内容导读

由于生物学是一门实验性学科，近年的高考题中，对于实验的考查逐渐增多，其中就包括了遗传学实验，但同时遗传学实验又有其特殊性，不同于其他实验设计的对照原则，、单一变量原则，重复原则等，遗传学实验往往要求通过对遗传学原理的理解和应用，设计适当的交配方式，验证题设条件中某一遗传学假设，例如某性状是否是伴性遗传，某个体的基因型、是否是纯合子等，这类題目存在一部分解題套路，但有些新信息题又需要对题目的理解，本节通过对一些套路题进行展开，帮助大家理解和掌握这类题的基本思路和解法。

必备知识

遗传类实验设计概念

遗传类实验设计题是指在一定的遗传背景下，为了验证和遗传相关的某种假设，如某性状遗传方式的显隐性、是否是伴性、某个体基因型等，要求通过一个或几个的实验设计进行确定的一类题目。这类题目的本质是利用了假说一演绎法，先对假设进行演绎推理，通过一个实验，不同假设应对应不同结果，再通过实验进行验证

这类题往往都具有一定的命题套路和解题套路，只要能掌握常见验证对象的实验设计方式，就可以轻而易举地设计出题目，但是在设计过程中，注意实验设计的严谨性和文字表达的准确性。

二、遗传类实验设计典型例题

【例】已知果蝇的灰体和黄体受一对等位基因控制，但这对相对性状的显隐性关系和该等位基因所在的染色体是未知的。同学甲用一只灰体雌蝇与一只黄体雄蝇杂交，子代中♀灰体：♀黄体：♂灰体：♂黄体为1：1：1：1。同学乙用两种不同的杂交实验都证实了控制黄体的基因位于X染色体上，并表现为隐性。请根据上述结果，回答下列问题：

（1）仅根据同学甲的实验，能不能证明控制黄体的基因位于X染色体上，并表现为隐性？

（2）请用同学甲得到的子代果蝇为材料设计两个不同的实验，这两个实验都能独立证明同学乙的结论。（要求：每个实验只用一个杂交组合，并指出支持同学乙结论的预期实验结果）

三、常见命题角度和解题套路

通过以上案例，我们可以知道，对伴性的判断，需要利用特定的交配方式，而针对显隐性的判断、基因型的判断等，也有相似的解题套路，阐述如下，注意这些套路均利用到之前的遗传学基本原理，需要一定的遗传学基础

1.常见命题角度

（1）性状显隐性的判断。

（2）纯合子和杂合子的判断

（3）基因位置的判断。

（4）根据题目信息和要求的实验设计。

2.解题套路

（1）性状显隐性的判断

●根据子代性状判断

①不同性状亲本杂交→后代只出现一种性状→该性状为显性性状→具有这一性状的亲本为显性纯合子；

②相同性状亲本杂交→后代出现不同于亲本的性状→该性状为隐性性状→亲本都为杂合子。

●根据子代性状分离比判断

①具有一对相对性状的亲本杂交→子代性状分离比为3：1→分离比为3的性状为显性性状；

②具有两对相对性状的亲本杂交→子代性状分离比为9：3：3：1→分离比为9的两性状都为显性性状。

（2）纯合子和杂合子的判断

●自交法（对植物最简便）

待测个体

↓

结果分析：若后代无性状分离，则待测个体为纯合子

若后代有性状分离，则待测个体为杂合子

●测交法（更适于动物）

待测个体×隐性纯合子

↓

结果分析：若后代无性状分离，则待测个体为纯合子

若后代有性状分离，则待测个体为杂合子

（3）基因位置的判断

●基因位于常染色体或X染色体（与Y染色体排同源区段）的判断

杂交实验法

I.已知显隐性：显性雄性个体与隐性雌性个体杂交，若后代雌性全为显性个体，雄性全为隐性个体，则基因位于X染色体上；若后代雌雄个体中显隐性出现的概率相同（或显隐性的概率与性别无关），则基因位于常染色体上。

