学年高中生物 第2章 基因和染色体的关系 第2节 基因在染色体上学案 新人教版必修2.docx

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学年高中生物第2章基因和染色体的关系第2节基因在染色体上学案新人教版必修2

第2节　基因在染色体上

一、萨顿的假说

1．研究方法：

类比推理法。

2．基因与染色体行为的类比

项目

基因的行为

染色体的行为

独立性

基因在杂交过程中保持完整性和独立性

染色体在配子形成和受精过程中，具有相对稳定的形态结构

存在方式

在体细胞中基因成对存在，在配子中只有成对的基因中的一个

在体细胞中染色体成对存在，在配子中只有成对的染色体中的一条

来源

体细胞中成对的基因一个来自父方，一个来自母方

体细胞中成对的染色体（即同源染色体）一条来自父方，一条来自母方

分配

非等位基因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自由组合

3.结论：

基因和染色体行为存在着明显的平行关系，基因是由染色体携带着从亲代传递给下一代的，即基因就在染色体上。

例1

　1903年，萨顿关于“基因位于染色体上”的假说是如何提出来的（　　）

A．运用假说—演绎法提出的

B．通过蝗虫实验运用类比推理提出的

C．运用系统论分析法提出的

D．通过摩尔根的果蝇红、白眼杂交实验提出的

答案　B

例2

　已知果蝇的体细胞中有4对同源染色体，根据萨顿的假说，关于该果蝇减数分裂产生配子的说法，正确的是（　　）

A．果蝇的精子中含有成对基因

B．果蝇的体细胞中只含有一个基因

C．果蝇的4对同源染色体上含有的基因可以同时来自于父方，也可以同时来自于母方

D．在体细胞中，基因是成对存在的，在配子中只有成对基因中的一个

答案　D

解析　由于精子中无同源染色体，所以其中的基因均不成对，A错误；果蝇的体细胞中含同源染色体，所以基因都是成对的，且种类也很多，B错误；同源染色体只能一条来自母方，一条来自父方，不会同时来自母方或父方，C错误。

