遗传学的实验设计与分析.ppt

遗传学的实验设计与分析,考向一判定基因位置关系的实验设计【典例】(2013·全国卷)一对相对性状可受多对等位基因控制，如某植物花的紫色(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：该实验的思路：_。预期实验结果和结论：_。,【解题探究】1.明确两种植株的基因型：(1)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，则该紫花植株为_(填“纯合子”或“杂合子”)。(2)白花植株自交，后代均表现为白花，说明白花植株为_(填“纯合子”或“杂合子”)。,纯合子,纯合子,2.判断未知个体的基因型的方法：要判断一株白花植株的基因型是否与已知白花植株的基因型相同，方法是_。,与该白花植株杂交,【解析】本题以多对等位基因对一对相对性状的控制为命题线索，综合考查孟德尔定律等知识。(1)题干已强调“大量种植该紫花品系时，偶然发现了1株白花植株”，说明该紫花品系为显性纯合，因此，其基因型为AABBCCDDEEFFGGHH。由于5个白花品系与该紫花品系只有一对等位基因存在差异，因此5个白花品系的基因型只有一对基因为隐性纯合，如aaBBCCDDEEFFGGHH或AAbbCCDDEEFFGGHH等。,(2)依据题意，紫花品系中偶然发现1株白花植株，这株白花植株可能是该紫花品系中原存在一对杂合基因，通过杂交产生性状分离得到了5个白花品系中的一个，或是该紫花品系另外的显性基因突变产生的。若是前者，新发现的白花植株(若只用隐性的那一对基因表示为：aa)应与前5个白花品系之一有相同的隐性纯合基因(即其中之一必然也含有aa)；若为后者，新发,现的白花植株应为新突变的隐性基因(若只用隐性的那一对基因表示为：bb)，且此基因在前5个白花品系表现为显性纯合(即都没有bb，而是BB)。故可通过将该白花植株后代分别与5个白花品系杂交，观察子一代花色：若后代出现白花，则为前者；若后代没有白花，则为后者。,答案：(1)AABBCCDDEEFFGGHHaaBBCCDDEEFFGGHH(2)用该白花植株的后代分别与5个白花品系杂交，观察子代的花色在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；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,备考这样做1.判断两个品系的相同隐性性状是否由相同基因控制：(1)实验设计：将具有隐性性状的个体杂交。(2)结果分析：若子代均表现为_性状，则这两个品系的相同隐性性状是由相同的隐性基因控制的，如aabb×aabbaabb。,隐性,若子代均表现为_性状，则这两个品系的相同隐性性状是由不同的隐性基因控制的，如AAbb×aaBBAaBb。,显性,2.判断两对等位基因是否位于一对同源染色体上：(1)自交法：实验设计：具有两对相对性状的纯合亲本杂交得F1，让F1_，观察F2的性状分离比。,自交,结果分析：a.若子代出现_的性状分离比，则这两对基因位于_对同源染色体上；b.若子代出现_的性状分离比，则这两对基因位于_对同源染色体上。,9331,两,31,一,(2)测交法：实验设计：具有两对相对性状的纯合亲本杂交得F1，让F1_，观察F2的性状分离比。,与隐性纯合子杂交,结果分析：a.若子代出现_的性状分离比，则这两对基因位于_对同源染色体上；b.若子代出现_的性状分离比，则这两对基因位于_对同源染色体上。,1111,两,11,一,预测这样练1.小鼠的体色由两对基因控制，Y代表黄色，y代表灰色，B决定有色素，b决定无色素(白色)。已知Y与y位于1号染色体上。现有纯合黄色雌鼠(BBYY)和纯合白色雄鼠(bbyy)，请设计实验探究另一对等位基因是否也位于1号染色体上(仅就体色而言，不考虑其他性状和交叉互换)。