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遗传学实验分类专训(1)


专项升格集训五——遗传学实验分类专训(1)
一、遗传规律的验证 1. 已知纯种的粳稻与糯稻杂交,F1 全为粳稻。粳稻中含直链淀粉,遇碘呈蓝黑色(其花粉粒的 颜色反应也相同),糯稻含支链淀粉,遇碘呈红褐色(其花粉粒的颜色反应也相同)。现有一批 纯种粳稻和糯稻,以及一些碘液。请设计两种方案来验证基因的分离定律。(实验过程中可 自由取用必要实验器材。基因用 M 和 m 表示) 方案一:实验方法、实验步骤、实验预期现象、对实验现象的解释、实验结论。 方案二:实验方法、实验步骤、实验预期现象、对实验现象的解释、实验结论。 答案:方案一:采用测交法加以验证 (1)首先让纯合的粳稻与糯稻杂交,获取 F1 杂合粳稻 (2)让 F1 杂合粳稻与糯稻测交,观察后代性状分离现象 实验预期现象:测交后代应出现两种不同表现类型且比例为 1∶1 对实验现象的解释:依据测交使用的糯稻为纯合体只产生一种含糯性基因 m 的配子,后代 既然出现两种表现型:粳稻(含 M)和糯稻(含 m,且 mm 为纯合),则 F1 中必然产生两种类型 配子,即 M 和 m。 实验结论:F1 中必然含有 M 和 m 基因,且 M 与 m 这对等位基因在 F1 产生配子的过程中必 定随同源染色体的分开而分离,最终产生了两种不同的配子,从而验证了基因的分离定律。 方案二:运用 F1 的花粉鉴定法 (1)首先让纯种粳稻和糯稻杂交,获取 F1 杂合粳稻 (2)F1 开花时取其一个成熟花药,挤出花粉,置于载玻片上,滴一滴碘液并用显微镜观察 实验预期现象:花粉一半呈蓝黑色,一半呈红褐色 对实验现象的解释:F1 在产生配子的过程中产生了一种含 M 基因的配子(呈蓝黑色)和一种 含 m 基因的配子(呈红褐色),且二者相等 实验结论:F1 在减数分裂产生配子的过程中所含等位基因 M 和 m 随同源染色体的分开而分 离,并最终形成了两种不同的配子,从而直接验证了基因的分离定律

2. 玉米子粒的有色对无色为显性, 子粒的饱满对皱缩为显性。 现提供纯种有色饱满子粒与纯种 无色皱缩子粒若干。设计实验,探究这两对性状的遗传是否符合自由组合定律。(假设实验 条件满足实验要求) (1)实验步骤 ①选取 与 作为亲本杂交得 F1。 ,另取 F1 植株(20 株) 。

②取 F1 植株(20 株)

③收获种子并统计不同表现型的数量比。 (2)结果预测 ①F1 自交后代有 4 种表现型且比例为 9∶3∶3∶1,F1 测交后代有 为 ,说明: ②F1 自交后代不符合 9∶3∶3∶1,F1 测交后代也不符合 (3)实验讨论:本实验的对照实验是什么? 解析:具有两对相对性状的纯合亲本杂交,若符合自由组合定律,F1 应产生比例相等的 4 种配子,F1 自交后代表现型有四种,比例为 9∶3∶3∶1;F1 与无色皱粒子粒交配(即测交) 表现型也应有 4 种,比例为 1∶1∶1∶1。否则,这两对相对性状的遗传不符合自由组合定 律。 答案: (1)①有色饱满子粒 无色皱缩子粒 ②自交 测交 (2)①4 1∶1∶1∶1 这两对相 对性状的遗传符合自由组合定律 ②1∶1∶1∶1 这两对相对性状的遗传不符合自由组合 定律 (3)F1 自交和测交互相对照。 3.用豌豆的一对相对性状(选用豌豆种子的圆、皱粒形状),设计一实验,验证孟德尔对基因分 离现象的解释是否正确。 假设: 实验材料:纯种及杂种豌豆,牛皮纸袋,剪刀,毛笔等。 预期结果: 实验方法: ①选择 ②花蕾期将 结果分析: 解析: 本题考查教材实验方法的灵活运用和拓展实验。 孟德尔对一对相对性状的杂交实验结 果的解释是否正确是利用测交实验来证明的。 答案:假设:F1 圆粒(Rr)与隐性纯合子(rr)测交时,F1 应产生含基因 R 和基因 r 的两种配子, 并且它们的数目相等,而隐性纯合子(rr)只产生一种含有基因 r 的配子 预期结果:测交后代应该是圆粒、皱粒各一半 和 作为亲本,将它们分别播种在实验园地里,待其开花。 ,待花成熟时,可采集: 种表现型,比例

