遗传实验设计与推理题

1《遗传实验设计与推理题》通过典型试题的变式训练，提高实验设计的灵活变通能力在训练的过程中，要注意到一些变式的训练，要重视通过实验探究的条件与要求的改变，提高灵活变通的能力。例如下例：例：现有自然界中获得的灰身与黑身果蝇，已知灰身与黑身基因位于常染色体上，要求通过一代杂交实验判断灰身与黑身基因的显隐性。基因显隐性可通过杂交与自交的方法来判断。根据本题给出的条件无法让果蝇进行自交，只能采用杂交的方法。是相同体色的雌雄果蝇杂交还是不同体色果蝇间进行杂交呢？我们可以先看一下两种方法下杂交的结果：方法一：相同体色雌雄果蝇杂交，即：灰×灰（或黑×黑）。我们可以根据杂交后代是否出现性状分离来判断基因的显隐性。如果选择到的亲本类型是隐性的，杂交后代不会出现性状的分离；如果后代出现性状分离，那么肯定亲代是显性的。但如果我们只选择一对亲本杂交，当亲代是显性的情况下，双亲均为杂合子的概率并不大，只要有一方为纯合体，后代就将不会出现性状分离，这样就无法根据性状分离来判断显隐性了。要确保选择的亲本是显性的情况下一定会出现性状分离，那么双亲必定都要有杂合子，这就必须是双亲的数量达到一定程度才能实现。所以杂交时应该选择多对亲本。AA（Aa）×AA（Aa）aa×aa↓↓A_（多）aa（少）aa结论：选择多对灰身果蝇与灰色果蝇杂交（或黑身与黑身杂交），如果后代性状表现与亲代相同，那么亲本的性状为隐性性状；如果后代出现性状的分离，那么亲本的性状是显性性状。方法二：不同体色的雌雄果蝇杂交，即：灰×黑。如果选择一对果蝇杂交，那么当后代只表现一种性状时，表现出的那种性状是显性的，未表现出的那个亲本性状是隐性的。但同样的问题是选择一对的情况下，如果显性亲本类型是杂合的，那么后代将会出现1：1的分离比，那就无法确定显隐性。只有当数量多对的情况下，才能够作出判断。AA（Aa）×aa↓A_（多）aa（少）结论：选择多对灰身与黑色果蝇杂交，后代性状表现多的为显性，较少的为隐性。在上例的基础上，如果我们作如下的变换：变换一：现有自然界中获得的雌雄红眼果蝇各一只与雌雄白眼果蝇各一只（基因位于X染色体上），要求通过一次杂交实验判断红眼与白眼基因的显隐性。仍然是判断显隐性，但基因是位于X染色体上，给予的杂交材料中各种果蝇的数量只有各1只，且只能进行一次杂交实验。2由于基因的显隐性是未知的，题目要求进行的一次性杂交实验实际上对杂交亲本没有选择的余地，只能是任选一只红眼与白眼的雌雄果蝇进行交配。这样，就可能出现以下情形：（一）（二）（三）XAXA×XaYXAXa×XaYXaXa×XAY↓↓↓XAXaXAYXAXaXaXaXaYXAYXaYXAXa显然，我们需要通过对可能结果的讨论来分析判断基因的显隐性。据图解，如果杂交后代雌雄果蝇均表现与母方相同的性状，那么双亲中母方的性状是显性的，父方的性状是隐性的；如果杂交后代的雌雄蝇中均有双亲的两种性状，那么双亲的性状中母方是显性的，父方是隐性的；如果杂交后代中雄果蝇均与母方性状相同，雌果蝇均与父方性状相同，那么双亲的性状中，父方为显性的，母方为隐性的。也可以根据假设作如下的分析：如果杂交后代的性状表现一致，均与母方相同，或后代性状中雌雄果蝇双亲的性状均有表现，那么杂交亲本中母方的性状是显性的，父方的性状是隐性的；如果杂交后代中雄果蝇表现与母方相同的性状，雌果蝇表现与父方相同的性状，那么双亲中母方的性状是隐性的，父方的性状是显性的。变换二：假设果蝇的刚毛直毛与非直毛是一对相对性状。实验室中有纯种直毛与非直毛果蝇若干。要求通过一代杂交实验判断，直毛与非直毛基因是位于常染色体上还是X染色体上。判断基因位置最常用的方法是正交与反交。假设基因位于常染色体上，正交与反交的结果应为：正交：反交假设1：AA♀×aa♂aa♀×AA♂↓↓AaAa假设基因位于X染色体上，那么正交与反交的结果应为：假设2：XAXA♀×XaY♂XaXa♀×XAY♂↓↓XAXaXAYXaYXAXa由此不难看出，如果正交与反交的结果是相同的，没有差异，那么基因位于常染色体上；如果正交与反交的结果是不相同的，那么基因位于X染色体上。