遗传学中的实验设计.doc

遗传学中的实验设计近年高考对遗传问题的考查，具有一个非常显著的特点：把遗传的问题与实验设计有机结合起来，使学生所学的知识在新情景中活起来，很灵活地考查学生运用所学知识解决实际问题的能力。这也是以后高考命题的一个方向。一、判断亲本基因型的实验设计方法一：隐性性状突破法显性性状的个体至少有一个显性基因。隐性性状的个体一定是纯合子，其基因型必定是两个隐性基因。如果后代有一个是隐性性状，则双亲必定都至少有一个隐性基因。方法二：根据后代分离比解题a 若后代性状分离比为显性比隐性=31，则双亲一定是杂合子。b若后代性状分离比为显性比隐性=11，则双亲一定是一个为杂合子，另一个为隐性纯合子。c若后代只有显性性状则双亲中至少有一个是显性纯合子。例1 用黄色圆粒（YYRR）的绿色色皱粒（yyrr）作亲本，杂交得到F1，F1自交得到F2。某研究性学习小组从F2中取一粒黄色圆粒的豌豆（甲），欲鉴定其基因型。(1)他们设计了如下方案：选择表现型为_的豌豆（乙）与甲一起播种，并进行人工杂交试验。试验时，应先对甲的未成熟的花采取_处理，待花成熟时再进行_(2)预测可能的试验结果及结论：_例2 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。例3 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。二、判断显隐性的实验设计1、根据显隐性状的概念判断：具有相对性状的两个亲本杂交，后代表现出的亲本那个性状是显性性状，没有表现出来的那个亲本性状是隐性性状。2、根据杂合子的特点判断：杂合子表现出的性状是显性性状，或某个体自交后代新出现的性状是隐性性状。例4 已知牛的有角和无角为一对相对性状，由常染色体上的等位基因A和a控制。在自由放养多年的牛群中，无角的基因频率与有角的基因频率相等，随机选1头无角公牛和6头有角母牛，分别交配每头母牛只产一头小牛，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？请简要说明推理过程。2）为了确定有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）三、判断基因在常、X染色体上的遗传的实验设计伴性遗传的性状雌雄表现的概率不相等，而常染色体遗传的性状雌雄表现的概率相等。例5已知果蝇的红眼和白眼是一对相对性状（红眼W白眼w），且雌雄均有红眼的白眼类型，现有若干红眼和白眼的雌雄果蝇，用一次杂交实验即可证明这对基因位直于何种染色体上。（1）选择交配的亲本表现型应该为_（2）实验预期及相应结论为：_例6 果蝇的紫眼和红眼是一对相对性状，且雌雄果蝇均有紫眼和红眼。实验室现有一批未交配过的纯种紫眼和纯种红眼的雌雄果蝇，若要用一代交配实验即可证明这对基因的显隐性和位于何种染色体上，则选择的杂交组合方式为： ，请你推测杂交一代可能出现的性状，并以此为依据，对哪一种眼色为显性性状，以及控制眼色的基因位于X染色体上还是常染色体上这两个问题，做出相应的推断。（要求：只需写出子一代的性状表现和相应推断的结论）例7 科学家研究黑腹果蝇时发现，刚毛基因（B）对截毛基因（b）为完全显性。若这对等位基因存在于X、Y染色体的同源区段，则刚毛雄果蝇表示为XBYB、XBYb、XbYB，若仅位于X染色体上，则只表示为XBY。现有各种纯种果蝇若干只，请利用一次杂交实验来推断这对等位基因是位于X、Y染色体上的同源区段还是仅位于X染色体上，请写出遗传图解，并用文字简要说明你的推断过程。四、判断多对基因是否位于同一对染色体上解题方法：先杂交再自交或测交，看自交或测交后代是否符合基因的自由组合定律（1111或9331），如果符合，则说明多对基因位于不同对染色体上；如果不符合，则说明位于同一对染色体上。例8 实验室中有一批未交配的纯种灰体紫眼和纯种黑体红眼果蝇，每种果蝇雌雄个体都有。已知：上述两对相对性状均属完全显性遗传，性状的遗传遵循遗传的基本定律，灰体和黑体这对相对性状由一对位于第号同源染色体上的等位基因控制，所有果蝇都能正常生活。如果控制果蝇紫眼和红眼的基因也位于常染色体上，请设计一套杂交方案，以确定控制紫眼和红眼的基因是否也位于第号同源染色体上，并预期结果，作出相应的结论。五、判断遗传定律的实验设计1、自交法：F1自交后代的分离比为31，则符合基因的分离定律，由一对等位基因控制；若F1自交后代的分离比为9331，则符合基因的自由组合定律机上二对等位基因控制。