专题五 孟德尔定律、伴性遗传与人类健康 高考热点专题二 遗传基本定律相关应用的推理计算
考情分析 遗传定律是遗传学的核心内容，每年高考试题中都有关于遗传定律内容的考查。考查题型多以非选择题的形式出现。主要考查角度有以下三个方面：
(1)基因在染色体上的位置的判断及实验设计，2016年浙江4月选考，31T；2015年浙江10月选考，31T。
(2)常染色体遗传与伴性遗传的综合分析，2016年浙江4月选考，31T。
(3)变异问题的遗传学分析及实验设计，2016年浙江4月选考，28T。
一、探究两大遗传定律常用的四种方法
方法
结论
自交法
自交后代的性状分离比为3∶1，则符合基因的分离定律，由位于一对同源染色体上的一对等位基因控制
若F1自交后代的性状分离比为9∶3∶3∶1，则符合基因的自由组合定律，由位于两对同源染色体上的两对等位基因控制
测交法
测交后代的性状比例为1∶1，则符合基因的分离定律，由位于一对同源染色体上的一对等位基因控制
若测交后代的性状比例为1∶1∶1∶1，则符合基因的自由组合定律，由位于两对同源染色体上的两对等位基因控制
花粉鉴定法
花粉有两种表现型，比例为1∶1，则符合基因的分离定律
花粉有四种表现型，比例为1∶1∶1∶1，则符合基因的自由组合定律
单倍体育种法
取花药离体培养，用秋水仙素处理单倍体幼苗，若植株性状有两种表现型，比例为1∶1，则符合基因的分离定律
取花药离体培养，用秋水仙素处理单倍体幼苗，若植株性状有四种表现型，比例为1∶1∶1∶1，则符合基因的自由组合定律
二、判断基因在染色体上的位置的方法
1．判断基因在常染色体上还是在X染色体上
(1)若已知性状的显隐性
①设计思路：隐性雌性×显性雄性。
②结果推断
a．若子代中雌性全为显性，雄性全为隐性，则相应基因位于X染色体上。
b．若子代中雌雄表现一致，则相应基因位于常染色体上。
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(2)若未知性状的显隐性
①设计思路：正反交杂交实验。
②结果推断
a．正反交子代雌雄表现型相同，则相应基因位于常染色体上。
b．正反交子代雌雄表现型不同，则相应基因位于X染色体上。
2．判断基因是在X染色体上还是X、Y染色体的同源区段
已知性状的显隐性和控制性状的基因在性染色体上。
(1)设计思路：用“纯合隐性雌×纯合显性雄”进行杂交。
(2)结果推断
①若子代全表现为显性性状，则相应的控制基因位于X、Y染色体的同源区段。
②若子代中雌性个体全表现为显性性状，雄性个体全表现为隐性性状，则相应的控制基因仅位于X染色体上。
3．判断基因位于常染色体上还是X、Y染色体的同源区段
(1)设计思路
隐性的纯合雌性个体与显性的纯合雄性个体杂交，获得的F1全表现为显性性状，再选子代中的雌雄个体杂交获得F2，观察F2的表现型。
(2)结果推断
①若F2雌雄个体都有显性性状和隐性性状，则该基因位于常染色体上。
②若F2中雄性个体全表现为显性性状，雌性个体中既有显性性状又有隐性性状，则该基因位于X、Y染色体的同源区段。
三、伴性遗传与常染色体遗传综合题的解题程序
伴性遗传遵循基因的分离定律，伴性遗传与常染色体遗传综合的题目实质是考查基因的自由组合定律，解答此类题目一般程序是：
第一步：分别判断两对基因的显隐性及其所在染色体上的位置。
第二步：对两对性状分别进行基因型推断和概率分析。
第三步：用乘法原理或加法原理对两对相对性状的遗传结果进行综合。
当两种遗传病之间具有“自由组合”关系时，各种患病情况的概率如下：
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根据序号所示进行相乘得出相应概率如下表：
序号
类型
计算公式
