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第2节 基因在染色体上
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自主学习 新知突破
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1．说出基因位于染色体上的理论假说和实验证据。
2．运用有关基因和染色体的知识阐明孟德尔遗传定律的实质。 3．尝试运用类比推理的方法，解释基因位于染色体上。
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萨顿的假说 1．内容：基因是由__________携带着从亲代传递给下一代的。也就是说，基因就在染色体上。 染色体 2．依据
基因和染色体的行为存在着明显的__________关系。 (1)基因在杂交过程中保持__________________性。染色体在配子形成和受精过程中，也有相对稳定的形态结构。 染色体 平行 完整性和独立
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(2)在体细胞中基因成对存在，__________也是成对的。在配子中成对的________只有一个，同样，成对的染色体也只有一条。
(3)体细胞中成对的基因一个来自父方，一个来自母方。_____________也是如此。 (4)_____________在形成配子时自由组合，非同源染色体在减数第一次分裂后期也是自由组合的。 染色体 基因 同源染色体 非等位基因
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[思考探讨] 1.萨顿运用什么方法推测基因位于染色体上？
2．果蝇细胞中的基因都位于染色体上吗？为什么？ 思考探讨提示： 1.类比推理。 2．不是。细胞核基因都位于染色体上，而细胞质基因位于线粒体内。
![[思考探讨] 1.萨顿运用什么方法推测基因位于染色体上？](http://slidesplayer.com/slide/11668863/65/images/6/%5B%E6%80%9D%E8%80%83%E6%8E%A2%E8%AE%A8%5D+1.%E8%90%A8%E9%A1%BF%E8%BF%90%E7%94%A8%E4%BB%80%E4%B9%88%E6%96%B9%E6%B3%95%E6%8E%A8%E6%B5%8B%E5%9F%BA%E5%9B%A0%E4%BD%8D%E4%BA%8E%E6%9F%93%E8%89%B2%E4%BD%93%E4%B8%8A%EF%BC%9F.jpg "2．果蝇细胞中的基因都位于染色体上吗？为什么？ 思考探讨提示： 1.类比推理。 2．不是。细胞核基因都位于染色体上，而细胞质基因位于线粒体内。")
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1．萨顿假说的依据：蝗虫配子的形成过程。 2．结论：基因在染色体上。 3．科学方法：类比推理，类比推理得出的结论并不具有逻辑的必然性，其正确与否，还需要进行观察和实验的检验。
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基因位于染色体上的实验证据 1．果蝇杂交实验过程 P 红眼(♀)×白眼(♂) ↓ F1 红眼(♀、♂) ↓雌雄杂交
↓ F1 红眼(♀、♂) ↓雌雄杂交 F2红眼(♀、♂)∶白眼(♂)＝__________ 3∶1
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(1)显性性状为__________。 (2)F2中雌性个体的性状为________，雄性个体的性状分离比___________________，说明性状表现与________有关。 2．验证方法：__________。 3．实验结论：基因在__________上。一条染色体上有许多个基因，基因在染色体上呈__________排列。 红眼 红眼 红眼∶白眼＝1∶1 性别 测交 染色体 线性
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[思考探讨] 3.摩尔根运用什么方法做实验证明基因位于染色体上？
4．果蝇细胞内的基因都位于染色体上吗？请举例说明。 思考探讨提示： 3.假说—演绎法。 4．不是。细胞质内的基因不位于染色体上，只有核基因位于染色体上。
