本站原创
摘 要： 文章列举了设计遗传实验的五种常见应用类型，并通过典型例题对相应的实验方法作分析。
关键词： 遗传实验 应用类型示例 实验方法分析
纵观历年高考生物试题，试题命制始终围绕学科的主干知识和重点知识。遗传学是生物学科主干知识的重要部分，特别是有关孟德尔遗传定律和伴性遗传的知识是历年也必将是今后高考命题的热点和重点，关于这一方面的遗传实验设计、实验分析的题目由于可很好地考查学生的理解能力、综合分析应用能力和语言表达能力，因此在近几年的高考试题中时常出现。如何利用有关的遗传实验对相关的遗传学事实进行验证、解释分析或作出相应的推断呢？下面就有关遗传实验设计的几种常见应用类型作简要归纳，供同行参考和指正。
实验方法分析：要判断性状遗传是否遵循孟德尔遗传定律，需依据孟德尔发现遗传定律的杂交试验即测交试验或杂合子自交试验。对于一对相对性状的遗传，若测交结果后代有两种表现型，性状分离比为1∶1或杂合子自交结果后代有两种表现型，性状分离比为3∶1，则符合基因的分离定律。对于两对相对性状的遗传，若测交结果后代有四种表现型，性状分离比为1∶1∶1∶1或杂合子自交结果后代有四种表现型，性状分离比为9∶3∶3∶1，则符合基因的自由组合定律。
（2）预测可能的试验结果及结论：
①若后代出现圆粒、皱粒、绿色圆粒、绿色皱粒四种表现型，说明甲的基因型为YyRr。
②若后代出现圆粒、皱粒两种表现型，说明甲的基因型为YYRr。
③若后代出现圆粒、绿色圆粒两种表现型，说明甲的基因型为YyRR。
④若后代出现圆粒一种表现型，说明甲的基因型为YYRR。
（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。
（2）为了确定有无角这对相对性状的显隐性关系，用上述自由放养的牛群（检测设无突变发生）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。）
实验方法分析：要判断一对相对性状的显隐性关系，一般可采用以下两种方法：①用具有相对性状的个体杂交，若后代仅表现一方亲代性状，则后代所表现出的那个亲代性状为显性性状。②选用多对同一性状的个体杂交，若后代出现亲代没有的另一性状，则亲代表现的性状为显性性状；若后代全都表现为亲代性状，则亲代表现的性状为隐性。
例题中要求依据题目所给的遗传学事实对有角和无角这对相对性状的显隐性关系能否确定进行分析判断，分析时可分别检测设有角为显性和无角为显性时，根据题目的遗传学事实，若在检测设的两种情况下都会出现相同的结果，则不能确定这对相对性状的显隐性。若要进一步确定这对相对性状的显隐性关系，则可选择多对有角牛与有角牛杂交或无角牛与无角牛杂交，根据后代出现的性状表现类型即可推断。
例题答案：（1）不能确定。
①检测设无角为显性，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个组合后代合计出现3头无角小牛，3头有角小牛。
②检测设有角为显性，则公牛的基因型为aa，6头母牛可能有两种的基因型，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。所以只要母牛中恰有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）从牛群中选择多对有角牛与有角牛杂交。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。
例题：已知果蝇的灰身（B）和黑身（b），红眼（R）和白眼（r）分别受一对等位基因控制，B和b位于常染色体上，R和r位于X染色体上。遗传学家摩尔根等研究时发现：
实验方法分析：
（2）在细胞核遗传中且已确定相对性状的显隐性时，要用一次杂交实验确定基因是在常染色体上还是仅在X染色体上，可选择父本为显性性状，母本为隐性性状的双亲杂交，这样当基因仅位于X染色体上时，双亲杂交后代中雌性个体均表现为显性性状，雄性个体均表现为隐性性状，否则基因则位于常染色体上。（3）亲本全为纯种果蝇，如果亲本表现型相同，则不管等位基因是位于X、Y染色体上的同源区段还是仅位于X染色体上，子代都只会出现一种相同表现型，不能对题目要求的问题作出判断。实验亲本只能用性状不同的两个亲本杂交，选择表现隐性性状个体做母本，表现显性性状纯合个体做父本进行杂交，对等位基因是位于X、Y染色体上的同源区段，还是仅位于X染色体上分别做检测设，结果如下：
两种情况杂交子代的表现型不同即可推断。
例题答案：（1）正交和反交 红眼和白眼 常染色体上的核基因
（2）直毛雄果蝇和非直毛雌果蝇
①子代中雌果蝇全部表现为直毛，雄果蝇全部表现为非直毛，则这对基因位于X染色体上。
②子代中雌雄果蝇全部表现为直毛，则这对基因位于常染色体上。
③子代中雌雄果蝇均既有直毛又有非直毛，则这对基因位于常染色体上。
（3）①截刚毛、刚毛 ②刚毛 截刚毛
例题1：已知桃树中，蟠桃果形与圆桃果形为一对相对性状（由等位基因H、h控制），蟠桃对圆桃为显性。桃树的蟠桃果形具有较高的观赏性。已知现有蟠桃树种均为杂合子，欲探究蟠桃是否存在显性纯合致死现象（即HH个体无法存活），研究小组设计了以下遗传实验，请补充有关内容。
实验方法分析：由于已知现有蟠桃树种均为杂合子，只要让蟠桃（Hh）自交（蟠桃与蟠桃杂交），根据基因分离定律，正常情况下子代基因型及比例应为HH∶Hh∶hh=1∶2∶1，表现型及比例为蟠桃∶圆桃=3∶1。若存在显性纯合致死现象，则子代基因型及比例应为Hh∶hh=2∶1，表现型及比例为蟠桃∶圆桃=2∶1。