二、基因位于染色体上的实验证据

1．实验材料——果蝇

（1）果蝇作为实验材料的优点：

①相对性状多且明显；②培养周期短；③成本低；④容易饲养；⑤染色体数目少，便于观察。

（2）果蝇体细胞内染色体的组成：

果蝇体细胞中共有4对染色体，其中3对是常染色体，1对是性染色体。

雌果蝇的性染色体是XX，雄果蝇的性染色体是XY。

2．观察现象

P　红眼（♀）×白眼（♂）

↓

F1　红眼（♀、♂）

　　　　↓雌雄交配

F2　

红眼（♂、♀）、

白眼（♂）

（1）果蝇的红眼和白眼是一对相对性状。

（2）F1全为红眼，红眼是显性性状。

（3）F2中红眼∶白眼＝3∶1，符合分离定律，红眼和白眼受一对等位基因控制。

（4）F2中只有雄果蝇出现白眼性状，说明果蝇眼色的表现与性别相联系。

3．提出问题：

白眼性状的表现为何总与性别相联系？

4．作出假设，解释现象

（1）假设：

白眼基因（用w表示）、红眼基因（用W表示）位于X染色体上。

（2）解释

F2

　　　♂

♀

XW

Y

XW

XWXW

（红眼雌性）

XWY

（红眼雄性）

Xw

XWXw

（红眼雌性）

XwY

（白眼雄性）

5.演绎推理——测交

（1）过程

（2）测交结果：

后代中红眼∶白眼＝1∶1，符合分离定律。

6．实验结论：

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。

7．基因和染色体关系

摩尔根进一步证明了：

一条染色体上有许多个基因；基因在染色体上呈线性排列。

例3

　（2017·武汉高一检测）摩尔根研究白眼雄果蝇基因的显隐性及其在染色体的位置时，经历了若干过程。

①白眼性状是如何遗传的，是否与性别有关？

②白眼由隐性基因控制，仅位于X染色体上。

③对F1红眼雌果蝇进行测交。

上面三个叙述中（　　）

A．①为假说，②为推论，③为实验

B．①为观察，②为假说，③为推论

C．①为问题，②为假说，③为实验

D．①为推论，②为假说，③为实验

答案　C

解析　摩尔根研究白眼雄果蝇基因的显隐性及其在染色体的位置时采用的方法是假说—演绎法，根据现象提出的问题是“白眼性状是如何遗传的，是否与性别有关”；作出的假设是“白眼由隐性基因控制，仅位于X染色体上，Y染色体上无对应的等位基因”；然后利用F1红眼雌果蝇与白眼雄果蝇进行测交，验证假设，因此C项正确。

例4

　下列关于基因和染色体关系的叙述中，正确的是（　　）

A．基因全部在染色体上

B．基因在染色体上呈线性排列

C．一条染色体上有一个基因

D．染色体就是由基因组成的

答案　B

解析　基因和染色体行为存在着明显的平行关系，但细胞质中也有少量基因存在。

基因在染色体上呈线性排列，这也说明一条染色体上有许多个基因。

染色体主要由DNA和蛋白质组成。

三、孟德尔遗传规律的现代解释

1．基因的分离定律的实质

（1）在杂合子的细胞中，位于一对同源染色体上的等位基因，具有一定的独立性。

（2）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。

2．基因的自由组合定律的实质

（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）在减数分裂过程中，同源染色体上的等位基因彼此分离的同时，非同源染色体上的非等位基因自由组合。

例5

　下列有关减数分裂过程中基因和染色体变化的叙述，不正确的是（　　）

A．减数分裂时，同源染色体分开，等位基因也随之分离

B．染色单体分开时，复制而来的两个基因也随之分开

C．非同源染色体自由组合，其上的非等位基因也可以自由组合

D．性染色体上的基因都是成对存在的

答案　D

解析　在性染色体上，有些基因不是成对存在的，如果蝇的眼色基因位于X染色体上，而在Y染色体上没有与之相对应的等位基因。

例6

　如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，下列有关叙述正确的是（　　）

A．从染色体情况上看，该果蝇只能形成一种配子

B．e基因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D、d之间不能自由组合

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

答案　D

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，从染色体情况上看，它能形成X、Y两种配子；e基因位于X染色体上，Y染色体上没有它的等位基因，所以e基因控制的性状，在雄性个体中出现的概率高于在雌性个体中出现的概率；A、a与D、d位于两对同源染色体上，减数分裂时，A、a与D、d之间能够自由组合；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，即各占

