Question

15．豚鼠毛色的黄色基因R与白色基因r是位于9号常染色体上的一对等位基因，已知无正常9号染色体的精子不能参与受精作用．现有基因型为Rr的异常黄色雌豚鼠甲（含有异常9号染色体的豚鼠为异常豚鼠），其细胞中9号染色体及基因组成如图1所示．

（1）用甲豚鼠与正常的白色豚鼠作亲本杂交，其F₁随机交配所得的F₂中表现型及比例为黄色：白色=1：1其中异常黄色豚鼠所占比例为$\frac{1}{12}$．
（2）如果以图2所示染色体的雄豚鼠与正常的白色雌豚鼠杂交，产生的F₁中发现了一只黄色豚鼠，经检测，其9号染色体及基因组成如图3所示，出现这种现象的原因是父本减数第一次分裂9号同源染色体未分开（或父本减数第一次分裂R与r所在同源染色体未分开）．
（3）豚鼠的粗毛与细毛分别由位于4号染色体上的A与a控制，用染色体及基因组成如图4所示的雌雄豚鼠杂交，子代黄色粗毛豚鼠中杂合体所占比例为$\frac{5}{6}$．
（4）经染色体筛查发现有一只雄性豚鼠表现型正常，但其中一条14号和一条21号染色体相互连接形成一条异常染色体，如图5甲所示；在减数分裂时异常染色体的联会如图5乙所示，配对的三条染色体中，任意配对的两条染色体分离时，另一条染色体随机移向细胞任一极．
①图甲所示的变异在遗传学上属于染色体结构变异，观察异常染色体应选择处于（有丝分裂）中期期的细胞．如不考虑其他染色体，理论上该雄豚鼠产生的精子类型有6种．
②若该表现型正常的雄豚鼠与一只染色体正常的雌性豚鼠交配，受精卵有$\frac{3}{8}$的概率由于具有某种类型的染色体异常而不能完成胚胎发育（即胚胎期死亡），而产下的后代中有$\frac{1}{5}$的概率是含三条21号染色体的个体，那么产生的后代中具有异常染色体的概率$\frac{3}{5}$．

Answer 1

分析 根据题意和图示分析可知：9号染色体中的一条染色体缺失了某一片段，属于染色体结构变异中的缺失．以Rr为父本，正常的白色豚鼠rr为母本杂交产生的F₁中，发现了一株黄色豚鼠，其染色体及基因组成如图3．由于无正常9号染色体的精子不能参与受精作用，即含有R的精子不能参与受精作用，所以黄色豚鼠Rrr中有一个r来自母本，还有R和r都来自父本，由此可见，该黄色豚鼠出现的原因是由于父本减数分裂过程中9号同源染色体未分离

解答 解：用甲豚鼠与正常的白色豚鼠作亲本杂交，F₁中基因型及比例为Rr：rr=1：1，其中雌性个体能产生两种配子，即$\frac{1}{4}$R、$\frac{3}{4}$r，由于F₁无正常9号染色体的精子不能参与受精作用，因此雄性个体能产生两种配子，即$\frac{1}{3}$R、$\frac{2}{3}$r．随机交配后，子代中黄色（RR+Rr）：白色（rr）=（$\frac{1}{4}×\frac{1}{3}+\frac{1}{4}×\frac{2}{3}×\frac{3}{4}×\frac{1}{4}$）：（$\frac{3}{4}×\frac{2}{3}$）=1：1．异常白色豚鼠所占比例为$\frac{1}{4}×\frac{2}{3}=\frac{1}{6}$．
（2）如果以图2所示染色体的雄豚鼠与正常的白色雌豚鼠杂交，产生的F₁中发现了一只黄色豚鼠，经检测，其9号染色体及基因组成如图3所示，出现这种现象的原因是雄豚鼠形成配子的过程中9号同源染色体没有分离．
（4）豚鼠的粗毛与细毛分别由位于4号染色体上的A与a控制，用染色体及基因组成如图4所示的雌雄豚鼠杂交，Aa×Aa→$\frac{3}{4}$（AA、Aa），所以粗毛豚鼠所占比例为$\frac{3}{4}$，其中纯合子占粗毛豚鼠的$\frac{1}{3}$．由于含r的9号染色体异常，其精子不能参与受精作用，而正常9号染色体的精子都含R基因，因此后代有$\frac{1}{2}$RR、$\frac{1}{2}$Rr，因此子代黄色粗毛豚鼠中杂合体所占比例=1-$\frac{1}{3}×\frac{1}{2}=\frac{5}{6}$．
（4）①分析题意及题图可知，图甲所示的变异在遗传学上属于染色体结构变异，观察异常染色体应选择处于（有丝分裂）中期期的细胞．不考虑其它常染色体，理论上该雄豚鼠产生的精子类型有14号和21号、异常、14号和异常、21号、14号、异常和21号6种．
②若该表现型正常的雄豚鼠与一只染色体正常的雌性豚鼠交配，受精卵有$\frac{3}{8}$的概率由于具有某种类型的染色体异常而不能完成胚胎发育（即胚胎期死亡），而产下的后代中有$\frac{1}{5}$的概率是含三条21号染色体的个体，那么产生的后代中具有异常染色体的概率$\frac{3}{5}$．
故答案为：
（1）黄色：白色=1：1   $\frac{1}{12}$
（2）父本减数第一次分裂9号同源染色体未分开（或父本减数第一次分裂R与r所在同源染色体未分开）
（3）$\frac{5}{6}$
（4）①染色体结构变异    （有丝分裂）中期    6
②$\frac{3}{5}$

点评 本题结合题图，考查基因自由组合定律及应用、染色体变异等相关知识，重点考查基因自由组合定律及应用，具有一定的难度．