高考热点集训(5)——遗传实验设计
题型1　相对性状中显、隐性关系确定的实验设计
(1)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。
(2)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。
(3)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。
(4)隐性性状的亲本自交后代都是隐性性状。
            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。
(1)根据上述结果能否确定这对相对性状中的显性性状？请简要说明推理过程。
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或为有角或为无角,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。②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，概率各为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，只要母牛中含有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头无角小牛和3头有角小牛。
(2)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，预期实验结果并得出结论)
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。
[解析](1)判断显、隐性性状的方法：两个相对性状的亲本杂交，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。(2)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、母牛(或具有很多对相同性状的育龄异性牛)交配繁殖,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。
题型2　纯合子、杂合子鉴定的实验设计
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。
          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)。
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。
[解析]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)；雌果蝇的基因型有三种：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；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。
题型3　根据性状判断生物性别的实验设计
要通过性状来判断生物性别，应用伴性遗传规律，即选择控制性状的基因在性染色体上。在选择亲本时，只要让具有同型性染色体(XX或ZZ)的个体表现型是隐性性状，具有异型性染色体(XY或ZW)的个体表现型是显性性状即可。这样在子代中具有同型性染色体(XX或ZZ)的个体表现型是显性性状，具有异型性染色体(XY或ZW)的个体表现型是隐性性状。
          有一种雌雄异株的草本经济植物，属XY型性别决定,但雌株是性杂合子(即XY),雄株是性纯合子(即XX)。已知其叶片上的斑点是X染色体上的隐性基因(b)控制的。某园艺场要通过杂交培育出一批在苗期就能识别雌雄的植株,则应选择：
(1)表现型为________的植株作母本，其基因型为________。表现型为________的植株作父本，其基因型为________。
(2)子代中表现型为________的是雌株。子代中表现型为________的是雄株。
无斑点
XBY
有斑点
XbXb
有斑点
无斑点
[解析]题中已知，某植物为XY型性别决定，并且也已知控制叶片有斑点与无斑点这一相对性状的基因位于X染色体上。不同于一般XY型性别决定的是：雌株是性杂合子，雄株是性纯合子。由题意可知：雌株基因型为XBY、XbY，表现型为无斑点、有斑点。雄株基因型为XBXB、XBXb、XbXb,表现型分别为无斑点、无斑点、有斑点。通过6个杂交组合的分析,可知要通过性状判断性别，则应选无斑点的雌株(XBY)与有斑点的雄株(XbXb)杂交，这样在苗期表现为有斑点(XbY)的则为雌株，表现为无斑点(XBXb)的则为雄株。