,说明:

实验方法:①杂种圆粒豌豆 ②圆粒豌豆植株(F1)去雄套袋

纯种皱粒豌豆 皱粒豌豆上的花粉撒在上述去雄的花柱上,再套袋

③待其种子成熟后收集种子统计计数 结果分析:如收集的种子圆粒、皱粒比例约为 1∶1,说明假设成立;否则,不成立

▲验证分离定律的方法:

1.自交法——F1

显∶隐=3∶1 即可证明。

2.测交法——F1×隐性

显∶隐=1∶1 即可证明。

3.花粉鉴定法:非糯性与糯性水稻的花粉遇碘呈现不同颜色,杂合子非糯性水稻的花粉是减数 分裂的产物,遇碘液呈现两种不同的颜色,且比例为 1∶1,从而直接证明了杂合子非糯性 水稻产生的花粉为两种:一种含显性基因,一种含隐性基因,且数量均等。 4.假说——演绎法 通过孟德尔杂交试验,体验“提出问题、构想假说、实验设计、分析数据、得出结论”的基 本科学探究方法。

5. 自由组合定律的验证方法同上, 只是要涉及 2 对或 2 对以上相对性状。 通过以上三题要注意, 验证符合定律或验证定律实验都是从亲代做起,而验证解释的正确性则不需要。 二、显隐性的判定 1. 经鉴定,玉米的红粒与黄粒是一对相对性状,且为常染色体完全显性遗传。请你用某株玉米 果穗上的红粒与黄粒为实验材料设计实验,以鉴定这一相对性状的显隐性关系。 解析:要鉴定该相对性状的显隐性关系,必须首先确定两性状个体是纯合子还是杂合子,然 后再通过自交或杂交的方式来确定显隐性关系。 确定是纯合子还是杂合子, 可用以下三种方 法。

答案: 方案一:自交法:两亲本分别自交,若子代全部表现为黄粒或红粒,可认定黄粒或 红粒为纯种;再让子代中黄粒和红粒杂交,其后代表现出的性状为显性,未表现出的性状为 隐性;若自交后代出现性状分离,则亲本性状为显性,新出现的性状为隐性。 方案二:杂交法:两亲本杂交若后代表现出某一亲本性状,则该性状为显性性状,另一性状 为隐性性状;若后代表现出两种亲本性状,可再进行自交,出现性状分离的为显性性状,未 出现性状分离的为隐性性状。 方案三:将红粒和黄粒分别种植,将获得的花粉进行单倍体育种,取其红粒和黄粒植株(均 为纯种)进行杂交,其后代表现出的性状为显性,未表现出的性状为隐性。 2. (2009·天津河东一模)小鼠是生物学研究中重要的实验材料,下列是利用小鼠所做的有关研 究。 小鼠的体色灰色与白色是一对由常染色体上的基因控制的相对性状, 某校生物科研小组 的同学饲养了 8 只小鼠(编号①~⑧),同时进行了一次杂交实验。下表是杂交组合及所得第 一胎子鼠的体色情况。请分析后回答问题: 亲 杂交组合 雌 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ ①灰 ③白 ⑤灰 ⑦白 雄 ②白 ④灰 ⑥灰 ⑧白 灰 5 4 11 0 白 6 6 0 9 本 子 代