,(1)实验步骤：选择上述雌鼠和雄鼠杂交得到F1；_；观察统计_。,(2)结果及结论：若_，则另一对等位基因不位于1号染色体上；若_，则另一对等位基因也位于1号染色体上。,【解析】根据题意分析：如果另一对等位基因也位于1号染色体上，则完全连锁，符合基因分离定律；如果另一对等位基因不位于1号染色体上，则符合基因自由组合定律。因此可让题中的父本和母本杂交得到F1，再让F1雌雄成鼠自由交配(或让多只F1雌鼠与父本白鼠交配)得到F2，观察统计F2中小鼠的毛色。若子代小鼠毛色表现为黄色灰色白色=934(或黄色灰,色白色=112)，则另一对等位基因不位于1号染色体上；若子代小鼠毛色表现为黄色白色=31(或黄色白色=11)，则另一对等位基因也位于1号染色体上。,答案：(1)让F1雌雄成鼠自由交配得到F2(或让多只F1雌鼠与父本白鼠交配)F2中小鼠的毛色(或观察统计子代小鼠的毛色)性状分离比(2)子代小鼠毛色表现为黄色灰色白色=934(或黄色灰色白色=112)若子代小鼠毛色表现为黄色白色=31(或黄色白色=11),2.番茄是二倍体植物。有一种三体，其6号染色体的同源染色体有3条，在减数分裂联会时，3条同源染色体中的任意2条随意配对联会形成一个四分体，另1条同源染色体不能配对。减数第一次分裂的后期，组成四分体的同源染色体正常分离，另一条染色体随机地移向细胞的任何一极，而其他染色体正常配对、分离。分析回答：,(1)从变异类型的角度分析，三体的形成属于_。(2)若三体番茄的基因型为AABBb，则其产生的花粉的基因型及其比例为_。其根尖分生区一细胞连续分裂两次所得到的子细胞的基因型为_。(3)现以马铃薯叶型(dd)的二倍体番茄为父本，以正常,叶型(DD或DDD)的三体纯合子番茄为母本，设计杂交实验，判断D(或d)基因是否在第6号染色体上。最简单可行的实验方案是_。实验结果：若杂交子代_，则_。若杂交子代_，则_。,【解析】(1)根据题意可知，正常番茄中体细胞的6号染色体是2条，三体的6号染色体是3条，属于染色体数目变异。(2)三体番茄的基因型为AABBb，A、A随同源染色体分离而分离，B、B、b随同源染色体分离而分离是随机的，因此产生的配子的基因型及比例是ABBABbABAb=1221；根尖细胞进行有丝分裂，分裂后,形成的子细胞的基因型与亲代细胞相同，都是AABBb。(3)如果D(d)基因不在6号染色体上，则马铃薯叶的基因型是dd，正常叶的基因型是DD，杂交子代的基因型是Dd，与dd进行测交，测交后代的基因型及比例是Dddd=11，前者是正常叶，后者是马铃薯叶。如果基因位于6号染色体上，则马铃薯叶的基因型是dd，正常叶的基因型是DDD，杂交子代的基因型是Dd、,DDd，其中DDd是三体植株，DDd与dd进行测交，DDd产生的配子的基因型及比例是DDDDdd=1221，测交后代的基因型是DdDDdDdddd=1221，其中Dd、DDd、Ddd表现为正常叶，dd表现为马铃薯叶。,答案：(1)染色体数目变异(2)ABBABbABAb=1221AABBb(3)F1与马铃薯叶型的二倍体番茄杂交正常叶马铃薯叶=11D(或d)基因不在第6号染色体上正常叶马铃薯叶=51D(或d)基因在第6号染色体上,考向二验证性状的遗传是否遵循孟德尔的遗传规律【典例】(2013·全国卷)已知玉米子粒黄色(A)对白色(a)为显性，非糯(B)对糯(b)为显性，这两对性状自由组合。请选用适宜的纯合亲本进行一个杂交实验来验证：子粒的黄色与白色的遗传符合分离定律；,子粒的非糯和糯的遗传符合分离定律；以上两对性状的遗传符合自由组合定律。要求：写出遗传图解，并加以说明。,【解题探究】1.明确基因的分离定律和自由组合定律的研究对象：(1)基因的分离定律研究对象是_的遗传规律。(2)基因的自由组合定律的研究对象是_上的_基因的遗传规律。,一对等位基因,非同源染色体,非等位,2.