2021高考生物人教版一轮教师用书第五单元科学探究系列4遗传类实验的设计思路

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　遗传类实验的设计思路

孟德尔实验和摩尔根实验是遗传学研究史上的经典实验。孟德尔通过豌豆实验,利用假说—演绎法,发现了基因的分离定律和基因的自由组合定律。摩尔根通过果蝇实验,利用假说—演绎法证明了基因位于染色体上。遗传类实验设计常用的方法是假说—演绎法。

假说—演绎法是在观察和分析的基础上提出问题以后,通过推理和想象提出解释问题的假说,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,就证明假说正确,反之,则说明假说错误。

在遗传试题中,实验探究类试题比较多,这类题目常给出特定的遗传情景,要求探究或验证一个遗传问题,设计杂交实验,并预期实验结果。解决探究类遗传题目时,首先根据题目的情景和探究要求分析可能的情况,然后通过特定的杂交实验通过观察子代的表现型及比例,以区别不同的情况;解决验证类遗传题目时,根据题目情景和验证要求,设计杂交实验,杂交实验的结果能够验证题目的要求。

这类遗传题目的关键是怎样设计实验,才能达到实验的目的,这就需要依据假说—演绎法,分析不同杂交实验的结果,最后确定实验杂交方案。

1.(2019·云南昆明检测)凤仙花的花瓣有单瓣和重瓣两种,由一对等位基因控制。重瓣凤仙花自交,子代都是重瓣花,单瓣凤仙花自交,子代单瓣和重瓣的比例为 1∶1。

(1)凤仙花的花瓣显性性状是　　　　。

(2)请解释单瓣凤仙花自交,子代单瓣和重瓣的比例为 1∶1的原因: 　。

(3)请进一步设计实验对你的解释进行探究,写出实验方案,并根据实验结果作出判断。

解析:(1)重瓣凤仙花自交,子代都是重瓣花,单瓣凤仙花自交,子代单瓣和重瓣的比例为1∶1,说明凤仙花的单瓣是显性性状,重瓣是隐性性状。

(2)单瓣凤仙花自交,子代单瓣和重瓣的比例为1∶1,说明亲代的单瓣凤仙花是杂合子。杂合的单瓣凤仙花(Aa)自交后代没有出现3∶1的分离比,而是出现了1∶1的分离比,结合题意“重瓣凤仙花自交,子代都是重瓣花”可知,亲代杂合的单瓣凤仙花一定是产生了a一种雌配子或雄配子,A和a两种雄配子或雌配子,说明单瓣凤仙花减数分裂产生的含显性基因的精子或卵细胞死亡。

(3)要进一步探究单瓣凤仙花自交,子代单瓣和重瓣的比例为1∶1的原因是产生的含显性基因的雄配子死亡还是雌配子死亡,应让单瓣凤仙花分别作父本和作母本与重瓣凤仙花杂交,观察统计子代的表现型及比例。

答案:(1)单瓣　(2)单瓣凤仙花减数分裂产生的含显性基因的精子或卵细胞死亡

(3)让单瓣凤仙花作母本与重瓣凤仙花作父本杂交(正交),让单瓣凤仙花作父本与重瓣凤仙花作母本杂交(反交),分别观察统计子代的表现型及比例。

若正交结果是子代都是重瓣,反交结果子代单瓣和重瓣的比例为1∶1,则是单瓣凤仙花减数分裂产生的含显性基因的卵细胞死亡;若正交结果是子代单瓣和重瓣的比例为1∶1,反交结果子代都是重瓣,则是单瓣凤仙花减数分裂产生的含显性基因的精子死亡。

2.(2019·山东济南期末)摩尔根用纯种灰身长翅与纯种黑身残翅果蝇交配,子一代都表现为灰身长翅。子一代灰身长翅雄蝇与黑身残翅雌蝇测交,子二代只出现了亲本性状,数量各占50%。

(1)根据上述结果,可以推断出显性性状是　。

(2)在排除了突变和环境因素的前提下,子二代中未出现重组性状的原因是　。

(3)请你设计杂交实验来验证你的解释是否正确。

解析:(1)纯种灰身长翅与纯种黑身残翅果蝇交配,子一代都表现为灰身长翅,因此判断灰身和长翅为显性。

(2)子一代的灰身长翅雄蝇为双杂合子(AaBb),子一代与黑身残翅(aabb)雌蝇测交,子二代只出现了灰身长翅和黑身残翅两种亲本性状,数量各占50%,没有出现重组性状,说明雄果蝇控制灰身长翅和黑身残翅的基因位于一对同源染色体上。不能进行自由组合,也没发生染色体的交叉互换。

(3)设计实验验证解释是否正确,应让子一代的灰身长翅雌雄果蝇交配,若解释正确,则子代只能有灰身长翅与黑身残翅两种类型且比例为3∶1,子代果蝇不会出现9∶3∶3∶1的比例。

答案:(1)灰身和长翅

(2)该雄果蝇控制灰身长翅和黑身残翅的基因位于一对同源染色体上未发生自由组合,且这两对非等位基因未发生交叉互换(子一代产生配子时,体色和翅型基因在同一条染色体上,一起到配子中去,也未发生交叉互换)

(3)让子一代中灰身长翅雄蝇与灰身长翅雌蝇交配,若子代只有灰身长翅果蝇与黑身残翅果蝇且两种类型比例为3∶1,则说明解释正确。

3.已知果蝇的圆眼和棒眼由一对位于X染色体上的等位基因(B和b)控制,现有甲、乙两试管果蝇,已知两试管中的果蝇为连续随机交配的两代果蝇,甲试管中全为棒眼,乙试管中雌性均为棒眼,雄性有棒眼和圆眼。由于忘记贴标签,无法确定两支试管中果蝇的亲子代关系。请回答下列问题:

(1)果蝇的圆眼和棒眼这一对相对性状中显性性状是　　　　　。

(2)若乙试管的果蝇为亲代,则甲试管中棒眼雌果蝇的基因型为　　　　　　　　　　。

(3)若利用乙试管中的果蝇通过杂交实验来判断甲和乙试管中果蝇的亲子代关系。请设计杂交实验并写出预期的结果。

杂交组合:　。

预期结果:①　。

②　。

解析:(1)因为甲、乙两试管中的果蝇为连续随机交配的两代果蝇,且甲试管中全为棒眼,乙试管中雌性均为棒眼,雄性有棒眼和圆眼,因此判断棒眼为显性性状。

(2)(3)若乙试管的果蝇为亲代,甲试管果蝇为子代,则乙试管果蝇的基因型为XBXB、XBY、XbY,甲试管中果蝇的基因型为XBXB、XBXb、XBY;若甲试管的果蝇为亲代,乙试管的果蝇为子代,则甲试管果蝇的基因型为XBXB、XBXb、XBY,乙试管果蝇基因型为XBXB、XBXb、XBY、XbY。若利用乙试管中的果蝇通过杂交实验来判断甲和乙试管中果蝇的亲子代关系。只需判断乙试管中的棒眼雌果蝇的基因型是XBXB还是XBXB和XBXb,因此只需让乙试管中的棒眼雌果蝇与圆眼雄果蝇杂交。若交配后代出现圆眼,则甲试管中的果蝇为亲代;若交配后代全为棒眼,则乙试管中的果蝇为亲代。