该小组同学认为,根据上述实验结果不能确认哪个性状是显性性状,需重新设计杂交组合, 以确定这对性状的显隐性。请你简要写出最合理的实验方案,并预测实验结果及结论。 实验方案: 预测结果及结论: 解析: 根据后代表现型及比例推测, 若灰对白是显性, 则①④为杂合子, ②③为隐性纯合子, ⑤⑥中至少有一方为显性纯合子; 而若白对灰是显性, 则②③为杂合子, ①④为隐性纯合子, ⑦⑧中至少有一方为显性纯合子。 通过①④杂交、 ②③杂交后代的表现型是否发生性状分离 即可对上述显隐性能进行确定。 答案:实验方案:让①与④杂交,②与③杂交,观察后代体色情况 预测结果及结论:如果①与④的后代既有灰鼠又有白鼠,②与③的后代全为白鼠,则灰色为 显性性状;如果①与④的后代全为灰鼠,②与③的后代既有灰鼠又有白鼠,则白色为显性性 状

3.现有纯种紫色种皮和纯种白色种皮(由细胞核中 1 对等位基因控制)菜豆品系。现要证明其显 性与隐性的关系,请回答实验设计方案中的相关问题: (1)杂交时可选用的亲本组合是紫色种皮菜豆(♀)×白色种皮菜豆(♂)或 时观察到种皮颜色是:前者为 色,后者为 色。用此实验结果 。收获种子 (填

“可以”或“不可以”)得出相应的结论,原因是: 观察并统计种子种皮的颜色。 (2)将上述杂交实验收获的种子分别种下去, 收获 F1 代的种子, (3)预测结果得出结论: 解析:比较正交、反交两种交配方式后代的表现型是验证核基因、质基因遗传的一种方法。 判断性状的显隐性,可用纯种紫色种皮菜豆与白色种皮菜豆杂交,F1 表现出来的亲本性状 即为显性性状。 答案:(1)白色种皮菜豆(♀)×紫色种皮菜豆(♂) 紫 白 不可以 种皮是由母本植株的珠 被发育而成,均与母本相同。 (3)如果 F1 代产生种子的种皮颜色均为紫色,则紫色为显性 性状,白色为隐性性状;如果 F1 代产生种子的种皮颜色均为白色,则白色为显性性状,紫 色为隐性性状 4.已知牛的有角与无角为一对相对性状,由常染色体上的等位基因 A 与 a 控制。在自由放养多 年的一群牛中(无角的基因频率与有角的基因频率相等),随机选出 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? 请简要说明推断过程。 (2)为了确定有角与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、预期结果并得 出结论) 解析:根据定义,杂合子表现出来的性状为显性性状,杂合子没有表现出来的性状为隐性性 状。那么,首先假设无角为显性,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为无角,概率各占 1/2,6 个组合后代合计会出现 3 头无角小牛,3 头有角小牛。再假设有角为显性,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 的后代或为无角或为有角,概率各占 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。所以,只要母牛中具有 Aa 基因型的头 数大于或等于 3,那么 6 个组合后代合计也会出现 3 头无角小牛,3 头有角小牛。综合上述 分析, 不能确定有角为显性, 还是无角为显性。 若要进一步确定这对相对性状中的显性性状, 需要找出杂合子, 杂合子表现出的性状为显性性状。 根据杂合子后代会出现性状分离的特点, 在无角公牛与有角母牛的后代中, 选有角母牛与有角公牛杂交, 若有无角牛出现则有角牛为 杂合子,即有角为显性;反之若后代全为有角即无角为显性。 答案:(1)不能确定。 ①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 1 或为有角或为无角,概率各占 。6 个组合后代合计出现 3 头无角小牛,3 头有角小牛。②假 2

