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1、会计学1遗传实验的设计与分析专题遗传实验的设计与分析专题遗传实验的设计与分析 实验法是研究遗传学问题的基本思想和方法。遗传实验设计与分析题在近年来高考题中出现几率越来越高，常以大型非选择题的形式出现，所占分值比重很大。实验涉及角度可以是性状显隐性确认、孟德尔遗传定律验证、育种方案设计、基因位置确认、基因型与表现型关系及其影响因素探究等。遗传实验的主要方法有杂交、测交、自交、正交、反交、花粉(或配子)分析法等。第1页/共31页 测交：就是让检测个体与隐性性状个体杂交。如果能产生隐性的子代，则一定是杂合子，如果全部子代都是要检测的个体性状，则很可能是纯合子。自交：主要是指基因型相同的个体相交，如果
2、子代出现性状分离，则为杂合子；如果子代可以稳定遗传，则为纯合子植物则指自花传粉。对植物而言，自交方法更加简单方便，因为可以省去繁琐的去雄、受粉等杂交工作。一、解决遗传问题的一些基本方法判断纯合子还是杂合子（即基因型的确定）花粉鉴定法：检验具有显性性状的部分植物的基因型的最简单方法。第2页/共31页隐性纯合突破法：根据具有隐性性状的子代，可推出两个亲本都至少含一个隐性基因，如果亲本不是隐性性状，则它(他)们一定是杂合子。(注意，伴X隐性遗传的特殊性）例1、某农场养了一群马，有栗色马和白色马。已知栗色基因（B）对白色基因（b）呈完全显性。育种工作者从中选出一匹健壮的栗色公马，请你根据毛色这一性状鉴
3、定它是杂种还是纯种。答案：让该栗色公马与多匹健康的白色母马测交，然后统计子代马的毛色。如果测交后代既有栗色马又有白色马(或出现了白马)，则说明该栗色马是杂合子。如果测交后代都是栗色马，则说明该栗色马很可能是纯合子。第3页/共31页 遗传实验要注意的问题：用于交配的同类亲本数量要足够多；产生的子代个体数量要足够多，这样的结果才有说服力。第4页/共31页判断显、隐性性状。方法有二种：具有相对性状的纯合体亲本杂交，子一代杂 合体表现的亲本性状为显性性状。据“杂合体自交后代出现性状分离”，新出现 性状为隐性，亲本性状为显性。在未知显/隐性关系的情况下，任何亲子代表现型相同的杂交都无法判断显/隐性。例：
4、红花白花 红花和白花第5页/共31页 例例例例2 2 2 2、马的毛色有栗色和白色两种，由常染色体上的等位、马的毛色有栗色和白色两种，由常染色体上的等位、马的毛色有栗色和白色两种，由常染色体上的等位、马的毛色有栗色和白色两种，由常染色体上的等位基因基因基因基因B B B B和和和和b b b b控制，正常情况下一匹母马只能生一母马。控制，正常情况下一匹母马只能生一母马。控制，正常情况下一匹母马只能生一母马。控制，正常情况下一匹母马只能生一母马。在一个自由放养多年的牧马场中于一个配种季节随机选在一个自由放养多年的牧马场中于一个配种季节随机选在一个自由放养多年的牧马场中于一个配种季节随机选在一个自
5、由放养多年的牧马场中于一个配种季节随机选取一头栗色公马和多头白色母马交配。取一头栗色公马和多头白色母马交配。取一头栗色公马和多头白色母马交配。取一头栗色公马和多头白色母马交配。如果后代毛色均为栗色，能否根据杂交结果判断其显如果后代毛色均为栗色，能否根据杂交结果判断其显如果后代毛色均为栗色，能否根据杂交结果判断其显如果后代毛色均为栗色，能否根据杂交结果判断其显隐关系。若能，说明理由；若不能，设计合理的杂交实验。隐关系。若能，说明理由；若不能，设计合理的杂交实验。隐关系。若能，说明理由；若不能，设计合理的杂交实验。隐关系。若能，说明理由；若不能，设计合理的杂交实验。如果后代小马毛色有栗色，也有白色