记住验证基因的分离定律和自由组合定律的实验结果：(1)验证基因的分离定律的实验结果：用杂合子自交，子代出现显性隐性=_的性状分离比。用测交的方法，子代出现显性隐性=_的性状分离比。,31,11,(2)验证基因的自由组合定律的实验结果：用双杂合子自交，子代出现双显性一种单显性另一种单显性双隐性=_的性状分离比。用测交的方法，子代出现双显性一种单显性另一种单显性双隐性=_的性状分离比。,9331,1111,【解析】本题考查对遗传定律的运用能力。常用的验证孟德尔遗传定律的方法有自交法和测交法，植物常用自交法进行验证。根据一对相对性状遗传实验的结果，若杂合子自交，后代出现两种表现型且比例为31，则该对性状的遗传符合分离定律；根据两对相对性状遗传实验结果，若双杂合子自交，后代出现四种表现型且比例为9331，则两对性状的遗传符,合自由组合定律。使用测交法时，若杂合子测交后代出现两种表现型且比例为11，则该对性状的遗传符合分离定律；若双杂合子测交后代出现四种表现型且比例为1111，则两对性状的遗传符合自由组合定律。,答案：,F2子粒中：若黄粒(A_)白粒(aa)=31，则证明子粒的黄色与白色的遗传符合分离定律；若非糯粒(B_)糯粒(bb)=31，则证明子粒的非糯和糯的遗传符合分离定律；若黄色非糯粒黄色糯粒白色非糯粒白色糯粒=9331，即A_B_A_bbaaB_aabb=9331，则证明两对性状的遗传符合自由组合定律,1.记住分离定律和自由组合定律的研究对象：(1)分离定律研究的是同源染色体上的_基因的遗传规律。(2)自由组合定律研究的是_染色体上的_基因的遗传规律。,等位,非同源,非等位,2.理解验证分离定律和自由组合定律的实验设计方法：,1,1,分离,2,2,自由组合,分离,自由组合,分离,自由组合,预测这样练1.现有四个果蝇品系(都是纯种)，其中品系的性状均为显性，品系均只有一种性状是隐性，其他性状均为显性。这四个品系的隐性性状及控制该隐性性状的基因所在的染色体如下表所示：,若需验证自由组合定律，可选择下列哪种交配类型 世纪金榜导学号77982156()A.×B.×C.×D.×,【解析】选B。个体所有基因都是显性纯合的，个体只有控制残翅的基因是隐性的，所以两个体杂交只产生一对基因杂合，只能验证基因的分离定律，不能验证基因的自由组合定律，A错误；要验证自由组合定律，必须两对或多对相对性状是在非同源染色体上，不能在同源染色体上。和分别含有残翅和紫红眼的隐性基因，且控制这两种性状的基因分别在、,号染色体上，杂交后两对基因都是杂合的，减数分裂过程中这两对等位基因分离的同时，非同源染色体上的非等位基因自由组合，B正确；和分别含有残翅和黑身的隐性基因，但是控制这两种性状的基因都在号染色体上，不能验证基因的自由组合定律，C错误；个体所有基因都是显性纯合的，个体只有控制紫红眼的基因是隐性的，所以两个体杂交只产生一,对基因杂合，只能验证基因的分离定律，不能验证基因的自由组合定律，D错误。,2.假定某植物籽粒中淀粉的非糯性(W)对糯性(w)为显性，非糯性的花粉遇碘呈蓝黑色，糯性的花粉遇碘呈红棕色。圆花粉粒(L)对长花粉粒(l)为显性。已知花粉可以当作配子进行研究，试设计实验判断两对基因是否符合基因的自由组合定律：(1)实验步骤：_。(2)结果预测：_。,【解析】由于非糯性花粉粒遇碘呈蓝黑色，花粉粒的形状也可以用显微镜观察，因此用碘液染色后可以观察花粉粒的颜色和形状，通过花粉粒的颜色和形状反映配子的类型。,答案：(1)用纯种的非糯性圆花粉粒类型的植株与纯种的糯性长花粉粒类型的植株杂交得到F1植株，取F1的花粉粒加碘液染色后，经显微镜观察花粉粒的形状(2)如果蓝黑色圆形蓝黑色长形红棕色圆形红棕色长形为1111，则符合自由组合定律；若四种花粉比例不符合1111，则不符合自由组合定律,3.已知番茄的抗病与感病、红果与黄果、多室与少室这三对相对性状各受一对等位基因的控制，抗病性用A、a表示，果色用B、b表示，室数用D、d表示。