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第2講 染色體變異與生物育種 一、單項選擇題 1．(2017年河北石家莊一模)下列關于染色體變異的敘述，不正確的是(　　) A．染色體變異通常都可用光學顯微鏡觀察到 B．染色體結構的改變會使染色體上的基因數(shù)目或排列順序發(fā)生改變 C．染色體片段的缺失或重復必然導致基因種類的改變 D．染色體之間交換部分片段不一定屬于染色體結構變異 【答案】C　 【解析】染色體變異變化的范圍大，在光學顯微鏡可以觀察到，A正確；染色體結構的改變會使染色體上的基因數(shù)目或排列順序發(fā)生改變，B正確；染色體片段的重復不會導致基因種類改變，C錯誤；同源染色體的非姐妹染色單體之間交叉互換屬于基因重組，D正確。 2．下圖所示細胞中所含的染色體，有關敘述正確的是(　　) A．圖a含有2個染色體組，圖b含有3個染色體組 B．如果圖b表示體細胞，則圖b代表的生物一定是三倍體 C．如果圖c代表由受精卵發(fā)育成的生物的體細胞，則該生物一定是二倍體 D．圖d代表的生物一定是由卵細胞發(fā)育而成的，是單倍體 【答案】C　 【解析】圖a處于有絲分裂后期，含有4個染色體組，圖b有同源染色體，含有3個染色體組；如果圖b生物是由配子發(fā)育而成的，則圖b代表的生物是單倍體，如果圖b生物是由受精卵發(fā)育而成的，則圖b代表的生物是三倍體；圖c中有同源染色體，含有2個染色體組，若是由受精卵發(fā)育而成的，則該細胞所代表的生物一定是二倍體；圖d中只含1個染色體組，一定是單倍體，可能是由雄性配子或雌性配子發(fā)育而成的。 3．六倍體小麥和二倍體黑麥可雜交得種子(F1)，種子萌發(fā)后，再用秋水仙素處理幼苗的芽尖，待其開花后自交得到八倍體小黑麥若干。下列敘述正確的是(　　) A．此育種過程依據(jù)的原理是基因重組 B．F1是一個含四個染色體組的新物種 C．該過程說明不經過地理隔離也可形成新物種 D．秋水仙素誘導染色體數(shù)目加倍決定了生物進化的方向 【答案】C　 【解析】此育種過程依據(jù)的原理是染色體變異；F1中的四個染色體組，一組來自二倍體的生殖細胞，另三個來自六倍體小麥的生殖細胞，F(xiàn)1進行減數(shù)分裂時無法產生可育的配子，即F1無法產生可育的后代，因此其不是一個新物種；秋水仙素誘導染色體數(shù)目加倍，即發(fā)生了染色體數(shù)目變異，此變異是不定向的，不能決定生物進化的方向。地理隔離并不是形成新物種的必經途徑。 4．(2017年山東百校聯(lián)盟?？?家蠶中，基因S(黑縞斑)、s(無斑)位于2號染色體上，因Y(黃血)和y(白血)也位于第2號染色體上，假定兩對等位基因間完全連鎖無互換。用X射線處理蠶卵后，發(fā)生了圖中所示的變異，具有該類型變異的一對家蠶交配產生的子代中，黑縞斑白血∶無斑白血為2∶1。下列相關敘述錯誤的是(　　) A．具有甲圖基因的家蠶表現(xiàn)為黑縞斑、黃血 B．具有甲圖基因的家蠶交配產生的后代有三種基因型 C．X射線照射后發(fā)生的變異為染色體缺失 D．缺失雜合體和缺失純合體的存活率相同 【答案】D　 【解析】甲的基因型為SsYy，其表現(xiàn)型為黑縞斑、黃血，A正確；由于S與Y、s與y分別連鎖，圖甲所示的家蠶產生配子的基因組成為SY、sy；基因型為SsYy的家蠶交配產生的后代基因型有SSYY、SsYy、ssyy共三種，B正確；由于射線照射的含有Y基因的染色體片段丟失，此變異為染色體缺失，C正確；圖乙的基因型為SsyO，具有此基因型的家蠶雜交的子代表現(xiàn)型黑縞斑白血∶無斑白血＝2∶1，由此推知缺失純合體死亡，D錯誤。 