5.22讲座遗传试验设计题

高考生物遗传类试题的基本类型的归类与方法总结新陈代谢、遗传学和生态学是中学生物学中理论知识的三大部分内容。尤其是遗传学内容是高中生物学的核心和支柱，是高考生物学命题的重要根据地，高考试题该部分占的比例，历年都较大，出活题、考能力的主角非它莫属。可见，它是高考重(点)中之重，难(点)中之难，热(点)中之热。高考中连续几年不回避，不能不说是重点了。在近几年高考理综生物试题中，实验设计题是必不可少的一道20分以上大题。也是历年考生最头疼、失分最多的一道题。面对遗传题目，很大一部分学生还是无从下手。没有掌握正确的解题方法，乱写一气，严重影响得分率。如何提高学生遗传题的解题的能力，提高得分率，必须对遗传学进行专题复习，对大量的题目进行归类讲解，使学生知道一般的解题方法，需要我们注重平时的积累。归类复习能在比较短的时间里使学生熟悉遗传学实验设计题目的基本类型，了解解题的基本方法。在教学中我们可以尝试采用了以下的归类。一、相对性状显隐关系确定的实验设计【例1】科学家选用萌发的普通甜椒的种子搭载“神舟”飞船,应用在微重力和宇宙射线等各种因素作用下生物易发生基因突变的原理,在从太空返回后种植得到的植株中选择果实较大的个体,培育出大果实“太空甜椒”。假设果实大小是一对相对性状,且由单基因控制的完全显性遗传,请你用原有的纯种小果实普通甜椒和大果实甜椒为实验材料,设计一个实验方案,以鉴别太空甜椒果实大小这一对相对性状的显隐性。参考答案：直接用纯种小果实与大果实杂交，观察后代的性状：1、如果后代全表现为小果实，则小果实为显性，大果实为隐性；2、如果后代全表现为大果实或大果实与小果实的比例为1∶1，则大果实为显性，小果实为隐性。【例2】马的毛色有栗色和白色两种。正常情况下，一匹母马一次只能生一匹小马，假定毛色由基因B和b控制，此基因位于常染色体上。现提供一个自由放养多年的农场马群为实验动物，在一个配种季节从该马群中随机抽取1头栗色公马和多头白色母马交配，⑴如果后代毛色均为栗色；⑵如果后代小马毛色有栗色的，也有白色的。能否分别对⑴⑵结果判断控制马毛色基因的显隐性关系。若能，说明理由；若不能，设计出合理的杂交实验。参考答案：（1）能。理由：如果栗色为隐性，则这匹公马的基因型为bb，白色母马的基因型为BB、Bb，那么后代小马的基因型为Bb和bb，即既有白色的也有栗色的。如果栗色为显性，则这匹栗色公马的基因型为BB或Bb，多匹白色母马的基因型均为bb，那么后代小马的基因型为Bb，全为栗色或Bb和bb，栗色和白色均有。综上所述，只有在栗色公马为显性纯合体的情况下才会出现后代小马毛色全为栗色的杂交结果。（2）不能。杂交方案：从马群中随机选择多对栗色母马与这匹栗色公马杂交（栗色×栗色）。如果后代出现白马。则栗色为显性，白色为隐性；如果后代全部为栗色马，则白色为显性，栗色为隐性。【例3】若已知果蝇的直毛和非直毛是位于X染色体上的一对等位基因。但实验室只有从自然界捕获的、有繁殖能力的直毛雌、雄果蝇各一只和非直毛雌、雄果蝇各一只，你能否通过一次杂交试验确定直毛和非直毛这对相对性状的显隐性关系，请用图解表示并加以说明和推导。参考答案：任取两只不同性状的雌、雄果蝇杂交假设直毛是显性，非直毛是隐性（或非直毛是显性，直毛是隐性）：雌果蝇:XAXAXAXaXaXa雄果蝇:XAYXaYPXAXAXXaYXAXaXXaYXaXaXXAYXAXaXAYXAXaXaXaXAYXaYXAXaXaY图一图二图三若子代只出现一种性状，则该杂交组合中的雌果蝇代表的性状为显性（如图一）；若子代中雌、雄果蝇均含有两种不同的性状且各占1/2，则该杂交组合中雌果蝇代表的性状为显性（如图二）；若子代果蝇雌、雄各为一种性状，则该杂交组合中的雄果蝇代表的性状为显性（如图三）。