6、，能否由此判断如果后代小马毛色有栗色，也有白色，能否由此判断如果后代小马毛色有栗色，也有白色，能否由此判断如果后代小马毛色有栗色，也有白色，能否由此判断其显隐关系，若能，说明理由；若不能，设计合理的杂交实其显隐关系，若能，说明理由；若不能，设计合理的杂交实其显隐关系，若能，说明理由；若不能，设计合理的杂交实其显隐关系，若能，说明理由；若不能，设计合理的杂交实验。验。验。验。答：能，因为亲代是多数，子代也是多数，而栗色和白色杂交结果只有栗色一种表现型，所以栗色是显性、白色是隐性的可能性极大。不能。让F1中的栗色雌雄马或白色的雌雄马相互交配，若子代出现性状分离，则该性状为显性性状，另一性状为隐性性
7、状。第6页/共31页 解析：根据杂交结果判断遗解析：根据杂交结果判断遗传方式通常用传方式通常用假设演绎法，即假设某结论正假设演绎法，即假设某结论正确，根据原理和确，根据原理和条件推出结果，若结果与事实条件推出结果，若结果与事实不符合则该假设不符合则该假设错误；若结果与事实相符，则错误；若结果与事实相符，则假设不一定正确。假设不一定正确。第7页/共31页环境或遗传因素引起的变异的判断环境或遗传因素引起的变异的判断环境或遗传因素引起的变异的判断环境或遗传因素引起的变异的判断原理原理 因环境变化引起的变异因环境变化引起的变异，如果这种变异是如果这种变异是由由遗传物质改变遗传物质改变引起的，则是引起的
8、，则是可遗传变异可遗传变异；如如果果这种变异这种变异单纯是单纯是由环境改变由环境改变引起的，则为引起的，则为不不可遗传变异，可遗传变异，在正常环境中还在正常环境中还是会表现出原有是会表现出原有的正常基因决定的性状。的正常基因决定的性状。常用设计方案 让变异的个体交配并产生子代，让子代个体在正常的环境中培养，观察子代的性状表现。第8页/共31页 例例3 3：果蝇是做遗传实验极好的：果蝇是做遗传实验极好的材料，在正常的培养材料，在正常的培养温度温度2525时，经过时，经过1212天就可以完成一天就可以完成一个世代，每只雌果蝇个世代，每只雌果蝇能产生几百个后代。某一生物兴趣小能产生几百个后代。某一生
9、物兴趣小组，在暑假饲养了一组，在暑假饲养了一批纯合长翅红眼果蝇幼虫，准备做遗批纯合长翅红眼果蝇幼虫，准备做遗传学实验，因当时天传学实验，因当时天气炎热，气温高达气炎热，气温高达35353737，他们，他们将果蝇幼虫放在有空将果蝇幼虫放在有空调的实验室中，调节室温到调的实验室中，调节室温到2525培养，培养，不料培养到第不料培养到第7 7天天停电，停电，空调停用一天空调停用一天，也未采取别的，也未采取别的降温措施。结果培养降温措施。结果培养出的成虫中出现了一定数目的出的成虫中出现了一定数目的残翅果残翅果蝇蝇（有雌有雄）。（有雌有雄）。（1 1）残翅形成的可能原因：）残翅形成的可能原因：（2 2）
10、请设计一个实验验证你关于）请设计一个实验验证你关于残翅形成原因的推测。残翅形成原因的推测。温度过高所致、基因突变引起遗传物质改变所致等 用这些残翅果蝇相互交配繁殖的幼虫在25下培养；如果子代全为长翅，说明变异由温度改变引起，遗传物质未改变；如果子代仍为残翅或部分为残翅，则说明变异由遗传物质改变引起。第9页/共31页伴常染色体或伴伴常染色体或伴伴常染色体或伴伴常染色体或伴X X X X染色体的判断染色体的判断染色体的判断染色体的判断1 1、原理：根据、原理：根据伴伴X X遗传遗传的特点。的特点。类似于摩尔根的果蝇的眼色遗传杂交实验。如显隐未知：通过一对相对性状的亲本（纯合子）杂交，让F1雌雄个体