已知
患甲病概率m
不患甲病概率为1－m
患乙病概率n
不患乙病概率为1－n
①
同时患两病概率
m·n
②
只患甲病概率
m·(1－n)
③
只患乙病概率
n·(1－m)
④
不患病概率
(1－m)(1－n)
拓展
求解
患病概率
①＋②＋③或1－④
只患一种病概率
②＋③或1－(①＋④)
题型一 基因位置的判断
1．已知桃树中，树体乔化与矮化为一对相对性状(由等位基因A、a控制)，蟠桃果形与圆桃果形为一对相对性状(由等位基因B、b控制)，以下是相关的两组杂交实验。
杂交实验一：乔化蟠桃(甲)×矮化圆桃(乙)→F1：乔化蟠桃∶矮化圆桃＝1∶1
杂交实验二：乔化蟠桃(丙)×乔化蟠桃(丁)→F1：乔化蟠桃∶矮化圆桃＝3∶1
根据上述实验判断，以下关于甲、乙、丙、丁四个亲本的基因在染色体上的分布情况正确的是( )
答案 D
解析 根据杂交实验二：乔化×乔化→F1出现矮化，说明乔化相对于矮化是显性性状，蟠桃×蟠桃→F1出现圆桃，说明蟠桃对圆桃是显性性状。实验一后代中乔化∶矮化＝1∶1，属于测交类型，说明亲本的基因型为Aa和aa；蟠桃∶圆桃＝1∶1，也属于测交类型，说明亲本的基因型为Bb和bb，推出亲本的基因型为AaBb、aabb，如果这两对性状的遗传遵循自由组合定律，则实验一的杂交后代应出现2×2＝4种表现型，比例应为1∶1∶1∶1，与实验一的杂交结果不符，说明上述两对相对性状的遗传不遵循自由组合定律，控制两对相对性状的基因不在两对同源染色体上，故A、B错误。同理推知，杂交实验二亲本基因型应是AaBb、AaBb，基因图示如果为C，则杂交实验二后代比例为1∶2∶1，C错误，D正确。
2．摩尔根在果蝇杂交实验中发现了伴性遗传，在果蝇野生型个体与白眼突变体杂交实验中，最早能够判断白眼基因位于X染色体上的最关键实验结果是( )
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A．白眼突变体与野生型个体杂交，F1全部表现为野生型，雌、雄比例为1∶1
B．F1自由交配，后代出现性状分离，白眼全部是雄性
C．F1雌性与白眼雄性杂交，后代出现白眼，且雌雄中比例均为1∶1
D．白眼雌性与野生型雄性杂交，后代白眼全部为雄性，野生型全部为雌性
答案 B
解析 白眼基因无论是位于常染色体上，还是位于X染色体上，当白眼突变体与野生型个体杂交时，F1全部表现为野生型，雌雄中比例均为1∶1，A、C项错误；白眼基因若位于X染色体上，则白眼性状应与性别有关，其中B项是最早提出的实验证据，故B项正确，D项错误。
题型二 特殊分离比的应用
3．某种植物的花色由两对等位基因A、a和B、b控制。基因A控制红色素合成(AA和Aa的效应相同)；基因B为修饰基因，BB使红色素完全消失，Bb使红色素颜色淡化。现用两组纯合亲本进行杂交，实验结果如下。下列分析不正确的是( )
A．根据第2组杂交实验结果，可判断控制性状的两对基因的遗传遵循自由组合定律
B．两组的F1粉红花的基因型不同
C．第2组F2开白花植株中纯合子占2/7
D．白花1和白花2的基因型分别是AABB和aaBB
答案 C
解析 根据第2组杂交实验结果3∶6∶7是9∶3∶3∶1的变式，可判断控制性状的两对基因的遗传遵循自由组合定律，A正确；分析题意可知，第1组F1的基因型为AABb，第2组F1的基因型为AaBb，B正确；第2组F2白花植株中纯合子有AABB、aaBB、aabb，占3/7，C错误；第1组F1的基因型为AABb，故白花1的基因型为AABB，第2组F1的基因型为AaBb，故白花2的基因型为aaBB，D正确。