。

1．判断正误

（1）基因和染色体行为存在着明显的平行关系（　　）

（2）萨顿利用假说—演绎法，推测基因位于染色体上（　　）

（3）体细胞中基因成对存在，配子中只含1个基因（　　）

（4）蝗虫体细胞中的24条染色体，12条来自父方，12条来自母方（　　）

（5）基因分离定律的实质是等位基因随非同源染色体的分开而分离（　　）

（6）由于控制果蝇眼色的基因只存在于X染色体上，所以该基因在遗传过程中不遵循基因的分离定律（　　）

答案　

（1）√　

（2）×　（3）×　（4）√　（5）×　（6）×

2．下列不属于萨顿假说中对基因与染色体关系的描述的是（　　）

A．基因在染色体上呈线性排列

B．体细胞中基因成对存在，染色体也是成对存在的

C．基因在杂交过程中保持完整性和独立性，染色体在形成配子和受精过程中，具有相对稳定的形态结构

D．体细胞中成对的基因一个来自父方，一个来自母方，同源染色体也是如此

答案　A

解析　基因在染色体上呈线性排列，是由摩尔根提出的。

3．果蝇的红眼对白眼为显性，且控制眼色的基因在X染色体上。

下列杂交组合中，通过眼色即可直接判断子代果蝇性别的一组是（　　）

A．杂合红眼雌果蝇×红眼雄果蝇

B．白眼雌果蝇×红眼雄果蝇

C．杂合红眼雌果蝇×白眼雄果蝇

D．白眼雌果蝇×白眼雄果蝇

答案　B

解析　“通过眼色即可直接判断子代果蝇性别”即子代雌性和雄性的果蝇眼色不同。

假设红眼由基因A控制、白眼由基因a控制。

A项，XAXa×XAY→雌性都是红眼，雄性

红眼、

白眼，不能根据眼色判断子代果蝇性别；B项，XaXa×XAY→雌性都是红眼，雄性都是白眼，可根据眼色判断子代果蝇性别；C项，XAXa×XaY→后代雌雄各

红眼和

白眼，不能根据眼色判断子代果蝇性别；D项，XaXa×XaY→后代全是白眼，不能根据眼色判断子代果蝇性别。

4．果蝇的红眼基因（R）对白眼基因（r）为显性，位于X染色体上；长翅基因（B）对残翅基因（b）为显性，位于常染色体上。

现有一只红眼长翅果蝇与一只白眼长翅果蝇交配，F1雄蝇中有

为白眼残翅，下列叙述错误的是（　　）

A．亲本雌蝇的基因型是BbXRXr

B．F1中出现长翅雄蝇的概率为

C．雌、雄亲本产生含Xr配子的比例相同

D．白眼残翅雌蝇可形成基因型为bXr的极体

答案　B

解析　根据分析，亲本雌雄果蝇的基因型为BbXRXr和BbXrY，A正确；F1出现长翅雄蝇（B_X－Y）的概率为

×

＝

，B错误；母本BbXRXr产生的配子中，含Xr的配子占

，父本BbXrY产生的配子中，含Xr的配子占

，因此雌、雄亲本产生的配子中含Xr的配子都占

，C正确；白眼残翅雌蝇的基因型为bbXrXr，经减数分裂产生的极体和卵细胞的基因型都为bXr，D正确。

5．如图是科学家根据果蝇的遗传实验，绘制出的果蝇某一条染色体上的某些基因的位置图，请回答：

（1）基因和染色体行为存在着明显的________关系。

（2）绘出果蝇的基因在染色体上位置图的第一位学者是________。

（3）染色体的主要成分是________和________。

（4）图中染色体上的朱红眼基因和深红眼基因是一对等位基因吗？

为什么？

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

答案　

（1）平行　

（2）摩尔根　（3）DNA　蛋白质　（4）不是；等位基因应位于一对同源染色体的同一位置上，而图中朱红眼基因和深红眼基因位于同一条染色体上

解析　

（1）基因与染色体行为存在着明显的平行关系。

（2）摩尔根通过实验证明基因位于染色体上，并绘出果蝇的基因在染色体上位置图。

（3）染色体的主要成分是DNA和蛋白质。

（4）朱红眼基因和深红眼基因位于同一条染色体上，不是等位基因。

[对点训练]

题组一　萨顿的假说

1．下列关于人类染色体、基因和减数分裂的叙述中，错误的是（　　）

A．基因的主要载体是染色体，所以染色体和基因的行为具有平行关系

B．在体细胞中，等位基因存在于成对的同源染色体上

C．减数分裂过程中，等位基因随着同源染色体的分开而分离

D．正常情况下，每个配子都含有体细胞中的每一对等位基因

答案　D

解析　人的细胞核基因全部位于染色体上，而细胞核是基因的主要储存部位，所以染色体是基因的主要载体；在体细胞中，基因成对存在于同源染色体上；染色体和基因的行为具有平行关系，如等位基因随着同源染色体的分开而分离；由于在减数第一次分裂后期同源染色体分离，导致了在配子中不含有等位基因。

2．下列关于基因和染色体关系的叙述，错误的是（　　）

A．萨顿利用类比推理的方法提出基因在染色体上的假说

B．摩尔根等人首次通过实验证明了基因在染色体上

C．所有的基因都在染色体上

D．基因在染色体上呈线性排列，每条染色体上都有若干个基因

答案　C

解析　萨顿根据基因与染色体行为的一致性，运用类比推理法，提出“基因在染色体上”的假说；摩尔根等人则通过假说—演绎法用实验证明了基因在染色体上；染色体是基因的主要载体，线粒体、叶绿体及原核细胞中无染色体，但含有基因；每条染色体上都有若干个基因，基因在染色体上呈线性排列。

