高中生物2022年高考生物一轮复习 第7单元 第21讲 热点题型六 利用“假说—演绎法”解决生物变异实验探究题

某科研小组对野生纯合小鼠进行X射线处理，得到一只雄性突变型小鼠。对该小鼠研究发现，突变性状是由位于一条染色体上的某基因突变产生的。该小组想知道突变基因的显隐性及其在染色体上的位置，设计了如下杂交实验方案，假设你是其中一员，请将下列方案补充完整。(注：除要求外，不考虑性染色体的同源区段。相应基因用D、d表示)

(1)杂交方法：_________________________________________________________________。

(2)观察统计：将子代雌雄小鼠中野生型和突变型的数量填入下表。

(3)结果分析与结论：

①如果A＝1，B＝0，说明突变基因位于______________；

②如果A＝0，B＝1，说明突变基因为________(填“显性”或“隐性”)，且位于____________；

③如果A＝0，B＝__________，说明突变基因为隐性，且位于X染色体上；

④如果A＝B＝，说明突变基因为________(填“显性”或“隐性”)，且位于________________。

(4)拓展分析：

如果基因位于X、Y染色体的同源区段，且突变后性状发生改变，则突变性状为________(填“显性性状”或“隐性性状”)，该个体的基因型为____________________。

审题关键

由题干可知，对野生纯合小鼠进行X射线处理，得到一只雄性突变型小鼠，突变性状是由位于一条染色体上的某基因突变产生的。则：

(1)若突变基因位于Y染色体上，则该突变型雄鼠与多只野生型雌鼠交配的子代中雄性全为突变型小鼠。

(2)若突变基因位于X染色体上，且为显性，则该突变型雄鼠与野生型雌鼠的基因型分别为XDY和XdXd，二者杂交所得子代中雄性全为野生型小鼠，雌性全为突变型小鼠。

(3)若突变基因位于X染色体上，且为隐性，则该突变型雄鼠与野生型雌鼠的基因型分别为XdY和XDXD，二者杂交所得子代中雄性和雌性全为野生型小鼠。

(4)若突变基因位于常染色体上，且为显性，则该突变型雄鼠与野生型雌鼠的基因型分别为Dd和dd，二者杂交所得子代中雌雄性小鼠中都有突变型和野生型。

(5)若突变基因位于X、Y染色体的同源区段，突变后性状发生改变，说明突变性状为显性性状，该个体的基因型为XDYd或XdYD。

答案　(1)让突变型雄鼠与多只野生型雌鼠交配

(3)①Y染色体上　②显性　X染色体上　③0　④显性　常染色体上　(4)显性性状　XDYd或XdYD

“假说—演绎法”是指在观察和分析的基础上提出问题以后，通过推理和想像提出解释问题的假说，然后根据假说进行演绎推理，再通过实验检验演绎推理的结论。如果实验结果与预期结论相符合，就证明假说是正确的；反之，则说明假说是错误的。孟德尔发现基因分离定律和自由组合定律的过程就是“假说—演绎法”的充分体现。高考复习中，通过挖掘“假说—演绎法”的内涵，运用它解答遗传设计题时分解为3步：提出假说，正向演绎推理(结论→结果)，逆向答题(结果→结论)，取得了良好的效果。

1．芦笋的幼苗是一种名贵蔬菜，又名石刁柏，为XY型性别决定。在某野生型窄叶种群中偶见几株阔叶芦笋幼苗，雌雄株都有。请回答下列问题：

(1)仅从染色体分析，雄性芦笋幼苗产生的雄配子类型将有________种，比例为________。

(2)有人对阔叶芦笋幼苗的出现进行分析，认为可能有两种原因：一种可能是基因突变，另一种可能是染色体组加倍成为多倍体。请设计一个简单的实验鉴定阔叶芦笋出现的原因。

______________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________。

(3)现已证实阔叶为基因突变的结果，为确定是显性突变还是隐性突变，选用多株突变型阔叶芦笋雌雄株进行交配，并统计后代表现型。

若____________________________，则为_____________________________________________

_______________________________________________________________________________。

若____________________________，则为_____________________________________________

_______________________________________________________________________________。

(4)现已证实阔叶是显性突变所致，由于雄株芦笋幼苗产量高于雌株，养殖户希望在幼苗期就能区分雌雄，为了探求可行性，于是求助于科研工作者。技术人员先用多株野生型窄叶雌株与突变型阔叶雄株杂交，请推断该技术人员做此实验的意图：_________________________

___________________________________。若杂交实验结果出现_________________________，养殖户的心愿可以实现。

答案　(1)2　1∶1

(2)将野生型植株和阔叶植株的根尖分生区制成装片，用显微镜观察有丝分裂中期细胞内的染色体数目，若观察到阔叶植株的染色体加倍，则说明是染色体组加倍的结果，否则为基因突变