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 1 由于配子的随机结合及后代数量少, 代均为有角。 的后代或为无角或为有角, Aa 概率各占 , 2 实际分离比例可能偏离 1/2。所以,只要母牛中具有 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,3 头有角小牛。综合上述分析,不能确定该性 状的显隐性。 (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。(其他正 确答案也即可) ▲显、隐性性状的鉴定 (1)反证法 如豌豆中黄色子叶×黄色子叶 绿色子叶,推亲本及子代的基因型。首先判断黄色、绿色 的显隐性。假设黄色是隐性性状,则黄色×黄色 全为黄色,不应出现绿色,与事实不符, 故假设不成立,黄色应为显性,绿色则为隐性,由此推知亲本的黄色均为 Yy,子代的绿色 为 yy。 (2)自交推断法 根据两个显性性状亲本可以产生隐性性状的后代(如高秆×高秆 矮秆)或两个隐性性状亲 本的后代全为隐性性状, 不应出现显性性状的后代(矮秆×矮秆 全矮秆)的规律来否认某些 性状是隐性或显性,从而判断显、隐性性状。 方法点击:(1)相对性状中显隐性的判断 方法 1 杂交的方式:A×B 后代只表现一个性状,则出现的即为显性性状,未出现的即为 隐性性状(A、B 为一对相对性状)。 方法 2 自交的方式:A、B 分别自交,若能发生性状分离,其亲本性状一定为显性;不能 发生性状分离的无法确定,可为隐性纯合子也可为显性纯合子。 (2)显性纯合子、杂合子的判断 方法 1 自交的方式:让某显性性状的个体进行自交,若后代能发生性状分离则亲本一定为 杂合子;若后代无性状分离,则最可能为纯合子。此法适合于植物,不适合于动物,而且是 最简便的方法。 方法 2 测交的方式:让待测个体与隐性类型测交,若后代出现隐性性状个体,则一定为杂 合子;若后代只有显性性状个体,则最可能为纯合子。待测对象若为雄性动物,注意与多个 隐性雌性个体交配,以使后代产生更多的个体,使结果更有说服力。 方法 3 用花药离体培养形成单倍体植株并用秋水仙素处理后获得的植株为纯合子, 根据植 株性状进行确定。 三、纯合子、杂合子的鉴定 1.(青岛模拟)家兔的黑毛与褐毛是一对相对性状。现有 4 只家兔甲、乙、丙、丁,其中甲和乙 为雌兔,丙和丁为雄兔。甲、乙、丙兔均为黑毛,丁兔为褐毛。已知甲和丁交配的后代全部 为黑毛子兔;乙和丁交配的后代中有褐毛子兔。

请回答: (1)判断黑毛和褐毛的显隐性,并用符号 B 和 b 表示。 (2)写出甲、乙、丁三只兔的基因型。 (3)如何鉴别丙兔是纯种还是杂种? 思路点拨:由题干可获取的主要信息有:①甲兔为黑毛、丁兔为褐毛,甲和丁交配的后代全 部为黑毛。②乙兔为黑毛、丁兔为褐毛,乙和丁交配的后代中有褐毛子兔。解答本题可根据 亲子代表现型推出亲代的基因型。 解析:(1)由甲黑毛×丁褐毛 合显性,丁为隐性。 全为黑毛子兔,得知黑毛为显性,褐毛为隐性,且甲为纯

(2)用 B、b 表示,则甲为 BB,丁为 bb;乙黑毛×丁褐毛

有褐毛子兔,得知乙为 Bb。 观察后代

(3)丙为黑毛,故为 BB 或 Bb,且为雄性。用杂交法来判断其显隐性,丙×乙 毛色,从而加以判断分析,若子代全为黑色则丙为纯种,反之,杂种。 答案:(1)黑毛(B)对褐毛(b)是显性。 (2)甲:BB,乙:Bb,丁:bb。

