果蝇是遗传实验的好材料，某实验室中保存有黑体残翅、焦刚毛两个突变品系，其野生型分别灰体长翅、直刚毛，它们均能纯种传代，且两对基因均位于常染色体上。实验室中还保留有杂合裂翅果蝇（Dd），能真实遗传，即后代全为杂合裂翅果蝇。回答下列问题：
(1)一只焦刚毛雄蝇与野生型（直刚毛）雌蝇杂交，子一代全为直刚毛，子二代直刚毛：焦刚毛=3：1．为确定刚毛控制基因位于常染色体上还是X染色体上，可进行另一组实验，杂交方案为_____。也可不进行新实验，但需要补充_____（数据）。
(2)将一对灰体长翅、黑体残翅果蝇杂交，子一代全为灰体长翅果蝇。用子一代雌蝇进行测交，子二代为灰体长翅：黑体残翅：灰体残翅：黑体长翅=42：42：8：8；用子一代雄蝇进行测交，后代为灰体长翅：黑体残翅=1：1．推测雌蝇进行减数分裂的卵原细胞中，能发生互换的约占_____%。若将子一代交配，子二代中灰体长翅：黑体残翅：灰体残翅：黑体长翅的分离比为_____。
(3)为解释杂合裂翅果蝇真实遗传的原因，有人提出如下解释模型：
①D基因表现为一因多效：除决定裂翅外，还具有显性纯合致死效应。
②基因M、m不决定性状，M对m完全显性，基因型为_____时具有致死作用。
③上述两对基因和染色体的位置关系是_____。
(4)实验发现某对裂翅果蝇杂交后，子一代果蝇裂翅：直翅=2：1．假定出现该比例的原因是某个亲本的基因组成改变了一个基因导致的，请利用（3）中解释模型的原理，判断该果蝇的突变基因及突变类型为_____，并推测子一代果蝇自由交配后，子二代果蝇中D的基因频率为_____。
【答案】
(1) 焦刚毛雌蝇与直刚毛雄蝇杂交 性别
(2) 32 71:21:4:4
(3) mm D和M位于一条染色体上，d和m位于另一条染色体上
(4)m突变为M 2/7
【解析】
1.自由组合定律:当具有两对(或更多对)相对性状的亲本进行杂交,在子一代产生配子时， 在等位基因分离的同时，非同
源染色体上的基因表现为自由组合。其实质是非等位基因自由组合,即一对染色体上的等位基因与另一-对染色体上的等位基因的分离或组合是彼此间互不干扰的，各自独立地分配到配子中去。
2、伴性遗传:是指在遗传过程中的子代部分性状由性染色体上的基因控制，这种由性染色体上的基因所控制性状的遗传上总是和性别相关的遗传方式就称为伴性遗传。
(1)
一只焦刚毛雄蝇与野生型(直刚毛)雌蝇杂交，子一代全为直刚毛，子二代直刚毛：焦刚毛=3: 1，说明该性状由一对等位基因控制(假设相关基因为A和a) ， 直刚毛为显性性状，但没有统计子二代雌雄个体的性状分离比，基因位于常染色体上或X染色体上，都有可能出现题干的结果，因此无法确定刚毛控制基因位于常染色体上还是X染色体上，为确定刚毛控制基因位于常染色体上还是X染色体上，可以选焦刚毛雌蝇与直刚毛雄蝇杂交，且需要补充子一代性状。 若基因位于常染色体上，亲本的基因型分别为aa和AA，F1的基因型为Aa，雌雄全为直刚毛，两组实验的结果相同；若基因位于X染色体上，亲本的基因型分别为XaXa和XAY, F1的基因型为XAXa和XaY，子一代雌性为直刚毛，雄性为焦刚毛，两组实验的结果不同。
(2)