![[思考探讨] 3.摩尔根运用什么方法做实验证明基因位于染色体上？](http://slidesplayer.com/slide/11668863/65/images/10/%5B%E6%80%9D%E8%80%83%E6%8E%A2%E8%AE%A8%5D+3.%E6%91%A9%E5%B0%94%E6%A0%B9%E8%BF%90%E7%94%A8%E4%BB%80%E4%B9%88%E6%96%B9%E6%B3%95%E5%81%9A%E5%AE%9E%E9%AA%8C%E8%AF%81%E6%98%8E%E5%9F%BA%E5%9B%A0%E4%BD%8D%E4%BA%8E%E6%9F%93%E8%89%B2%E4%BD%93%E4%B8%8A%EF%BC%9F.jpg "4．果蝇细胞内的基因都位于染色体上吗？请举例说明。 思考探讨提示： 3.假说—演绎法。 4．不是。细胞质内的基因不位于染色体上，只有核基因位于染色体上。")
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1．果蝇杂交实验的分析 (1)果蝇的红眼、白眼是一对相对性状。 (2)F1全为红眼说明红眼是显性性状。 (3)F2中红眼∶白眼＝3∶1说明果蝇眼色的遗传符合分离定律，红眼和白眼受一对等位基因控制。
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2．测交实验 (1)过程： (2)测交结果：后代中红眼∶白眼＝1∶1，符合分离定律。 (3)结论：决定果蝇红眼和白眼的基因位于X染色体上，从而证明了基因在染色体上。
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并不是所有基因的遗传都遵循孟德尔遗传定律
(1)并不是真核生物中所有的基因都遵循孟德尔的遗传定律，叶绿体、线粒体中的基因都不遵循遗传定律。 (2)原核生物中的基因都不遵循孟德尔遗传定律。
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孟德尔遗传定律的现代解释 1．基因分离定律的实质
在杂合子的细胞中，位于一对同源染色体上的_________，具有一定的__________；在减数分裂形成配子的过程中，等位基因会随同源染色体的分开而分离，分别进入两个配子中，独立地随配子遗传给后代。 等位基因 独立性
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2．自由组合定律的实质 [判断正误] (1)位于非同源染色体上的非等位基因的分离或组合是互不干扰的。( ) (2)在减数分裂中，等位基因彼此分离的同时，非等位基因自由组合。( ) (3)等位基因随着同源染色体的分离发生在减数第二次分裂后期。( ) (4)所有的非等位基因，会随着非同源染色体的组合而自由组合。( ) √ × × ×
![2．自由组合定律的实质 [判断正误] (1)位于非同源染色体上的非等位基因的分离或组合是互不干扰的。( ) (2)在减数分裂中，等位基因彼此分离的同时，非等位基因自由组合。( ) (3)等位基因随着同源染色体的分离发生在减数第二次分裂后期。( )](http://slidesplayer.com/slide/11668863/65/images/15/2%EF%BC%8E%E8%87%AA%E7%94%B1%E7%BB%84%E5%90%88%E5%AE%9A%E5%BE%8B%E7%9A%84%E5%AE%9E%E8%B4%A8+%5B%E5%88%A4%E6%96%AD%E6%AD%A3%E8%AF%AF%5D+%281%29%E4%BD%8D%E4%BA%8E%E9%9D%9E%E5%90%8C%E6%BA%90%E6%9F%93%E8%89%B2%E4%BD%93%E4%B8%8A%E7%9A%84%E9%9D%9E%E7%AD%89%E4%BD%8D%E5%9F%BA%E5%9B%A0%E7%9A%84%E5%88%86%E7%A6%BB%E6%88%96%E7%BB%84%E5%90%88%E6%98%AF%E4%BA%92%E4%B8%8D%E5%B9%B2%E6%89%B0%E7%9A%84%E3%80%82%28+%29+%282%29%E5%9C%A8%E5%87%8F%E6%95%B0%E5%88%86%E8%A3%82%E4%B8%AD%EF%BC%8C%E7%AD%89%E4%BD%8D%E5%9F%BA%E5