2、测交法：测交后代的性状比例为11，则符合分离定律，由一对等位基因控制；若测交后代的性状比例为1111，由二对等位基因控制。例9为丰富植物育种的种质资源材料，用钴60的射线辐射植物种子筛选出不同性状的突变植株，请回答下列问题：（1）钴60的射线用于育种的方法属于_育种（2）从突变材料中选出高产植株，为培育高产、优质、抗盐新品种，利用该植株进行的部分杂交实验如下：杂交一：P：非高产、优质、抗盐 X 高产、非优质、不抗盐F1 高产、优质、抗盐 F2 高产、优质、抗盐 9非高产、优质、抗盐 3高产、非优质、抗盐 3非高产、非优质、不抗盐 1杂交二：P：高产、优质、不抗盐 X 非高产、优质、不抗盐F1 高产、优质、抗盐 F2 高产、优质、不抗盐 9非高产、优质、不抗盐 3高产、非优质、不抗盐 3非高产、非优质、不抗盐 1控制高产、优质性状的基因位于_对染色体上。在减数分裂联会期_（能、不能）配对抗盐性属于于_遗传（3）从突变植株中还获得了显性高蛋白植株(纯合子),为验证该性状是否由一对基因控制,请参与实验设计并完善实验方案：步骤1：选择_和_杂交预期结果_步骤2：_预期结果_观察结果，进行统计分析：如果_与_相符，可证明该生物性状由一对基因控制。六、与性别决定有关的遗传设计1、子代性别的选择 解题方法：用一种性状来指示性别的雌雄，而能用来指示性别的性状，其基因位于X染色体上。选用的亲本是：隐性性状的雌性（XaXa）显性性状的雄性（XAY），表现显性性状的子代为雌性，表现隐性性状的子代为雄性。例10 有一种雌雄异株的草本经济植物，属XY型性别决定。已知其叶片上的斑点是由X染色体上的隐性基因（b）控制的。某园艺场要通过杂交培育出一批在苗期就能识别雌雄的植株，则应选择：（1）表现型为_的植株作母本，其基因型为_。表现型为_的植株作父本，其基因型为_。（2）子代中表现型为_的是雌株；子代中表现型为_的是雄株。例11 在三倍体无籽西瓜的培育过程中，第一年制三倍体种子时，需对四倍体去雄作母本，和二倍体父本进行杂交，然后从四倍体西瓜果实中获得三倍体西瓜种子。但如果去雄不彻底，则从四倍体西瓜果实中获得西瓜种子可能不是三倍体种子，而是四倍体种子。为了获得三倍体西瓜种子，保证第二年所结的果实一定是无籽西瓜，可用某一性状来“标记”无籽性状。例如，有两个西瓜品种：解放瓜的果皮上具有深绿色的平行条斑（显性），马铃瓜的果皮嫩绿色，无条斑（隐性），如用这两个西瓜品种作亲本，则：（1）第一年进行杂交制种时，用_作父本，用秋水仙素处理_后得到的_倍体作母本，这样第二年得到的西瓜果实，如果果皮为_，则一定为三倍体无籽西瓜果实。（2）从（1）可以看出：第一年进行杂交制种时，可用_ _基因来标记二倍体作父本，和_的四倍体作母本进行杂交，就能保证第二年所得的果实为三倍体无籽西瓜果实。例12 已知玉米是雌雄同株异花的作物，有两对独立遗传的基因(T与t，B与b)可以改变玉米的性别，即把雌雄同株转变为雌株或雄株。当基因b纯合且不为tt时，使植株无雌花序转变为雄株；当基因t纯合时，使植株无雄花序转变为雌株。请回答下列问题：（1）在杂交育种过程中，基因型为BbTt的植株自花传粉，F1代有哪几种表现型？ 。其比例为 。（2）育种工作者欲从F1代中选择亲本杂交以获得只含雌株和雄株且比例相等的后代，请用遗传图解表示其过程。2、子代雌雄个体性状的选择解题方法：选择适宜的亲本杂交，使杂交后代的雌雄个体表现需要的性状，该类型和前一种情况本质是相同的，只不过前一类型是通过性状选择性别，该类型是通过性别选择性状，所以，选用的亲本仍然是：隐性性状的雌性（XaXa）显性性状的雄性（XAY）。例13 已知果蝇刚毛和截毛这对相对性状由X和Y染色体上一对等位基因控制，刚毛基因（B）对截毛基因（B）为显性。现有基因型为分别为XBXB、XBYB、XbXb和XbYb的四种果蝇。（1）根据需要从上述四种果蝇中选择亲本，通过两代杂交，使最终获得的后代果蝇中，雄性全部表现为截毛，雌性全部表现为刚毛，则第一代杂交亲本中，雄性的基因型是 ，雌性的基因型是 ；第二代杂交亲本中，雄性的基因型是 ，雌性的基因型是 ，最终获得的后代中，截毛雄蝇的基因型是 ，刚毛雌蝇的基因型是 。（2）根据需要从上述四种果蝇中选择亲本，通过两代杂交，使最终获得的后代果蝇中，雌性全部表现为截毛，雄性全部表现为刚毛，应如何进行实验？