(3)让丙与乙交配,若后代全为黑毛子兔,则丙的基因型为 BB(纯种),若后代出现褐毛子兔, 则丙的基因型为 Bb(杂种)。 2. 果蝇的长翅(V)对残翅(v)为显性。 但是, 即使是纯合长翅品系的幼虫, 35℃条件下培养(正 在 常培养温度为 25℃)时,长成的成体果蝇却为残翅。这种现象称为“表型模拟”。 (1)这种模拟的表现性状能否遗传?为什么? (2)现有一只残翅果蝇,如何判断它是属于纯合 vv 还是“表型模拟”?请设计鉴定方案: 方法步骤: 结果分析: 解析:考查演绎推理及实验设计能力。(1)判断一种性状是否能遗传给后代关键看这种性状 是由遗传物质控制,还是仅仅是外界环境影响的结果。基因型为 VV 的果蝇在 35℃温度下 长成残翅果蝇,基因型并没有改变,所以这种表现性状不能遗传。 (2)判断残翅果蝇是属于纯合 vv 还是“表型模拟”,让其测交后代在正常温度下发育,观察 后代的表现型即可。 答案:(1)不能遗传。温度影响个体发育,但遗传物质没有发生改变 (2)让这只残翅果蝇和正常条件下培养的异性残翅果蝇交配,将产生的幼虫在正常温度条件 下培养 如果子代成虫果蝇全部是残翅, 则这只果蝇是属于纯合子 vv; 如果子代成虫果蝇中有长翅(不 考虑基因突变)出现,则这只果蝇是“表型模拟”

3.家兔的毛有长短和黑白之分,已知短毛(A)对长毛(a)是完全显性,黑毛(B)对白毛(b)是完全显 性,两对性状独立遗传。某兔场选中一只健壮的短毛白色雄兔,请设计配种方案,鉴定它是 杂种还是纯种。 (1)若在一个繁殖季节完成鉴定,应该如何配种? (2)上述杂交后代可能出现哪些结果?请对每一种结果作出相应的鉴定说明。 解析:根据题意,短毛白色雄兔的基因型应为 A_bb。白色是隐性性状,所以我们只需鉴定 短毛(A_)是纯合的还是杂合的即可。要想鉴定某一个体的基因型,我们常用测交的方法,即 将未知基因型个体与纯隐性类型个体杂交, 即用短毛白色雄兔与长毛白色雌兔进行杂交, 如 果后代有性状分离,即出现了长毛兔,说明此雄兔为杂合子;否则,此雄兔为纯合子。这里 我们需要注意一个问题, 它要求我们在一个繁殖季节内完成鉴定, 由于兔子每胎产子数较少, 这样一只雌兔一胎生下同一性状小兔的概率就较大, 因此要在一个繁殖季节内完成鉴定, 必 须让此雄兔与多只雌兔进行杂交, 对若干只雌兔的后代性状进行统计分析, 获得准确的结论。 通过测交,后代可能出现几种情况,一种情况是有性状分离,即此兔的后代有短毛白兔与长 毛白兔,说明此雄兔是杂合子,基因型为 Aabb;第二种情况此兔后代均为长毛白兔,这种 情况概率虽然极低,但也可能出现,这种情况也说明此雄兔是个杂合子;这里需要说明的是 第三种情况,即后代均为短毛白色,这种情况我们不能确定此雄兔一定是纯合子(它也有可 能是杂合子,尽管这种概率极低),所以预测结果时,我们只是说此雄兔可能是纯合子。 答案:(1)让该短毛白色雄兔与多只长毛白色雌兔交配 (2)①若杂交后代全是短毛白兔,则 此雄兔可能是纯种;②若杂交后代全是长毛白兔,则此雄兔是杂种;③若杂交后代既有长毛 白兔,又有短毛白兔,则此雄兔是杂种 ▲纯合子与杂合子的区别 (1)纯合子:基因组成相同的配子结合成的合子发育而来个体叫纯合子,如 DD、dd。纯合子 自交后代都是纯合子,但不同的纯合子杂交,后代为杂合子。 (2)杂合子: 基因组成不同的配子结合成的合子发育而来个体叫杂合子,如 Dd。杂合子自交, 后代会出现性状分离,且后代中会出现一定比例的纯合子。 1.显性纯合子与杂合子的实验鉴别方法 对于植物来说实验鉴别的方法有四种: (1)测交法 待测个体×隐性纯合子