5．下列是用光學顯微鏡觀察到的幾種染色體聯(lián)會時的模式圖，關于這些圖像的敘述，正確的是(　　) A．圖1中含有2條染色體，4個完全相同的DNA分子，8條脫氧核苷酸單鏈 B．圖2中的四分體形態(tài)是由于發(fā)生了染色體片段的缺失 C．圖3中的四分體形態(tài)是由于發(fā)生了染色體片段的倒位 D．圖4中“十”字形圖像是由于染色體發(fā)生了交叉互換或者染色體片段易位 【答案】C　 【解析】本題主要考查染色體結構變異以及同源染色體聯(lián)會圖像辨析。圖1是正常的同源染色體聯(lián)會圖像：一個四分體包括2條染色體、4個DNA分子、8條脫氧核苷酸單鏈，由于同源染色體上的基因可能相同也可能是等位基因，甚至在DNA復制過程中還可能發(fā)生堿基對替換、缺失等，故4個DNA分子不一定完全相同，A錯誤。圖2中的四分體形態(tài)可能是由染色體片段缺失導致的，也可能是由染色體片段重復導致的，B錯誤。圖3中的四分體形態(tài)是由于發(fā)生了染色體片段的倒位，C正確。圖4中“十”字形圖像是由非同源染色體片段易位造成的，D錯誤。 6．(2017年廣東廣州期中)野生獼猴桃是一種多年生富含維生素C的二倍體(2n＝58)小野果。如圖是某科研小組以大量的野生獼猴桃種子(aa)為實驗材料培育抗蟲獼猴桃無子新品種的過程，以下分析正確的是(　　) A．該培育過程中不可使用花藥離體培養(yǎng) B．③⑦過程必須使用秋水仙素 C．圖中AAA個體的親本不是同一物種 D．⑥過程得到的個體是四倍體 【答案】C　 【解析】據(jù)圖可知，aa變?yōu)锳a，發(fā)生了基因突變，因此對應的育種方式為誘變育種；Aa變成AAaa，表明染色體數(shù)目加倍，對應的育種方式是多倍體育種；⑥過程是將另一種生物的基因B導入基因型為AAA的個體中，屬于基因工程育種。圖中②過程可使用花藥離體培養(yǎng)技術和秋水仙素處理的方法獲得AA，A錯誤。③⑦過程也可以利用低溫誘導使染色體數(shù)目加倍，B錯誤。⑤過程產生的三倍體(AAA)高度不育，說明兩親本具有生殖隔離，是不同的物種，C正確。⑥過程屬于基因工程育種，實質是基因重組，染色體組數(shù)保持不變，D錯誤。 7．(2017年山東德州考試)果蠅的缺刻翅是染色體部分缺失的結果，現(xiàn)有純種缺刻翅果蠅和純種正常翅果蠅若干只，科學家通過下列雜交實驗：①缺刻翅(♀)正常翅(♂)，②缺刻翅(♂)正常翅(♀)，判斷缺刻翅和正常翅的顯隱性關系，缺失的染色體是常染色體還是X染色體，下列有關敘述錯誤的是(　　) A．若①和②的后代均為缺刻翅，則可判定正常翅和缺刻翅的顯隱性關系 B．若①和②的后代均為正常翅，則無法判定正常翅和缺刻翅的顯隱性關系 C．若①的后代和②的后代個體性狀不同，則缺失的染色體是X染色體 D．若①的后代和②的后代個體性狀相同，則缺失的染色體是常染色體 【答案】B　 【解析】本題考查顯隱性的判斷及基因位置的判斷，意在考查考生的推理判斷能力。若①和②的后代均為正常翅或缺刻翅時，則可判定正常翅和缺刻翅的顯隱性關系；若正交和反交結果相同，則缺失的染色體是常染色體；若正交和反交結果不同，則缺失的染色體是X染色體。 8．(2017年安徽師范大學附屬中學高二測試)下圖表示的是培育三倍體無子西瓜的兩種方法，若甲、乙兩圖中二倍體西瓜植株的基因型均為Aa，下列說法正確的是(　　) A．按照染色體組數(shù)目劃分，乙圖中會出現(xiàn)4種染色體組數(shù)目不同的細胞 B．乙圖中獲得的三倍體西瓜植株中有兩種基因型 C．甲圖a過程常用的試劑是秋水仙素 D．