题型4　基因在常染色体还是X染色体上的实验设计
(1)伴性遗传与性别有关；正交与反交后代有时结果不一样，性状的出现往往与性别有关。
(2)找准同一生物的同一性别群体，看其显性与隐性性状出现的比例是否为1∶1，若是，则最可能是常染色体上的基因控制的遗传,若不是则最可能是性染色体上的基因控制的遗传。
(3)若通过一次杂交实验鉴别某等位基因是在常染色体还是在X染色体上，应选择的杂交组合为：隐性性状的雌性与显性性状的雄性。
           一只雌鼠的一条染色体上某基因发生突变，使野生型变为突变型。该鼠与野生型鼠杂交，F1的雌雄鼠中均既有野生型，又有突变型。假如仅通过一次杂交实验必须鉴别突变基因是在常染色体上还是在X染色体上，F1的杂交组合最好
选择(　　)
A．野生型(雌)×突变型(雄)
B．野生型(雄)×突变型(雌)
C．野生型(雌)×野生型(雄)
D．突变型(雌)×突变型(雄)
A
[解析](1)由条件可知，突变型是显性性状，野生型是隐性性状；选择隐性性状的雌鼠与显性性状的雄鼠杂交时，若后代雌鼠全为显性性状，雄鼠全为隐性性状，则该基因位于X染色体上；若后代雌雄鼠中都有显性性状，则该基因位于常染色体上。
(2)确定F1的基因型。
①假定该基因位于常染色体上：
②假定该基因位于X染色体上：
可见，不论基因位于常染色体还是X染色体上，F1的雌雄鼠中既有野生型，又有突变型，证明前面两点的推论是正确的。
验证：若假设基因位于常染色体上：
第一种可能：AA×aa其后代无论雌雄全为显性；
第二种可能：Aa×aa雌雄鼠中既有显性性状又有隐性性状。
若假设基因位于X染色体上：
XaXa×XAY其后代雌鼠全为显性性状，雄鼠全为隐性性状。
(3)推断A、B、C、D 4个杂交组合F2的表现型：
A：假设基因在常染色体上：
所以，用隐性性状的雌鼠与显性性状的雄鼠杂交时，若后代雌鼠全为显性性状，雄鼠全为隐性性状，则该基因位于X染色体上；若后代雌雄鼠中都有显性性状，则该基因位于常染色体上。故正确答案为A。
题型5　环境因素(外因)和遗传因素(内因)对生物性
状影响的实验设计
(1)生物性状既受基因的控制，又受环境的影响。
(2)当发生性状改变时，有可能是由基因决定的，也有可能是由环境影响的。
(3)探究生物性状的改变是由基因还是由环境引起的，需要改变环境进行实验探究。
           一种以地下茎繁殖为主的多年生野菊花，分别生长在海拔10 m、500 m、1 000 m处的同一山坡上。在相应生长发育阶段，同一海拔的野菊株高无显著差异，但不同海拔的野菊株高随海拔的增高而显著变矮。为检验环境和遗传因素对野菊株高的影响，请完成以下实验设计。
(1)实验处理：春天，将海拔500 m、1 000 m处的野菊幼苗同时移栽于10 m处。
(2)实验对照：生长于_____________________m处的野菊。
(3)收集数据：第2年秋天____________________。
测量株高，记录数据
10 m、500 m、1 000 m
(4)预测支持下列假设的实验结果。
假设一：野菊株高的变化只受环境因素的影响，实验结果是:移栽至10 m处野菊株高
___________________________________________________。
假设二：野菊株高的变化只受遗传因素的影响，实验结果是:移栽至10 m处野菊株高
___________________________________________________。
假设三：野菊株高的变化受遗传和环境因素的共同影响，实验结果是：移栽至10 m处野菊株高
___________________________________________________。
比原海拔10 m处矮，比原海拔处高
与原海拔10 m处野菊株高无显著差异
与原海拔处(500 m、1 000 m)野菊株高无显著差异
[解析]本题已知的信息是：在相应生长发育阶段，同一海拔的野菊株高无显著差异，但不同海拔的野菊株高随海拔的增高而变矮，即10 m处的高于500 m处的，500 m的高于1 000 m处的野菊株高。未知的是环境和遗传因素对野菊株高的影响,也即本实验要解决的问题。
确定实验的目的:不同海拔的野菊株高随海拔的增高而变矮,这种现象是受环境的影响,还是受遗传因素的影响,或者二者共同作用的结果。从而明确实验研究的问题和最终要达到的目的。
