不同對基因、等位基因間的相互作用

不同對基因間的相互作用高中生物教材中講述的基因的自由組合現象是分別位於兩對同源染色體上的基因控制兩對相對性狀遺傳的現象。這種類型的題目大家都很熟悉，就不再贅述，如：如：北京卷４、福建卷27、四川卷31等。而在生物界中還存在著一些其他情況，如位於非同源染色體上的非等位基因之間相互作用，控制生物同一性狀的表現，主要有以下幾種情況：2．1 基因互作：不同對的基因相互作用，出現了新的表現型，這種現象叫做基因互作。F2表現型的比例仍然是9∶3∶3∶1，但它與孟德爾的兩對性狀自由組合所產生的9∶3∶3∶1的性狀組合比是完全不同的。如：雞冠的形狀很多，除我們常見的單冠外，還有玫瑰冠、豌豆冠和胡桃冠等。其形狀是由兩對等位基因（P和p、B和b）控制，兩對基因按自由組合定律遺傳，如下表：基因組合P和R同時存在（P_R_）P存在，R不存在（P_rr）R存在，P不存在（ppR_）P和R都不存在（pprr）雞冠形狀胡桃冠玫瑰冠豌豆冠單冠如果把純種豌豆冠的雞跟純種玫瑰冠的雞交配，F1代的雞冠是胡桃冠，它不像任何一個親本，而是一種新的類型；F1代個體間相互交配，得到F2代，它們的雞冠有胡桃冠、豌豆冠、玫瑰冠和單冠，大體上接近9∶3∶3∶1，其中胡桃冠和單冠是新出現的兩種類型。在這個例子中可以認為胡桃冠的形成是由於P與R的互作，單冠是由於p與r互作的結果。2．2 互補作用：兩對獨立遺傳的基因都是顯性狀態時共同決定一種性狀的發育；當只有一對基因是顯性，或兩對基因都是隱性時，則表現為另一種性狀，這種現象F2代出現兩種表現型，比值為9∶7。發生互補作用的基因稱為互補基因。如：香豌豆中，只有當C、R共同存在時才開紅花，否則都開白花。白花品種A（CCrr）與白花品種B（ccRR）雜交，F1代（CcRr）全是紅花，F2代紅花：白花是9（C_R_）∶7（3C_rr、 3ccR_、1ccrr）。這裡的C、R即為互補基因。2．3 累加作用：兩種顯性基因單獨存在時能表現相同的性狀，兩種顯性基因同時存在時產生一種新性狀，兩種基因均為隱性時又表現為另一種性狀，F2代表現型有3種，比值為9∶6∶1。如：安徽卷 4．南瓜的扁形、圓形、長圓形三種瓜形由兩對等位基因控制（A、a和B、b），這兩對基因獨立遺傳。現將2株圓形南瓜植株進行雜交，F1收穫的全是扁盤形南瓜；F1自交，F2獲得137株扁盤形、89株圓形、15株長圓形南瓜。據此推斷，親代圓形南瓜株的基因型分別是A、aaBB和Aabb B、aaBb和Aabb C、AAbb和aaBB D、AABB和aabb【答案】C【解析】本題考查是有關基因自由組合定律中的非等位基因間的相互作用，兩對等位基因控制一對相對性狀的遺傳，由兩圓形的南瓜雜交後代全為扁盤形可知，兩親本均為純合子，而從F1自交，F2的表現型及比例接近9∶6∶1看出，F1必為雙雜合子。所以本題是考查基因間的累加作用：兩種顯性基因同時存在時產生一種性狀，單獨存在時能分別表示相似的性狀，兩種基因均為隱性時又表現為另一種性狀，F2代表現型有3種，比值為9∶6∶1。所以兩圓形的親本基因型為選項C。此種類型的還有 全國卷1（大綱卷）332．4 抑制作用：在兩對獨立基因中，其中一對並不控制性狀的表現，但當它處於顯性純合或雜合狀態時，對另一對基因的表達有抑制作用。這種基因稱之為抑制基因。該種情況下F2代表現型有2種，比例為13∶3。如：家蠶有結黃繭的，有結白繭的。黃繭基因是Y，白繭基因是y。抑制黃色出現的基因（I）對黃色出現的基因（i）是顯性。把結黃繭的家蠶品種（iiYY）跟結白繭的歐洲品種（IIyy）交配，F1代（IiYy）全是結白繭的，把子一代結白繭的家蠶相互雜交，F2代結白繭的與結黃繭的比率是13（9I_Y_、3I_yy、1iiyy）∶3（iiY_）。2．5 上位作用：某對等位基因的表現，受到另一對非等位基因的影響，隨著後者的不同而不同，這種現象叫做上位效應。