%9B%A0%E5%BD%BC%E6%AD%A4%E5%88%86%E7%A6%BB%E7%9A%84%E5%90%8C%E6%97%B6%EF%BC%8C%E9%9D%9E%E7%AD%89%E4%BD%8D%E5%9F%BA%E5%9B%A0%E8%87%AA%E7%94%B1%E7%BB%84%E5%90%88%E3%80%82%28+%29+%283%29%E7%AD%89%E4%BD%8D%E5%9F%BA%E5%9B%A0%E9%9A%8F%E7%9D%80%E5%90%8C%E6%BA%90%E6%9F%93%E8%89%B2%E4%BD%93%E7%9A%84%E5%88%86%E7%A6%BB%E5%8F%91%E7%94%9F%E5%9C%A8%E5%87%8F%E6%95%B0%E7%AC%AC%E4%BA%8C%E6%AC%A1%E5%88%86%E8%A3%82%E5%90%8E%E6%9C%9F%E3%80%82%28+%29.jpg "(4)所有的非等位基因，会随着非同源染色体的组合而自由组合。( ) √ × × ×")
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1．分离定律、自由组合定律的适用范围 基因的分离定律、自由组合定律适用于真核生物，进行有性生殖过程中的细胞核基因遗传，真核生物的细胞质基因遗传和原核生物的基因遗传不遵循孟德尔遗传定律。 2．基因分离的时期 等位基因分离发生在减数第一次分裂后期，相同基因分开发生在减数第二次分裂后期和有丝分裂后期。同源染色体的分离，非同源染色体的自由组合发生在减数第一次分裂后期。
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[记知识纲要]
![[记知识纲要]](http://slidesplayer.com/slide/11668863/65/images/17/%5B%E8%AE%B0%E7%9F%A5%E8%AF%86%E7%BA%B2%E8%A6%81%5D.jpg "[记知识纲要]")
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[背关键语句] 1．萨顿运用了类比推理法提出了“基因和染色体行为存在着明显的平行关系”的假说。 2．摩尔根运用“假说—演绎法”证明基因位于染色体上。 3．基因在染色体上呈线性排列，一条染色体上有许多基因，基因还存在于线粒体、叶绿体中。 4．基因分离定律的实质是等位基因随同源染色体的分开而分离。 5．基因自由组合定律的实质是等位基因随同源染色体分开而分离的同时，非同源染色体上的非等位基因自由组合。
![[背关键语句] 1．萨顿运用了类比推理法提出了 基因和染色体行为存在着明显的平行关系 的假说。 2．摩尔根运用 假说—演绎法 证明基因位于染色体上。 3．基因在染色体上呈线性排列，一条染色体上有许多基因，基因还存在于线粒体、叶绿体中。](http://slidesplayer.com/slide/11668863/65/images/18/%5B%E8%83%8C%E5%85%B3%E9%94%AE%E8%AF%AD%E5%8F%A5%5D+1%EF%BC%8E%E8%90%A8%E9%A1%BF%E8%BF%90%E7%94%A8%E4%BA%86%E7%B1%BB%E6%AF%94%E6%8E%A8%E7%90%86%E6%B3%95%E6%8F%90%E5%87%BA%E4%BA%86+%E5%9F%BA%E5%9B%A0%E5%92%8C%E6%9F%93%E8%89%B2%E4%BD%93%E8%A1%8C%E4%B8%BA%E5%AD%98%E5%9C%A8%E7%9D%80%E6%98%8E%E6%98%BE%E7%9A%84%E5%B9%B3%E8%A1%8C%E5%85%B3%E7%B3%BB+%E7%9A%84%E5%81%87%E8%AF%B4%E3%80%82+2%EF%BC%8E%E6%91%A9%E5%B0%94%E6%A0%B9%E8%BF%90%E7%94%A8+%E5%81%87%E8%AF%B4%E2%80%94%E6%BC%94%E7%BB%8E%E6%B3%95+%E8%AF%81%E6%98%8E%E5%9F%BA%E5%9B%A0%E4%BD%8D%E4%BA%8E%E6%9F%93%E8%89%B2%E4%BD%93%E4%B8%8A%E3%80%82+3%EF%BC%8E%E5%9F%BA%E5%9B%A0%E