甲圖中獲得的三倍體西瓜中AAa個體占1/2 【答案】D　 【解析】乙圖中二倍體植株正常體細胞中有2個染色體組，處于有絲分裂后期的體細胞中有4個染色體組，二倍體植株產生的配子中有1個染色體組；四倍體植株內處于有絲分裂后期的體細胞中含8個染色體組；三倍體植株正常體細胞中含3個染色體組，而處于有絲分裂后期的細胞中含6個染色體組；故按照染色體組數(shù)目劃分共有6種細胞。乙圖中四倍體植株的基因型為AAaa，產生的配子有三種：AA、Aa、aa，二倍體植株的基因型為Aa，產生的配子有A、a兩種，故產生的三倍體西瓜植株的基因型有AAA、AAa、Aaa、aaa四種。甲圖a過程為植物細胞雜交過程，常用的試劑是聚乙二醇。由于二倍體植株的基因型為Aa，其產生的花粉有A和a兩種，并且各占1/2，因此甲圖中獲得三倍體西瓜植株的基因型有兩種：AAa、Aaa，數(shù)目各占1/2。 9．關于低溫誘導植物染色體數(shù)目變化的實驗中，部分試劑的使用方法及其作用的敘述中不正確的是(　　) 選項 試劑 使用方法 作用 A 卡諾氏液 將根尖放入卡諾氏液中浸泡0.5～1 h 培養(yǎng)根尖，促進細胞分裂 B 體積分數(shù)為95%的酒精 與質量分數(shù)為15%的鹽酸等體積混合，浸泡經固定的根尖 解離根尖細胞，使細胞之間的聯(lián)系變得疏松 C 蒸餾水 浸泡解離后的根尖約10 min 漂洗根尖，去除解離液 D 改良苯酚品紅染液 把漂洗干凈的根尖放進盛有改良苯酚品紅染液的玻璃皿中染色3～5 min 使染色體著色 　【答案】A　 【解析】卡諾氏液是固定液的一種，固定液的作用是固定細胞形態(tài)以及細胞內的各種結構，固定之后，細胞死亡并且定型，A錯誤；體積分數(shù)為95%的酒精與質量分數(shù)為15%的鹽酸等體積混合后即為解離液，用于溶解細胞間的連接物質，使細胞分開，便于觀察，B正確；蒸餾水的作用是漂洗根尖，去除解離液，便于染色，C正確；改良苯酚品紅染液是一種堿性染料，能使染色體著色，D正確。 10．如圖甲、乙表示水稻兩個品種(兩對相對性狀獨立遺傳)，①～⑧表示培育水稻新品種的過程。下列說法正確的是(　　) A．育種過程②⑤⑥中需要進行篩選，篩選不會改變任何一個基因的頻率 B．⑤與⑧過程的育種原理不同，③過程表示單倍體育種 C．如果過程②中逐代自交，那么由②自交出現(xiàn)符合生產要求的性狀需要兩年 D．經過①和⑦過程培育的品種和甲、乙品種基因型不同，但是仍然屬于同一個物種 【答案】C　 【解析】“篩選”可改變基因頻率；圖中③、④合稱單倍體育種；圖中⑦為四倍體，它與甲或乙雜交產生的為三倍體，高度不育，表明已產生生殖隔離，故⑦已成為新物種。 11．玉米的抗病和不抗病、高稈和矮稈是兩對獨立遺傳的相對性狀。現(xiàn)有不抗病矮稈玉米種子(甲)，研究人員欲培育抗病高稈玉米，進行以下實驗： 實驗①：取適量的甲，用合適劑量的γ射線照射后種植，在后代中觀察到白化苗6株、抗病矮稈1株(乙)和不抗病高稈1株(丙)。將乙與丙雜交，F(xiàn)1中出現(xiàn)抗病高稈、抗病矮稈、不抗病高稈和不抗病矮稈。選取F1中抗病高稈植株上的花藥進行離體培養(yǎng)，獲得幼苗，經秋水仙素處理后，選出純合二倍體的抗病高稈植株(丁)。 實驗②：以甲和丁為親本進行雜交，F(xiàn)1都表現(xiàn)為抗病高稈。 以下敘述中，不正確的是(　　) A．實驗②可以確定這兩對相對性狀之間的顯、隱性關系 B．實驗①F1中抗病高稈植株能產生四種類型的雌、雄配子 C．該育種實驗運用了誘變育種、單倍體育種和雜交育種技術 D．實驗①中的白化苗不能合成葉綠素，不久會死亡。