遗传实验设计方法

1、遗传学中实验题归类及解题方法根据实验的目的可将遗传实验分为两大类型，鉴别类和育种类。一.鉴别类1相对性状中显、隐性关系确定的实验设计例1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？请简要说明推理过程。(2)为了确定有角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

2、并得出结论)解析判断显、隐性状的方法：两个相对性状的亲本杂交，若子代只表现一个亲本的性状，则这个性状为显性；若子代表现出两个亲本的性状，可用假设法判断-假设某一个亲本的性状为显性(隐性)，按照假设的条件去推算，若与假设不相符，则假设不成立，可判断出亲本的显隐性；若与事实相符，应再假设另一亲本的性状推算是否与事实相符，如果也与事实相符，则无法判断显、隐性，可再设计实验予以确认，设计的原则一般是选用相同性状的个体杂交，若后代一旦出现不同性状(除了基因突变)，则这一不同性状一定是隐性。本题以一对等位基因控制的一对相对性状的遗传作为知识载体，一方面考查基因的分离定律，另一方面考查根据表现型来分析相对性

3、状显隐性的关系的分析与推理能力。牛的有角和无角是由一对等位基因(且位于常染色体上)控制的相对性状，但不知哪个性状为显性，哪个性状为隐性；要鉴定牛的有角与无角之间的显隐性关系，可通过具有相对性状的公牛与母牛交配，如果只出现其中的一个性状，则出现的这个性状为显性性状；或通过两个具有相同性状的公牛与母牛交配，如果产生的多个后代出现两种性状(即性状分离)，与两亲本不同的性状为隐性性状，相同的性状为显性性状。要确定牛的有角和无角的显隐性关系，若选两种不同性状的育龄异性牛交配繁殖，因为显性性状有两种基因型，会出现其后代中两种性状的牛的个体数目差不多，那就不太好判断其显隐性了；如果当两个具有相同性状的育龄公

4、牛、母牛(或具有很多对相同性状的育龄异性牛)交配，产生的多个后代出现了两种不同的性状(即发生了性状分离)，这样就能分辨出显隐性了，即与两亲本性状不同的性状为隐性(也就是相当于“无中生有”)，与两亲本相同的性状为显性。答案(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无角，概率各为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的后代或无角或为有角，概率各为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

5、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。规律：确定显隐性性状时首选自交，看其后代有无性状分离，若有则亲本的性状为显性性状。其次，让具有相对改善的两亲本杂交，看后代的表现型，若后代表现一种亲本性状，则此性状为显性性状。考虑各种情况，设定基因来探究后代的表现型是否符合题意来确定性状的显隐性。隐性性状的亲本自交后代都是隐性性状。规律：确定显隐性性状首先自交，看其后代有无

6、性状分离，若有则亲本的性状为显性性状。其次，让具有相对性状的两亲本杂交，看后代的表现型，若后代只表现一种亲本性状，则此性状为显性性状。考虑各种情况，设定基因来探究后代的表现型是否符合是确定性状的显隐性。隐性性状的亲本自交后代都是隐性性状。2纯合子、杂合子鉴定的实验设计例23支试管分别装有红眼雄果蝇和两种不同基因型的红眼雌果蝇，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，鉴别并写出上述3支试管内果蝇的基因型(已知红眼对白眼为显性，显性基因用B表示)。解析纯合子、杂合子鉴定的方法通常有两种，即自交法与测交法。采用自交法，如果后代出现性状分离，则此个体为杂合子；若后代中没有性状分离，则

7、此个体为纯合子。采用测交法，如果后代中只有显性性状，则被鉴定的个体为纯合子；如果后代中既有显性性状又有隐性性状出现，则被鉴定的个体为杂合子。一般来说，动物常用测交法，而植物最简便的方法是采用自交法。果蝇的红眼与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3种：XBXB(红眼)、XBXb(白眼)；雌雄果蝇可以通过观察成体的第二性征的差别来直接鉴定。通过以上的分析可知，唯有红眼雌果蝇的基因型(有XBXB和XBXb两种基因型)需要鉴别。采用测交法，可选白眼雄果蝇与红眼雌果蝇直接交配，若后代

8、有白眼果蝇，说明该红眼雌果蝇为杂合子，基因型为XBXb；若后代全为红眼果蝇，说明该红眼果蝇是纯合子，基因型为XBXB。答案先根据第二性征鉴别3支试管内果蝇的性别，若某试管内为红眼雄性果蝇，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支试管内的红眼雌性果蝇交配。若后代中出现性状分离，则该试管中果蝇的基因型为XBXb；若后代中不出现性状分离，则该试管中果蝇的基因型为XBXB。3根据性状判断生物性别的实验设计例3有一种雌雄异株的草本经济植物，属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)。已知其叶片上的斑点是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