4．人类的肤色由A/a、B/b、E/e三对等位基因共同控制，A/a、B/b、E/e分别位于三对同源染色体上。AABBEE为黑色，aabbee为白色，其他性状与基因型的关系如下图所示，即肤色深浅与显性基因个数有关，如基因型为AaBbEe、AABbee与aaBbEE等与含任何三个显性基因的肤色一样。若双方均含3个显性基因的杂合子婚配(AaBbEe×AaBbEe)，则子代肤色的基因型和表现型分别有多少种( )
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A．27,7 B．16,9
C．27,9 D．16,7
答案 A
解析 AaBbEe与AaBbEe婚配，子代基因型种类有3×3×3＝27种，其中显性基因个数分别有6个、5个、4个、3个、2个、1个、0个，共有7种表现型。
基因互作引起特殊分离比的解题技巧
第一步：判断是否遵循基因自由组合定律
若双杂合子自交后代的表现型比例之和为16，则符合基因自由组合定律。
第二步：利用基因自由组合定律，写出遗传图解，并注明自交后代性状分离比(9∶3∶3∶1)。
第三步：根据题意，将具有相同表现型的个体进行“合并同类项”，如“9∶6∶1”即9∶(3＋3)∶1，单显性类型表现相同性状。
第四步：根据第三步推断确定子一代、亲本的基因型、表现型及相关比例。
题型三 常见遗传病的家系分析与计算
5．(2017·青岛一模)遗传病是威胁人类健康的一个重要因素，相关遗传研究备受关注。如图是某家庭的系谱图，甲、乙两病均为单基因遗传病，3号个体不携带乙病的致病基因。下列叙述正确的是( )
A．甲病通常会在一个家系的几代人中连续出现
B．甲病的发病率女性高于男性，乙病的发病率男性高于女性
C．5号个体与正常男性结婚，可能生出患乙病的男孩
D．判断12号个体是否是乙病基因的携带者，最好用基因检测的方法
答案 C
解析 甲病是常染色体隐性遗传病，所以不可能在一个家系的几代人中连续出现，A错误；甲病是常染色体隐性遗传病，甲病的发病率女性等于男性，乙病是伴X染色体隐性遗传病，乙病的发病率男性高于女性，B错误；5号个体可能是乙病携带者，所以其与正常男性结婚，可能生出患乙病的男孩，C正确；由于12号个体的父亲患乙病，所以其一定是乙病基因的携带者，D错误。
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6．(2016·浙江模拟)果蝇某性状受一对等位基因控制，突变型雄蝇只能产生雄性子代，下图为该性状遗传系谱图，已知Ⅱ－3无突变基因。下列说法错误的是( )
A．该突变性状由X染色体上隐性基因控制
B．果蝇群体中不存在该突变型雌蝇
C．Ⅲ－11的突变基因来自于Ⅰ－2
D．果蝇群体中该突变基因的基因频率逐代下降
答案 C
解析 根据突变型雄蝇只能产生雄性子代，且Ⅱ－3无突变基因，所以该突变性状由X染色体上隐性基因控制，A正确；根据系谱图可知，突变型雄蝇只能产生雄性子代，所以该果蝇群体中不存在该突变型雌蝇，B正确；由于该突变性状由X染色体上隐性基因控制，所以Ⅲ－11的突变基因来自于Ⅱ－7，C错误；由于突变型雄蝇只能产生雄性子代，所以果蝇群体中该突变基因的基因频率逐代下降，D正确。
遗传系谱图的解题方法——“四定法”
定性——判断显、隐性
↓
定位——常染色体还是性染色体(一般指X染色体)
↓
定型——确定基因型(或基因型及其概率)
↓
定率——根据基因型计算所求概率
题型四 致死基因导致性状分离比的改变
7．一种鹰的羽毛有条纹和非条纹、黄色和绿色的差异，已知决定颜色的显性基因纯合子不能存活。下图中显示了鹰羽毛的杂交遗传，对此合理的解释是( )
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①绿色对黄色完全显性 ②绿色对黄色不完全显性 ③控制羽毛性状的两对基因完全连锁 ④控制羽毛性状的两对基因自由组合