11、相互交配，判断子代性状表现的性别表现差异。如显隐未知：可以直接通过这对相对性状的亲本的正反交的方法，再根据子代的性状表现做出区分和判断。2、方法：如显隐已知：隐性雌性个体与显性雄性个体杂交。第10页/共31页 例例4 4、从一个自然果蝇种群中选出一、从一个自然果蝇种群中选出一部分未交配过的部分未交配过的灰色和黄色果蝇，数量相等，雌雄各灰色和黄色果蝇，数量相等，雌雄各半，且这对相对性状半，且这对相对性状受一对等位基因控制，性状的分离符受一对等位基因控制，性状的分离符合遗传的基本定律。合遗传的基本定律。现用灰色雌蝇现用灰色雌蝇黄色雄蝇、黄色黄色雄蝇、黄色雌蝇雌蝇灰色雄蝇两个灰色雄蝇两个杂交组合只做
12、一代杂交试验，每个组杂交组合只做一代杂交试验，每个组合选用多对果蝇。推合选用多对果蝇。推测两个组合的子一代可能出现的性状，测两个组合的子一代可能出现的性状，并以此为依据，对并以此为依据，对哪一种体色为显性性状，以及控制体哪一种体色为显性性状，以及控制体色的基因位于色的基因位于X X染色染色体上还是常染色体上这两个问题，做体上还是常染色体上这两个问题，做出相应的推断。（要出相应的推断。（要求：只写出一代的性状表现和相应推求：只写出一代的性状表现和相应推断的断的结论）结论）参考答案：如果两个杂交组合的子一代中都是黄色个体多于灰色个体，并且体色的遗传与性别无关，则黄色为显性，基因位于常染色体上。如果
13、两个杂交组合的子一代中都是灰色个体多于黄色个体，并且体色的遗传与性别无关，则灰色为显性，基因位于常染色体上。第11页/共31页 如果在杂交组合灰色雌蝇如果在杂交组合灰色雌蝇黄黄色雄蝇中，子一代色雄蝇中，子一代的雄性全部表现为灰色，雌性全部的雄性全部表现为灰色，雌性全部表现为黄色；在杂表现为黄色；在杂交组合黄色雌蝇交组合黄色雌蝇灰色雄蝇中，子灰色雄蝇中，子一代中的黄色个体一代中的黄色个体多于灰色个体，则黄色为显性，基多于灰色个体，则黄色为显性，基因位于因位于X X染色体上。染色体上。如果在杂交组合黄色雌蝇如果在杂交组合黄色雌蝇灰灰色雄蝇中，子一代色雄蝇中，子一代中的雄性全部表现为黄色，雌性全中的
14、雄性全部表现为黄色，雌性全部表现为灰色；在部表现为灰色；在杂交组合灰色雌蝇杂交组合灰色雌蝇黄色雄蝇中，黄色雄蝇中，子一代中的灰色个子一代中的灰色个体多于黄色个体，则灰色为显性，体多于黄色个体，则灰色为显性，基因位于基因位于X X染色体染色体上。上。第12页/共31页 细胞质遗传或细胞核遗传的判断细胞质遗传或细胞核遗传的判断细胞质遗传或细胞核遗传的判断细胞质遗传或细胞核遗传的判断原理：原理：细胞质遗传特点是子代性细胞质遗传特点是子代性状状与母本性状一与母本性状一致致，子代性状无明显的分离比。，子代性状无明显的分离比。若为细胞核遗若为细胞核遗传，依据孟德尔规律，正反交传，依据孟德尔规律，正反交子代
15、结果一致。子代结果一致。常用设计方案：应用正反交实验。若为细胞核遗传，结果遵循孟德尔规律，正反交子代结果一致；若为细胞质遗传，子代性状与母本性状一致。第13页/共31页 例例5 5：有人发现某种花卉：有人发现某种花卉雌雌雄同株雄同株，有红色，有红色和白色两种表现型。请设计一和白色两种表现型。请设计一个实验，探究花个实验，探究花色的遗传是细胞质遗传还是细色的遗传是细胞质遗传还是细胞核遗传，用图胞核遗传，用图解和简洁语言回答。解和简洁语言回答。采用正反交，根据子代的表现做判断。第14页/共31页是否遵循孟德尔遗是否遵循孟德尔遗传规律的判断传规律的判断1 1、原理：孟德尔遗传规律的分、原理：孟德尔遗
