果蝇是遗传学上常用的实验材料。果蝇的性别决定方式与人类相同,图一中甲乙丙丁是正常果蝇体细胞和它们产生的生殖细胞中的染色体、基因图解。图二是亲本选取纯种长翅果蝇与纯种残翅果蝇进行杂交,子代幼虫在不同温度下发育成不同翅型果蝇的实验。
(1) 果蝇的翅型由一对基因( A 、 a )控制,为研究其遗传规律,在 25℃ 条件下进行了杂交实验,结果如下表:
组别 | 亲代 | 子代 | |
残翅 | 长翅 | ||
1 | 残翅 × 长翅 | 0 只 | 238 只 |
2 | 残翅 × 残翅 | 244 只 | 0 只 |
3 | 长翅 × 长翅 | 92 只 | 274 只 |
① 表中第 3 组亲代果蝇均为长翅,子代果蝇中出现了残翅,这种现象,在遗传学上称为 ______ ,由表可知隐性性状是 ______ ,可判断该性状为隐性性状的组别有 ______ ,可用图一中的 ______ 表示其基因组成。
② 表中第 1 组子代中长翅个体与第 2 组子代中残翅个体进行杂交,它们后代出现长翅果蝇的几率是 ______ 。
(2) 图一中果蝇乙的性别为 ______ , ______ 一定是它的生殖细胞,该生殖细胞含有 ______ 条染色体,其染色体组成为 ______ 。
(3) 现在选取亲本为图一中的甲和乙果蝇进行交配。如果将子代幼虫置于 35℃ 条件下培养,那么子代果蝇翅的类型为 ______ ,如果将子代幼虫置于 25℃ 条件下培养,那么子代果蝇翅的类型为 ______ 。
(1) 变异 残翅 1 、 3 甲 50%
(2) 雄性 丙 4 3+X 或 3+Y
(3) 全为残翅果蝇 1/2 为长翅果蝇, 1/2 为残翅果蝇
【分析】( 1 )昆虫是雌雄异体、体内受精、卵生、卵自然孵化,变态发育,分为完全变态发育和不完全变态发育两种。每种生物的体细胞内都含有一定数量的结构不同的染色体,并有一定的形态和结构,这些染色体是成对存在的;
( 2 )生物体的某些性状是由一对基因控制的,而成对的基因往往有显性显性和隐性之分,当细胞内控制某种性状的一对基因,一个是显性、一个是隐性时,只有显性基因控制的性状才会表现出来。
【详解】( 1 ) ① 生物的亲代与子代之间以及子代的个体之间在性状上的差异叫变异。 “ 果蝇个体既有长翅的又有残翅的 ” 。表中第 3 组中果蝇的亲代没有残翅,而后代中却出现了残翅,这种现象体现了亲自之间的差异,属于变异现象,可知隐性性状是残翅,表中第 1 组,亲代有残翅,子代却没有,也可以说明残翅是隐性基因,残翅的基因组成可以用可用图一中的甲表示为 aa 。 ② 表中第 1 组子代全部是长翅,亲代为残翅 × 长翅,可以推断处子代长翅的基因组成为 Aa ,第 2 组子代残翅的基因组成为 aa ,如果 Aa×aa ,则后代的基因组成形式有 Aa 和 aa 两种,而且出现的几率各为 50% 。
( 2 )果蝇的性别决定方式与人类,由 X 、 Y 染色体决定,雄性果蝇为 XY ,雌性为 XX 。据图可知,果蝇乙的性染色体为 XY ,性别为雄性,雄果蝇体细胞内的染色体组成是 3 对 +XY ,这些染色体是成对存在的,在生殖细胞的染色体成单存在,即组成是 3+X 或 3+Y ,共计 4 条;图中丙一定为它的生殖细胞。
( 3 )现在选取亲本为图一中的甲 aa 和乙 Aa 果蝇进行交配,子代为 1/2 长翅果蝇, 1/2 残翅果蝇,子代的基因为 aa:Aa=1:1 。由图二可知,子代幼虫的基因为 Aa ,在不同温度下发育成不同翅型果蝇。如果将子代基因为 Aa 的幼虫置于 35℃ 条件下培养,子代全部为全为残翅果蝇,如果将子代基因为 Aa 的幼虫置于 25℃ 条件下培养,子代全部为全为长翅果蝇。因此,现在选取亲本为图一中的甲和乙果蝇进行交配。如果将子代幼虫置于 35℃ 条件下培养,那么子代果蝇翅的类型全为残翅,如果将子代幼虫置于 25℃ 条件下培养,那么子代果蝇翅的类型为 1/2 长翅果蝇, 1/2 残翅果蝇。
解码遗传基因 征服高原顽疾
一—一专家发现遗传变异可促进高原适应性
国际著名杂志《美国科学院院刊》发表的。线粒体DNAT3394C遗传变异通过降低线粒体复合物Ⅰ活性和细胞呼吸能够促进世居高原藏族人群适应高原缺氧环境的能力”这一项突破性成果,使得研究有望从线粒体DNA角度阐明人类高原适应性遗传机制,为人类更好地解决高原疾病、适应高原气
候提供理论和实验依据。
一般平原人进入高原后,将面临因高原适应及高原缺氧导致的急性高原病,特别是高原肺水肿的严重威胁,而世居高原藏族居民由于在高原地区已生存20 000多年,已适应高原环境,其高原肺水肿等高原适应不全症的发病率大大低于移居汉族居民。因此,阐明世居高原藏族居民高原适应遗传机制,建立敏感可靠的高原适应不全预测方法,对于人类更好地征服和利用高原具有重要的实践意义。
通过对比分析世居高原藏族居民、平原至高原后不发生高原肺水肿等高原适应不全症状的汉族居民与平原地区汉族居民线粒体DNA序列,发现线粒体DNAT3394C位点突变在世居高原藏族居民中高度富集,并且发现线粒体DNAT3394C遗传变异可降低线粒体复合物I活性和细胞呼吸,从而促进机体适应缺氧环境的能力。
以往探索高原适应性遗传机制主要是从核DNA遗传因素出发,而此项成果则基于细胞内除核DNA外唯一存在的遗传物质——线粒体DNA。该研究为人类更好地适应高原、最大限度地降低拟移居高原人群生命危险提供理论依据。本研究不仅具有重要的科学价值,而且对于我国高原地区的经济建设等有巨大的推动作用。
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