3．下列不能体现基因与染色体平行关系的是（　　）

A．间期的复制行为

B．间期蛋白质的合成

C．一半来自父方，一半来自母方

D．在减数第一次分裂后期自由组合

答案　B

解析　A项中，基因和染色体在间期都进行复制；B项中，基因只是DNA片段，间期蛋白质合成，不能体现基因与染色体之间的平行关系；C项中，受精卵由精子和卵细胞融合而来，核中的基因和染色体均是一半来自父方，一半来自母方；D项中，非同源染色体在减数第一次分裂后期自由组合，位于非同源染色体上的非等位基因也自由组合。

4．科学的研究方法是取得成功的关键，假说—演绎法和类比推理是科学研究中常用的方法，人类探索基因神秘踪迹历程中，进行了如下研究：

①1866年孟德尔的豌豆杂交实验：

提出了生物的性状由遗传因子控制　②1903年萨顿研究蝗虫的精子和卵细胞形成过程，提出假说：

基因在染色体上　③1910年摩尔根进行果蝇杂交实验：

找到基因在染色体上的实验证据。

他们在研究的过程中所使用的科学研究方法依次为（　　）

A．①假说—演绎法　②假说—演绎法　③类比推理

B．①假说—演绎法　②类比推理　③类比推理

C．①假说—演绎法　②类比推理　③假说—演绎法

D．①类比推理　②假说—演绎法　③类比推理

答案　C

解析　孟德尔提出生物的性状由遗传因子控制和摩尔根找到基因在染色体上的实验证据运用的都是假说—演绎法；萨顿提出基因在染色体上的假说运用的是类比推理。

题组二　基因位于染色体上的实验证据

5．如图是某红眼果蝇细胞分裂示意图（用B、b表示相关基因），若图Ⅲ中的a与一只异性红眼果蝇产生的配子结合发育成一只白眼雄果蝇，则d与异性红眼果蝇产生的配子结合发育成的果蝇表现型为（　　）

A．白眼雄果蝇B．红眼雄果蝇

C．白眼雌果蝇D．红眼雌果蝇

答案　D

解析　据图Ⅰ可知，该果蝇为雄果蝇，基因型为XBY。

由a与一只异性红眼果蝇（XBXb）产生的配子（Xb）结合发育成一只白眼雄果蝇（XbY）可知，a含Y染色体，则d含X染色体且携带决定红眼的基因（XB），与异性红眼果蝇产生的配子结合发育成的果蝇表现型为红眼雌果蝇（XBX－）。

6．用纯合子果蝇作为亲本研究两对相对性状的遗传实验，结果如表所示。

下列说法不正确的是（　　）

P

F1

①♀灰身红眼×♂黑身白眼

♀灰身红眼、♂灰身红眼

②♀黑身白眼×♂灰身红眼

♀灰身红眼、♂灰身白眼

A.果蝇的灰身、红眼是显性性状

B．由组合②可判断控制眼色的基因位于X染色体上

C．若组合①的F1随机交配，则F2雌蝇中纯合的灰身红眼占

D．若组合②的F1随机交配，则F2中黑身白眼的概率为

答案　C

解析　根据实验①♀灰身红眼×♂黑身白眼的后代只出现灰身红眼，说明灰身、红眼是显性性状，A正确；由于组合②的后代中，雌性个体只有红眼，雄性个体只有白眼，因此可判断控制眼色的基因位于X染色体上，B正确；设灰身和黑身相关基因用A、a表示，红眼和白眼相关基因用B、b表示，组合①的F1的基因型为AaXBXb和AaXBY，若组合①的F1随机交配，则F2雌蝇中纯合的灰身红眼占

×

＝

，C错误；组合②的F1的基因型为AaXBXb和AaXbY，若组合②的F1随机交配，则F2雄蝇中黑身白眼占

×

＝

，D正确。

7．（2018·郑州高一检测）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雌雄个体相互交配，实验结果如下：