16、传规律的分离比。离比。一对相对性状一对相对性状的纯合子的纯合子杂杂交交得得F F1 1，F F1 1自交自交得得F F2 2分离比为分离比为3 3：1 1；F F1 1测交测交，分离，分离比为比为1 1：1 1。两对相对性状两对相对性状的纯合子杂的纯合子杂交得交得F F1 1，F F1 1自交得自交得F F2 2，分离比为，分离比为9 9：3 3：3 3：1 1；F F1 1测测交，分离比为交，分离比为1 1：1 1：1 1：1 1 。2、方法：纯合子杂交得F1，F1自交或测交。第15页/共31页例例6 6、为丰富植物育种的种质资源、为丰富植物育种的种质资源材料，利用材料，利用6060CoCo
17、 的的射线辐射植物种子筛选出不射线辐射植物种子筛选出不 同同性状的突变植株，性状的突变植株，从突变材料中选出高产植株，为培从突变材料中选出高产植株，为培育高产、优质、抗育高产、优质、抗盐新品种，利用该植株进行的部分盐新品种，利用该植株进行的部分杂交实验如下：杂交实验如下：控制控制高产、优质性状高产、优质性状的基因位于的基因位于 对染色体对染色体上，在减数分裂联会期上，在减数分裂联会期 （能、（能、不能）配对。不能）配对。抗盐性状属于抗盐性状属于 遗传。遗传。细胞质不能两对第16页/共31页例例7 7、用纯种有色饱满籽粒的、用纯种有色饱满籽粒的玉米与无色皱缩籽玉米与无色皱缩籽粒的玉米杂交，粒的玉
18、米杂交，F F1 1全部表现为有色全部表现为有色饱满，饱满，F F1 1自交后，自交后，F F2 2代的性状表现及比例为：有色饱代的性状表现及比例为：有色饱满满73%73%，有色皱缩，有色皱缩2%2%，无色饱满，无色饱满2%2%，无色皱缩，无色皱缩23%23%。回答下列问题：回答下列问题：上述一对性状的遗传符合上述一对性状的遗传符合 定律。定律。上述两对性状的遗传是否符上述两对性状的遗传是否符合自由组合定律？合自由组合定律？为什么？为什么？请设计一个实验方案，进一请设计一个实验方案，进一步验证这两对性状步验证这两对性状的遗传的规律。的遗传的规律。该遗传不遵循自由组合定律，因为F1自交得到的F2
19、比例不符合。分离对F1进行测交，测交结果不是1：1：1；1，而是I：I或两多两少，则这两对性状的决定基因应该位于一对同源染色体上。遵循分离定律，不遵循自由组合定律。第17页/共31页 二、学会作规范的遗传图解 因为许多遗传实验设计题是要求绘制遗传图解的，所以要学会规范的遗传图解绘图方法，并力争在实际应用中能熟练运用。第18页/共31页 1.某实验小组对果蝇的灰体(V)与黑体(v)这对相对性状做遗传研究。如果用含有某种添加剂的食物喂养果蝇，所有的果蝇都是黑体，现有一只用含有这种添加剂的食物喂养的黑体雄果蝇，请设计一个实验探究其基因型，写出简要的实验设计思路。让这只黑体雄果蝇与正常黑体雌果蝇(未用
20、添加剂饲料喂过)交配，将孵化出的幼虫用正常饲料(不含该添加剂)喂养，其他条件适宜，观察果蝇体色状况。如果子代果蝇都是黑体，表明原来的V基因突变成了v，黑体雄果蝇的基因型都是vv。如果子代果蝇均为灰体，或灰体与黑体是1：1，表明原遗传基因没有变化，黑体雄果蝇的基因型是VV或Vv。参考练习：第19页/共31页解释：本问只要求写出实验设计思路，所以没必要写出详细的步骤和结果预测。用含有该添加剂的食物喂养的果蝇都是黑体，说明这种添加剂影响果蝇的体色，即黑体果蝇基因型可能是VV或Vv或vv，要探究用含有该添加剂的食物喂养的黑体雄果蝇的基因型，只需让其与基因型为vv的正常情况(不用含该添加剂的食物喂养)下