分析回答：(1)为了确定每对性状的显隐性，以及它们的遗传是否符合自由组合定律，现选用表现型为感病红果多室和_两个纯合亲本进行杂交，如果F1,表现抗病红果少室，则可确定每对性状的显隐性，并可确定以上两个亲本的基因型为_和_。(2)将F1自交得到F2，如果F2的表现型有_种，且它们的比例为_，则这三对性状的遗传符合自由组合定律。,【解析】(1)要判断性状的显隐性，有两种方法。一种是利用杂合子自交的方法，根据性状分离现象判断性状的显隐性。另一种方法是利用具有相对性状的纯合亲本杂交，F1表现的性状即为显性性状。因此本题选用第二种方法，其中一个亲本的表现型为感病红果多室，则另一个亲本的表现型为抗病黄果少室。根据F1的表现型可知，显性性状分别是抗病、红果、少室，,则感病红果多室亲本的基因型为aaBBdd，抗病黄果少室亲本的基因型为AAbbDD。(2)上述亲本杂交，F1基因型为AaBbDd，F1自交得到F2，由于3对基因自由组合，则F2表现型有8种，比例为279993331，由此证明这三对性状的遗传符合自由组合规律。,答案：(1)抗病黄果少室aaBBddAAbbDD(2)8279993331,考向三生物变异类型的实验探究【典例】(2014·山东高考节选)果蝇的灰体(E)对黑檀体(e)为显性，灰体纯合果蝇与黑檀体果蝇杂交，在后代群体中出现了一只黑檀体果蝇。出现该黑檀体果蝇的原因可能是亲本果蝇在产生配子过程中发生了基因突变或染色体片段缺失。现有基因型为EE、Ee和ee的,果蝇可供选择，请完成下列实验步骤及结果预测，以探究其原因。(注：一对同源染色体都缺失相同片段时胚胎致死；各型配子活力相同)(1)实验步骤：用该黑檀体果蝇与基因型为_的果蝇杂交，获得F1；F1自由交配，观察、统计F2表现型及比例。,(2)结果预测：如果F2表现型及比例为_，则为基因突变；如果F2表现型及比例为_，则为染色体片段缺失。,【解题探究】1.理解两种变异对基因型的影响：(1)若发生基因突变，该黑檀体果蝇基因型为_。(2)若发生染色体片段缺失，该黑檀体果蝇基因型为_。,ee,eo,2.掌握染色体变异的遗传分析：(1)分析方法：部分片段缺失的染色体与正常染色体遗传都遵循_。(2)实例：染色体片段缺失的黑檀体果蝇(eo)可产生_配子，基因型及比例可表示为_。,分离定律,两种,eo=11,【解析】正常情况下，灰体纯合果蝇与黑檀体果蝇杂交，其后代果蝇均为灰体，基因型均为Ee，若该黑檀体果蝇出现的原因是基因突变，则此黑檀体果蝇的基因型为ee；若该黑檀体果蝇出现的原因是染色体片段缺失，则此黑檀体果蝇的基因型为eo。若选用基因型为ee的果蝇杂交，F1和F2均为黑檀体，无法说明该黑檀体果蝇出现的原因，而选择基因型为EE或Ee的果蝇,与该黑檀体果蝇杂交，则能够根据F2的表现型及比例判断该黑檀体果蝇出现的原因，两种方案分析如下：若选用基因型为EE的果蝇与该黑檀体果蝇杂交，两种情况的遗传图解如下图：,若选用基因型为Ee的果蝇杂交，两种情况的遗传图解如下图：,答案：答案一：(1)EE(2)灰体黑檀体=31灰体黑檀体=41答案二：(1)Ee(2)灰体黑檀体=79灰体黑檀体=78,备考这样做1.理解几种生物变异类型的实验判断方法：(1)可遗传的变异与不可遗传的变异的判断方法：实验设计：变异个体自交或与正常个体_。结果分析：若子代出现该变异性状，则为_的变异，若子代不出现该变异性状，则为_的变异。,杂交,可遗传,不可遗传,(2)突变体显隐性的判断方法：,显,显,隐,隐,2.辨析染色体数目变异产生异常配子的类型：染色体数目变异通常用染色体上的基因做标记进行实验探究，但需要明确变异产生的异常配子的类型：(1)同源染色体不分离：产生含_的配子和_的配子。(2)姐妹染色单体分开后不分离：产生含_的配子和_的配子。,一对等位基因,不含该基因,一对相同基,因,不含该基因,预测这样练1.核能是一种清洁能源，但核能也是一把双刃剑。