根据实验目的做出假设:(1)野菊株高的变化只受环境的影响;(2)野菊株高的变化只受遗传因素的影响；(3)野菊株高的变化受环境和遗传因素共同影响。
本题是为验证环境和遗传因素对野菊株高的影响，所以观测的指标应是野菊的株高。
预测结果得到实现，假设成立；预测结果没有出现，假设不成立，并对结果加以说明、解释或评价；对预期以外的结果做出恰当的分析和说明。
假设一：野菊株高的变化只受环境因素的影响。那么当环境条件相同而遗传因素不同时，野菊的株高也应相同，从海拔500 m、1 000 m处移栽于10 m处的野菊株高与原来海拔10 m处的野菊株高无显著差异。
假设二：野菊株高的变化只受遗传因素的影响。那么不同海拔的野菊株高随海拔的增高而变矮，就说明不同海拔处的野
菊遗传因素不同；当遗传因素相同时，即使环境因素发生变化，野菊的株高也应不变。因此在海拔500 m、1000 m处移栽于10 m处的野菊株高与原海拔处的野菊株高无显著差异。
假设三：野菊株高的变化受遗传和环境因素的共同影响。那么环境条件或遗传因素的不同，都会导致野菊株高的不同。所以从海拔500 m、1 000 m处移栽于10 m处的野菊株高比原10 m处的野菊矮，比原海拔处高。
1．下面为果蝇三个不同的突变品系与野生型正交与反交的结果，试分析回答问题。
(1)组数 ① 的正交与反交结果相同，控制果蝇突变型 a 的基因位于________染色体上，为________性突变。
隐
常
(2)组数②的正交与反交结果不相同，用遗传图解说明这一结果(基因用 B 、 b 表示)。
由题意可知，该突变基因位于 X 染色体上，为隐性突变。因此，正交与反交的遗传图解如下图：
(亦可先画遗传图解，后对突变基因的位置、显隐性进行说明)
 (3)解释组数③正交与反交不同的原因。
由题可推知，突变的基因最可能位于细胞质中，属于细胞质遗传，表现出母系遗传的特点，即杂交所得的子代总表现出母本的性状。
2．果蝇是一种非常小的蝇类，遗传学家摩尔根曾因对果蝇的研究而获得“诺贝尔奖”。近百年来，果蝇被应用于遗传学研究的各个方面，而且它是早于人类基因组计划之前而被测序的一种动物。请回答下列有关问题。
(一)对果蝇基因组进行研究，应测序________条染色体，它们是_______________________________________________。
(二)已知果蝇的红眼和白眼是一对相对性状(红眼W、白眼w),且雌雄果蝇均有红眼和白眼类型。现有若干红眼和白眼的雌雄果蝇，若用一次交配实验即可证明这对基因位于何种染色体上，请选择交配的亲本表现型：
__________________________________________________。
5
3对常染色体各一条，性染色体X和Y
白眼雌果蝇和红眼雄果蝇
实验预期及相应结论为：
①___________________________________________________
________________________。
②___________________________________________________
________________________。
③___________________________________________________
_________________________。
    子代中雌、雄果蝇既有红眼又有白眼，则这对基因位于常染色体上
   子代中雌果蝇全部红眼，雄果蝇全部白眼，则这对基因位于X染色体上
子代中雌、雄果蝇全部红眼，则这对基因位于常染色体上
(三)已知果蝇红眼与白眼基因位于X染色体上，图Ⅰ至图Ⅲ表示果蝇的减数分裂。

?
?
(1)图Ⅱ细胞叫______________，图Ⅲ细胞叫__________。
(2)若图示果蝇与白眼果蝇杂交，后代中出现了红眼，请在图A中标出眼色基因。
精细胞
次级精母细胞
(3)如果图示果蝇为红眼，图Ⅲ中a与一只红眼果蝇的卵细胞融合发育成一只白眼果蝇，该果蝇的性别是________，请在B图中画出c的染色体组成。

雄性
(四)果蝇的长翅(V)对残翅(v)为显性，但是，即使是纯合长翅品种的幼虫，在35 ℃温度条件下培养(正常培养温度为25 ℃),长成的成体果蝇却成为残翅。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：
