高中生物遗传学实验设计考点归类例析

-1-高中生物遗传学实验设计考点归类例析考点1：相对性状显隐性关系确定的实验设计例1（2005全国卷Ⅰ）已知牛的有角与无角为一对相对性状，由常染色体上的等位基因A与a控制。在自由放养多年的一群牛中(无角的基因频率与有角的基因频率相等)，随机选出1头无角公牛和6头有角母牛，分别交配，每头母牛只产了1头小牛。在6头小牛中，3头有角，3头无角。(1)根据上述结果能否确定这对相对性状中的显性性状?请简要说明推断过程。(2)为了确定有角与无角这对相对性状的显隐性关系，用上述自由放养的牛群(假设无突变发生)为实验材料，再进行新的杂交实验，应该怎样进行?(简要写出杂交组合、预期结果并得出结论)[解析]这是一道考查综合分析、推理能力的开放性实验题型。根据题意分析可知，有角和无角是一对相对性状，是由一对等位基因控制的，遵循基因的分离定律，要鉴定有角与无角之间的显隐性关系，可通过杂交的后代是否发生性状分离来加以分析确定（植物还可以通过自交的方法）。(1)假设无角为显性，则公牛的基因型为Aa，6头母牛的基因型都为aa，按每头母牛只产了1头小牛计算，每个交配组合的后代为有角或为无角，概率各占1/2，所以6个组合后代合计很可能会出现3头无角小牛，3头有角小牛的情况。假设有角为显性，则公牛的基因型为aa，6头母牛可能有两种基因型，即AA和Aa。AA的后代均为有角，Aa的后代或为无角或为有角，概率各占1/2，由于配子的随机结合及后代数量少，实际分离比例可能偏离1/2。所以，只要母牛中具有Aa基因型的头数大于或等于3头，那么6个组合后代合计也很可能会出现3头无角小牛，3头有角小牛的情况。综合上述分析，此杂交结果不能确定有角为显性，还是无角为显性。(2)从牛群中选择多对有角牛与有角牛杂交(有角牛×有角牛)，如果后代出现无角小牛，也就是说，杂交亲本中没有“无角性状”，而后代出现了“无角性状”，即无中生有，则可以确定有角（或亲本性状）为显性，无角（或新性状）为隐性；从牛群中选择多对有角牛与有角牛杂交(有角牛×有角牛)，如果后代没有出现性状分离即全部为有角小牛，则有角为隐性，无角为显性。但如果从牛群中选择2对或几对有角牛与有角牛杂交，后代没有出现性状分离，能不能判断有角一定为隐性性状呢？答案是否定的，因为全部纯合显性的几对有角牛杂交或几对纯合显性有角牛与杂合子杂交，后代也没有出现性状分离。由此看来，许多考生解这类题型时由于没有特别注意“一对、几对”和“多对”的区别、“限制性群体”和“自由群体”的区别，造成此题失分的主要原因。答案见上述分析，第2问还可以从牛群中选择“多对有角牛与有角牛杂交”得到另一答案。考点2：纯合体、杂合体鉴定的实验设计例23支度管内分别装有红眼雄性和两种不同基因型的红眼雌性果蝇，还有1支试管内装有白眼果蝇。请利用实验室条件设计最佳方案，鉴别上述3支试管内果蝇的基因型（显性基因用B表示）。[解析]果蝇的红眼和白眼为一对相对性状，红眼为显性性状，白眼为隐性性状，控制这对性状的基因位于X染色体上。雄果蝇的基因型有两种：XBY（红眼）、XbY（白眼）；雌果蝇的基因型有三种：XBXB（红眼）、XBXb（红眼）、XbXb（白眼），雌果蝇和雄果蝇可直接通过观察成体第二性征的差别来鉴定。通过以上分析可知，唯有红眼雌果蝇的基因型（有XBXB和XBXb两种基因型）需要鉴别。可以直接用红眼果蝇与白眼果蝇交配，若后代有白眼果蝇，说明该红眼雌果蝇是杂合体，基因型为XBXb；若后代全为红眼果蝇，说明该红眼果蝇是纯合体，基因型为XBXB。至此，设计的实验方案也就出来了。答案：先根据第二性征鉴别四支试管内果蝇的性别，若为红眼雄性果蝇，则该试管内果蝇基因型为XBY，再用白眼雄性果蝇分别与另两管的红眼雌性果蝇交配，若后代中出现性状分离，则该管中果蝇的基因型为XBXb；若后代中不出现性状分离，则该管中果蝇的基因型为XBXB。考点3：根据某一性状辨别生物雌雄的实验设计例3（2001年上海高考变式题）果蝇的红眼（B）对白眼（b）是一对相对性状，基因B、b位于X染色体上。请设计一个实验，单就颜色便能鉴别雏蝇的雌雄。[解析]根据题意分析可知，雌果蝇含有两条同型的性染色体XX，雄果蝇含有两条异型的性染色体X、-2-Y，控制眼色的基因位于X染色体上。很显然，雄果蝇的基因型有两种：XBY（红眼）、XbY（白眼）；雌果蝇的基因型有三种：XBXB（红眼）、XBXb（红眼）、XbXb（白眼）。要辨别雌雄唯有让某一性别表现为单一的眼色。可以通过上述六组亲本杂交结果分析得知，只有杂交亲本组合“XBY×XbXb”的后代从眼色性状可以直接判断出性别：红眼为雌性，白眼为雄性。答案：让白眼雌果蝇（XbXb）与红眼雄果蝇（XBY）杂交，后代中凡是红眼的都是雌果蝇，白眼的都是雄果蝇。考点4：育种过程的实验设计例4（2003江苏）现在三个番茄品种，A品种的基因型为AABBdd，B品种的基因型为AabbDD，C品种的基因型为aaBBDD。三对等位基因分别位于三对同源染色体上，并且分别控制叶形、花色和果形三对相对性状。请回答：（1）如何运用杂交育种方法利用以上三个品种获得基因型为aabbdd的植株？（用文字简要描述获得过程即可）（2）如果从播种到获得种子需要一年，获得基因型为aabbdd的植株最少需要几年？（3）如果要缩短获得aabbdd植株的时间，可采用什么方法？（写出方法的名称即可）[解析]根据题意可知，三对等位基因（A、a，B、b和D、d）遵循基因的自由组合定律，实验设计要求培育出纯合体（aabbdd），即培育出能够稳定遗传个体。由于a、b、d基因不在同一个个体上，因此先由两个亲本通过杂交，得到F1（含a、b或a、d或b、d）；再通过F1与第三个亲本杂交，得到含有a、b、d杂合体F2；最后通过F2自交可以得到aabbdd的基因型个体。从时间上来看，若A与B杂交得到杂交一代，杂交一代与C杂交，得到杂交二代，杂交二代自交，可以得到基因型为aabbdd的种子，aabbdd的种子发育成为aabbdd基因型植株需要一年。共需4年。若想缩短育种年限，可选用单倍体育种的方法：杂交二代AaBbDd可产生abd型的配子，将花药离体培养成单倍体幼苗，再用秋水仙素处理，用二年时间可得到aabbdd基因型植株。答案：（1）A与B杂交得到杂交一代，杂交一代与C杂交，得到杂交二代，杂交二代自交，可以得到基因型为aabbdd的种子，该种子可长成基因型为aabbdd植株（2）4年（3）单倍体育种技术