项目

雌果蝇

雄果蝇

F1

大翅620

大翅617

F2

大翅2159

大翅1011　小翅982

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

答案　D

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。

根据题中信息“F2：

大翅雌果蝇2159只，大翅雄果蝇1011只，小翅雌果蝇982只”可知，大翅∶小翅≈3∶1，符合基因分离定律，又因为小翅果蝇只出现在雄性中，可推知控制翅形的基因位于X染色体上。

遗传图解如下：

大翅雌小翅雄

P　　XAXA×XaY

↓

F1　XAXa×XAY

大翅雌大翅雄

↓

XAYXaY

F2　大翅雌　大翅雄　小翅雄

可见，F2中雌果蝇有两种基因型，分别为XAXA和XAXa。

8．摩尔根用一只白眼突变体的雄性果蝇进行一系列杂交实验后，证明了基因位于染色体上。

其一系列杂交实验过程中，最早获得白眼雌果蝇的途径是（　　）

A．亲本白眼雄果蝇×亲本雌果蝇

B．亲本白眼雄果蝇×F1雌果蝇

C．F2白眼雄果蝇×F1雌果蝇

D．F2白眼雄果蝇×F3雌果蝇

答案　B

解析　白眼为隐性性状，且控制该性状的基因位于X染色体上，因此要获得白眼雌果蝇，必须用白眼雄果蝇和携带白眼基因的雌果蝇杂交。

A选项中亲本雌果蝇不携带白眼基因，不符合题意；B选项中F1雌果蝇携带白眼基因，符合题意；C、D选项用的时间较长，不符合题意。

9.（2018·南阳高一期中）如图是教材中荧光标记染色体上基因的照片，下列关于该图的说法错误的是（　　）

A．该图是证明基因在染色体上的最直接的证据

B．从荧光点的分布来看，图中是一对含有染色单体的同源染色体

C．相同位置上的同种荧光点，说明这四个基因是相同基因

D．该图可以说明基因在染色体上呈线性排列

答案　C

题组三　孟德尔遗传规律的现代解释

10．A和a为控制果蝇体色的一对等位基因，只存在于X染色体上。

在细胞分裂过程中，发生该等位基因分离的细胞是（　　）

A．初级精母细胞B．精原细胞

C．初级卵母细胞D．卵原细胞

答案　C

解析　等位基因随着同源染色体的分开而分离，发生在减Ⅰ后期，雄性果蝇Y染色体上没有此等位基因，因此，只存在于X染色体上的等位基因的分离只能发生在初级卵母细胞中。

11．图中各种基因型的个体自交后代表现型比例为9∶3∶3∶1的是（　　）

答案　C

解析　9∶3∶3∶1的性状分离比依赖于非同源染色体上的非等位基因自由组合。

A、B、D的性状分离比均为3∶1。

12.如图所示为某生物正在进行分裂的细胞，等位基因A和a位于染色体的位置（不考虑交叉互换）可能是（　　）

A．A位于①上，a位于⑤上B．A位于⑤上，a位于⑦上

C．A和a分别位于⑤和⑧上D．A和a分别位于②和⑥上

答案　C

解析　①和⑤是间期复制形成的，应该含有相同的基因，因此A位于①上，a不可能位于⑤上，A错误；A和a是一对等位基因，应该位于同源染色体相同位置上，因此A位于⑤上，则a位于④或⑧上，B错误；A和a是一对等位基因，应该位于同源染色体相同位置上，因此A和a可分别位于⑤和⑧上，C正确；②和⑥是间期复制形成的，应该含有相同的基因，因此A和a不可能分别位于②和⑥上，D错误。

[综合强化]

