Question

“陌上柔桑破嫩芽，东邻蚕种已生些。”栽桑养蚕在我国有着悠久的历史，在传统的蚕业生产链中，栽桑和养蚕密不可分。中科院最新研究发现，苦味受体基因GR66在家蚕食物选择中起到决定性作用。利用转基因和CRISPR/Cas9等基因编辑手段获得了其纯合突变体，在正常饲养条件下，GR66突变体的生长发育没有受到任何影响，但其食性发生了显著的变化。这些“蚕宝宝”开始出现“味盲”现象，除了桑叶以外，还爱吃苹果、梨、花生甚至面包等“零食”了，而对照组野生型“蚕宝宝”只吃桑叶或含有桑叶成分的人工饲料。家蚕（2n=56）的性别决定方式是ZW型，若家蚕野生型和味盲型由A、a基因控制，黑斑、赤斑由基因B、b控制。现有野生型赤斑雌蚕和味盲型黑斑雄蚕杂交，F₁全为野生型黑斑。请回答下列相关问题：

（1）据题干信息分析，传统的蚕业生产链中 ，栽桑和养蚕密不可分的原因是______。正常情况下，雌蚕在产生卵细胞的过程中，含有2个Z染色体的细胞名称是__________。

（2）为探究两对基因（A和a，B和b）是在一对同源染色体上还是在两对同源染色体上，某研究小组让F₁中野生型黑斑雌雄蚕自由交配进行探究。

①假设这两对基因在常染色体上，位置有三种类型，请你在下表中补充画出其他两种类型。（用线段表示染色体，用黑点表示基因在染色体上的位点）

类型编号	甲	乙	丙
基因分布位置

_____________

②从F₁野生型黑斑家蚕身体的不同部位取一些细胞，将这些细胞中所有控制家蚕野生型和体色的显性基因都用荧光染料进行标记后（控制上述两对相对性状的隐性基因及其他基因都不能被标记），发现有少部分细胞不含荧光标记点（不考虑突变），这些细胞产生的原因是_____________________。

③若研究发现，F₁中野生型黑斑雌雄个体交配所得F₂中个体的表现型及比例如下表所示：

表现型 性别	野生型∶味盲型	黑斑∶赤斑
雄性	3∶1	1∶0
雌性	3∶1	1∶1

则两亲本家蚕中雌性家蚕的基因型是___________，F₂野生型雄性个体中，杂合子所占的比例是__________。若从F₂中选取味盲型黑斑雄蚕和味盲型黑斑雌蚕，并让二者杂交，则子代味盲型赤斑∶味盲型黑斑=______________。

（3）研究表明，雌性家蚕细胞减数分裂过程中不发生染色体的交叉互换。雄性家蚕细胞减数分裂过程中可能发生染色体的交叉互换，若两对基因位于一对同源染色体上，通常可形成数量不等的四种配子（两多两少），但是若这两对基因在这对同源染色体上位置相距很远，则可形成比例近似1：1：1：1的四种配子，与两对基因独立遗传的情况相似。现有基因型为GGHH和gghh的家蚕品系，两对基因各控制一对相对性状，请以这些家蚕为材料设计杂交实验方案，验证这两对基因位于一对同源染色体上且相距很远_________________（用文字描述）。

Answer

传统家蚕均为野生型，桑叶是其唯一食物来源 次级卵母细胞或（第一）极体 在减数分裂过程中，同源染色体分离的同时，非同源染色体自由组合，会产生只有隐性基因的次级性母细胞或配子 AAZbW 5/6 1∶7 以基因为GGHH和gghh的家蚕为亲本进行杂交，取F1雌雄个体相互交配，若后代四种表现型比例接近5∶1∶1∶1，则说明家蚕这两对基因位于一对同源染色体上且距离很远

【解析】

1.基因分离定律和自由组合定律的实质：进行有性生殖的生物在进行减数分裂产生配子时，位于同源染色体的等位基因随同源染色体分离而分离，分别进入不同的配子中，随配子独立遗传给后代，同时位于非同源染色体的非等位基因进行自由组合。

2. 根据题干信息分析，已知野生型赤斑雌蚕和味盲型黑斑雄蚕杂交，F1全为野生型黑斑，说明野生型对味盲型是显性、黑斑对赤斑是显性；如果2对等位基因位于常染色体上，则亲本基因型是AAbb、aaBB，子一代基因型是AaBb。

（1）根据题意分析，传统的家蚕是野生型，桑叶是其唯一食物来源，因此传统的蚕业生产链中，栽桑和养蚕是密不可分的；家蚕的性别决定是ZW型，雌蚕的性染色体组成为ZW，其减数分裂形成卵细胞的过程中，在减数第二次分裂后期可能含有2条Z染色体，此时的细胞是次级卵母细胞或第一极体。

（2）①假设这两对基因（A、a和B、b）在常染色体上，可能位于2对同源染色体上，如表格中的甲所示，也可能位于1对同源染色体上，位于一对同源染色体上有两种位置关系：A、B连锁在一条染色体上，a、b连锁在同源染色体的另一条染色体上，即；或A、b连锁在一条染色体上，a、B连锁在同源染色体的另一条染色体上，即。

②由于子一代基因型是AaBb，由于显性基因用荧光标记，少部分细胞不含有荧光标记，说明不含有显性基因，不考虑变异的情况下，说明这些细胞是减数分裂过程中的某些细胞，同源染色体发生分离，非同源染色体自由组合，导致等位基因分离、非等位基因进行自由组合，形成了不含有显性基因的细胞（只有隐性基因的次级性母细胞或配子）。

③由表格信息可知，子一代野生型黑斑雌雄个体相互交配，野生型：味盲型不论雄性还是雌性都是3：1，说明野生型和味盲型是常染色体基因控制的遗传；雄性全是黑斑，雌性黑斑：赤斑=1：1，说明黑斑和赤斑是伴性遗传，基因位于Z染色体上。因此，两亲本家蚕中雌性家蚕的基因型是AAZbW，雄蚕基因型是aaZBZB，子一代基因型是AaZBW、AaZBZb，子一代相互交配，子二代野生型雄性个体的基因型是A_ZBZB、A_ZBZb，纯合体AAZBZB占1/3×1/2=1/6，因此杂合子所占的比例是5/6；F2中味盲型黑斑雄蚕和味盲型黑斑雌蚕的基因型分别是aaZBZ-、aaZBW，杂交后代味盲赤斑aaZbW的比例为1/2×1/4=1/8，味盲黑斑aaZB_的比例为1-1/8=7/8，因此子代味盲型赤斑∶味盲型黑斑=1∶7。

（3）根据题意分析，该实验的目的是验证这2对等位基因位于一对同源染色体上，且相距甚远，则应该以基因为GGHH和gghh的家蚕为亲本进行杂交，取F1雌雄个体相互交配，雌蚕作为母本，由于不发生交叉互换，产生的配子类型及其比例为AB∶ab=1∶1，雄蚕作为父本，由于发生交叉互换，产生的配子类型及比例是AB∶Ab∶aB∶ab=1∶1∶1∶1，则雌雄配子随机结合，后代的基因型及比例是A_B_∶A_bb∶aaB_∶aabb=5∶1∶1∶1。