__________________________________________________________________________________________________________   
___________________________________________________。                                                                                                                   
不能遗传，因为这种残翅性状是单纯由于环境条件的改变而引起，其遗传物质(或基因型)没有改变
方法步骤：①让这只残翅果蝇与正常温度条件下发育成的异性残翅果蝇(基因型为vv)交配；②使其后代在正常温度条件下发育
结果分析：
________________________________________________________________________________________________________。

结果分析:①若后代均为残翅果蝇,则这只果蝇为纯合vv；②若后代有长翅果蝇出现，则说明这只果蝇为“表型模拟”
3．(1)已知果蝇的红眼(A)对白眼(a)为显性,位于X 染色体上,灰身(B)对黑身(b)为显性,位于常染色体上。两只灰身红眼雌、雄果蝇交配得到以下类型和数量的子代。

①两只灰身红眼亲本的基因型为________________。
②让子代中灰身雄蝇与黑身雌蝇杂交，后代中黑身果蝇所占比例为________。
③在子代中,纯合灰身红眼雌蝇占全部子代的比例为________,杂合灰身红眼雌蝇占全部子代的比例为________。
BbXAXa和BbXAY
(2)已知果蝇的直毛与非直毛是一对等位基因。若实验室有纯合的直毛和非直毛雌、雄果蝇亲本，你能否通过一代杂交试验确定这对等位基因是位于常染色体上还是X染色体上？请说明推导过程。
能　取直毛雌雄果蝇与非直毛雌雄果蝇,进行正交和反交(即直毛×非直毛,非直毛×直毛)。若正、反交后代性状表现一致,
则该等位基因位于常染色体上，若正、反交后代性状表现不一致，则该等位基因位于X染色体上。
(3)若已知果蝇的直毛和非直毛是位于X染色体上的一对等位基因(基因用D、d表示)。但实验室只有从自然界捕获的、有繁殖能力的直毛雌、雄果蝇各一只和非直毛雌、雄果蝇各一只，你能否通过一次杂交试验确定这对相对性状中的显性性状，请用遗传图解表示并加以说明和推导。
能
解法一：
任取两只不同性状的雌、雄果蝇杂交.若后代只出现一种性状,则该杂交组合中的雄果蝇代表的性状为隐性(如图一)。若后代果蝇雌、雄各为一种性状，则该杂交组合中雄果蝇代表的性状为显性(如图二)。若后代中雌、雄果蝇均含有两种不同的性状且各占1/2，则该杂交组合中雄果蝇性状为隐性。(如图三)。
解法二：任取两只不同性状的雌、雄果蝇杂交。若子代雌蝇不表现母本性状(如图二)，则亲本雄蝇性状为显性。若子代雌蝇要表现母本性状(如图一、三),则亲本雄蝇性状为隐性。
4．下表列出6种纯系果蝇各自的特殊性状，以及控制该性状的基因所在染色体的编号。其中，野生型果蝇的各种性状均为显性，各个纯系果蝇的特殊性状为隐性，其它性状与野生型果蝇相同。
*果蝇红眼(W)对白眼(w)是显性，红眼(P)对紫眼(p)是显性， 但白眼与紫眼不是相对性状。
(1)若用常染色体上基因控制的翅和眼的性状，设计一组自由组合规律的遗传实验时，应选择的纯系及其基因型为：________×________。
(2)若通过一次交配实验，获得基因型为Vv XwY的长翅白眼雄果蝇，选作母本和父本的纯系果蝇及其基因型为：____________×___________。
(3)若①野生型处女雌果蝇与③黑身型雄果蝇交配，其F1的雌雄个体间自由交配，后代中野生型与黑身型的比例为________；从中取出全部的野生型雌雄个体，使之自由交配,下一代中野生型与黑身型的比例为________。
8∶1
④(vvRR)
⑥(VVrr)
②(VVXwXw)
④(vvXWY)
3∶1
5．从一个自然果蝇种群中选出一部分未交配过的灰色和黄色两种体色的果蝇，这两种体色的果蝇数量相等，每种体色的果蝇雌雄各半。已知灰色和黄色这对相对性状受一对等位基因控制，所有果蝇均能正常生活，性状的分离符合遗传的基本定律。请回答下列问题：
(1)种群中的个体通过繁殖将各自的________传递给后代。
(2)确定某性状由细胞核基因决定，还是由细胞质基因决定，可采用的杂交方法是________________。
(3)如果控制体色的基因位于常染色体上，则该自然果蝇种群中控制体色的基因型有________种；如果控制体色的基因位于X染色体上，则种群中控制体色的基因型有________种。
基因
正交和反交
3
5