13.某种昆虫长翅（A）对残翅（a）为显性，直翅（B）对弯翅（b）为显性，有刺刚毛（D）对无刺刚毛（d）为显性，控制这三对性状的基因均位于常染色体上。

现有这种昆虫一个体细胞基因型如图所示，请回答下列问题：

（1）长翅与残翅、直翅与弯翅两对相对性状的遗传是否遵循基因自由组合定律？

并说明理由。

______________________________________________________________。

（2）该昆虫一个初级精母细胞产生的精细胞的基因型为_______________________________。

（3）该昆虫细胞有丝分裂后期，移向细胞同一极的基因有______________________________。

（4）为验证基因自由组合定律，可用来与该昆虫进行交配的异性个体的基因型分别是______。

答案　

（1）不遵循，控制这两对相对性状的基因位于一对同源染色体上　

（2）AbD、abd或Abd、abD　（3）A、a、b、b、D、d　（4）aabbdd、aaBBdd、AabbDd、AaBBDd

解析　位于非同源染色体上的非等位基因遗传遵循基因自由组合定律，在有丝分裂后期和减数第二次分裂后期姐妹染色单体分离，细胞两极的染色体上的基因相同。

验证基因自由组合定律可采用测交（AabbDd×aabbdd，AabbDd×aaBBdd）或杂交（AabbDd×AabbDd，AabbDd×AaBBDd）方式。

14．图中甲表示某果蝇体细胞的染色体组成，乙表示该果蝇所产生的一个异常的生殖细胞，据图回答下列问题：

（1）果蝇的一个精原细胞中X染色体上的W基因在________期形成两个W基因，这两个W基因在____________________________________________期发生分离。

（2）基因B、b与W的遗传遵循____________定律，原因是________________________。

（3）该精原细胞进行减数分裂时，次级精母细胞后期性染色体的组成为________。

（4）图乙是一个异常的精细胞，造成这种异常的原因是在该精细胞形成过程中，________________________________________。

（5）若某精原细胞进行正常的减数分裂产生了4个精细胞如下图所示。

①图Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ连续的分裂过程是不是一个细胞周期？

为什么？

______。

②果蝇的红眼（W）对白眼（w）为显性，这对基因位于X染色体上。

若图Ⅰ表示一红眼雄果蝇的精原细胞，若图Ⅲ中的a变形后的精子与一只红眼雌果蝇产生的卵细胞结合发育成一只白眼果蝇，该白眼果蝇的性别为________，b的基因型为__________。

答案　

（1）细胞分裂间　有丝分裂后期或减数第二次分裂后　

（2）基因的自由组合　这两种基因位于不同对的同源染色体上　（3）XX或YY　（4）减数第二次分裂时一对姐妹染色单体（或Y染色体）分开后没有分离

（5）①不是，因为减数分裂不能周而复始地进行连续分裂

②雄性　Y

解析　

（1）果蝇X染色体上的两个W基因是DNA分子复制的结果，形成于细胞分裂的间期，这两个W基因位于姐妹染色单体上，故其分离发生在有丝分裂后期或减数第二次分裂后期。

（2）由于B、b基因位于常染色体上，而W基因位于性染色体（X染色体）上，故它们的遗传遵循基因的自由组合定律。

（3）经减数第一次分裂产生的次级精母细胞中没有同源染色体。

（4）图乙细胞内含有两条Y染色体，原因可能是减数第二次分裂后期姐妹染色单体分开后形成的染色体（Y染色体）未分离，从而进入同一精细胞中。

（5）①减数分裂过程不能周而复始地进行，因此图中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ连续的分裂过程不能说是一个细胞周期；②一个精原细胞经减数分裂产生的4个精细胞是两两相同的，即两个含XW、两个含Y。

a变形后的精子与一只红眼雌果蝇产生的卵细胞结合发育成一只白眼果蝇，则该白眼果蝇为雄性，a的基因型为Y，b与a相同，也为Y。

15．萨顿运用类比推理方法提出“控制生物性状的基因位于染色体上”的假说。

摩尔根起初对此假说持怀疑态度，他和同事设计果蝇杂交实验对此进行研究。

杂交实验如图所示：

P　　　红眼雌×白眼雄

↓

F1　　　红眼雌、雄　　1237只

雌雄果蝇

相互交配

F2红眼雌21