這類變異屬于不可遺傳的變異 【答案】D　 【解析】實驗②是不抗病矮稈(甲)與純合抗病高稈(丁)雜交，后代全表現(xiàn)為抗病高稈，這說明抗病對不抗病是顯性性狀，高稈對矮稈是顯性性狀；假設控制性狀的基因為A(抗病)、a(不抗病)、B(高稈)、b(矮稈)，則實驗①中乙(抗病矮稈)的基因型為Aabb，丙(不抗病高稈)的基因型為aaBb，則F1中抗病高稈的基因型為AaBb，該個體可以產生AB、Ab、aB、ab四種類型的雌、雄配子；用合適劑量的γ射線照射甲后種植，該過程運用的是誘變育種的方法，用花藥進行離體培養(yǎng)獲得單倍體后，再用秋水仙素處理獲得能穩(wěn)定遺傳的純合子為單倍體育種；實驗①中的白化苗是因物理射線處理導致遺傳物質發(fā)生改變而形成的，這種變異是可遺傳變異。 12．假設a、B為玉米的優(yōu)良基因，現(xiàn)有AABB、aabb兩個品種，控制兩對相對性狀的基因位于兩對同源染色體上，實驗小組用不同方法進行了實驗(見圖)，下列說法不正確的是(　　) A．過程①⑧育種方法運用的原理是基因突變，最大優(yōu)點是能提高突變率，在短時間內獲得更多的變異類型 B．過程⑤使用的試劑是秋水仙素，它可作用于正在分裂的細胞，抑制紡錘體的形成 C．過程②③④育種方法運用的原理是基因重組，基因型aaB_的類型經④后，子代中aaBB所占比例是5/6 D．過程②⑥⑦應用了單倍體育種的方法，最大的優(yōu)點是明顯縮短育種年限 【答案】C　 【解析】①⑧是誘變育種。②③④是雜交育種，原理是基因重組，基因型aaB_的類型中aaBB占1/3，aaBb占2/3，經過自交后，子代中aaBB所占比例是1/2，故C錯誤。 二、非選擇題 13．下圖為水稻的幾種不同育種方法的示意圖，據(jù)圖回答問題： (1)B過程常用的方法是________________；可能用到秋水仙素的過程有________(用圖中字母表示)。 (2)可以打破物種界限的育種方法是________(用圖中的字母表示)，該方法所運用的原理是________________________________________________________________________。 (3)假設要培育一個能穩(wěn)定遺傳的水稻品種，它的性狀都是由隱性基因控制的，則最簡單的育種方法是________(用圖中的字母表示)；如果它的性狀都是由顯性基因控制的，為縮短育種時間常采用的方法是________(用圖中的字母表示)。 (4)現(xiàn)有三個水稻品種：①的基因型為aaBBDD，②的基因型為AAbbDD，③的基因型為AABBdd。這三對等位基因分別位于三對同源染色體上。請通過雜交育種方法利用以上三個品種獲得基因型為aabbdd的植株(用文字簡要描述獲得過程即可)：________________。 【答案】(1)花藥離體培養(yǎng)　C、F　(2)E　基因重組　(3)A、D　A、B、C　(4)①與②雜交得到雜交一代，雜交一代與③雜交得到雜交二代，雜交二代自交可以得到基因型為aabbdd的植株(合理即可) 【解析】(1)A、B、C過程表示單倍體育種過程，其中B過程常用的方法是花藥離體培養(yǎng)，C過程常需要用適宜濃度的秋水仙素處理單倍體幼苗，F(xiàn)表示多倍體育種，也常需要用適宜濃度的秋水仙素處理種子或幼苗。(2)圖中E表示基因工程育種，此方法可以打破物種的界限；基因工程育種運用的原理是基因重組。(3)育種時若要選育表現(xiàn)為隱性性狀的個體，最簡單的育種方法是雜交育種；運用單倍體育種能明顯縮短育種年限。(4)三個水稻品種的基因型均為“雙顯加一隱”的組合方式，要利用雜交育種方法培育基因型為aabbdd的品種，可選擇任意兩個品種作親本雜交得到雜交一代，然后雜交一代與剩下的一個品種雜交得到雜交二代，雜交二代自交即可得到基因型為aabbdd的種子，由基因型為aabbdd的種子長成的植株即為符合要求的植株。 