（用杂交实验的遗传图解表示即可）七、变异原因的探究解题方法：性状 = 基因型 + 环境条件，所以某生物的变异原因应从外因和内因两个方面加以分析。如果是因为遗传物质（或基因）的改变引起的，此变异可在其自交后代或与其它个体的杂交后代中再次出现（即能遗传），如果仅仅是环境条件的改变引起，则不能遗传给自交后代或杂交后代，所以，可以用自交或杂交的方法确定变异的原因；或者将变异个体和正常个体培养在相同的条件下，两者没有出现明显差异，则原来的变异性状是由环境引起的。例14 在一外貌正常的牛群中，偶然产出一头矮生的雄犊。这种矮生究竟是由于基因突变的直接结果，还是由于隐性矮生基因的“携带者”偶尔交配后发生的分离呢？请加以探究。（1）如果矮生是由于基因突变的直接结果，则该突变一般是 （显性突变还是隐性突变），该矮生雄牛为 。据此，设计杂交实验，确定“是由于基因突变的直接结果”。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。（2）设计杂交实验，确定“是由于隐性矮生基因的“携带者”偶尔交配后发生的分离”。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。六、遗传育种方案的设计1、运用基因分离定律育种育种目的不同，育种的程序也有所不同，主要有以下三种情况：以显性纯合子作为选育对象：连续自交，直到不发生性状分离为止，方可作为推广。以隐性纯合子作为选育对象：一旦即可作为种子推广使用。以杂合子作为选育对象：选择适当亲本进行杂交即可2、运用基因自由组合定律育种根据自由组合定律，只有合理选择优缺点互补的亲本材料，通过杂交使基因重新组合，才可得到理想中的具有双亲中优良性状的后代，抛弃双亲不良性状的杂种后代，育种程序可以总结为：（1）选择亲本，杂交得F1根据育种目的来选择亲本，两个亲本必须具有所需的性状，通过杂交，使分别位于两个亲本上的优良性状重组在一起。（2）F1自交得F2（3）从F2中选择所需性状的个体。若优良性状为隐性性状，进行扩大繁殖即可，若为显性性状，则需进行连续自交的选择，直到不发生性状分离为止。在从F2中选择所需的性状时，如果所的性状是种子的性状，可在第二年收获种子时进行。如果所需的性状是植株的性状，则需在第三年把种子种下去，长成植株才可选择。例15 小麦品种是纯合体，生产上用种子繁殖，现要选育矮杆（aa）、抗病（BB）的小麦新品种；马铃薯品种是杂合体（有一对基因杂合即可称为杂合体），生产上通常用块茎繁殖，现要选育黄肉（Yy）、抗病（Rr）的马铃薯新品种。请分别设计小麦品种间杂交育种程序，以及马铃薯品种间杂交育种程序。要求用遗传图解表示并加以简要说明。（写出包括亲本在内的前三代即可）。七、根据性状判断生物性别的实验设计 XY型性别决定：XX为雌性，XY为雄性，Y只传子不传女，而雄性的X只传女，不传子。ZX型性别决定：ZZ为雄性，ZW型为雌性。在选择亲本时，只要让具有同型性染色体（XX或ZZ）的个体表现型是隐性性状，具有异型性染色体（XY或ZX）的个体表现型是显性性状即可。这样在子代中具有同型性染色体（XX或ZZ）的个体表现型是显性，具有异型性染色体（XY或ZW）的个体表现型是隐性性状。例16 有一种雌雄异株的草本经济植物，属于XY型性别决定，但雌株是性杂合子（即XY），雄株是性纯合子（即XX）。已知其叶片上的班点是X染色体上的隐性基因（b）控制的。某园艺场要通过杂交培育出一批在苗期就能识别雌雄的植株，则应选择：（1）表现型为_的植株作为母本，其基因型为_。表现型为_的植株作父本，其基因型为_，（2）子代中表现型为_的是雌株.子代中表现型为_的是雄株遗传学中的实验设计例1答案（1）绿色皱粒豌豆 去雄 人工受粉（将乙的花粉授于粉甲）（2）若出现四种表现型，比例为1111，则甲的基因型为YyRr；若只出现黄色圆粒一种表现型，则甲基因型为YYRR；若出现黄色圆粒和绿色圆粒二种珍现型，则甲基因型为YyRR；若出现黄色圆粒和黄色皱粒二种表现型，则甲基因型为YYRr例2（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）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。如果测交后代都是白色马，则也说明该栗色马是杂合子。