(3)后代出现野生型窄叶　显性突变　后代都为突变型阔叶　隐性突变

(4)通过该杂交实验判断控制阔叶的基因是否在X染色体上　后代中雌株都为突变型阔叶，雄株都为野生型窄叶

解析　(1)由于芦笋为XY型性别决定，雄性植株的染色体组成为XY。仅从染色体分析，减数分裂产生的雄配子类型为2种，即X∶Y＝1∶1。(2)染色体变异在显微镜下可观察到，用显微镜观察有丝分裂中期细胞内染色体数目，若观察到阔叶植株的染色体加倍，则说明是染色体组加倍的结果，否则为基因突变。(3)选用多株突变型阔叶芦笋雌雄株相交，若杂交后代出现了野生型窄叶，则阔叶植株的出现为显性突变所致；若杂交后代仅出现阔叶突变型，则阔叶植株的出现为隐性突变所致。(4)选用多对野生型窄叶雌性植株与突变型阔叶雄性植株作为亲本杂交。若杂交后代野生型窄叶全为雄株，突变型阔叶全为雌株，则这对基因位于X染色体上；若杂交后代中，野生型和突变型雌、雄均有，则这对基因位于常染色体上。该技术人员做此实验的意图是通过该杂交实验判断控制阔叶的基因是否在X染色体上。

2．某科研人员从北京野生型红眼果蝇中分离出紫眼突变体，并进行了以下实验。已知果蝇的X、Y染色体有同源区段和非同源区段。回答下列问题：

实验①：紫眼雌果蝇×野生型雄果蝇→F1均为红眼→F2中红眼∶紫眼＝3∶1

实验②：紫眼雄果蝇×野生型雌果蝇→F1均为红眼→F2中红眼∶紫眼＝3∶1

(1)根据上述实验结果可以确定果蝇眼色基因不位于 __________中和X、Y染色体非同源区段。科研人员可对这一相对性状的显隐性关系及控制这对相对性状的等位基因的位置做出多种假设，可以提出________种假设。

(2)如果要确定果蝇眼色基因的位置，还需对实验①②中F2的实验结果作进一步的分析，如统计F2个体中____________________________________________________________________。

(3)经研究确定北京紫眼果蝇突变体的突变基因位于Ⅲ号染色体上，之前发现的来自日本京都果蝇中心的紫眼隐性突变体—Hnr3的突变基因也位于Ⅲ号染色体上，而且Hnr3突变体的其他基因均与野生型的相同。这两种突变体的产生是不同基因突变还是同一基因突变的结果？请设计实验进行研究(简要写出实验设计思路并预期实验结果及结论)。

设计实验思路：让______________________________________进行交配，观察子代果蝇的眼色情况。

结果预测及结论：如果子代表现__________，则这两种突变体的产生是同一基因突变的结果；

如果子代表现________________，则这两种突变体的产生是不同基因突变的结果。

答案　(1)细胞质　2

(2)红眼(或紫眼)个体的性别比例

(3)北京紫眼果蝇与Hnr3紫眼果蝇　紫眼性状　正常的野生型(或红眼性状)

解析　(1)根据实验结果可以确定果蝇眼色基因不位于细胞质中和X、Y染色体非同源区段，且红眼为显性性状，可提出两种假设：红眼为显性性状，控制果蝇眼色的基因位于X、Y染色体同源区段上；红眼为显性性状，控制果蝇眼色的基因位于常染色体上。(2)为确定果蝇眼色基因的位置，需统计F2红眼(或紫眼)个体的性别比例；若雌雄比例相同，则位于常染色体上；若雌雄比例不同，则位于性染色体上。(3)突变均为隐性突变时，让一个隐性突变纯合子和另一个隐性突变纯合子交配，如果两个突变体的产生由同一个基因突变所致，子代将会表现出突变的性状。反之，如果突变位于不同的基因上，子代则会表现出正常的野生型性状。

3．玉米非糯性基因(A)对糯性基因(a)为显性，植株紫色基因(B)对植株绿色基因(b)为显性，这两对等位基因分别位于第9号和第6号染色体上。现有非糯性紫株、非糯性绿株和糯性紫株三个纯种品系供实验选择。