A．①③ B．①④ C．②③ D．②④
答案 B
解析 F1中绿色自交，后代绿色和黄色比为2∶1，可知绿色对黄色完全显性，且绿色纯合致死，故①正确，②错误；F1后代非条纹与条纹比为3∶1，且四种性状比为6∶3∶2∶1，符合基因自由组合定律，故③错误，④正确。
8．某生物学家在某海岛上发现多年前某一单一毛色的老鼠种群演变成了具有黄色、白色和黑色三种毛色的种群。基因A1(黄色)、A2(白色)、A3(黑色)的显隐性关系为A1对A2、A3为显性，A2对A3为显性，且黄色基因纯合会致死。据此下列有关说法不正确的是( )
A．不存在两只老鼠杂交的子代有三种毛色的可能
B．多年前老鼠的单一毛色只可能是白色或黑色
C．两只黄色老鼠交配，子代中黄色老鼠概率为2/3
D．老鼠中出现多种毛色说明基因突变是多方向的
答案 A
解析 如果A1A3与A2A3杂交，则后代中会出现A1A2(黄色)、A1A3(黄色)、A2A3(白色)、A3A3(黑色)三种毛色，A错误；由于黄色基因纯合会致死，所以多年前老鼠的单一毛色只可能是白色或黑色，B正确；两只黄色老鼠交配，则黄色老鼠都是杂合子，基因型为A1_，所以交配的子代中，1/4A1A1(致死)、2/4A1_(黄色)、1/4_ _(白色或黑色)，因此子代中黄色老鼠概率为2/3，C正确；由于单一毛色的老鼠种群演变成了具有黄色、白色和黑色三种毛色的种群，且存在基因A1(黄色)、A2(白色)、A3(黑色)，说明基因突变是多方向的，D正确。
题型五 遗传定律与伴性遗传的相关实验探究
9．(2016·浙江五校检测)(1)已知果蝇的红眼(A)对白眼(a)为显性，位于X染色体上，体色灰色(B)对黑色(b)为显性，位于常染色体上。两只灰身红眼雌、雄果蝇交配得到以下类型和数量的子代。
灰身红眼
灰身白眼
黑身红眼
黑身白眼
雄蝇
152
148
48
52
11
雌蝇
297
0
101
0
①两只灰身红眼亲本的基因型为________________。
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________，杂合灰身红眼雌蝇占全部子代的比例为________。
(2)已知果蝇的直毛与非直毛是一对相对性状。若实验室有纯合的直毛和非直毛雌、雄果蝇亲本，你能否通过一代杂交实验确定控制这对相对性状的等位基因是位于常染色体上还是X染色体上？请说明推导过程。
(3)若已知果蝇的直毛和非直毛是由位于X染色体上的基因所控制的。但实验室只有从自然界捕获的、有繁殖能力的直毛雌、雄果蝇各一只和非直毛雌、雄果蝇各一只，请你通过一次杂交实验确定这对相对性状中的显性性状，用遗传图解表示并加以文字说明。
答案 (1)①BbXAXa和BbXAY ②1/3 ③1/16 5/16
(2)能；取直毛雌雄果蝇与非直毛雌雄果蝇，进行正交和反交(即直毛♀×非直毛♂，非直毛♀×直毛♂)。若正、反交后代性状表现一致，则该等位基因位于常染色体上；若正、反交后代性状表现不一致，则该等位基因位于X染色体上。
(3)设控制直毛和非直毛的基因为D、d，遗传图解如图：
任取两只不同性状的雌、雄果蝇杂交。若后代只出现一种性状，则该杂交组合中的雄果蝇代表的性状为隐性性状(如图1)。若后代雌、雄果蝇各为一种性状，则该杂交组合中雄果蝇代表的性状为显性性状(如图2)。若后代中雌、雄果蝇均含有两种不同的性状，且各占1/2，则该杂交组合中雄果蝇的性状为隐性性状(如图3)。
