定律可知后代性状分离比 为3：l。但是对于有些生物来说其性状的遗传并不表 现出这样的规律。 【例2】 在一些性状的遗传中，具有某种基因型 的合子不能完成胚胎发育，导致后代中不存在该基 因型的个体，从而使性状的分离比例发生变化。小鼠 毛色的遗传就是一个例子。一个研究小组，经大量重 复实验，在小鼠毛色遗传的研究中发现： (1)黑色鼠与黑色鼠杂交，后代全部为黑色鼠； (2)黄色鼠与黄色鼠杂交，后代中黄色鼠与黑色 鼠的比例为2：1； (3)黄色鼠与黑色鼠杂交，后代中黄色鼠与黑色 鼠的比例为 1：1。 根据上述实验结果，回答下列问题(控制毛色的 显性基因用A表示，隐性基因用 a表示)：① 黄色鼠 的基因型是 ，黑色鼠的基因型 是 。② 推测不能完成胚胎发育的合 子的基因型是 分析：根据(2)组中黄色鼠与黄色鼠杂交，后代中 出现黑色鼠这一实验结果，可推测出黄毛色为显性性 状，黑毛色为隐性性状，从而可知黄色鼠的基因型为 Aa，黑色鼠的基因型为 aa。(2)组的实验从理论上推 测，后代中黄色鼠与黑色鼠的比例应为3：1，而实际结 果却为 2：1，联想到题干所描述的“具有某种基因型的 合子不能完成胚胎发育，导致后代中不存在该基因型 的个体，从而使性状的分离比例发生变化”，据此，可 推测出不能完成胚胎发育的合子的基因型是AA。 2．2 基因自由组合定律中性状分离比的特殊类型 按照基因自由组合定律，基因型为AaBI：；的个体 自交(两对基因独立遗传)，后代应出现四种表现型， 并呈现9：3：3：1的性状分离比。然而，这种性状的遗传 规律只是在两对独立遗传的等位基因分别控制两对 相对性状，而且两对基因互不影响的情况下才会出 现。实际上，生物性状的遗传是一个非常复杂的问题， 性状与基因之间往往并不是“一对一”的关系，而常常 是某一性状同时受到两对或两对以上的等位基因控 制或者是某一性状的遗传是两对或两对以上的等位 基因相互作用的结果。 【例3】 在西葫芦的皮色遗传中，已知黄皮基因 (Y)对绿皮基因(Y)为显性，但在另一白色显性基因 (W)存在时，则基因Y和Y都不能表达(两对基因独 立遗传)。现有基因型为WwYy的个体自交，其后代 表现型种类及比例是( ) A．4种，9：3：3：1 B．2种，13：3 C．3种，12：3：1 D．3种，10：3：3 分析：由于颜色性状的遗传不仅受到Y和Y的 控制，还受到白色显性基因(w)的影响，可知后代性 状的遗传将不符合 9：3：3：1的分离比。因两对基因独 立遗传，故基因的遗传仍遵循基因的自由组合定律， 在WwYy个体的自交后代中应出现9种基因型，其中 w_Y一类型中有 4种、w-w中 2种、wwY一中 2种及 wwyy1种。根据基因的自由组合定律，可知w_Y一、W_ YY、wwY一、wwyy四种类型在后代中所占比例分别为 9／16、3／16、3／16、1／16。结合题干所给信息：白色显性 基因(w)存在时，基因Y和Y都不能表达，可推知 w— Y一和W_yy果皮均为白色 (占后代个体数的12／16)；而 wwY果皮呈黄色(占346)，wwyy呈绿色(占1／16)。选C。 3 伴性遗传中的特殊类型 伴性遗传有不同的类型，这些类型与性染色体的 结构和控制性状的基因在性染色体上的位置有密切 的关系(图 1)。 m，、 x的差异部分1 I。l I『的差异部分ol Y1 I IOl l u 丘，r口 ，J 同源部分f一-1同源部分 一 X Y 图 1 性 染色体示意 从图1可以看出，作为同源染色体的x、Y其形 状和大小并不相同，Y染色体明显比x染色体短小。 在结构上，x和Y只有一部分是同源的。在同源部分 上基因都是成对的，互为相同基因或等位基因(如在 x某座位上有 A基因，则在Y的相应位点上也有相 应基因A或a)；另一部分则是非同源区段(即x和Y 上的差异部分)，该部分基因不是等位基因，在x和Y 上各自含有特有的基因，分别控制特定的性状。 - 可见，基因在性染色体上的位置有三种情况：在 x的差异部分、Y的差异部分及x和Y的同源部分。 相应地，把伴性遗传也分为3种类型，即伴x遗传、 伴Y遗传和伴XY遗传。 3．1 伴 Y遗传 【例4】 (2005年广东省高考)某种人类疾病的 遗传系谱如图2所示，则控制该病的遗传方式很可能属 于( ) A．伴x遗传 B．伴Y遗传 c．常染色体遗传 D．细胞质遗传 图 2 某种人 类 疾病 的遗传 图谱 分析：伴Y遗传控制性状的基因仅存在于Y染 色体的差异部分，而在x上没有它的等位基因或相 同基因。由于Y染色体只存在于男性个体，这样Y染 色体差异部分上的基因所决定的性状只能由父亲传 给儿子，而不传给女儿，即呈所谓的限雄遗传现象。