将一对灰体长翅、黑体残翅果蝇杂交，子一代全为灰体长翅果蝇,说明灰体、长翅都是显性性状，假设相关基因分别为B、b和V、v，故亲本的基因型分别为BBVV和bbvv,，F1的基因型为BbVv，测交实验能够根据后代的表现型及比例确定F1产生的配子的种类和比例，由于子二代为灰体长翅(BbVv) ：黑体残翅(bbvv)：灰体残翅(Bbvv) ：黑体长翅(bbVv) =42: 42: 8: 8，因此F1的灰体长翅雌果蝇产生的卵细胞的基因组成及比例为: BV: bv: Bv: bV=42: 42: 8: 8，又由于F1的灰体长翅雄果蝇和黑体残翅(bbvv) 的雌果蝇测交，后代灰体长翅:黑体残翅数量比为1：1：1，故F1的灰体长翅雄果蝇产生的精子的基因组成及比例为BV: bv=1: 1, 说明B (b) 和V (v) 基因位于一对同源染色体上(且B与V在一条染色体上, b与v在另一条染色体上)，F1中雌性个体减数分裂过程中，同源染色体上的非姐妹染色单体间发生交叉互换，导致染色单体上b和V、B和v的重组，重组的卵细胞的基因型为Bv和bV，根据卵原细胞产生的卵细胞及比例为BV: bv: Bv: bV=42: 42: 8: 8可知，新类型Bv和bV各占8%，由于新类型的配子占发生互换的原始生殖细胞的一半，故8%+8%=16%=互换的原始生殖细胞的比例x1/2,故雌蝇进行减数分裂的卵原细胞中，能发生互换的32%。若将子一代交配， 雌雄配子随机结合，如下表:
42BV 42bv 8Bv 8bV
1BV 42灰体长翅(B-V-) 42灰体长翅(B-V-) 8灰体长翅(B-V-) 8灰体长翅(B-V-)
Ibv 42灰体长翅 (B-V-) 42黑体残翅 (bbvv) 8灰体残翅 (B-vv) 8黑体长翅 (bbV-)
即子二代中灰体长翅(B-V-) :黑体残翅(bbvv) :灰体残翅(B-) :黑体长翅(bbV-) 的分离比为71: 21: 4: 4。
(3)
②杂合裂翅果蝇(Dd)，后代全为杂合裂翅果蝇，不会出现DD和dd个体，DD纯合致死，基因M、m不决定性状，M对m完全显性，若两对等位基因位于两对同源染色体上，无论M或mm致死，一定不会导致DD和dd个体全部死亡，故两对等位基因位于一对同源染色体上，若D和M位于一条染色体 上，d和m位于另一条染色体 上，杂合裂翅果蝇的基因型为DdMm，后代的基因型为DDMM (DD致死)、DdMm (一定存活)和ddmm (mm致死，才不能出现dd个体)。
(4)
裂翅果蝇的基因型为DdMm，杂交后，子一代果蝇裂翅:直翅(dd) =2: 1， 由于DD和mm会导致死亡，若出现该比例的原因是某个亲本的基因组成改变了一个基因导致的，存在以下两种情况，某个亲本的基因组成m突变为M或某个亲本的基因组成D突变为d，亲本的基因型为DdMm与DdMM或DdMm与ddMm。若某个亲本的基因组成m突变为M，亲本为DdMm (产生的配子为DM: dm=1: 1)与DdMM，后代的基因型为DDMM (死亡) : DdMm: DdMM: ddMm=1: 1: 1: 1，即子一代果蝇裂翅：直翅=2: 1, 符合题干结果。若某个亲本的基因组成D突变为d，则亲本的一个表现型(ddMm) 变为直翅，与题干不符合。因此该果蝇的突变基因及突变类型为m突变为M。子一代果蝇DdMm: DdMM: ddMm=1: 1: 1, 产生的雌雄配子为DM: dm:dM=1: 1: 1, 由于DD和mm个体会死亡，故子一代果蝇自由交配后，子二代果蝇中DdMm: DdMM: ddMm: ddFF=2: 2: 2:1，因此果蝇中D的基因频率为(4x1) + (7x2) =2/7。
本题考查基因的自由组合定律和伴性遗传的相关内容，意在考查学生对所学知识的理解与掌握程度，培养学生分析题意、获取信息、实验设计及预测基因型和表现型的能力。