Question

2017诺贝尔获奖者在研究果蝇的羽化（从蛹变为蝇）昼夜节律过程中，克隆出野生型昼夜节律基因per及其三个等位基因pers、perL、perOl，通过实验验证基因只位于X染色体上。野生型昼夜节律24h，即表现为正常节律，突变基因pers、perL、perOl分别导致果蝇的羽化节律的周期变为19h、1h和无节律。回答下列问题： 

（1）不同等位基因的产生体现了基因突变的不定向性，per基因与perOl基因的根本区别是_____。 

（2）研究基因的自由组合规律能否用果蝇的羽化节律性状和红眼白眼性状，并说明理由：______。 

（3）四种品系自由交配若干代后种群中雌果蝇的基因型共有______种。 

（4）现有纯合perOl突变体与纯合野生型雌雄果蝇若干，请在其中选择材料设计一个杂交实验来确定正常节律与无节律这对性状的显隐性。（要求：写出杂交组合和预期结果，并得出相应结论）________。

Answer

碱基对的排列顺序不同 不能，因为节律基因和红眼白眼基因都在X染色体上（或在一对同源染色体上） 10 杂交组合：纯合perOl突变体雌果蝇×纯合野生型雄果蝇；若子代雌果蝇（和雄果蝇）都表现为无节律，则无节律为显性性状；若子代雌果蝇都表现为正常节律，（雄果蝇都表现为无节律），则无节律为隐性性状

【解析】

位于非同源染色体上的非等位基因在遗传时符合自由组合定律，位于同源染色体上的非等位基因在遗传时不符合自由组合定律。判断基因的显隐性时，若已知亲本为纯合子的情况下，可选择具有相对性状的亲本杂交。

（1）等位基因是由于基因突变形成的，基因突变是碱基对增添、缺失或替换所导致的基因结构的改变，故等位基因的根本区别是碱基对的排列顺序不同；
（2）根据题意“野生型昼夜节律基因per及其三个等位基因pers、perL、perOl，通过实验验证基因只位于X染色体上”，而果蝇的红眼、白眼基因也位于X染色体上，即节律基因和红眼、白眼基因都在X染色体上，而遵循自由组合定律的是非同源染色体上的非等位基因，同源染色体上的非等位基因不遵循自由组合定律，故研究基因的自由组合规律不能用果蝇的羽化节律性状和红眼、白眼性状；
（3）根据题意分析，该复等位基因有四种，且基因位于X染色体上，因此雌果蝇纯合子的基因型有4种，雌果蝇杂合子有6种，雄果蝇基因型有4种，所以四种品系自由交配若干代后种群中基因型共有14种，其中雌果蝇的基因型共有4＋6=10种；
（4）本实验要求用一个杂交实验进行判断，且已经知道基因位于X染色体上和提供材料均为纯合子，故可选择纯合perOl突变体雌果蝇×纯合野生型雄果蝇，若子代雌果蝇（和雄果蝇）都表现为无节律，则无节律为显性性状；若子代雌果蝇都表现为正常节律，（雄果蝇都表现为无节律），则无节律为隐性性状。