正常条件下,孟德尔分离比为9:3:3:1,但由于非等位基因之间存在相互作用,孟德尔分离比会被修饰,而发生改变,但两对等位基因的遗传仍遵循自由组合定律。因此,通过分析正常条件下F2的性状分离比,并适当变形,就可以建立“基因互作”条件下的性状分离比模型。巧用性状分离比模型,将会使“基因互作”问题的解答变得更加直观和简捷。
一、互补作用(9 ∶7)
两对独立遗传的基因同时处于显性状态时,决定一种性状的表现,其他情况则表现为另一种性状。子一代(AaBb)自交,子二代中应该为:9/16A_B_,3/16A_bb,3/16aaB_,1/16aabb。由于显性基因A与显性基因B间的互补作用,只有9/16 A_B_表现为一种性状,其余的7/16都表现为另一种性状,故性状分离比为9 ∶7。
例1 香豌豆的花色有紫花和白花两种,显性基因C和P同时存在时开紫花。两个纯合白花品种杂交,F1开紫花;F1自交,F2的性状分离比为紫花:白花=9:7。下列分析不正确的是( )
A.两个白花亲本的基因型为CCpp与ccPP
B.F1测交结果紫花与白花的比例为1:1
C.F2紫花中纯合子的比例为1/9
D.F2中白花的基因型有5种
答案:B
解析:双显性的个体开紫花,其他基因型开白花,基因型是5种:CCpp、ccPP、Ccpp、ccPp、ccpp ,F2的性状分离比为紫花:白花=9:7,即紫花:白花=9:(3+3+1),F1基因型应是CcPp,亲本纯合白花,基因型只能是CCpp与ccPP,F1测交,子代基因型是:Cc Pp:Ccpp:ccPp :ccpp=1:1:1:1. 紫花与白花的比例为1:3。
二、积加作用(9∶6∶1)
两种显性基因同时处于显性状态时表现一种性状;只有一对处于显性状态时表现另一种性状;两对基因均为隐性纯合时表现为第三种性状。子一代(AaBb)自交,子二代中应该为:9/16A_B_,3/16A_bb,3/16aaB_,1/16aabb。由于基因间的积加作用,其中9/16 A_B_表现为一种性状,6/16(A_bb+aaB_)表现为另一种性状,1/16aabb表现为第三种性状,故性状分离比为9∶6∶1。
例2 一种观赏植物,纯合的蓝色品种与纯合的红色品种杂交,F1全为蓝色,F1自交,F2为9蓝:6紫:1红。若将F2中的紫色植株用红色植株授粉,则后代表现型及比例为( )
A.2红:1蓝 B.2紫:1红 C.1红:1紫 D.3紫:1红
答案:B
解析:根据分离比为9:6:1,可推知蓝色是双显性性状,紫色是一显一隐的性状,红色是双隐性性状。设这两对等位基因为A与a,B与b,那么红色植株基因型必然是aabb,花粉的基因型是ab。故F2中的紫色植株为1/6AAbb、2/6Aabb、1/6aaBB、2/6aaBb。若将F2中的紫色植株用鲜红色植株授粉,则后代表现型为紫色植株的占4/6(2/6Aabb+2/6aaBb),后代表现型为鲜红植株的占2/6aabb。
三、显性上位(12∶3∶ 1)
一种对显性基因的产物抑制另一种显性基因的产物,只有在上位基因不存在时,被遮盖的基因才能表达。子一代(AaBb)自交,子二代中应该为:9/16A_B_,3/16A_bb,3/16aaB_,1/16aabb。由于显性基因A对显性基因B具有显性上位作用,其中12/16( A_B_+A_bb)表现为一种性状,3/16aaB_表现为另一种性状,1/16aabb表现为第三种性状,故性状分离比为12∶3∶ 1。
例3 在两对等位基因自由组合的情况下,F1自交后代的性状分离比是12:3:1,则F1测交后代的性状分离比是( )
A.1:3 B.3:1
C.2:1:1 D.1:1
答案 C