(1)若要验证基因的自由组合定律，应选择的杂交组合是______________________。

(2)当用X射线照射纯合糯性紫株玉米花粉后，将其授与纯合糯性绿株的个体上，发现在F1的734株中有2株为绿色。关于这2株绿色植株产生的原因，有两种推测：

推测一：少数花粉中紫色基因(B)突变为绿色基因(b)，导致F1少数绿苗产生。

推测二：6号染色体载有紫色基因(B)的区段缺失导致的。已知第6号染色体区段缺失的雌、雄配子可育，而缺失纯合子(两条同源染色体均缺失相同片段)致死。

某同学设计了以下杂交实验，以探究X射线照射花粉后产生的变异类型。

实验步骤：

第一步：选上述绿色植株与______________________________纯种品系杂交，得到F2；

第二步：让F2植株自交，得到F3；

第三步：观察并记录F3______________________。

结果预测及结论：

①若F3植株的________________________，说明推测一成立；

②若F3植株的________________________，说明推测二成立。

答案　(1)非糯性绿株和糯性紫株　(2)非糯性紫株(或糯性紫株)　植株颜色及比例　①紫色∶绿色＝3∶1　②紫色∶绿色＝6∶1

解析　(1)若要验证基因的自由组合定律，杂交F1的基因型应该是AaBb，因此采用的亲本是非糯性绿株(AAbb)和糯性紫株(aaBB)。(2)纯合糯性紫株玉米的基因型是aaBB，产生的精子的基因型是aB，纯合糯性绿株的基因型是aabb，产生的卵细胞的基因型是ab，杂交后代的基因型是aaBb，都是紫株，如果用X射线照射纯合糯性紫株玉米花粉后，将其授与纯合糯性绿株的个体上，发现在F1734株中有2株为绿色，绿株的出现可能的原因是精子中B基因突变形成b，或者精子中B基因所在的染色体片段缺失；如果是基因突变引起，该突变绿株的基因型是bb，与紫株纯合品系杂交，F2的基因型是Bb，F2自交得到F3的基因型及比例是BB∶Bb∶bb＝1∶2∶1，紫株∶绿株＝3∶1；如果是染色体片段缺失引起，则突变绿株的基因型用B－b表示，与紫株纯合品系杂交，F2的基因型是Bb、BB－，比例是1∶1，Bb自交后代的基因型及比例是BB∶Bb∶bb＝1∶2∶1，BB－自交后代的基因型及比例是BB∶BB－∶B－B－＝1∶2∶1，其中B－B－致死，因此F2自交得到的F3的表现型及比例是紫株∶绿株＝6∶1。

4．二倍体动物缺失一条染色体称为单体。大多数单体动物不能存活，但在黑腹果蝇中，点状染色体(Ⅳ号染色体)缺失一条可以存活，而且能够繁殖后代。请回答：

(1)果蝇群体中存在无眼个体，无眼基因位于常染色体上，将无眼果蝇个体与野生型纯合个体交配，子代的表现型及比例如下表：

据此判断，显性性状为______________，理由是_______________________________________

_______________________________________________________________________________。

(2)根据上述判断结果，可利用正常无眼果蝇与野生型(纯合)Ⅳ号染色单体果蝇交配，探究无眼基因是否位于Ⅳ号染色体上。

请完成以下实验设计：

实验步骤：让正常无眼果蝇与野生型(纯合)Ⅳ号染色体单体果蝇交配，获得子代；统计子代的________________________________________，并记录。

实验结果预测及结论：

①若子代中______________________________________________________________，则说明无眼基因位于Ⅳ号染色体上；

②若子代中____________________________________，则说明无眼基因不位于Ⅳ号染色体上。

答案　(1)野生型　F1全为野生型(F2中野生型∶无眼约为3∶1)　(2)表现型及比例　①出现野生型果蝇和无眼果蝇且比例为1∶1　②全为野生型

解析　(1)由表中数据可知，F1全为野生型，F2中野生型∶无眼约为3∶1，所以野生型是显性性状。(2)要判断无眼基因是否位于Ⅳ号染色体上，可让正常无眼果蝇与野生型(纯合)Ⅳ号染色体单体果蝇交配，假设控制无眼的基因为b，如果无眼基因位于Ⅳ号染色体上，则亲本为bb×BO(BO表示缺失一条染色体)，子代中会出现bO∶Bb＝1∶1，即无眼果蝇∶野生型果蝇＝1∶1；如果无眼基因不位于Ⅳ号染色体上，则亲本为bb×BB，子代全为野生型。

5．燕麦颖片颜色有三个品种，黑颖(A_B_或aaB_)、黄颖(A_bb)、白颖(aabb)，两对基因独立遗传。B、b基因所在的染色体片段缺失(B、b基因不丢失)会导致花粉败育，但雌配子可育。现发现基因型为AaBb的燕麦植株可能存在花粉败育，若想判断是哪条染色体片段发生了缺失，可将AaBb植株自交，请完成下列预测。

(1)如果没有子代产生，则是__________________________________________________所致。

(2)如果子代的表现型及比例为__________________________________________________，则是B基因所在染色体片段缺失所致。

(3)如果子代的表现型及比例为__________________________________，则是b基因所在染色体片段缺失所致。

答案　(1)B和b基因所在染色体均发生片段缺失

(2)黑颖∶黄颖∶白颖＝4∶3∶1

(3)黑颖∶黄颖∶白颖＝1∶0∶0

解析　(1)如果没有子代，说明没有可育花粉，则应是B和b基因所在的染色体均发生片段缺失。(2)如果是B基因所在染色体片段缺失，能产生四种雌配子且比例为AB∶Ab∶aB∶ab＝1∶1∶1∶1，但只能产生两种雄配子且比例为Ab∶ab＝1∶1，故子代的表现型及比例为黑颖∶黄颖∶白颖＝4∶3∶1。(3)如果是b基因所在染色体片段缺失，仍产生四种雌配子且比例为AB∶Ab∶aB∶ab＝1∶1∶1∶1，但只能产生两种雄配子且比例为AB∶aB＝1∶1，故子代的表现型只有黑颖。