2．5．1 隱性上位作用：一對基因中的隱性基因可遮蓋另一對非等位基因的表現，這種現象叫做隱性上位作用。F2代表現型有3種，比例為9∶3∶4。如：新課標 湖南卷 32．某種自花受粉植物的花色分為白色、紅色和紫色。現有4個純合品種：l個紫色(紫)、1個紅色(紅)、2個白色(白甲和白乙)。用這4個品種做雜交實驗，結果如下：實驗1：紫×紅，Fl表現為紫，F2表現為3紫：1紅；實驗2：紅×白甲，Fl表現為紫，F2表現為9紫：3紅：4白；實驗3：白甲×白乙，Fl表現為白，F2表現為白；實驗4：白乙×紫，Fl表現為紫，F2表現為9紫：3紅：4白。綜合上述實驗結果，請回答：(1)上述花色遺傳所遵循的遺傳定律是 。(2)寫出實驗1(紫×紅)的遺傳圖解(若花色由一對等位基因控制，用A、a表示，若由兩對等位基因控制，用A、a和B、b表示，以此類推)。遺傳圖解為 。(3)為了驗證花色遺傳的特點，可將實驗2(紅×白甲)得到的F2植株自交，單株收穫F2中紫花植株所結的種子，每株的所有種子單獨種植在一起可得到一個株系，觀察多個這樣的株系，則理論上，在所有株系中有4/9的株系F3花色的表現型及其數量比為 。【答案】（1）自由組合定律；（2）或（3）9紫:3紅:4白【解析】（1）純合品種有四種，因此這是兩對相對基因控制的性狀，因此應該遵循基因的自由組合定律。(2)實驗1的F2表現為3紫：1紅，說明是一對基因自交造成的，另一對基因是純合，但是哪一對基因是隱性上位不知道，所以有兩種情況；(3) 在實驗2中，F2表現為9紫：3紅：4白，其基因型為9紫（9A_B_）:3紅（3A_bb）:4白（3aaB_、1aabb）或9紫（9A_B_）:3紅（3aaB_）:4白（3 A_bb、1aabb）；不管哪一種，其中的紫花都是A_B_，F3的情況和F2一樣，9紫（1AABB、4AaBb、2AaBB、2AABb）, 其中的4/9的基因型和F2一樣，後代的比例仍然為：9紫:3紅:4白。2．5．2顯性上位作用：一對基因中的顯性基因可遮蓋另一對非等位基因的表現，這種現象叫做顯性上位作用。F2代表現型也是3種，比例為12∶3∶1。如：燕麥的外穎顏色受兩對基因控制，B和b分別控制黑穎和非黑穎，Y和y分別控制黃穎和白穎。只要有一個顯性基因B存在，植株就表現黑穎（黑色素顏色很深，即有黑色素存在，有沒有黃色素區別不出），如果沒有顯性基因B的存在，有顯性基因Y存在時，表現為黃穎，沒有Y存在時，表現為白穎。純合的黑穎品系（BByy）和黃穎品系（bbYY）雜交，子一代全是黑穎（BbYy），子二代的分離比是黑穎∶黃穎∶白穎＝12（9B_Y_ 、3B_yy）∶3（bbY_）∶1（bbyy）。顯性上位與抑制基因的區別：抑制基因本身不能決定性狀，F2隻有2種類型；顯性上位基因除遮蓋其它基因的表型外，本身還能決定性狀，F2有3種類型。2．6 重疊作用：指兩對或兩對以上的顯性基因對錶型能產生相同的作用，只要有其中任何一個顯性基因存在，這個性狀就能表現出來。當兩對基因都為隱性純合時表現另一新性狀，這種互作方式稱重疊作用。這些具有相同效應的非等位基因稱為重疊基因。F2表現型產生15∶1的比例。如：在小麥皮色遺傳中，純種紅皮（R1R1R2R2）與純種白皮（r1r1r2r2）雜交，子一代全部為紅皮（R1 r1 R2r2），因基因的重疊作用，F2中R1_R2_、R1_r2r2與r1r1R2_表現為紅皮，r1r1r2r2表現為白皮，兩者之比為15（9R1_R2_、3R1_r2r2、3r1r1R2_）∶1（r1r1r2r2）。以上各種情況實際上是9：3：3：1基本比例的演變，不同分離比是由基因間相互作用的結果。所以，上述各種現象只是表現型的比例有所改變，而基因型的比例仍然和獨立分配是一致的，這是孟德爾遺傳比例的深化和發展，體現了高考的能力立意。3 數量遺傳前面所講的性狀差異，都是明顯的不連續差異。