?若后代无性状分离,则待测个体为纯合子 ? 结果分析? ? ?若后代有性状分离,则待测个体为杂合子

(2)自交法 待测个体

?若后代无性状分离,则待测个体为纯合子 ? 结果分析? ? ?若后代有性状分离,则待测个体为杂合子

(3)花粉鉴别法 非糯性与糯性水稻的花粉遇碘呈现不同的颜色。 让待测个体长大开花后, 取出花粉粒放在载 玻片上,加一滴碘酒

?一半呈蓝色,一半呈红褐色,则待测个体为杂合子 ? 结果分析? ? ?全为红褐色,则待测个体为纯合子

(4)单倍体植物鉴别法:让待测个体长大开花 用花药离体培养形成单倍体植株并用秋水仙素处理后获得纯合子植株, 观察并统计植物的性 状类型

?若植株只有一种性状,则待测个体为纯合子 ? 结果分析? ? ?若植株有不同性状,则待测个体为杂合子

特别提醒:鉴定某生物个体是纯合子还是杂合子,当被测个体为动物时,常采用测交法;当 被测个体为植物时,测交法、自交法均可以,但自交法较简便。 四、世代关系的确定 1.已知果蝇的长翅(V)对残翅(v)是显性。现有甲、乙两管果蝇,甲管全部为长翅果蝇,乙管中 既有长翅果蝇又有残翅果蝇。这两管果蝇的关系既可能是 P(乙)对 F1(甲),又可能是 F1(甲) 对 F2(乙)。 (1)倘若乙管为 P,则乙管中长翅果蝇的基因型为 甲管(F1)中长翅果蝇的基因型为 (2)倘若乙管为 F2,则乙管中长翅果蝇的基因型为 甲管(F1)中长翅果蝇的基因型为 ,残翅果蝇的基因型为 .

,残翅果蝇的基因型为

.

(3)通过鉴别雌雄性别得知,乙管内两种果蝇均有雌雄个体,则乙管果蝇是甲管果蝇 的 ,如果乙管内两种果蝇各为雌雄一方,则乙管果蝇是甲管果蝇的 (4)若用一次交配来鉴别两者的世代关系,最佳交配方式是 ,判断的依据是

(5)若乙是甲的亲本,乙管果蝇除必须具有相对性状外,还应具备两个基本条件: 一是 二是 (6)倘若乙是甲的亲本,且乙管中长翅果蝇也有杂合子,则甲管中没有残翅的原因是 解析: 考查推理能力。 由于乙管中既有长翅又有残翅, 可让乙管中具有相对性状的个体杂交, 根据子代情况判断世代关系及甲、乙管果蝇的基因型。(1)当乙管中长翅果蝇与残翅果蝇杂 交,后代若全为长翅果蝇,则乙管中果蝇为亲代,甲管中果蝇为子代,且有如下生育关系: 乙管:VV(长翅)×vv(残翅) Vv(甲管中长翅)

(2)当乙管中长翅果蝇与残翅果蝇杂交,后代若有残翅果蝇,则甲管果蝇为乙管果蝇的亲代, 且两者有如下生育关系: 甲管:Vv(长翅)×Vv(长翅) 简要总结如下: 乙管:VV、Vv(长翅)、vv(残翅)

答案:(1)VV vv Vv (2)VV 或 Vv vv Vv (3)子代(F2) 亲代(P) (4)乙管中的长翅与 残翅果蝇交配 若后代全部是长翅,则乙管中果蝇为亲代(P),若后代出现性状分离,则甲 管为亲代(F1),乙管为子代(F2) (5)长翅、残翅个体均为纯合子 长翅果蝇与残翅果蝇分别为双亲中的一方 (6)乙管中杂合长翅果蝇全为一个性别,并且与残翅果蝇为同一个性别


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