9、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。解析要通过性状来判断性别，应用伴性遗传规律，即选择控制性状的基因在性染色体上。题中已知，某植物为XY型性别决定，并且也已知控制叶片有斑点与无斑点这一相对性状的基因位于X染色体上。不同于一般XY型性别决定的是：雌株是性杂合子，雄株是性纯合子。由题意可知：雌株基因型为XBY、XbY，表现型为无斑点、有斑点。雄株基因型为XBXB、XBXb、XbXb，表现型分别为无斑点、无斑点、有斑点。通过6个杂交组合的分析，可知要通过性状判断性别，

10、则应选无斑点的雌株(XBY)与有斑点的雄株(XbXb)杂交，这样在苗期表现为有斑点(XbY)的则为雌株，表现为无斑点(XBXb)的则为雄株。要通过性状判断生物性别，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ZW)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。答案(1)无斑点XBY有斑点XbXb(2)有斑点无斑点4基因在常染色体还是X染色体上的实验设计例4一只雌鼠的一条染色体上某基因发生突变，使野生型变为突变型。该鼠与野生型鼠杂交，F1的雌雄鼠

11、中均既有野生型，又有突变型。假如仅通过一次杂交实验必须鉴别突变基因是在常染色体上还是在X染色体上，F1的杂交组合最好选择：解析(1)由条件可知，突变型是显性性状，野生型是隐性性状；该突变型雌鼠是杂合子，其基因型为Aa或XAXa，野生型雄复习资料的基因型为aa或XaY。(2)确定F1的基因型。可见，不论基因位于常染色体还是X染色体上，F1的雌雄鼠中既有野生型，又有突变型，证明前面两点的推论是正确的。验证：若假设基因位于常染色体上：第一种可能：AA×aa其后代无论雌雄全为显性；第二种可能：AA×aa雌雄鼠中既有显性性状又有隐性性状。若假设基因位于X染色体上：XaXa×

12、XAY其后代雌鼠全为显性性状，雄鼠全为隐性性状。所以，用隐性性状的雌鼠与显性性状的雄鼠杂交时，若后代雌鼠全为显性性状，雄鼠全为隐性性状，则该基因位于X染色体上；若后代雌雄鼠中都有显性性状，则该基因位于常染色体上。故正确答案为A。规律：伴性遗传与性别有关；正交与反交后代有时结果不一样，性状的出于现往往与性别有关。找准同一生物的同一性别群体，看其显性与隐性性状出现的比例是否为1：1，若是则最可能是常染色体上的基因控制的遗传，若不是则最可能是性染色体上的基因控制的遗传。若通过一次杂交实验，鉴别某等位基因是在常染色体还是在X染色体上，应选择的杂交组合为：隐性性状的雌性与显性性状的雄性。5环境因素(外因

13、)和遗传因素(内 )对生物性状影响的实验设计例5一种以地下茎繁殖为主的多年生野菊花，分别生长在海拔10m、500m、1000m处的同一山坡上。在相应生长发育阶段，同一海拔的野菊株高无显著差异，但不同海拔的野菊株高随海拔的增高而显著变矮。为检验环境和遗传因素对野菊株高的影响，请完成以下实验设计。(1)实验处理：春天，将海拔500m、1000m处的野菊幼苗同时移栽于10m处。(2)实验对照：生长于m处的野菊。(3)收集数据：第2年秋天。(4)预测支持下列假设的实验结果。假设一野菊株高的变化只受环境因素的影响，实验结果是：移栽至10m处野菊株高。假设二野菊株高的变化只受遗传因素的影响，实验结果是：移

14、栽至10m处野菊株高。假设三野菊株高的变化受遗传和环境因素的共同影响，实验结果是：移栽至10m处野菊株高。解析本题已知的信息是：在相应生长发育阶段，同一海拔的野菊株高无显著差异，但不同海拔的野菊株高随海拔的增高而变矮，即10m处的高于500m处的，500m的高于1000m处的野菊株高。未知的是环境和遗传因素对野菊株高的影响，也即本实验要解决的问题。确定实验的目的：不同海拔的野菊株高随海拔的增高而变矮，这种现象是环境的影响，还是遗传因素的影响，或者二者共同作用的结果。从而明确实验研究的问题和最终要达到的目的。根据实验目的做出假设：(1)野菊株高的变化只受环境的影响；(2)野菊株高的变化只受遗传因