解析 (1)由两对性状的遗传方式已知，根据双亲性状及后代表现型与分离比：灰身∶黑身＝3∶1，雌性不表现白眼，得出亲本基因型是BbXAXa和BbXAY；子代中灰身雄蝇(1/3BB、2/3Bb)与黑身雌蝇(bb)杂交，后代中黑身果蝇所占比例为：2/3×1/2＝1/3；在子代中，纯合灰身红眼雌蝇(BBXAXA)占全部子代的比例为1/4×1/4＝1/16；杂合灰身红眼雌蝇基因型为BbXAXa、BbXAXA、BBXAXa，占全部子代的比例为：(2/4×1/4＋2/4×1/4＋1/4×1/4)＝5/16。(2)判断遗传方式常用正、反交实验法。若结果相同，则为常染色体遗传，反之则为伴X染色体遗传。(3)
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由于实验对象的基因型未知，因此可随机选取各种可能的不同交配组合，同时杂交，根据结果进行判断。
10．野生型果蝇(纯合子)的眼形是圆眼，某遗传学家在研究中偶然发现一只棒眼雄果蝇，他想探究果蝇眼形的遗传方式，设计了下图甲所示的实验。雄果蝇染色体的模式图及性染色体放大图如图乙所示。据图分析回答下列问题：
(1)由F1可知，果蝇眼形的________是显性性状。
(2)若F2中圆眼∶棒眼≈3∶1，且雌、雄果蝇个体中均有圆眼、棒眼，则控制圆眼、棒眼的基因位于________染色体上。
(3)若F2中圆眼∶棒眼≈3∶1，但仅在雄果蝇中有棒眼，则控制圆眼、棒眼的基因有可能位于______________，也有可能位于______________________________。
(4)请从野生型、F1、F2中选择合适的个体，设计方案，对上述(3)题中的问题作出判断。
实验步骤：
①用F2中棒眼雄果蝇与F1中雌果蝇交配，得到______；
②用________与________交配，观察子代中有没有________个体出现。
预期结果与结论：
①若只有雄果蝇中出现棒眼个体，则圆、棒眼基因位于________________；
②若子代中没有棒眼果蝇出现，则圆、棒眼基因位于________________。
答案 (1)圆眼 (2)常 (3)X染色体的Ⅱ区段 X和Y染色体的Ⅰ区段(顺序可颠倒) (4)实验步骤：①棒眼雌果蝇 ②棒眼雌果蝇 野生型雄果蝇 棒眼 预期结果与结论：①X染色体的Ⅱ区段 ②X、Y染色体的同源区段Ⅰ
解析 (1)据图甲可知，双亲中一方是圆眼，一方是棒眼，F1中全是圆眼，说明圆眼是显性性状，棒眼是隐性性状。(2)若F2中圆眼∶棒眼≈3∶1，且雌、雄果蝇个体中均有圆眼、棒眼，则眼形的遗传不符合伴性遗传规律，因此控制圆眼、棒眼的基因只能位于常染色体上。(3)若F2中圆眼∶棒眼≈3∶1，但仅在雄果蝇中有棒眼，则控制圆眼、棒眼的基因可能位于X染色体的Ⅱ区段或X和Y染色体的Ⅰ区段。(4)用F2中棒眼雄果蝇与F1中雌果蝇交配，选取子代中的棒眼雌果蝇与野生型雄果蝇交配，若子代出现棒眼个体，则圆、棒眼基因位于X染色体的特有区段Ⅱ；若子代中没有棒眼果蝇出现，则圆、棒眼基因位于X、Y染色体的同源区段Ⅰ。
题型六 变异与遗传的相关实验探究
11．某二倍体植物的花色由位于三对同源染色体上的三对等位基因(A与a、B与b、D与d)
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控制，研究发现体细胞中的d基因数多于D基因时，D基因不能表达，且A基因对B基因的表达有抑制作用(如图甲所示)。某突变体细胞基因型与其可能的染色体组成如图乙所示(其他染色体与基因均正常，产生的各种配子正常存活)。分析回答下面的问题：
(1)由图甲可知，正常情况下，黄花性状的可能基因型有______种。图乙中，突变体aaBbDdd的花色为______。
(2)图乙中，突变体②、③的变异类型分别属于______________和______________。
(3)基因型为AAbbdd的白花植株和纯合黄花植株杂交获得F1，F1自交获得F2，F2植株的表现型及其比例为____________________，F2白花植株中纯合子的比例为________。