14．在栽培某種農作物(2n＝42)的過程中，有時會發(fā)現(xiàn)單體植株(2n－1)，例如有一種單體植株就比正常植株缺少一條6號染色體，稱為6號單體植株。 (1)6號單體植株的變異類型為____________，該植株的形成是因為親代中的一方在減數(shù)分裂過程中______________________出現(xiàn)未分離而形成異常配子所致。 (2)6號單體植株在減數(shù)第一次分裂時能形成__________個四分體。如果該植株能夠產生數(shù)目相等的n型和n－1型配子，則自交后代(受精卵)的染色體組成類型及比例為______________________________________。 (3)科研人員利用6號單體植株進行雜交實驗，結果如下表所示。 雜交親本 實驗結果 6號單體(♀)正常二倍體(♂) 子代中單體占75%，正常二倍體占25% 6號單體(♂)正常二倍體(♀) 子代中單體占4%，正常二倍體占96% ①單體♀在減數(shù)分裂時，形成的n－1型配子______(填“多于”“等于”或“少于”)n型配子，這是因為6號染色體往往在減數(shù)第一次分裂過程中因無法________而丟失。 ②n－1型配子對外界環(huán)境敏感，尤其是其中的________(填“雌”或“雄”)配子育性很低。 (4)現(xiàn)有該作物的兩個品種，甲品種抗病但其他性狀較差(抗病基因R位于6號染色體上)，乙品種不抗病但其他性狀優(yōu)良，為獲得抗病且其他性狀優(yōu)良的品種，理想的育種方案是：以乙品種6號單體植株為________(填“父本”或“母本”)與甲品種雜交，在其后代中選出單體，再連續(xù)多代與________雜交，每次均選擇抗病且其他性狀優(yōu)良的單體植株，最后使該單體________，在后代中即可挑選出RR型且其他性狀優(yōu)良的新品種。 【答案】(1)染色體變異(或染色體數(shù)目變異)　6號染色體的同源染色體或姐妹染色單體 (2)20　正常二倍體(2n)∶單體(2n－1)∶缺體(2n－2)＝1∶2∶1 (3)①多于　聯(lián)會(形成四分體)?、谛? (4)母本　乙品種6號單體　自交 【解析】(1)6號單體植株比正常植株缺少一條6號染色體，故6號單體植株的變異類型為染色體數(shù)目變異，該植株的形成是因為親代中的一方在減數(shù)分裂過程中6號染色體的同源染色體或姐妹染色單體未分離。(2)某種農作物(2n＝42)，則單體植株為2n－1＝41條染色體，故6號單體植株在減數(shù)第一次分裂時能形成20個四分體。如果該植株能夠產生數(shù)目相等的n型和n－1型配子，則自交后代(受精卵)的染色體組成類型及比例為正常二倍體(2n)∶單體(2n－1)∶缺體(2n－2)＝1∶2∶1。(3)①據(jù)表格數(shù)據(jù)可知，單體♀在減數(shù)分裂時，形成的n－1型配子多于n型配子，這是因為6號染色體往往在減數(shù)第一次分裂過程中因無法聯(lián)會(或無法形成四分體)而丟失。②據(jù)表格數(shù)據(jù)可知，n－1型配子對外界環(huán)境敏感，尤其是其中的雄配子育性很低。(4)根據(jù)(3)中的②可知，n－1型雄配子育性很低，所以以乙品種6號單體植株為母本與甲品種雜交，在其后代中選出單體，再連續(xù)多代與乙品種6號單體雜交，每次均選擇抗病且其他性狀優(yōu)良的單體植株，最后使該單體自交，在后代中即可挑選出RR型且其他性狀優(yōu)良的新品種。 15．