【例4】（2005年全国卷）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）参考答案：（1）不能确定。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，每个交配组合的后代或为有角或为无角，概率各占1/2。6个组合后代合计会出现3头无角小牛，3头有角小牛。②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个组合后代合计也会出现3头无角小牛，3头有角小牛。综合上述分析，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，则有角为显性，无角为隐性；如果后代全部为有角小牛，则无角为显性，有角为隐性。（其他正确答案也给分）二、判断某显性个体是纯合子还是杂合子（即基因型）【例5】某农场养了一群马,有栗色马和白色马。已知栗色基因(B〉对白色基因(b)呈完全显性。育种工作者从中选出一匹健壮的栗色公马，请你根据毛色这一性状鉴定它是杂种还是纯种。（1）为了在一个配种季节里完成这一鉴定所需要的杂交工作,你应怎样配种?(2〉杂交后代可能出现哪些结果?并对每一结果作出相应的鉴定。参考答案：（1）让该栗色公与多匹白色母马配种，然后统计子代马的毛色。（2）①如果测交后代既有栗色马又有白色马，则说明该栗色马是杂合子。②如果测交后代都是白色马，则也说明该栗色马是杂合子。③如果测交后代都是栗色马，则说明该栗色马一般是纯合子。【例6】一个自然繁殖、表现型正常的果蝇种群，性别比例偏离较大，经研究发现该种群的基因库中存在致死基因，它能引起某种基因型的个体死亡。从该种群中选取一对雌雄果蝇相互交配，F1中有202个雌性个体和98个雄性个体。请回答：（1）导致上述结果的致死基因具有性致死效应，位于染色体上。让F1中雌雄果蝇相互交配，F2中出现致死的几率为。（2）从该种群中任选一只雌果蝇，用一次杂交实验来鉴别它是纯合子还是杂合子，请写出遗传图解（有关基因用A、a表示），并用文字简要说明你的推断过程。参考答案：（1）隐X1/8（2）将该只雌果蝇与种群中任一雄果蝇交配，统计子代雌、雄果蝇的数目。若子代雌、雄果蝇比例为1:1，说明该雌果蝇为纯合子；若子代雌、雄果蝇比例为2:1，说明该雌果蝇为杂合子。遗传图解如下：【例7】科学家利用辐射诱变技术处理红色种皮的花生，获得一突变植株，其自交所结的种子均具紫色种皮。这些紫色种皮的种子长成的植株中，有些却结出了红色种皮的种子。（1）上述紫色种皮的花生种子长成的植株中，有些结出了红色种皮种子的原因是____。（2）上述紫色种皮的种子，可用于培育紫色种皮性状稳遗传的花生新品种。假设花生种皮的紫色和红色性状由一对等位基因控制，用文字简要叙述获得该新品种的过程：__。参考答案：（1）获得的突变植株是杂合子其自交所产生的后代发生性状分离（2）分别种植这批紫色种皮种子，连续自交两代。若其中一些植株所结的种子均具有紫色种皮，这些种子就是所需要的新品种（纯合子）【例8】3支试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）。参考答案：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。三、探究控制某性状的基因的位置1、判断基因在细胞质还是在细胞核？位于常染色体上还是X染色体上?对真核生物来说，既有细胞质基因，又有细胞核基因，而细胞核基因又有两个位置，分别在性（X和Y）染色体上和常染色体上，确定基因的位置是判断遗传方式的一个环节，是解答遗传题的基础。