5%9C%A8%E6%9F%93%E8%89%B2%E4%BD%93%E4%B8%8A%E5%91%88%E7%BA%BF%E6%80%A7%E6%8E%92%E5%88%97%EF%BC%8C%E4%B8%80%E6%9D%A1%E6%9F%93%E8%89%B2%E4%BD%93%E4%B8%8A%E6%9C%89%E8%AE%B8%E5%A4%9A%E5%9F%BA%E5%9B%A0%EF%BC%8C%E5%9F%BA%E5%9B%A0%E8%BF%98%E5%AD%98%E5%9C%A8%E4%BA%8E%E7%BA%BF%E7%B2%92%E4%BD%93%E3%80%81%E5%8F%B6%E7%BB%BF%E4%BD%93%E4%B8%AD%E3%80%82.jpg "4．基因分离定律的实质是等位基因随同源染色体的分开而分离。 5．基因自由组合定律的实质是等位基因随同源染色体分开而分离的同时，非同源染色体上的非等位基因自由组合。")
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合作探究 课堂互动
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验证基因在染色体上的实验 在果蝇野生型与白眼雄性突变体的杂交实验中，摩尔根最早能够推断白眼基因位于X染色体上的实验结果是( )
A．白眼突变体与野生型杂交，F1全部表现野生型，雌雄比例为1∶1 B．F1中雌、雄果蝇杂交，后代出现性状分离，且白眼全部为雄性
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C．F1雌性果蝇与白眼雄性果蝇杂交，后代出现白眼果蝇，且雌雄比例为1∶1
D．白眼雌果蝇与野生型雄果蝇杂交，后代白眼果蝇全部为雄性，野生型全部为雌性 [自主解答] ________
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解析： 根据题意可知，野生型果蝇是正常的，白眼果蝇是异常的，而且白眼是隐性性状。F1全部表现野生型，且雌雄比例为1∶1；F1雌性果蝇与白眼雄性果蝇杂交，后代白眼果蝇中，雌雄比例为1∶1，这两项都不能证明白眼基因位于X染色体上，A、C错误；F1杂交后代中白眼果蝇全部为雄性，则白眼基因一定位于X染色体上，B正确；实验是一个测交实验，是用来验证白眼基因位于X染色体上的推断的正确性，而最早推断白眼基因位于X染色体上的实验为子一代雌雄果蝇杂交实验，D错误。 答案： B
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1．果蝇的大翅和小翅是一对相对性状，由一对等位基因A、a控制。现用大翅雌果蝇和小翅雄果蝇进行交配，再让F1中的雌、雄个体相互交配，实验结果如下：
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下列分析不正确的是( ) A．果蝇翅形大翅对小翅为显性 B．根据实验结果判断果蝇的翅形遗传遵循基因分离定律 C．根据实验结果可证明控制翅形的基因位于X染色体上 D．F2中雌果蝇基因型相同，雄果蝇有两种基因型 解析： 大翅雌果蝇和小翅雄果蝇进行交配，F1全是大翅果蝇，所以大翅对小翅为显性，A正确；根据题中信息可知F2中，大翅∶小翅≈3∶1，符合基因分离定律，B正确；又因为大翅果蝇雌雄不等，可推知控制翅形的基因位于X染色体上，C正确；遗传图解如下：
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可见，F2中雌果蝇有XAXA和XAXa两种基因型，D错误。
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孟德尔遗传定律的现代解释 下图表示果蝇的一个细胞，其中数字表示染色体，字母表示基因。下列叙述正确的是( )
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A．从染色体情况上看，该果蝇只能形成一种配子
B．基因e控制的性状在雌、雄个体中出现的概率相等 C．形成配子时基因A、a与B、b间自由组合 D．只考虑3、4与7、8两对染色体时，该个体能形成四种配子，并且配子数量相等 [自主解答] ________