如果我们同时还要对基因的显隐性作出判断，应该也是不困难了。3变换三：已知果蝇的刚毛直与非直毛是一对相对性状，且直毛为显性。实验室中有纯种直毛与非直毛的果蝇。要求通过一次杂交实验判断基因位于常染色体上还是X染色体上。本题与变换二的区别在于，已知直毛是显性，同时要求是只能通过一次杂交实验来判断。若选择雌性直毛与雄性非直杂交：假设基因位于常染色体上直（AA）♀×非直（aa）♂↓Aa（直）假设基因位于X染色体上：直（XAXA）♀×非直（XaY）♂↓XAXa（直）XAY（直）由此可见，在这种杂交选择下，无论基因位于常染色体上还是位于X染色体上，后代果蝇均为直毛的，无法对基因的位置作出判断。若选择雌性非直与雄性直毛杂交：假设基因位于常染色体上：非直（aa）♀×直毛（AA）♂↓Aa（直）假设基因位于X染色体上：非直（XaXa）♀×（XAY）♂↓XAXa（直）XaY（非）在这种杂交选择下，基因位于常染色体上与X染色体上的结果会出现不同，因此可以作出判断。如果杂交后的性状均为直毛的，那么基因位于常染色体上；如果杂交后代的性状为雌果蝇为直毛，雄果蝇为非直毛，则基因位于X染色体。从上面的分析我们可以看出，当实验的条件作出变化或者要求作出变换的情况下，实验的方案也就不相同了，在复习过程中，只有通过这种变换的训练，才能提高灵活运用的能力，解决实验与探究性试题的能力才能得到有效的提高。30、（共22分，每空2分）在一个纯合黑身果蝇种群中，一只雌果蝇由于核基因突变，出现了灰身性状，科学家用它做了如下实验：4实验一：将该雌果蝇与该种群黑身雄果蝇杂交，F1中雌雄个体均即有灰身，也有黑身。实验二：将实验一得到的F1中的黑身雄果蝇与最初的那只灰身雌果蝇作亲本杂交得到子一代，结果如下图：P灰身雌果蝇×黑身雄果蝇↓F1灰身雌灰身雄黑身雌黑身雄1：1：1：1请分析实验回答以下问题：（1）基因突变能使种群的基因频率发生变化，原因是。（2）从实验一的结果得出突变的灰身对黑身呈（填“显性”或“隐性”），理由是。（3）根据实验二的结果能否确定该果蝇体色遗传是位于Χ染色体上还是常染色体上？请用简要的文字说明理由。（4）若每对果蝇产生的后代数量足够多，请以F1为实验材料，设计一个杂交方案，要求通过一次杂交试验，即能确定突变基因在X染色体上还是常染色体上。（请用遗传图解并配以简要的文字加以说明，相关基因有A、a表示）实验三：科学家研究黑腹果蝇时发现，刚毛基因（B）对截毛基因（b）为显性。若这对等位基因存在于X、Y染色体上的同源区段，则刚毛雄果蝇可表示为XBYB或XBYb或XbYB；若仅位于X染色体上，则刚毛雄果蝇只能表示为XBY。现有各种纯种果蝇若干，可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。请完成推断过程：（5）①实验方法：首先选用纯种果蝇作亲本进行杂交，雌雄两亲本的表现型分别为。②预测结果：若子代雄果蝇表现为，则此对基因位于X、Y染色体上的同源区段。若子代雄果蝇表现为，则此对基因仅位于X染色体上。30、（22分，每空2分）（1）基因突变可以产生新的等位基因（2分）（2）显性（2分）该雌果蝇与纯种黑身雄果蝇杂交，子代中雌雄个体均既有灰身，又有黑身。（2分）（3）不能，因为无论控制体色的基因位于常染色体还是X染色体上其后代均有两种表现型，每种表现型的性别比例均为1：1，故不能确定。（4分）（4）方案1：选取F1中的黑身雌果蝇和灰身雄果蝇杂交，（2分）若子代中雄性个体全5为黑身，雌性个体全为灰身，则突变基因位于X染色体上；若子代中雌雄个体都既有灰身又有黑身，则空变基因位于常染色体上。（4分）（方案2：选取F1中的灰身雌果蝇和灰身雄果蝇杂交，（2分）若子代中雄性个体既有黑身又有灰身，雌性个体全为灰身，则突变基因位于X染色体上；若子代雌雄个体既有灰身又有黑身，则突变基因位于常染色体上。）