在一個自然果蠅種群中，灰身與黑身為一對相對性狀(由A、a控制)；棒眼與紅眼為一對相對性狀(由B、b控制)。現(xiàn)有兩果蠅雜交，得到F1表現(xiàn)型和數(shù)目(只)如下表。請據(jù)圖回答： 項目 灰身棒眼 灰身紅眼 黑身棒眼 黑身紅眼 雌蠅 156 0 50 0 雄蠅 70 82 26 23 (1)該種群中控制灰身與黑身的基因位于______染色體上；控制棒眼與紅眼的基因位于______染色體上。 (2)親代雌雄果蠅的基因型分別為________、________。 (3)F1中黑身棒眼雌雄果蠅隨機交配，F(xiàn)2的表現(xiàn)型及其比例為__________________。 (4)1915年，遺傳學家Bridges發(fā)現(xiàn)用紅眼雌果蠅與X射線處理過的棒眼雄果蠅進行雜交，總能在某些雜交組合的F1中發(fā)現(xiàn)紅眼雌果蠅。該種紅眼雌果蠅的出現(xiàn)可能是由于父本發(fā)生了基因突變，也可能是父本棒眼果蠅X染色體上缺失了顯性基因B。已知沒有B或b基因的受精卵是不能發(fā)育成新個體的。 請你設計簡單的雜交實驗檢測F1中紅眼雌果蠅出現(xiàn)的原因。 雜交方法：__________________________________________________________。 結果預測及結論： 若子代______________________，則是由于基因突變。 若子代___________________，則是由于父本棒眼果蠅X染色體上缺失了顯性基因B。 【答案】(1)?！　(2)AaXBXb　AaXBY (3)黑身棒眼雌蠅∶黑身棒眼雄蠅∶黑身紅眼雄蠅＝4∶3∶1 (4)讓F1中紅眼雌果蠅與正常棒眼雄果蠅雜交，統(tǒng)計子代表現(xiàn)型及其比例 棒眼雌果蠅∶紅眼雄果蠅接近1∶1(或雌果蠅∶雄果蠅數(shù)量比接近1∶1) 棒眼雌果蠅∶紅眼雄果蠅接近2∶1(或雌果蠅∶雄果蠅數(shù)量比接近2∶1) 【解析】(1)子代雌蠅中黑身∶灰身＝50∶156≈1∶3，雄蠅中黑身∶灰身＝(26＋23)∶(70＋82)≈1∶3，故控制灰身與黑身的基因位于常染色體上。子代雌蠅全是棒眼，雄蠅中棒眼∶紅眼＝(70＋26)∶(82＋23)≈1∶1，故控制棒眼與紅眼的基因位于X染色體上。(2)子代黑身∶灰身≈1∶3，親本相關基因型為AaAa；子代雌蠅全是棒眼，雄蠅中棒眼∶紅眼≈1∶1，親本相關基因型為XBXbXBY，故親本基因型為AaXBXb和AaXBY。(3)F1中黑身棒眼雌果蠅基因型為aaXBXb(1/2)、aaXBXB(1/2)，黑身棒眼雄果蠅基因型為aaXBY，故有2種雜交組合：①aaXBXbaaXBY，子代為1/2(1/2黑身棒眼雌蠅∶1/4黑身棒眼雄蠅∶1/4黑身紅眼雄蠅)。②aaXBXBaaXBY，子代為1/2(1/2黑身棒眼雌蠅∶1/2黑身棒眼雄蠅)，故F2表現(xiàn)型及其比例為：黑身棒眼雌蠅∶黑身棒眼雄蠅∶黑身紅眼雄蠅＝(1/4＋1/4)∶(1/8＋1/4)∶1/8＝4∶3∶1。(4)根據(jù)題意用假說—演繹法解決，要探究F1中紅眼雌果蠅的出現(xiàn)是由于父本發(fā)生了基因突變還是父本棒眼果蠅X染色體缺失了顯性基因B，必須讓該F1中紅眼雌果蠅與棒眼雄蠅雜交，統(tǒng)計子代表現(xiàn)型和比例，作出判斷。如果是由于父本基因突變，則該紅眼雌果蠅基因型為XbXb，而棒眼雄蠅基因型為XBY，雜交子代為1XBXb∶1XbY，即子代棒眼雌果蠅∶紅眼雄果蠅＝1∶1；如果是由于父本棒眼果蠅X染色體缺失，則該紅眼雌果蠅為XXb，而棒眼雄蠅為XBY，雜交子代1XBXb∶1XbY∶1XBX∶1XY(致死)，即子代棒眼雌果蠅∶紅眼雄果蠅＝2∶1。