Ⅱ.未知显隐性：选用纯合亲本，采用正交和反交方法，看正反交结果是否相同

a.若结果相同，基因位于常染色体上；

b.若结果不同，基因位于X染色体上

●基因位于X染色体与Y染色体同源区段还是非同源区段的判断

①若有显性纯合雄性个体：显性纯合雄性个体ⅹ隐性雌性个体

a后代雄性均为隐性个体，雌性均为显性个体，则基因位于X染色体与Y染色体非同源区段；

b.后代雌雄均为显性个体，则基因位于X染色体与Y染色体同源区段。

②若是群体中无法直接获得显性纯合雄性个体：多对显性雄性个体ⅹ隐性雌性个体

a.若后代出现显性雄性个体，则基因位于X染色体与Y染色体同源区段；

b.若所有杂交组合后代雌性个体均为显性个体，雄性个体均为隐性个体，则基因位于X染色体与Y染色体非同源区段。

●判断两对基因是否位于同一对同源染色体上（是否遵循自由组合定律）

①确定方法：选具有两对相对性状且纯合的雌雄个体杂交得F1，再将F1中的雌雄个体相互交配产生F2，统计F2中的性状分离比。

②结果与结论：若子代中出现9：3：3：1（或9：3：3：1的变式）的性状分离比，则控制这两对相对性状的两对基因不在同一对同源染色体上。若子代中没有出现9：3：3：1（或9：3：3：1的变式）的性状分离比，则控制这两对相对性状的两对基因位于同一对同源染色体上。

典例剖析

【例1】黄瓜是雌雄同株单性花植物，果皮的绿色和黄色是受一对等位基因控制的具有完全显隐性关系的相对性状。从种群中选定两个个体进行杂交，根据子代的表现型一定能判断显隐性关系的是（ ）

A.绿色果皮植株自交和黄色果皮植株自交

B.绿色果皮植株和黄色果皮植株正、反交

C.绿色果皮植株自交和黄色果皮植株与绿色杂交

D.黄色果皮植株自交或绿色果皮植株自交

【例2】某科学兴趣小组偶然发现一突变雄性植株，其突变性状是其一条染色体上的某个基因发生突变的结果，假设突变性状和野生状性由一对等位基因(A、a)控制。为了进二步了解突变基因的显隐性和在染色体上的位置，设计了杂交实验，让该株突变雄株与多株野生纯合雌株杂交，观察记录子代雌雄植株中野生性状和突变性状的数量，如表所示。

下列有关实验结果和结论的说法不正确的是（ ）

A.如果突变基因位于Y染色体上，则Q和P值分别为1、0

B.如果突变基因位于X染色体上，且为显性，则Q和P值分别为0、1

C.如果突变基因位于X和Y的同源区段，且为显性，则Q和P值分别为1、1

D.如果突变基因位于常染色体上，且为显性，则Q和P值分别为1/2,1/2

【例3】家猫中有很多对性状值得人们关注和研究，如有尾与无尾（由一对等位基因A、a控制）、眼睛的黄色与蓝色（由另一对等位基因B、b控制）。在上述两对性状中，其中某一对性状的纯合基因型的合子不能完成胚胎发育。现从家猫中选择多只表现型相同的雌猫和多只表现型相同的雄猫作亲本，杂交所得F1的表现型及比例如下表所示，请分析回答：

无尾黄眼

无尾蓝眼

有尾黄眼

有尾蓝眼

♂

2/12

2/12

1/12

1/12

♀

4/12

0

2/12

0

（1）家猫的上述两对性状中，不能完成胚胎发育的性状是 ，基因型是 （只考虑这一对性状）。

（2）控制有尾与无尾性状的基因位于 染色体上，控制眼色的基因位于 染色体上。判断的依据是 。

（3）家猫中控制尾形的基因与控制眼色的基因在遗传时遵循 定律；亲本中母本的基因型是 ，父本的基因型是 。

【例4】某遗传实验小组用纯合的紫花香豌豆（AAB）和白花香豌豆（ab）杂交，得到F1植株366棵，全部表现为紫花，F1自交后代有1650棵，性状分离比为9：7。

同学甲认为F1产生配子时不遵循自由组合定律，同学乙认为F1产生配子时遵循自由组合定律

（1）你认为同学乙对香豌豆花色遗传的解释是

（2）请设计一个实验证明你的解释是否正确

I.实验步骤：

①

②

Ⅱ.实验结果及结论

①

②

拓展：在遗传学实验设计类题目中，还存在一类信息类题目，这类题目通过提供大量的信息描述类性状的遗传过程，并通过题目信息进行一定的实验设计，这类题目难以套用已有的设计套路，在解题时需要对题目充分理解，以下题为例

【例5】一对相对性状可受多对等位基因控制，如某种植物花的紫色(显性)和白色(隐性)这对相对性状就受多对等位基因控制。科学家已从该种植物的一个紫花品系中选育出了5个基因型不同的白花品系，且这5个白花品系与该紫花品系都只有一对等位基因存在差异。某同学在大量种植该紫花品系时，偶然发现了1株白花植株，将其自交，后代均表现为白花。回答下列问题。

(1)假设上述植物花的紫色(显性)和白色(隐性)这对相对性状受8对等位基因控制，显性基因分别用A、B、C、D、E、F、G、H表示，则紫花品系的基因型为 ；上述5个白花品系之一的基因型可能为 (写出其中一种基因型即可)。