某研究小组对切尔诺贝利事故前后的某种雌雄异株植物(12对同源染色体，性染色体组成为XY型)进行研究，发现一雄性植株性状与野生型植株有明显差异。在事故前，该地区从未发现过该种性状的植株。分析回答下列问题：,(1)为确定该突变性状是否属于可遗传变异，可采取的杂交方案是_。若后代出现_现象，则说明该突变性状是可遗传的变异。(2)若研究发现该突变性状是可遗传的变异，但不知是由染色体变异造成，还是基因突变造成的，研究小组,可以采取的最为简便的方法是将该雄性植株和野生型植株的根尖制作临时装片，用显微镜观察比较_。(3)若进一步研究发现该突变性状是基因突变产生的，则该突变基因的结构有可能发生了_的变化。,(4)继续研究发现该突变性状由一对等位基因(A、a)控制，为确定该突变基因的显隐性和所在染色体的位置，某同学设计了该突变雄株与多株纯合野生雌株杂交的杂交方法，则预期该杂交后代最多有_种现象，若出现_现象，则无法判断该突变基因在哪种染色体上，请用遗传图解及恰当文字说明理由。,【解析】(1)该突变植株为雄性，应与多株野生型雌性植株杂交，获得较多的子一代，再让这些植株进行自交，看子二代是否出现突变性状。若出现突变性状，则必为可遗传的变异。观察子二代而不观察子一代的原因是突变的性状可能为隐性性状，子一代中不能表现出突变性状。,(2)染色体变异可以通过显微镜观察得知，染色体变异包括结构和数目的变异，因此应观察染色体的形态和数目。(3)基因突变包括碱基对的替换、增添和缺失。(4)若为常染色体显性突变，则子一代中突变型野生型=11，与性别无关；若为常染色体隐性突变，则子一代中全部为野生型。若为X染色体显性突变，则子一,代中雌性全部为突变型，雄性全部为野生型。若为X染色体隐性突变，则子一代中全部为野生型；因存在等位基因，所以不可能存在于Y染色体。若出现后代都为野生型的现象，则该突变性状一定为隐性性状，但突变基因可能位于常染色体或X染色体上，二者遗传图解表示如下：,答案：(1)在该地区，让该雄性植株与多株野生型雌株杂交，获得的子一代再自交，观察、统计子二代的表现型突变性状(2)染色体的形态和数目(3)碱基对的缺失、增添或替换(4)4后代都为野生性状,遗传图解：当该突变性状为隐性性状时，无论该突变基因在常染色体上还是在X染色体上，后代都为野生型植株。,2.某观赏植物的花色有紫色和蓝色，基因F能使蓝色素变为紫色素。已知体细胞中f基因数多于F基因数时，F基因不能表达。下图是基因型为Ff的两种突变体类型与其可能的染色体组成(其他染色体与基因均正常，产生的各种配子正常存活)，据图分析回答：,(1)图中甲所示的变异类型是_，基因型为Fff的突变体花色为_。(2)现有纯合的紫花和蓝花植株，欲通过一代杂交确定Fff植株属于图中的哪一种突变体类型，请完善实验步,骤及结果预测。实验步骤：让该突变体与_植株杂交，观察并统计子代的表现型与比例。结果预测：若子代中蓝紫=31，则其为突变体_。若子代中_，则其为突变体_。,【解析】(1)染色体变异包括染色体数目变异和染色体结构变异，染色体结构变异包括染色体的缺失、重复、倒位和易位。图甲中的变异类型属于染色体结构变异中的易位；体细胞中f基因数多于F基因数时，F基因不能表达，基因型为Fff的突变体中F基因不能表达，故花色为蓝色。,(2)欲通过一代杂交确定Fff植株属于图中的哪一种突变体类型，应让该突变体与纯合蓝色(ff)植株杂交；该突变体若为甲图所示的变异类型，变异后涉及两对同源染色体，减数分裂能产生四种不同的配子，测交后代基因型及比例为(无F、f的染色体用O表示)为FfffffffOFfO= 1111，因此子代中蓝色紫色=31；该突变体若为乙图所示的变异类型，,变异后减数分裂只能产生2种不同的配子，测交后代基因型及其比例为Fffff=11，即子代中蓝色紫色=11。答案：(1)染色体结构变异(或易位)蓝色(2)实验步骤：蓝花甲蓝紫=11乙,