21、喂养的雌果蝇杂交，后代也正常喂养(不用含该添加剂的食物喂养)，观察后代的体色，若后代全部为灰体，说明该果蝇基因型是VV，若后代出现两种体色，说明是杂合子其基因型为Vv，若后代全为黑体，说明其基因型是vv。第20页/共31页 2 2、猪蹄的形状有正常蹄和骡状、猪蹄的形状有正常蹄和骡状蹄之分。该性状蹄之分。该性状由一对等位基因控制。现有多头猪，由一对等位基因控制。现有多头猪，其中有纯合、其中有纯合、有杂合，有雌性、有雄性，且雌、有杂合，有雌性、有雄性，且雌、雄猪中都有正常雄猪中都有正常蹄和骡状蹄蹄和骡状蹄(从表现型上不能区别从表现型上不能区别纯合体和杂合体纯合体和杂合体)。如何确定这对性状的显性和
22、如何确定这对性状的显性和隐性？隐性？如果正常蹄是显性性状，那如果正常蹄是显性性状，那么如何确定这对么如何确定这对基因是在基因是在X X染色体上，还是在常染染色体上，还是在常染色体上？色体上？答案：随机选取多对正常蹄雌雄猪交配，看子代是否有性状分离。若有，则正常蹄为显性；若无，则正常蹄为隐性。（或选骡状蹄做上述实验）选多个骡状蹄雌猪与正常蹄雄猪交配。若子代中雌猪均为正常蹄，雄猪均为骡状蹄，则基因在X染色体上；若子代中雄猪有正常蹄，则基因在常染色体上。（在显性未确定时，最好采用正反交）第21页/共31页3、3支试管分别装有红眼雄果蝇和两种不同基因型的红眼雌果蝇，还有1支试管内装有白眼雄果蝇。请利用
23、实验室条件设计最佳方案，鉴别并写出上述3支试管内果蝇的基因型(已知红眼对白眼为显性，显性基因用B表示)。答案：先根据第二性征鉴别3支试管内果蝇的性别，若某试管内为红眼雄性果蝇，则该试管内果蝇基因型为XBY。再用白眼雄性果蝇分别与另两支试管内的红眼雌性果蝇交配。若后代中出现性状分离，则该试管中果蝇的基因型为XBXb；若后代中不出现性状分离，则该试管中果蝇的基因型为XBXB。第22页/共31页解析 纯合子、杂合子鉴定的方法通常有两种，即自交法与测交法。采用自交法，如果后代出现性状分离，则此个体为杂合子；若后代中没有性状分离，则此个体为纯合子。采用测交法，如果后代中只有显性性状，则被鉴定的个体为纯合
24、子；如果后代中既有显性性状又有隐性性状出现，则被鉴定的个体为杂合子。一般来说，动物常用测交法，而植物最简便的方法是采用自交法。果蝇的红眼与白眼为一对相对性状，红眼为显性性状，白眼为隐性性状，控制这对性状的基因位于X染色体上。雄果蝇的基因型有两种，XBY(红眼)、XbY(白眼)；雌果蝇的基因型有3种：XBXB(红眼)、XBXb(红眼)、XBXb(白眼)；雌雄果蝇可以通过观察成体的第二性征的差别来直接鉴定。通过以上的分析可知，唯有红眼雌果蝇的基因型(有XBXB和XBXb两种基因型)需要鉴别。采用测交法，可选白眼雄果蝇与红眼雌果蝇直接交配，若后代有白眼果蝇，说明该红眼雌果蝇为杂合子，基因型为XBXb
25、；若后代全为红眼果蝇，说明该红眼果蝇是纯合子，基因型为XBXB。第23页/共31页4、已知牛的有角和无角为一对相对性状，由常染色体上的等位基因A和a控制。在自由放养多年的牛群中，无角的基因频率与有角的基因频率相等，随机选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。根据上述结果能否确定这对相对性状中的显性性状？请简要说明推理过程。为了确定有角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)第24页/共31页解析 判断显、隐性状的方法：两个相