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3（1）隐 X 1/8（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4答案、（21分） （1）不能确定 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个组合后代合计出现3头无角小牛，3头有角小牛。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。只要母牛中含有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头无角小牛和3头有角小牛。（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。例5答案(1)白眼雌果蝇X红眼雄果蝇 (2) 子代中雌果蝇全部红眼，雄果蝇全部白眼，则这对基因位于X染色体上 子代中雌雄果蝇全部红眼，则这对基因位于常染色体上子代中雌雄果蝇既有红眼又有白眼，则这对基因位于常染色体上例6 该题性状的显隐性未知（是需要判断的），只做一次交配的话，该交配组合就可能不是隐性雌性和显性雄性的杂交，并且还要判断基因的位置，而判断基因位置的基本方法是做一个正交和反交实验，所以，该题需用正交和反交实验的方法。参考答案：杂交组合方式为： 正交：紫眼雌果蝇红眼雄果蝇； 反交：红眼雌果蝇紫眼雄果蝇。预期结果和结论：如果两个杂交组合的后代都是紫眼，则说明紫眼为显性，基因位于常染色体上。如果两个杂交组合的后代都是红眼，则说明红眼为显性，基因位于常染色体上。如果正交后代雌性都为红眼，雄性都为紫眼，而反交后代雌雄果蝇都为红眼，则红眼为显性，基因位于X染色体上。如果正交后代雌雄果蝇都为紫眼，而反交后代雌性都为紫眼，雄性的都为红眼，则紫眼为显性，基因位于X染色体上。进一步思考：如果没有告诉你紫眼和红眼是纯合子，那又该如何设计杂交交方案呢？解析： 题中未说明是纯合子，则显性个体的基因型可能是纯合子（AA或XAXA），也可能是杂体子（Aa或XAXa），所以正交和反交实验都需做多个，即正交和反交组合都要选用多对果蝇。（1）如果基因位于常染色体上，正交和反交的遗传图解如下：（2）如果基因位于X染色体上，正交和反交的遗传图解如下：然后，用假设法作出假设和相应的实验预期（见下表）。实验假设实验预期（子代的性状表现）正交：红眼紫眼的F1反交：紫眼红眼的F1假设1：紫眼为显性，基因位于常染色体上紫眼个体多于红眼个体，且眼色表现与性别无关假设2：红眼为显性，基因位于常染色体上红眼个体多于紫眼个体，且眼色表现与性别无关假设3：紫眼为显性，基因位于X染色体上雌性全为紫眼，雄性全为红眼紫眼个体多于红眼个体假设4：红眼为显性，基因位于X染色体上红眼个体多于紫眼个体雌性全为红眼，雄性全为紫眼最后，按照：“如果+实验预期，则说明+实验结论”的格式来组织答案。参考答案：杂交组合方式为：正交：紫眼雌果蝇红眼雄果蝇；反交：红眼雌果蝇紫眼雄果蝇，且正交和反交组合都选用多对果蝇。预期结果和结论：如果两个杂交组合的子一代中都是紫眼个体多于红眼个体，并且眼色的遗传与性别无关，则紫眼为显性，基因位于常染色体上。如果两个杂交组合的子一代中都是红眼个体多于紫眼个体，并且眼色的遗传与性别无关，则红眼为显性，基因位于常染色体上。如果在杂交组合红眼雌蝇紫眼雄蝇中，子一代中的雄性全部表现红眼，雌性全部表现紫眼；在杂交组紫眼雌蝇红眼雄蝇中，子一代中的紫眼个体多于红眼个体，则紫眼为显性，基因位于X染色体上。如果在杂交组合紫眼雌蝇红眼雄蝇中，子一代中的雄性全部表现紫眼，雌性全部表现红眼；在杂交组合红眼雌蝇紫眼雄蝇中，子一代中的红眼个体多于紫眼个体，则红眼为显性，基因位于X染色体上。例7 遗传图解：文字说明：用纯种截毛雌果蝇与纯种刚毛雄果蝇杂交，并观察和记录子代的性状表现。若子一代雌雄果蝇为刚毛，则这对等位基因位于X、Y染色体的同源区段上；若子一代雄果蝇为截毛，雌果蝇为刚毛，则这对等位基因仅位于X染色体上。例8杂交方案：让纯种灰体紫眼果蝇和纯种黑体红眼果蝇交配得子代F1，再让F1雌雄果蝇杂交得F2，观察并记录F2的性状分离比。预期结果和结论：如果F2出现四种性状，其分离比为9:3:3:1（符合基因的自由组合定律），则说明控制紫眼和红眼这对基因不是位于第号同源染色体上。如果F2不出现为9:3:3:1的分离比（不符合基因的自由组合定律），则说明控制紫眼和红眼这对基因位于第号同源染色体上。说明：如果