该 系谱图具有上述遗传特点，所以该病最可能的遗传方 式是伴 Y遗传，答案选B。 3。2 伴 XY遗传 伴XY遗传相应的基因存在于x和Y染色体的 同源区段上。这种类型的遗传，无论是雌性个体还是 雄性个体，控制性状的基因在体细胞内都是成对存在 的，成对基因互为相同基因或等位基因。 【例 5】 (2007年全国卷)已知果蝇刚毛和截毛 这对相对性状由x和Y染色体上一对等位基因控 制，刚毛基因(B)对截毛基因(b)为显性。现有基因型 分别为 XBx 、XBY 、xbX 和 XbY 的四种果蝇。 (1)根据需要从上述四种果蝇中选择亲本，通过 两代杂交，使最终获得的后代果蝇中，雄性全部表现 为截毛，雌性全部表现为刚毛，则第一代杂交亲本中， 雄性的基因型是 ，雌性的基因型是 ；第 二代杂交亲本中，雄性的基因型是 ，雌性的基 因型是 ，最终获得的后代中，截毛雄果蝇的基 因型是 ，冈4毛雌果蝇的基因型是 。 (2)根据需要从上述四种果蝇中选择亲本，通过 两代杂交，使最终获得的后代果蝇中雌性全部表现为 截毛，雄性全部表现为刚毛，应如何进行实验?(用杂 交实验的遗传图解表示即可) 分析：(1)要最终获得后代雄性果蝇全为截毛 (XbY )，雌性全为刚毛(xBX一)，x 只能由上一代个体 的雄性个体提供，且它提供的Y一定是Y ，因此第二 代杂交亲本的基因型为xBY 和xbx ；要想获得第二 代杂交亲本x 的雄性个体，根据Y 来自第一代杂 交亲本中的父本，XB来自第一代杂交亲本中的母本 以及题目所限定的4种基因型类型，可知第一代杂交 亲本的基因型应该为xbY 和xB)(。。答案：xbY 、xB)( 、 X呷 、XbX 、XbY 、XB)( 。 (2)要使最终获得的后代雌性果蝇全部为截毛 (XbX )，雄性果蝇全部为刚毛(x呷一或X-Y )，那么第 二代杂交亲本中雌性个体只能提供 x ，雄性个体提 供的x染色体也只能是xb，提供的Y染色体应为 YB。因此第二代杂交亲本的基因型为xbY 和xbX 。要 想获得xbY 的雄性个体，第一代杂交亲本果蝇应选 择x 和xbx 进行杂交。杂交实验遗传图解如图3、 图4所示。 F Xbx“ XByB (淘汰) (保留) 图3 第一代杂交实验遗传图解 P XbX × Xbyh + F Xbx“ XhY 截毛雌蝇 刚毛雄蝇 图 4 第二代杂交实验遗传图解 4 杂合子自交后代不一定出现性状分离 一 般的观点认为，杂合子自交后代一定会出珊陛 状分离。实际上，这种观点只适用于二倍体生物，对多 倍体生物并不一定适用。例如，四倍体生物杂合子有 3种类型，包括 AAAa、AAaa和 Aaaa，表 1是它们产 生配子及自交后代性状分离的情况。 表l 四倍体杂合子的配子及自交情况 基因型 配子比例 自交后代的表现型比例 AAAa AA：aa=1：l 全部显性 AAaa AA：Aa：aa=1：4：1 显性：隐性=35：1 Aaaa Aa：aa=l：l 显性：隐性=3：l 从上表可以看出，杂合四倍体生物AAAa个体自 交，后代只有一种表现型，并未出现性状分离。由此可 见，杂合子自交后代并不一定会出现性状分离。 此外，对于二倍体的生物来说，如果杂合子自交 或具有相同基因型的杂合子杂交产生的后代中隐性 纯合子在合子或胚胎发育期就死亡的，后代将只出现 显性性状的个体，也不会出现性状分离现象 欢迎订阅2009年《中学生物学》杂志 《中学生物学》是南南京师范大学主办的一本面向中学生物学教学改革和发展的杂志，本刊创办 于 1985年。本刊所设的栏 目有生物学基础知识与参考 、生物学教学研究、生物学实验技术与科 技活动、生物学习题与练习、生物教育硕士论坛和中学生物学课程改革等栏 目。栏 目特色表现在 ：关 注中学生物课程和教学改革的方向，提供可资借鉴的教学改革成功经验，倡导进行科学探究实验和研 究性学习，探索现代化技术在中学生物教学中的应用，分析研究高考动向等，栏目体现知识性、实用性、 创新性 、超前性的统一。 2009年《中学生物学》杂志，将秉承为中学生物教学和改革服务的宗旨，同时更好的为从事中学 生物教学的教师提供高质量的服务。热忱欢迎各位教师来信提m宝贵意见．来稿交流教学研究心得。 《中学生物学》杂志，邮发代号28—68，每期定价6．50元。全年 12期，总价78元。全国各地邮局 (所)均可办理订阅手续，欢迎订阅。电话：(025)85891910。 本刊编辑部地址：江苏省南京市文苑路 l号南京师范大学生命科学学院《中学生物学》编辑部， 邮编：210046。 B X × ●●●+ h X P