（4分）（5）①截毛刚毛（2分）②刚毛截毛（4分）4某基因是位于常染色体上还是X染色体上判断的杂交方案设计研究某个基因位于常染色体还是X染色体上，要深刻理解常染色体和X染色体遗传方式上的区别，基本的研究方法有：方法①，隐性雌性个体与(纯合)显性雄性个体交配，若后代雌性个体全部是显性性状，雄性个体全部是隐性性状，则该基因位于X染色体上；若后代中雌雄个体都为显性性状，则该基因位于常染色体上。方法②，隐性雌性个体与（杂合）显性雄性个体交配，若后代雌性个体全部是显性性状，雄性个体全部是隐性性状，则该基因位于X染色体上；若后代中雌雄个体都既有显性性状也有隐性性状，则该基因位于常染色体上。方法③，杂合显性雌性个体与（纯合）显性雄性个体交配，若后代出现隐性雄性个体，则该基因位于X染色体上；若后代雌雄个体全部为显性，，则该基因位于常染色体上。方法④，杂合显性雌性个体与（杂合）显性雄性个体杂交，若后代出现隐性雌性个体，则该基因位于常染色体上；若后代不出现隐性雌性个体，则该基因位于X染色体上。例4在一个纯合直尾的小鼠种群中，出现一只弯曲尾的雄性小鼠，假如已弄清弯曲尾是隐性性状，请设计实验，判断弯曲尾基因是位于常染色体还是X染色体上，请写出有关实验步骤、可能的结果及结论。解析运用假设演绎法，假设①弯曲尾基因位于常染色体上，则亲代纯合直尾雌鼠（BB）×弯曲尾雄鼠（bb）→F1雌雄鼠都为直尾鼠（Bb）→F1雌雄鼠交配→F2雌雄鼠都既有直尾也有弯曲尾。假设②弯曲尾基因位于X染色体上，则亲代纯合直尾雌鼠（XBXB）×弯曲尾雄鼠（XbY）→F1雌鼠(XBXb)、雄鼠（XBY）都为直尾鼠→F1雌雄鼠交配→F2雌鼠都为直尾（XBXB、XBXb），雄鼠既有直尾也有弯曲尾（XBY、XbY）。答案第一步，用纯种直尾雌鼠与变异弯曲尾雄性小鼠交配，得F1，F1全是直尾的。第二步，将F1的直尾雌鼠与直尾雄鼠杂交，若后代出现雌性弯曲尾，则弯曲尾基因位于常染色体上，若后代不出现雌性弯曲尾，则弯曲尾基因位于X染色体上。（其他方案：第一步，用纯种直尾雌鼠与变异弯曲尾雄性小鼠交配，得F1，F1全是直尾的。第二步，将F1的直尾雌鼠与原种群纯合直尾雄鼠杂交，若后代全为直尾，则弯曲尾基因位于常染色体上，若后代出现雄性弯曲尾，则弯曲尾基因位于X染色体上。）6《遗传实验设计与推理题》练习练习要求：1．熟悉不同类型的遗传推断题的解法，总结规律。举一反三。2．学会用规范的遗传学语言与文字表达你的设计与分析。3．学会用遗传图示来分析题。一、己知显隐性关系，要推遗传方式：例1．科学家研究黑腹果蝇时发现，刚毛基因(B)对截刚毛基因(b)为完全显性。若这对等位基因存在于X、Y染色体上的同源区段，则刚毛雄果蝇表示为XBYB、XBYb、XbYB，若仅位于X染色体上，则只能表赤为XBY。现有各种纯种果蝇若干，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，并简要说明推断过程。例1．遗传图解：P截刚毛雌×刚毛雄P截刚毛雌×刚毛雄XbXb×XBYBXbXb×XBY↓↓↓↓配子XbXBYB配子XbXBY↓↓F1XBXbXbYBF1XBXbXbY刚毛雌刚毛雄刚毛雄截刚毛雄7用纯种截刚毛雌果蝇与纯种刚毛雄果蝇杂交，若子一代雄果蝇为刚毛，则这对等位基因存在于X、Y染色体上的同源区段，若子一代雄果蝇为截刚毛，则这对等位基因仅位于X染色体上。例2在一个纯合直尾的小鼠种群中，出现一只弯曲尾的雄性小鼠，假如已弄清弯曲尾是隐性性状，请设计实验，判断弯曲尾基因是位于常染色体还是X染色体上，请写出有关实验步骤、可能的结果及结论。解析运用假设演绎法，假设①弯曲尾基因位于常染色体上，则亲代纯合直尾雌鼠（BB）×弯曲尾雄鼠（bb）→F1雌雄鼠都为直尾鼠（Bb）→F1雌雄鼠交配→F2雌雄鼠都既有直尾也有弯曲尾。假设②弯曲尾基因位于X染色体上，则亲代纯合直尾雌鼠（XBXB）×弯曲尾雄鼠（XbY）→F1雌鼠(XBXb)、雄鼠（XBY）都为直尾鼠→F1