Question

野生型果蝇都是灰体长翅，科学家通过各种方式培育了几十种常见的果蝇突变体，包括翅膀形状，身体颜色等等。已知果蝇的灰体和黑体、长翅和残翅各由一对常染色体上的等位基因控制，现将灰体长翅（野生型）果蝇和黑体残翅（突变型）果蝇杂交，F₁都为灰体长翅，再将F₁进行如下实验：

组合一:F₁灰体长翅♂×黑体残翅♀→F₂:灰体长翅:黑体残翅果蝇=1:1

组合二:F₁灰体长翅♀×黑体残翅♂→F₂:灰体长翅:灰体残翅:黑体长翅:黑体残翅=42:8:8:42

请回答问题：

（1）上述两对等位基因的遗传______（遵循或不遵循）自由组合定律，判断的依据是___________。

（2）与组合一不同的是，组合二的子代中出现灰体残翅和黑体长翅个体，其原因是F1雌果蝇减数分裂时__________，从而能产生重组类型配子，而F₁雄果蝇则不能；若将F1雌雄果蝇相互交配，子代中黑体残翅的比例是_________%。

（3）现发现一个黄体果蝇品系，已知该品系的出现是由某一基因发生隐性突变造成。请设计实验探究果蝇的黄体和黑体是否为同一基因突变的结果（补充实验设计思路和相应的预期实验结果）

实验思路：将黄体雄果蝇与 ________________果蝇杂交，分析子代的表现型。

结果预测：Ⅰ.若_____________，则果蝇的黄体和黑体是同一基因突变的结果；

Ⅱ.若_____________，则果蝇的黄体和黑体不是同一基因突变的结果。

Answer

不遵循 （组合一、二的）F2每对相对性状的表现型比例都是1：1，而两对相对性状表现型比例均不符合1∶1∶1∶1（若遵循自由组合定律，两组实验的子代表现型比例应当均为1∶1∶1∶1） 同源染色体上的上述其中一对等位基因（灰体和黑体基因或长翅和残翅基因）随非姐妹染色单体发生交换 21 黑体雌 子代全为黑体或黄体果蝇（子代不出现野生型果蝇） 子代全为野生型（灰体）果蝇

【解析】

根据题干信息：灰体长翅（野生型）果蝇和黑体残翅（突变型）果蝇杂交，F1都为灰体长翅，所以灰体、长翅为显性，组合一和组合二均为F1灰体长翅×黑体残翅杂交，相当于测交实验，但两组的实验结果均没有出现1:1:1:1的比例，所以说明两对基因不符合自由组合定律。F1灰体长翅做父本和做母本的后代表现型不同，说明F1灰体长翅产生雌配子和雄配子的种类和比例不同。设控制灰体、黑体的基因为A、a，控制长翅、残翅的基因为B、b。据此答题。

（1）单独分析每对性状，无论组合一还是组合二的F2每对相对性状的表现型比例都是1：1，而两对相对性状表现型比例均不符合1∶1∶1∶1，所以两对基因不符合自由组合定律。

（2）根据组合一的实验结果可知，灰体、长翅基因连锁，黑体、残翅基因连锁，而组合二中出现了灰体残翅和黑体长翅个体，说明F1雌果蝇减数分裂时同源染色体上的上述其中一对等位基因（灰体和黑体基因或长翅和残翅基因）随非姐妹染色单体发生交换，从而产生了重组类型配子，而F1雄果蝇则不能；根据组合二的实验结果可知，F1产生雌配子的种类和比例为AB：Ab：aB：ab=42:8:8:42，而雄配子的比例为AB：ab=1:1，所以若将F1雌雄果蝇相互交配，子代中黑体残翅的比例是1/2×42%=21%。

（3）由题意可知，该品系的出现是由某一基因发生隐性突变造成的，若为同一基因突变，设黄体果蝇的基因型为a1a1，将黄体雄果蝇（a1a1）与黑体雌果蝇（aa）杂交，子代基因型为a1a，表现为黄体或黑体。若该品系的出现不是同一基因突变的结果，设突变基因为c，野生型的基因型为AACC，则黄体的基因型为AAcc，黑体的基因型为aaCC，则黄体与黑体杂交，子代基因型为AaCc，表现为野生型。根据上述分析可知，探究果蝇的黄体和黑体是否为同一基因突变的结果，实验思路为：将黄体雄果蝇与黑体雌果蝇杂交，分析子代的表现型。结果预测：Ⅰ.若子代全为黑体或黄体果蝇（子代不出现野生型果蝇），则果蝇的黄体和黑体是同一基因突变的结果；Ⅱ.若子代全为野生型（灰体）果蝇，则果蝇的黄体和黑体不是同一基因突变的结果。