這類性狀在表面上都顯示質的差別，所以叫做質量性狀。除質量性狀外，還廣泛地存在著另一類性狀差異，這些性狀的變異呈連續狀態，界限不清楚，不易分類，這類性狀叫做數量性狀。動植物的許多重要經濟性狀往往都是數量性狀，如作物的產量、成熟期，奶牛的泌乳量，棉花的纖維長度、細度等等，都屬於數量性狀。每一個數量性狀是由許多對基因共同作用的結果，其中每一個基因的單獨作用較小，與環境影響所造成的表型差異差不多大小，因此，各種基因型所表現的表型差異就成為連續的數量了。上海卷 31．控制植物果實重量的三對等位基因A/a、B/b、C/c，對果實重量的作用相等，分別位於三對同源染色體上。已知基因型為aabbcc的果買重120克，AABBCC的果實重210克。現有果樹甲和乙雜交，甲的基因型為AAbbcc，F1的果實重135-165克。則乙的基因型是A. aaBBcc B. AaBBcc C. AaBbCc D. aaBbCc【答案】D【解析】因為A、B、C的作用相等而且相加，所以表現型決定於基因型中顯性基因（大寫字母）的數目，對應果實的重量，可分7類：（1）沒有一個大寫字母（aabbcc）；120克（2）一個大寫字母（Aabbcc、aaBbcc、aabbCc）；135克（3）兩個大寫字母（AAbbcc、aaBBcc、aabbCC、AaBbcc、AabbCc、aaBbCc）；150克（4）三個大寫字母（AABbcc、AAbbCc、AaBBcc、aaBBCc、AabbCC、aaBbCC）；165克（5）四個大寫字母（AABBcc、AAbbCC）；180克（6）五個大寫字母（AABBCc、AABbCC、AaBBCC）；195克（7）六個大寫字母（AABBCC）；210克F1的果實重135-165克，F1的基因型應該有一個、兩個、三個顯性基因，因為甲的基因型為AAbbcc，甲的後代中至少有一個顯性基因A，所以乙的基因型只能是aaBbCc。等位基因間的相互作用顯性的表現，是等位基因在環境條件的影響下,相互作用的結果，等位基因各自合成基因產物（一般是酶）控制著代謝過程，從而控制性狀表現，由於等位基因的突變，使突變基因與野生型基因產生各種互作形式,因而有不同的顯隱性關係。1．1 完全顯性：具有一對相對性狀的兩個純合親本雜交，F1的全部個體，都表現出顯性性狀，並且在表現程度上和顯性親本完全一樣，這種顯性表現叫做完全顯性。在生物界中，遺傳的完全顯性現象是比較普遍的。機理：隱性基因為完全失去活性的突變基因 ,或顯性基因足以控制代謝過程。這種類型的題目大家都很熟悉，就不再贅述，如：江蘇卷29、海南卷15、天津卷6等。1．2 不完全顯性：在生物性狀的遺傳中，如果F1的性狀表現介於顯性和隱性的親本之間，這種顯性表現叫做不完全顯性。機理：基因的作用不僅決定於產生什麼樣的酶或基因產物，而且還決定於它的數量----基因的劑量效應，一個基因只能發揮部分作用。上海卷 11、一對灰翅昆蟲交配產生的91隻後代中，有黑翅22隻，灰翅45隻，白翅24隻。若黑翅與灰翅昆蟲交配，則後代中黑翅的比例最有可能是A. 33％ B．50％ C．67％ D．100％【答案】B【解析】本題考查了基因的分離定律及考生的分析問題能力。從題意可知，一對灰翅昆蟲交配產生的後代中出現了三種表現型，比例約為：1：2：1，這正好是雜合子自交後代三種基因型的比例，說明黑翅和白翅都是純合子，而灰翅雜合子，若黑翅與灰翅昆蟲交配，就是測交類型，比例為1：1，所以B項正確。1．3 鑲嵌顯性：雙親的性狀在後代的同一個體不同部位表現出來，形成鑲嵌圖式，這種顯性現象稱為鑲嵌顯性。例：異色瓢蟲的鞘翅色斑的遺傳黑緣型（ SAuSAu）×均色型（SESE）→SAuSE（前緣後緣均黑）機理：親本基因可在個體的各自不同的部位表現顯性，即雜合體中的SAu基因的顯性作用，在鞘翅前緣得到表現，而SE基因的顯性作用，在鞘翅的後緣得到表現。