(2)假设该白花植株与紫花品系也只有一对等位基因存在差异，若要通过杂交实验来确定该白花植株是一个新等位基因突变造成的，还是属于上述5个白花品系中的一个，则：

①该实验的思路： ；

②预期实验结果和结论：

。

【练习1】. 用纯合子果蝇作为亲本研究两对相对性状的遗传实验，结果如表所示（与眼色相关的基因用B、b表示，与体色相关的基因用A、a表示）。下列说法不正确的是（ ）

P

F1

①♀灰身红眼×♂黑身白眼

♀灰身红眼、♂灰身红眼

②♀黑身白眼×♂灰身红眼

♀灰身红眼、♂灰身白眼

A. 果蝇的灰身、红眼是显性性状

B. 由组合②可判断控制眼色的基因位于X染色体上

C. 若组合①的F1随机交配，则F2雌蝇中纯合的灰身红眼占1/16

D. 若组合②的F1随机交配，则F2雄蝇中黑身白眼占1/8

【练习2】小麦的高秆（A）对矮秆（a）为显性，抗病（B）对感病（b）为显性，科学家利辐射诱变技术处理普通小麦（不抗旱），获得一突变抗旱植株，其自交后代（记为F1）中出现了抗旱和不抗旱的小麦．

（1）经研究确认，抗旱与不抗旱是由一对等位基因D与d决定，上述突变抗旱植株自交后代中出现了抗旱和不抗旱的小麦，原因是

．若利用F1植株快速获得抗旱纯合子，育种的思路是： ．

（2）某同学利用现有的三个小麦品种甲（AABBdd）、乙（AAbbDD）、丙（aaBBDD），证明A/a、B/b、D/d三对等位基因位于三对同源染色体上，是独立遗传的，请补全其实验设计思路．

①甲与乙杂交得F1，F1自交后代出现高杆抗病抗旱：高杆抗病不抗旱：高杆感病抗旱：高杆感病不抗旱=9：3：3：1，证明B/b、D/d两对等位基因位于两对同源染色体上；

②甲与丙杂交得F1，F1自交后代出现高杆抗病抗旱：高杆抗病不抗旱：矮杆抗病抗旱：矮杆抗病不抗旱=9：3：3：1，证明 两对等位基因位于两对同源染色体上；

③ 得F1，F1自交后代出现高杆抗病抗旱：高杆感病抗旱：矮杆抗病抗旱：矮杆感病抗旱=9：3：3：1，证明 两对等位基因位于两对同源染色体上；

结论：三对等位基因位于三对同源染色体上，是独立遗传的．

【练习3】一对毛色正常的鼠交配，产下多只鼠，其中一只雄鼠的毛色异常，分析认为，鼠毛色出现异常的原因有两种：一是基因突变的直接结果（控制毛色基因的显隐性未知，突变只涉及一个亲本常染色体上一对等位基因中的一个基因）；二是隐性基因携带者之间交配的结果（只涉及亲本常染色体上一对等位基因）。假定这只雄鼠能正常生长发育，并具有生殖能力，后代可成活。为探究该鼠毛色异常的原因，用上述毛色异常的雄鼠分别与其同一窝的多只雌鼠交配，得到多窝子代。请预测结果并作出分析。

如果每窝子代中毛色异常鼠与毛色正常鼠的比例均为________，则可推测毛色异常是____________性基因突变为__________性基因的直接结果，因为______________

。

（2）如果不同窝子代出现两种情况，一种是同一窝子代中毛色异常鼠与毛色正常鼠的比例为________，另一种是同一窝子代全部表现为____________鼠，则可推测毛色异常是隐性基因携带者之间交配的结果。

【练习4】果蝇的长翅（A)对残翅（a)为显性，遗传学家曾做过这样的实验：长翅果蝇幼虫正常的培养温度为25℃，将孵化后4〜7d的长翅果蝇放在35〜37℃的环境中处理6〜24h后，得到了一些残翅果蝇（雌雄均有），这些残翅果蝇在正常环境温度下交配产生的后代仍然是长翅果蝇。

（1）果蝇具有_______ 的特点（至少答三点），因此常用于遗传学研究。摩尔根等人运用 法，通过果蝇杂交实验，证明了基因在染色体上。

（2）翅的发育需要经过酶的催化反应，据此你对上述实验现象的解释是

。

（3）现有一只残翅雄果蝇，请设计一个简单可行的方案来确定它的基因型。

①实验方案： 。

②预期实验结果和结论：

a.若 ，则该果蝇的基因型为aa；

b.若后代均表现为长翅，则该果蝇的基因型为 ；

c.若后代有的表现为长翅，有的表现为残翅，则该果蝇的基因型为_____________。

【练习5】果蝇是遗传学研究中的模式生物,请结合所学知识回答以下问题:

(1)果蝇的眼色由两对基因(A、a和B、b)控制,其中B、b位于X染色体上。A和B同时存在时果蝇表现为红眼,B存在而A不存在时表现为粉红眼,其余情况表现为白眼。现用粉红眼雄果蝇和纯合红眼雌果蝇杂交得到F1,F1的雌雄个体交配产生F2。如果F2中雌性果蝇表现型及比例为 ,雄性果蝇表现型及比例为 ,则两对基因遵循自由组合定律。

(2)果蝇的灰身(由基因D控制)对黑身(由基因d控制)显性,且雌雄果蝇均有灰身和黑身类型,D、d基因位于常染色体上,为探究灰身果蝇是否存在纯合致死现象(即基因型为DD的个体死亡),研究小组设计了以下遗传实验,请补充有关内容。

实验步骤:

a.选择灰身果蝇和黑身果蝇杂交,获得杂合的灰身雌雄果蝇;

b.___________________ ,统计子代中灰身和黑身果蝇的比例。

预期结果及结论:

①如果________ ,则灰身不存在显性致死现象;

②如果________ ,则灰身存在显性致死现象。

【练习6】已知水稻的高秆(A)对矮秆(a)为显性，抗病(B)对感病(b)为显性，有芒(D)对无芒(d)为显性，三对相对性状独立遗传。请回答：

(1)现有三个纯系水稻品种：①矮秆感病有芒，②高秆感病有芒，③高秆抗病无芒。为了在最短时间内获得矮秆抗病无芒纯系新品种，请写出育种过程。

第一步：_________________________ ；

第二步：_________________________ ；

第三步：_________________________ 。

(2)为了获得矮秆无芒的新品种，科研人员设计了育种方案，如下图。根据预期，F1植株所结种子分株保存、播种后长出的植株应既有高秆，又有矮秆。但研究人员发现有一植株所结的种子播种后全部表现为矮秆，并据此推断F1植株中有纯合矮秆。通过分析，认为F1纯合矮秆植株的来源可能有二种原因：一是由于母本去雄不彻底，母本自交；二是由于父本在减数分裂形成花粉时，一个高秆基因发生了基因突变。为了确定是哪一种原因，可以通过分析F2矮秆植株上所结种子有芒和无芒的表现情况作出判断：

①如果所结种子表现型为_________________，则原因是母本去雄不彻底，发生了自交。

②如果所结种子表现型为_________________，则原因是父本在减数分裂形成花粉时，一个高秆基因发生了基因突变。

答案

例1、C

例2、C

例3、（1）无尾 AA

（2）常 X F1代雌猫中无蓝眼，雄猫中出现蓝眼

（3）基因的自由组合 AaXBXb AaXBY

例4、

例5、

(1)AABBCCDDEEFFGGHH　aaBBCCDDEEFFGGHH

(2)①用该白花植株的后代分别与5个白花品系杂交，观察子代花色　②在5个杂交组合中，如果子代全部为紫花，说明该白花植株是新等位基因突变造成的；在5个杂交组合中，如果4个组合的子代为紫花，1个组合的子代为白花，说明该白花植株属于这5个白花品系之一

【练习1】C

【练习1】（1）获得的突变植株是杂合子，其自交所产生的后代发生性状分离 从F1中选出抗旱小麦，进行单倍体育种，筛选得到抗旱纯合子（或从F1中的选出抗旱小麦，采其花药，进行花药离体培养获得单倍体植株，然后经过人工诱导，筛选出的抗旱植株即为纯合抗旱植株）

（2）A/a、D/d 丙与乙杂交 A/a、B/b

【练习3】

【练习4】培养周期短、产生后代多、有易于区分的相对性状 假说—演绎 温度影响与翅发育有关的酶的合成和活性，但不改变遗传物质 让该残翅雄果蝇与多只正常发育的残翅雌果蝇交配，孵化的幼虫在正常的温度环境中培养，观察后代的表现型 后代均表现为残翅 AA Aa

【练习5】红眼∶粉红眼=3∶1 红眼∶粉红眼=3∶1 让杂合的灰身雌雄果蝇交配 子代中灰身∶黑身=3∶1 子代中灰身∶黑身=2∶1

【练习6】(1)第一步：选择①和③杂交得到F1；第二步：取F1的花药进行离体培养，获得单倍体幼苗；第三步：用秋水仙素处理单倍体幼苗，然后选育矮秆抗病无芒纯系新品种

(2)①全为有芒；②有芒和无芒