解析 两对等位基因的自由组合中,正常情况下F1自交后代F2的性状分离比为9:3:3:1,若F2的性状分离比为12:3:1,说明正常情况下F2的四种表现型(A_B_:A_bb:aaB_:aabb=9:3:3:1)中的两种表现型(A_B_和A_bb或A_B_和aaB_)在某种情况下表现为同一种性状,则F1测交后代的性状分离比为2:1:1。
四、隐性上位( 9∶3∶4 )
在两对互作的基因中,其中一对隐性基因对另一对基因起上位性作用。子一代(AaBb)自交,子二代中应该为:9/16A_B_,3/16A_bb,3/16aaB_,1/16aabb。由于成对的隐性基因aa对另一对基因具有隐性上位作用,其中9/16 A_B_表现为一种性状,3/16A_bb表现为另一种性状,4/16(aabb+16aaB_)表现为第三种性状,故性状分离比为9∶3∶4。
例4 2003年10月发射的“神舟五号”在航天搭载实验中,有一批基因型为BbCc的实验鼠,已知B决定黑色毛,b决定褐色毛,C决定毛色存在,c决定毛色不存在(即白色)。则实验鼠繁殖后,子代表现型黑色∶褐色∶白色的理论比值为( )
A.9:3:4 B.9:4:3 C. 3:4:9 D.4:9:3
答案:A
解析:由题意可知,后代B C 类型毛色为黑色,占9/16;bb C 类型毛色为褐色,占3/16;B cc和bbcc类型毛色为白色,占4/16(3/16+1/16=4/16)。
五、重叠作用(15∶1 )
两对独立遗传的基因中,当有显性基因存在时,表现为一种性状;当两对基因都为隐性状态时,表现为另一种性状。子一代(AaBb)自交,子二代中应该为:9/16A_B_,3/16A_bb,3/16aaB_,1/16aabb。由于基因间的重叠作用,其中15/16( A_B_+aaB_+A_bb)表现为一种性状,1/16aabb表现为另一种性状,故性状分离比为15∶1。
例5 在荠菜中三角形的角果是由两对非等位基因T1和T2所决定。其隐性基因t1和t2决定长筒形角果,现用具有不同显性非等位基因的三角形角果杂交,则F2中表现型的类型及比例为( )
A.3:1 B.13:3 C.1:1 D.15:1
答案:D
解析:亲本的基因型为T1T1t2t2×t1t1T2T2得F1为T1t1T2t2,再相互杂交得:F2 ,t1t1t2t2表现为长筒形,其余均为三角形,故三角形:长筒形=15∶1。
六、抑制作用(13:3)
两对独立基因中的一对显性基因本身不能控制性状的表现,但对另一对基因的显性表现有抑制作用。子一代(AaBb)自交,子二代中应该为:9/16A_B_,3/16A_bb,3/16aaB_,1/16aabb。由于显性基因A对另一对基因的显性表现具有抑制作用,其中13/16( A_B_+A_bb+aabb)表现为一种性状,3/16aaB_表现为另一种性状,故性状分离比为13∶3。
例6 蚕的黄色茧(Y)对白色茧(y)是显性,抑制黄色出现的基因(I)对黄色出现的基因(i)是显性。现用杂合白色茧(IiYy)蚕相互交配,后代中白色茧对黄色茧的分离比是( )
A.3:1 B.13:3 C.1:1 D.15:1
答案:B
解析:依题意可知,只有基因型为iiY_的个体才表现为黄色茧,其余基因型的个体均为白色茧。杂合白色茧(IiYy)蚕相互交配,黄色茧(iiY_)蚕占3/16,白色茧占13/16。
作者简介:周伟,生物奥赛主教练。主要从事生物教学与奥赛培训研究,近年来在《生物学教学》、《中学生物教学》、《吉首大学学报》、《新高考》、《考试报》、《素质教育报》、《中学生理化报》、《中学生学习报》、《当代中学生报》等报刊上发表文章60多篇。
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