●方法一：①实验设计：隐性的雌性×显性的纯合雄性，显性的纯合雌性×隐性的雄性。②结果预测及结论：A.若两组杂交结果相同，则该基因位于细胞核内的常染色体上。正交：♀aa×♂AA→Aa反交：♀AA×♂aa→AaB.若两组杂交结果不同，且子代性状表现都与相应母本性状相同，则该基因位于细胞质中。正交：♀H×♂L→H反交：♀L×♂H→LC.若两组杂交结果不同，且子代性状的表现与性别相关，则该基因位于细胞核内的性染色体上。正交：♀XaXa×♂XAY→XAXa、XaY反交：♀XAXA×♂XaY→XAXa、XAY【例9】玉米为单性花且雌雄同株，绿茎和紫茎为一对相对性状，现以纯种绿茎和纯种紫茎为材料，设计实验探究控制绿茎和紫茎这对相对性状的基因位于细胞质还是位于细胞核的染色体上，请写出实验思路，并推测预期结果及相应的结论。实验思路：将纯种绿茎和纯种紫茎玉米作为亲本，雌雄花序分别套袋，然后相互授粉进行杂交（或做一个正交、反交实验，正交：绿茎♀×紫茎♂，反交：紫茎♀×绿茎♂），获得F1种子，第二年分别种植两个杂交组合的F1种子，然后观察并记录F1植株茎的颜色。预期结果和结论：①如果两组杂交后代的性状相同，均为绿茎或紫茎，则说明控制这对相对性状的基因位于细胞核的染色体上（同时也可得出这对基因的显隐性）②如果两组杂交后代的性状不同，正交后代为绿茎，反交后代为紫茎（或均和母本相同），则说明控制这对相对性状的基因位于细胞质。●方法二：判断基因位于常染色体上还是X染色体上?①实验设计：选多组显性的雌性×显性的雄性。（使用条件:知道显隐性关系且显隐性基因的基因频率相等）②结果预测及给论：A.若子代中的隐性性状只出现在雄性中，则基因位于X染色体上。♀XAXA×♂XAY→XAXA、XAY♀XAXa×♂XAY→XAXA、XAXa、XAY、XaYB.若子代中的隐性性状同时出现在雌性与雄性中，则基因位于常染色体上♀AA×♂AA→AA♀AA×♂Aa→AA、Aa♀Aa×♂Aa→AA、Aa、aa♀Aa×♂AA→AA、Aa问题2：是X染色体上还是Y染色体上?解题技巧：①根据题意确定杂交亲本组合；②作出假设，草稿上书写简要图解，找到区别；③如果只在雄性中出现，则在Y染色体上；如果性状的遗传与性别无关，则在常染色体上；如果性状的遗传与性别有关，则在X染色体上2.判断基因位于XY的同源区段还是仅位于X染色体上的实验设计(1)实验设计：隐性的纯合雌性×显性的纯合雄性。(2)结果预测及结论：A.若子代中的个体全表现为显性性状，则基因位于XY的同源区段。♀XaXa×♂XAYA→XAXa、XaYAB.若子代中雌性全表现为显性性状，雄性全表现为隐性性状，则基因位于X染色体上。♀XaXa×♂XAY→XAXa、XaY3.判断基因位于常染色体上还是位于XY的同源区段的实验设计（1)实验设计：隐性的纯合雌性与显性的纯合雄性杂交获得的F1全表现为显性性状，♀XaXa×♂XAYA→XAXa、XaYA♀aa×♂AA→F1:Aa再选子代中的雌雄个体杂交获得F2，观察F2表现型情况。(2)结果预测及结论：A.若F2雌雄个体中都有显性性状和隐性性状出现，则该基因位于常染色体。P:♀aa×♂AA→F1:AaF1:♀Aa×♂Aa→F2:AA、Aa、aaP♀XaXa×♂XAYA→XAXa、XaYAF1XAXa×XaYA→XAXa、XaXaXAYAXaYA【例10】（2006年全国）现用两个杂交组合：灰色雌蝇×黄色雄蝇、黄色雌蝇×灰色雄蝇，只做一代杂交试验，每个杂交组合选用多对果蝇。推测两个杂交组合的子一代可能出现的性状，并以此为依据，对哪一种体色为显性性状，以及控制体色的基因位于X染色体上还是