15、素的影响；(3)野菊株高的变化受环境和遗传因素共同影响。实验的结果应与对照组的实验现象进行对比分析，要确定观测的指标。本题是为验证环境和遗传因素对野菊株高的影响，所以观测的指标应是野菊的株高。在实施实验前，需要根据假设，对实验可能出现的结果进行预测。对于不同的假设，预测不同的实验结果。预测结果得到实现，假设成立；预测结果没有出现，假设不成立，并对结果加以说明、解释或评价；对预期以外的结果做出恰当的分析和说明。假设一：野菊株高的变化只受环境因素的影响。那么当环境条件相同而遗传因素不同时，野菊的株高也应相同，从海拔500m、1000m处移栽于10m处的野菊株高与原来海拔10m处的野菊株高无显著差异

16、。假设二：野菊株高的变化只受遗传因素的影响。那么不同海拔的野菊株高随海拔的增高而变矮，就说明不同海拔处的野菊遗传因素不同；当遗传因素相同时，即使环境因素发生变化，野菊的株高也应不变。因此在海拔500m、1000m处移栽于10m处的野菊株高与原海拔处的野菊株高无显著差异。假设三：野菊株高的变化受遗传和环境因素的共同影响。那么环境条件或遗传因素的不同，都会导致野菊株高的不同。所以从海拔100m、1000m处移栽于10m处的野菊株高比原10m处的菊矮，比原海拔处高。答案：(2)10m、500m、1000m(3)测量株高，记录数据(4)与10m处野菊株高显著差异与原海拔处(500m、1000m)野菊株

17、高无显著差异比10m处矮，比原海拔处高规律：生物性状既受基因的控制，又受环境的影响。当发生性状改变时，有可能是由基因决定的，也有可能是由环境影响的。探究生物性状的改变是由基因的还是由环境的引起的，需要改变其自下而上环境进行实验探究。6探究某性状的遗传是细胞质遗传还是细胞核遗传规律：观察正交和反交结果可分析判断生物的遗传类型。细胞质遗传有两大特点：母系遗传；后代分离比不符合孟德尔遗传规律。要注意细胞质遗传与伴性遗传的区别。虽然正、反交结果不同，但伴性遗传符合孟德尔的遗传规律，后代有一定的分离比。7探究基因型的组成规律：当遇到的是两对以上的相对改善遗传时，若要测定基因型，要一对一对地分析，然后将每

18、对相对改善遗传的分析结果予以综合；也就是说，在基因分离规律的基础上再考虑自由组合规律。在分析一对等位基因遗传时，要根据性状比来确定最后的基因型。若为3：1，则为自交；若为1：1，则为测交。8验证生物的性状遗传是否遵循分离定律或自由组合定律例8实验室中现有一批未交配过的纯种长翅灰体和残翅黑檀体果蝇。已知长翅和残翅这对相对性状受一堆位于第号同源染色体上的等位基因控制。限欲利用以上两种果蝇研究有关果蝇灰体和灰檀体性状的遗传特点（说明：控制果蝇灰体和黑檀体的基因在常染色体上，所有果蝇均能正常繁殖存活。）请设计一套杂交方案，同时研究以下两个问题;问题一，研究果蝇灰体、黑檀体是否由一对等位基因控制，并作出

19、判定。问题二，研究控制灰体、黑檀体的等位基因是否也位于第号同源染色体上，并作出判定。（1） 杂交方案(2)对问题一的推断及结论；（3）对问题一的推断及结论；解析：可以选用纯种长翅灰体和残翅黑檀体的果蝇进行交配，对产生的F1个体在进行自交，分析F2的结果。如果F2出现性状分离，且性状分离比为3：1，符合孟德尔定律，则控制灰体的和黑檀体的基因是由一对等位基因控制。反之则不是由一对等位基因控制。同理，如果控制灰体黑檀体的这对等位基因位于第二号染色体上，责长翅和残翅一对性状遵循基因的连锁和互换定律，而不遵循基因的自由组合定律。所以可以对F2的结果进行分析，如果F2出现性状分离，且分离比为9：3：3：1

20、，则说明遵循基因的自由组合定律，控制灰体、黑檀体的这两对等位基因不位于第二号染色体上，如果性状分离比不是9：3：3：1，说明控制灰体、黑檀体的这两对等位基因位于第二号染色体上。9生物变异类型的鉴别生物的变异类型分为（1）不可遗传的变异和可遗传的变异鉴别：其实质是要说明生物的新性状是由环境因素(外因)引起还是由遗传因素(内 )决定（2）染色体变异和基因突变的鉴别：办法是用显微镜观擦染色体的结构和数量，染色体变异是显微镜下看得见的变异（3）基因突变中显性突变和隐性突变的鉴别；其实质是探究基因型的组成。二育种类育种过程的实验设计要注意的问题是：（1）明确培育的目标是纯种还是杂种；（2）明确题目中所给的