1．4 並顯性：也叫共顯性，在生物性狀的遺傳中，如果兩個純合親本的性狀同時在F1的個體上顯現出來，這種顯性表現叫做共顯性。例：MN血型LN、LM基因是決定抗原的基因。機理：控制性狀的一對基因各自產生互有差異的酶並分別發生作用的結果。在不完全顯性、鑲嵌顯性和共顯性這三種遺傳現象中，F2表現型的數量比與基因型的數量比是完全一致的，F2表現為父本類型：新類型：母本三種類型，且比例為1:2:1，因此，只要知道了生物個體在遺傳中的表現型，就可以直接確定它們的基因型。鑲嵌顯性和共顯性是有不同的，共顯性是在同一組織同一空間表現了雙親各自的特點，而鑲嵌顯性是在不同的部位分別表現了雙親的表現型，鑲嵌在一起。1．5 致死基因：致死基因是指某個基因的存在能使個體或配子致死，有以下幾種情況：1．5.1 據致死基因的顯隱性可分為：1.5.1.1隱性致死：指隱性基因純合時，對個體有致死作用。如鐮刀型細胞貧血症是隱性致死的，即純合體HbSHbS是致死的。植物中常見的白化基因也是隱性致死的，因為不能形成葉綠素，最後植株死亡。1.5.1.2 顯性致死：基因的致死作用在雜合體中表現的。如人的神經膠症基因只要一份就可引起皮膚的畸形生長，嚴重的智力缺陷，多發性腫瘤，所以這對基因是雜合的個體在很年輕時就喪失生命。1．5.2 據致死基因發生作用的不同發育階段可分為：1.5.2.1配子致死：指致死基因在配子時期發生作用，從而不能形成具有生活力的配子。如：雌雄異株的高等植物剪秋羅有寬葉和窄葉兩種類型，寬葉（B）對窄葉（b）呈顯性，等位基因位於X染色體上，Y染色體上無此基因。窄葉基因（b）會使花粉致死，因此，對於基因型為XbY的雄性個體來說，只能產生含有Y染色體的雄配子。1.5.2.2合子致死：指致死基因在胚胎時期或成體階段發生作用，從而不能形成活的幼體或個體早夭的現象。如：全國卷（大綱卷2） 4．已知某環境條件下某種動物的 AA和Aa個體全部存活，aa個體在出生前會全部死亡。現有該動物的一個大群體，只有 AA、Aa兩種基因型，其比例為1：2。假設每對親本只交配一次且成功受孕，均為單胎。在上述環境條件下，理論上該群體隨機交配產生的第一代中AA和Aa的比例是（　　）A．1:1 B. 1:2 C. 2:1 D. 3:1【答案】A【解析】本題考查了基因的分離定律及考生的分析問題能力。從題意可知，群體中只有 1/3AA、2/3Aa兩種基因型，如果不考慮aa個體在出生前會全部死亡，隨機交配的後代中AA、Aa、aa中的比例為：4:4:1，事實是aa個體在出生前會全部死亡，所以後代中AA、Aa比例為1：1，所以A項正確。此種類型的還有 四川卷 31 、山東高考理綜 271．6 復等位現象復等位基因：在群體中,同源染色體的相同位點上,可以存在三個或三個以上的等位基因,遺傳學上把這種等位基因稱為復等位基因。說明：在一個正常二倍體的細胞中，在同源染色體的相同位點上，只能存在一組復等位基因中的兩個, 而且分離的原則也是一樣的。像這樣，一個基因存在很多等位形式，稱為復等位現象。江蘇卷20．噴瓜有雄株、雌株和兩性植株，G基因決定雄株，g基因決定兩性植株， 基因決定雌株。G對g、 是顯性，g對是顯性，如：Gg是雄株，g 是兩性植株， 是雌株。下列分析正確的是A．Gg和G 能雜交併產生雄株B．一株兩性植株的噴瓜最多可產生三種配子C．兩性植株自交不可能產生雌株D．兩性植株群體內隨機傳柑．產生的後代中，純合子比例高於雜合子【答案】D【解析】本題考查了基因的分離定律及考生的分析問題能力。從題意可知，Gg、G 均為雄性，不能雜交，A項錯誤；兩性為g 可產生兩種配子，B項錯誤；兩性植株g 可自交可產生雌株，C項錯誤；若兩性植株群體內隨機傳粉，則純合子比例會比雜合子高，D項正確。
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