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解析： 由图可知，该果蝇为雄性个体，图中7为X染色体，8为Y染色体，因此，从染色体情况看，它能形成含X和Y染色体的两种配子，A错误；e位于X染色体上，属于伴X染色体隐性遗传，在雄性个体中出现的概率高于在雌性个体中出现的概率，B错误；A、a与B、b位于同一对同源染色体上，减数分裂形成配子时，AB进入一个配子，ab进入另一个配子，它们连锁在一起，因此，A、a与B、b之间不能自由组合，C错误；只考虑3、4与7、8两对同源染色体时，该果蝇基因型可写成DdXeY，产生DXe、dXe、DY、dY四种配子且数量相等，D正确。 答案： D
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【互动探究】 若只考虑1与2、3与4两对同源染色体上的基因AaBbDd，则个体产生的配子及比例怎样？
提示： 在不考虑交叉互换的情况下，AaBbDd的个体产生ABD、abd、ABd、abD的4种配子，比例为1∶1∶1∶1 。
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2．下列叙述中错误的是( ) A．在减数分裂过程中，同源染色体分开，其上的等位基因分离 B．在减数分裂过程中，所有的非等位基因都可以自由组合 C．果蝇的红眼(或白眼)基因只存在于X染色体上 D．等位基因总是一个来自于父方，一个来自于母方
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解析： 在减数分裂中，只有位于非同源染色体上的非等位基因才能自由组合。
答案： B
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3．下列不能说明基因和染色体行为存在明显的平行关系的是( )
A．基因和染色体在配子形成和受精作用过程中行为一致 B．在体细胞中，染色体是成对存在的，基因也是成对存在的 C．等位基因是一个来自父方，一个来自母方，同源染色体也是 D．染色体是由基因构成的，每条染色体上有多个基因
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解析： 根据萨顿类比的基因行为与染色体行为可知，A、B、C正确；染色体主要由蛋白质和DNA构成，另外，萨顿未提出每条染色体上有多个基因，D错误。
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4．某雌、雄异株植物，其叶形有阔叶和窄叶两种，由一对等位基因控制。现有3组杂交实验，结果如下表：
杂交组合 亲代表现型 子代表现型及株数 父本 母本 雌株 雄株 1 阔叶 阔叶243 阔叶119、窄叶122 2 窄叶 阔叶83、 窄叶78 阔叶79、窄叶80 3 阔叶131 窄叶127
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下列有关表格数据的分析，错误的是( ) A．根据第1组或第3组实验可以确定控制叶形的基因位于X染色体上 B．用第1组子代的阔叶雌株与窄叶雄株杂交。后代窄叶植株占1/4 C．仅根据第2组实验无法判断两种叶形的显隐性关系 D．用第2组的子代阔叶雌株与窄叶雄株杂交，后代性状分离比为阔叶∶窄叶＝3∶1
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解析： 由组合1双亲都是阔叶，子代雄株出现窄叶而雌株都是阔叶，说明控制叶形的基因位于X染色体上；由组合3双亲为阔叶和窄叶，而子代所有雄株的叶形都与母本的相同，所有雌株的叶形都与父本的相同，也可以说明控制叶形的基因位于X染色体上，且窄叶为隐性性状。组合2亲本的基因型为XBXb和XbY，子代阔叶雌株的基因型为XBXb，窄叶雄株为XbY，后代雌株中阔叶与窄叶的比例为1∶1，雄株中阔叶与窄叶的比例为1∶1。 答案： D
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高效测评 知能提升
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1．现有①～④四个果蝇品系(都是纯种)，其中品系①的观测性状均为显性，控制该类性状的基因分别位于Ⅱ、Ⅲ号染色体上；品系②～④均只有一种观测性状是隐性，其他性状均为显性。品系②～④的隐性性状及其控制基因所在的染色体如表所示。若要通过F2中出现9∶3∶3∶1的性状比来验证自由组合定律，必须先选择下列哪种交配组合( ) 品系 ② ③ ④ 隐性性状 残翅 黑身 紫红眼 相应染色体 Ⅱ Ⅲ