(4)为了确定aaBbDdd植株属于图乙中的哪一种突变体，有人设计了以下实验步骤，请补充完整结果预测。
实验步骤：让该突变体与基因型为aaBBDD的植株杂交，观察并统计子代的表现型及其比例。
结果预测：Ⅰ.若子代中________________________，则其为突变体①；
Ⅱ.若子代中_________________________________________________________，则其为突变体②；
Ⅲ.若子代中___________________________________________________，则其为突变体③。
答案 (1)2 黄色 (2)染色体数目变异 染色体结构变异 (3)白花∶黄花＝13∶3 (4)Ⅰ.黄色∶橙红色＝1∶3 Ⅱ.黄色∶橙红色＝1∶5 Ⅲ.黄色∶橙红色＝1∶1
12．豌豆素是野生型豌豆产生的一种抵抗真菌侵染的化学物质。研究人员对纯种野生型豌豆进行诱变处理，培育出两个不能产生豌豆素的纯种(品系甲、品系乙)。下面是对其遗传特性的研究实验：
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多次重复实验均获得相同实验结果。请回答：
(1)根据上述杂交结果，可以推测：品系甲与品系乙存在________对等位基因的差异。品系甲和品系乙的基因型分别为________和________(若一对等位基因存在差异，用基因A、a表示，若两对等位基因存在差异，用基因A、a和B、b表示，以此类推)。实验一中F2出现所示性状及其比例的原因是F1产生配子时________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)现要进一步验证上述推测，请利用上述实验中的材料设计杂交实验，要求简要写出杂交实验的过程并预测实验结果。
过程：________________________________________________________________________。
结果：________________________________________________________________________。
答案 (1)两 AABB aabb(两空顺序不可颠倒) 同源染色体上等位基因分离的同时，非同源染色体上的非等位基因自由组合
(2)选用实验一中的F1与品系乙杂交 有豌豆素∶无豌豆素＝1∶3
解析 (1)根据实验一中F2中有豌豆素∶无豌豆素＝3∶13，说明F1的雌雄配子有16种结合方式，则F1的基因型为AaBb，F2中无豌豆素个体的基因型为A_B_、A_bb、aabb，有豌豆素个体的基因型为aaB_(或者无豌豆素个体的基因型为A_B_、aaB_、aabb，有豌豆素个体的基因型为A_bb)。实验一中品系甲、品系乙产生了基因型为AaBb的后代，又根据题干信息，品系甲、品系乙均为不能产生豌豆素的纯种，再根据实验二中野生型纯种与品系甲的后代不产生豌豆素，故品系甲的基因型为AABB，则品系乙的基因型为aabb，两个品系有两对等位基因存在差异。实验一中F1在产生配子时，同源染色体上等位基因分离的同时，非同源染色体上的非等位基因自由组合，雌雄配子随机结合，即可以出现实验一中F2的性状及比例。(2)对基因自由组合定律进行验证时通常采用测交实验，即让实验一中的F1(AaBb)与品系乙(aabb)杂交，后代出现AaBb、Aabb、aaBb、aabb四种基因型，比例为1∶1∶1∶1，后代的表现型及比例为有豌豆素∶无豌豆素＝1∶3。
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