(4)现用两个杂交组合：灰色雌蝇×黄色雄蝇、黄色雌蝇×灰色雄蝇，只做一代杂交试验，每个杂交组合选用多对果蝇。推测两个杂交组合的子一代可能出现的性状，并以此为依据,对哪一种体色为显性性状，以及控制体色的基因位于X染色体上还是常染色体上这两个问题，做出相应的推断。(要求：只写出子一代的性状表现和相应推断的结论)
①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。
②如果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。
③如果在杂交组合灰色雌蝇×黄色雄蝇中，子一代中的雄性全部表现灰色，雌性全部表现黄色；在杂交组合黄色雌蝇×灰色雄蝇中，子一代中的黄色个体多于灰色个体，则黄色为
显性，基因位于X染色体上。
④如果在杂交组合黄色雌蝇×灰色雄蝇中，子一代中的雄性全部表现黄色，雌性全部表现灰色；在杂交组合灰色雌蝇×
黄色雄蝇中，子一代中的灰色个体多于黄色个体，则灰色为
显性，基因位于X染色体上。
6．甲豌豆表现为绿豆荚红花、乙豌豆表现为黄豆荚白花，已知两株豌豆为纯合体，据此回答下列问题：
(1)用乙豌豆的花粉为甲豌豆授粉后,甲豌豆植株上均结绿豆荚,其中种子种下后,F1代均开红花，由此可判断出的显隐关系是________________________。
(2)乙豌豆自交后代中，如果出现了一株开红花的豌豆，则可能是_________的结果。如果将乙豌豆植株的根切片进行组织培养,其长成的植株的性状表现最可能是________________。
(3)设绿豆荚由基因a控制，花色由B、b基因控制，让甲、乙豌豆(亲代)杂交,花色将在________代植株上出现性状分离。F2代植株中，与甲豌豆基因型相同的占总数的________，与乙豌豆表现型相同的占总数的________________。
3/16
红花为显性，白花为隐性
基因突变
黄豆荚白花
F2
1/16
(4)若要尽快由甲、乙豌豆杂交获得黄豆荚红花的纯合体(AABB)，那么在获得F1后应采用的方法步骤是：
①________________________________________________；
②________________________________________________；
③________________________________________________。
选出黄豆荚红花植株
取F1的花药离体培养出单倍体幼苗
用适宜浓度的秋水仙处理幼苗
7．分析回答下列(1)(2)小题
(1)女娄菜为雌雄异株的植物，雌株的性染色体为XX，雄株的性染色体为XY。在女娄菜中存在着一种金黄色植株的突变体,这一突变由隐性基因a控制,该基因位于X染色体上,并使含有该基因的雄配子致死。分析下列杂交组合的结果回答问题:
 ①若杂交后代全部为绿色雄性个体，则亲本的基因型为____________________。
 ②若杂交后代全部为雄性，且绿色与金黄色个体各占一半，则亲本的基因型为________________。
XAXA、XaY
XAXa、XaY
③若后代性别比例为1∶1，绿色与金黄色个体的比例为3∶1,则亲本的基因型为________________。
 ④杂交组合①②的后代全部为雄性的原因是：由于__________________________，使这两个杂交组合中的雄性个体没有________型的雄配子产生，只能产生含________的雄配子；而雌性个体产生的配子可能有___________两种。
(2)从事玉米研究的遗传学家有3个纯种品系，其基因型分别是甲:aaBBCC，乙:AAbbCC,丙：AABBcc。由于基因a、b、c所决定的性状会提高玉米的市场价值，请回答下列问题：
(假定三个基因是独立分配的，玉米可以自交和杂交)
XAXa、XAY
突变基因a使雄性配子致死
Xa
Y
XA和Xa
①获得aabbcc个体的杂交方案有多种，请写出其中简便有效的杂交方案。(如果用遗传图示表示，要有简要说明)　
第一年：甲与丙(甲与乙、乙与丙)杂交，获得F1代种子。
第二年:种植F1和纯系乙(丙、甲),让F1与纯系乙(丙、甲)杂交,获得F2代种子。
第三年：种植F2，让F2自交，获得F3代种子。
第四年:种植F3,植株长成后,选择aabbcc表现型个体,使其自交,保留种子。
遗传图示法：
F3　无aabbcc　无aabbcc　无aabbcc　aabbcc(种植F3，
植株长成后，选择此表现型，自交留种)
②此杂交育种方案中，aabbcc表现型个体出现时的概率是
_____________。
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