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A．②×④ B．①×② C．②×③ D．①×④ 解析： 两个亲本杂交产生的F1的基因型为双杂合型时，F2会产生9∶3∶3∶1的性状分离比，同时要求控制两对相对性状的等位基因分别位于两对同源染色体上，因此组合②×④符合要求。 答案： A
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2．果蝇的红眼(R)对白眼(r)是显性，控制眼色的基因位于X染色体上。现用一对果蝇杂交，一方为红眼，另一方为白眼，杂交产生的F1中雄果蝇与亲代雌果蝇眼色相同，雌果蝇与亲代雄果蝇眼色相同，那么亲代果蝇的基因型为( ) A．XRXR×XrY B．XrXr×XRY C．XRXr×XrY D．XRXr×XRY
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解析： 根据题意，F1中雄果蝇与亲本雌果蝇眼色相同，因此，亲本雌果蝇一定为纯合体，C、D错误；若选A项，则子代雌果蝇与亲代雄果蝇的眼色会不同，A错误；因此，只有当雌性亲本为隐性个体，雄性亲本为显性个体时，才符合题中条件，即XrXr×XRY，B正确。 答案： B
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3．鸟类的性别决定为ZW型。某种鸟类的眼色受两对独立遗传的基因(A、a和B、b)控制。甲、乙是两个纯合品种，均为红色眼。根据下列杂交结果，推测杂交1的亲本基因型是( )
A．甲为AAbb，乙为aaBB B．甲为aaZBZB，乙为AAZbW C．甲为AAZbZb，乙为aaZBW D．甲为AAZbW，乙为aaZBZB
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解析： 由题干和杂交1、2组合分析可知，正交和反交结果不同，说明鸟眼色的遗传与性别相关联。由于控制鸟类眼色的两对基因独立遗传，可以判断两对基因中一对位于常染色体上，一对位于性染色体上，可排除A项。鸟类的性别决定方式为ZW型，雄性为ZZ，雌性为ZW，可排除D项。杂交1中后代雌雄表现型相同，且都与亲本不同，子代雌雄个体应是同时含A和B表现为褐色眼，则甲的基因型为aaZBZB，乙的基因型为AAZbW，后代褐色眼的基因型为AaZBZb和AaZBW。杂交2中亲本基因型为aaZBW和AAZbZb，后代雌性的基因型为AaZbW(红色眼)，雄性的基因型为AaZBZb(褐色眼)。 答案： B
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4．果蝇是一种非常小的蝇类，遗传学家摩尔根曾因对果蝇的研究而获得“诺贝尔奖”。下图中图甲表示某果蝇的体细胞染色体及基因组成，下表显示有关基因与性状的关系，据此图表分析回答。
B b V v R r E e 性状 灰身 黑身 长翅 残翅 细眼 粗眼 红眼 白眼
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(1)摩尔根的果蝇实验验证了萨顿提出的_______________ _________的假说。
(2)以该果蝇为亲本之一，若要只通过一次杂交就使子代中雄果蝇全部为白眼，则另一亲本的相关基因型是________。 (3)若只考虑表中的体色与眼形，让该果蝇与基因型相同的异性果蝇交配，理论上F1中不同于亲本表现型的个体中纯合子占________。 (4)图乙表示该果蝇某染色体上的基因序列，假设该染色体上的所有隐性基因都能在后代中表达，则可能的原因是___________________(不考虑突变和环境因素)。
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解析： 摩尔根的果蝇实验验证了萨顿提出的基因在染色体上的假说。基因在染色体上呈线性排列并不能揭示基因与染色体间的“平行关系”。若只考虑题表中的体色与眼形，则亲本果蝇的基因型为BbRr，其与相同基因型的异性果蝇交配所得的F1中不同于亲本性状的个体所占比例为7/16，其中的纯合子占3/16，也就是说F1中不同于亲本表现型的个体中纯合子占3/7。 答案： (1)基因在染色体上 (2)XeXe (3)3/7 (4)这些隐性基因在Y染色体上没有等位基因，或者在Y染色体上对应的基因也为隐性基因
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