26、对性状的亲本杂交，若子代只表现一个亲本的性状，则这个性状为显性；若子代表现出两个亲本的性状，可用假设法判断-假设某一个亲本的性状为显性(隐性)，按照假设的条件去推算，若与假设不相符，则假设不成立，可判断出亲本的显隐性；若与事实相符，应再假设另一亲本的性状推算是否与事实相符，如果也与事实相符，则无法判断显、隐性，可再设计实验予以确认，设计的原则一般是选用相同性状的个体杂交，若后代一旦出现不同性状(除了基因突变)，则这一不同性状一定是隐性。第25页/共31页 本题以一对等位基因控制的一对相对性状的遗传作为知识载体，一方面考查基因的分离定律，另一方面考查根据表现型来分析相对性状显隐性的关系的分析与推
27、理能力。牛的有角和无角是由一对等位基因(且位于常染色体上)控制的相对性状，但不知哪个性状为显性，哪个性状为隐性；要鉴定牛的有角与无角之间的显隐性关系，可通过具有相对性状的公牛与母牛交配，如果只出现其中的一个性状，则出现的这个性状为显性性状；或通过两个具有相同性状的公牛与母牛交配，如果产生的多个后代出现两种性状(即性状分离)，与两亲本不同的性状为隐性性状，相同的性状为显性性状。第26页/共31页要确定牛的有角和无角的显隐性关系，若选两种不同性状的育龄异性牛交配繁殖，因为显性性状有两种基因型，会出现其后代中两种性状的牛的个体数目差不多，那就不太好判断其显隐性了；如果当两个具有相同性状的育龄公牛、母
28、牛(或具有很多对相同性状的育龄异性牛)交配，产生的多个后代出现了两种不同的性状(即发生了性状分离)，这样就能分辨出显隐性了，即与两亲本性状不同的性状为隐性(也就是相当于“无中生有”)，与两亲本相同的性状为显性。第27页/共31页答案：(1)不能确定。无角和有角都可能是显性。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无角，概率各为1/2。6个组合后代合计出现3头无角小牛、3头有角小牛。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的后代或无角或为有角，概率各为1/2。由于配子的随机结合及后代
29、数量少，实际分离比例可能偏离1/2。所以，根据6个组合后代出现3头无角小牛，含有Aa基因型的母牛数应大于或等于3头。(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。第28页/共31页规律：确定显隐性性状时首选自交，看其后代有无性状分离，若有则亲本的性状为显性性状。其次，让具有相对性状的两亲本杂交，看后代的表现型，若后代表现一种亲本性状，则此性状为显性性状。考虑各种情况，设定基因来探究后代的表现型是否符合题意来确定性状的显隐性。隐性性状的亲本自交后代都是隐性性状。第29页/共31页5.回答
30、下列有关遗传问题：在一群体型一直较正常的牛群中出现了一头矮生雄牛，某研究小组在讨论该矮生雄牛形成原因时，有三种不同的观点。观点一：种群中某一个体产生了隐性突变，该突变基因随着个体间的交配，在群体中得以扩散，矮生基因携带者交配后发生性状分离产生该矮生雄牛。观点二：由于非遗传因素（如饲养条件）的因素引起的。观点三：_。请你设计一个杂交试验，根据子一代杂交结果得出相应的结论。（说明：若是遗传因素，则这一相对性状由常染色体上的一对等位基因控制）（1）杂交试验方案_，在正常的饲养条件下，观察子代的表现。是由于显性突变的直接结果。让该矮雄与该群体中多头正常雌牛交配（2）杂交结果及结论：若子代出现_情况，则观点一正确。若子代出现_情况，则观点二正确。若子代出现_情况，则观点三正确。正常牛与矮牛，且数量上正常牛明显多于矮牛全为正常牛正常牛与矮牛，且数量上无显著差异或只出现正常牛第30页/共31页