高中生物学教学中如何进行基因座位的判断

陈卫良

(浙江省绍兴市高级中学 312000)

基因在染色体上的位置称为基因座位。进行基因座位的判断，是遗传学研究的基本方法之一，有助于了解基因的功能。在高中生物学教学中，可利用杂交实验定位法或体细胞杂交定位法对基因座位进行判断。具体类似于植物检索表的检索过程，基于对后代特征的比较分析，依次判断一个特定的基因是在常染色体上还是在性染色体上，以及其大体的位置。通过层层深入，最后确定基因座位。

1 常规杂交实验定位法

常规杂交实验定位法是指通过常规的生物杂交实验分析后代的性状表现情况，最终确定基因座位的方法。

1.1 确定基因座位位于常染色体上还是位于性染色体上 根据一对相对性状显隐性未知和已知的情况分别设计实验。

1.1.1 相对性状显隐性未知 在一对相对性状显隐性未知的情况下，进行正交和反交实验。

例题： 果蝇的灰身和黑身是一对相对性状，现有一个果蝇种群，在雌雄个体中均存在灰身和黑身，请设计实验方案，探究这对相对性状是常染色体遗传还是伴性遗传。

解析： 让灰身果蝇和黑身果蝇进行正交和反交，观察记录子代雌雄果蝇的颜色。如果正交和反交结果一样，即子代雌雄果蝇都是灰身(或雌雄果蝇中均有灰身和黑身)，则是常染色体遗传；如果正交和反交结果不一样，即正交(或反交)的子代雌雄果蝇都是灰身，反交(或正交)的子代果蝇中雌性都是灰身，雄性都是黑身，则是伴性遗传。

1.1.2 相对性状显隐性已知 在一对相对性状显隐性已知的情况下，利用隐性雌性个体与显性雄性个体杂交。

例题： 一只雌鼠的一条染色体上的某基因发生了突变，使野生型性状变为突变型性状。该雌鼠与野生型雄鼠杂交，雌雄个体均既有野生型，又有突变型。上述杂交实验能否确定突变基因在X染色体上,还是在常染色体？若不能，请设计实验，用一次杂交实验鉴别突变基因在X染色体还是在常染色体上。

解析：“突变型雌鼠与野生型雄鼠杂交，雌雄个体均既有野生型，又有突变型。”从后代的性状描述可以看出，该性状与性别无关，常染色体遗传也会出现如此情况。所以，该杂交实验不能判断突变基因是在X染色体上,还是在常染色体。想要通过一次杂交实验就能鉴别突变基因在X染色体还是在常染色体上，就必须先判断相对性状的显隐性。由题干分析，只有显性突变aa→Aa或XaXa→XAXa才符合条件，可知野生型是隐性性状，突变型是显性性状。则只要让野生型雌鼠与突变型雄鼠交配，分析子代雌雄鼠的性状。若雌雄个体既有野生型，又有突变型，则突变基因在常染色体上；若雌性个体只有突变型，雄性个体只有野生型，则突变基因在X染色体上。

1.2 确定基因位于XY的同源区段还是仅位于X染色体上 若已确定基因座位位于X染色体上，则需进一步确定该基因在XY的同源区段还是仅位于X染色体上，可利用隐性雌性个体与显性雄性个体杂交，对结果分析后可以确定基因座位。

例题： 科学家研究黑腹果蝇时发现，刚毛基因(B)对截刚毛基因(b)为完全显性。现有各种纯种果蝇若干，请利用一次杂交实验来推断这对等位基因是位于X、 Y染色体的同源区段还是仅位于X染色体上。

解析： 用纯种截刚毛雌果蝇与纯种刚毛雄果蝇杂交。若子代雌雄果蝇全为刚毛，则这对等位基因位于X、Y染色体上的同源区段；若子代雄果蝇全为截刚毛，雌果蝇全为刚毛，则这对等位基因仅位于X染色体上。

2 体细胞杂交定位法

体细胞杂交定位法是对杂交细胞进行检测，根据其特定染色体丢失与特定基因产物(蛋白质)减少的对应关系来进行基因定位。在确定基因座位位于常染色体上后，利用体细胞杂交定位法可确定该基因位于哪一条常染色体上。其机理是： 不同物种的细胞杂交形成的杂种细胞，在培养过程中会出现保留一方染色体、另一方染色体逐渐被丢失的现象。例如，将人细胞与小鼠细胞进行融合得到的人鼠杂种细胞在有丝分裂过程中，人的染色体会被排斥、丢失，最终可保留1条或几条染色体。由于人染色体的丢失是随机的，这样就可以得到一系列稳定的、含1条或少数几条人染色体的杂种细胞。鉴别杂种细胞中保留了人的哪些染色体，再测定杂种细胞产生了哪些基因产物，就可将基因定位在具体的染色体上。

1968年—1971年，Miller运用体细胞杂交法进行了首例基因座位的定位，即人胸苷激酶基因定位。用胸苷激酶缺乏的小鼠的体细胞与正常人体细胞杂交获得人鼠杂种细胞，经多次分裂，选出一些保留人的个别染色体的细胞株，测定其胸苷激酶的活性(表1，表中+、-分别表示有、无胸苷激酶活性)[1]。由表1可知，第2、3、6号杂种细胞株的酶都具有活性，而这些杂种细胞株共有的是人17号染色体；相反，若无17号染色体，则酶不具有活性。因此，可以确定人胸苷激酶基因位于17号染色体上。

表1 各细胞株中人染色体分布与单一酶活性情况

这种方法也可以同时确定几个基因(表2)。从表2分析可知，凡保留2号染色体的细胞株，A、 C酶都具有活性；而无2号染色体的细胞株，A、 C酶都不具有活性。由此确定A、 C基因位于2号染色体上。同理，基因B位于1号染色体上，基因D不是位于1、2、3号染色体上。

表2 各细胞株中人染色体分布与多种酶活性情况

3 其他基因定位方法

3.1 利用单体进行杂交实验定位 单体是进行遗传研究的有用材料，利用单体可把某一基因定位在特定的染色体上。方法是让隐性纯合体与缺少不同染色体的野生型单体逐一杂交(aa×AO→1Aa∶1aO=显性性状∶隐性性状=1∶1)，如果发现后代显性性状与隐性性状的比例为1∶1，则说明该基因正好在缺少了的这条染色体上。

3.2 利用三体进行杂交实验定位 将隐性纯合体与三体(并在该号染色体上带有杂合基因)的个体进行测交(aa×AAa→1AAa、 2Aaa、 2Aa、 1aa=显性性状∶隐性性状=5∶1)，若在所得的后代中，表现型的比例是5∶1，则可判断该基因位于多余的这条染色体上；如果表现型比例是1∶1，则可判断该基因不在这条多余的染色体上。