例题1答案：（1）蟠桃（Hh）自交（蟠桃与蟠桃杂交）
（2）①表现型及比例为蟠桃∶圆桃=2∶1 ②表现型及比例为蟠桃∶圆桃=3∶1
（2）从该种群中任选一只果蝇，如何鉴别它是纯合子还是杂合子？
实验方法分析：杂交实验中的致死基因导致后代雌雄比例失调，所以一定是位于性染色体上（若位于常染色体上，致死基因在雌雄中出现的几率均等，不会引起雌雄比例偏离1∶1）。如果位于Y染色体上，则后代中不会出现雄性，所以一定是在X染色体上，再判断显隐性，如果是X染色体上的显性基因致死，则雌性中出现致死基因的几率大于雄性，不会出现后代中雌性多于雄性的现象，故为X染色体上的隐性基因控制的。
（2）将该只雌果蝇与种群中任一雄果蝇交配，统计子代雌、雄果蝇的数目，若子代雌、雄果蝇比例为1∶1，说明该雌果蝇为纯合子；若子代雌、雄果蝇比例为2∶1，说明该雌果蝇为杂合子。
关键词： 遗传实验 应用类型示例 实验方法分析
纵观历年高考生物试题，试题命制始终围绕学科的主干知识和重点知识。遗传学是生物学科主干知识的重要部分，特别是有关孟德尔遗传定律和伴性遗传的知识是历年也必将是今后高考命题的热点和重点，关于这一方面的遗传实验设计、实验分析的题目由于可很好地考查学生的理解能力、综合分析应用能力和语言表达能力，因此在近几年的高考试题中时常出现。如何利用有关的遗传实验对相关的遗传学事实进行验证、解释分析或作出相应的推断呢？下面就有关遗传实验设计的几种常见应用类型作简要归纳，供同行参考和指正。
一、设计遗传实验验证或探究相关基因控制的性状遗传是否遵循孟德尔遗传定律
例题：已知果蝇的灰身（B）对黑身（b）为显性，长翅（V）对残翅（v）为显性，且两对基因都位于常染色体上，现有纯种灰身长翅和黑身残翅果蝇，请设计实验探究灰身、黑身和长翅、残翅这两对相对性状的遗传是否符合基因的自由组合定律。实验方法分析：要判断性状遗传是否遵循孟德尔遗传定律，需依据孟德尔发现遗传定律的杂交试验即测交试验或杂合子自交试验。对于一对相对性状的遗传，若测交结果后代有两种表现型，性状分离比为1∶1或杂合子自交结果后代有两种表现型，性状分离比为3∶1，则符合基因的分离定律。对于两对相对性状的遗传，若测交结果后代有四种表现型，性状分离比为1∶1∶1∶1或杂合子自交结果后代有四种表现型，性状分离比为9∶3∶3∶1，则符合基因的自由组合定律。
（2）预测可能的试验结果及结论：
①若后代出现圆粒、皱粒、绿色圆粒、绿色皱粒四种表现型，说明甲的基因型为YyRr。
②若后代出现圆粒、皱粒两种表现型，说明甲的基因型为YYRr。
③若后代出现圆粒、绿色圆粒两种表现型，说明甲的基因型为YyRR。
④若后代出现圆粒一种表现型，说明甲的基因型为YYRR。
三、设计遗传实验确定相对性状的显隐性关系
例题：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一头小牛，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。
（2）为了确定有无角这对相对性状的显隐性关系，用上述自由放养的牛群（检测设无突变发生）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。）
实验方法分析：要判断一对相对性状的显隐性关系，一般可采用以下两种方法：①用具有相对性状的个体杂交，若后代仅表现一方亲代性状，则后代所表现出的那个亲代性状为显性性状。②选用多对同一性状的个体杂交，若后代出现亲代没有的另一性状，则亲代表现的性状为显性性状；若后代全都表现为亲代性状，则亲代表现的性状为隐性。
例题中要求依据题目所给的遗传学事实对有角和无角这对相对性状的显隐性关系能否确定进行分析判断，分析时可分别检测设有角为显性和无角为显性时，根据题目的遗传学事实，若在检测设的两种情况下都会出现相同的结果，则不能确定这对相对性状的显隐性。若要进一步确定这对相对性状的显隐性关系，则可选择多对有角牛与有角牛杂交或无角牛与无角牛杂交，根据后代出现的性状表现类型即可推断。
例题答案：（1）不能确定。
①检测设无角为显性，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个组合后代合计出现3头无角小牛，3头有角小牛。
②检测设有角为显性，则公牛的基因型为aa，6头母牛可能有两种的基因型，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。所以只要母牛中恰有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）从牛群中选择多对有角牛与有角牛杂交。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。
四、设计遗传实验确认基因的存在位置
常见的主要有两种类型：一种是确认控制性状的基因是核基因还是质基因；另一种是已确定是核基因，进一步确认基因是位于常染色体上还是仅位于X染色体上，还是X染色体与Y染色体的同源区段。例题：已知果蝇的灰身（B）和黑身（b），红眼（R）和白眼（r）分别受一对等位基因控制，B和b位于常染色体上，R和r位于X染色体上。遗传学家摩尔根等研究时发现：
实验方法分析：
论文大全www.udooo.com
（1）确认控制相对性状的基因是质基因还是核基因，可采用正交和反交的方法。因在有性生殖过程中，细胞质基因在遗传时具“母系遗传”特点，正交和反交的结果不同；核基因遗传时，受精卵的核基因取决于父本和母本双方，子代细胞核中的基因由父母双方各提供一半，若正交和反交的结果相同，即可推断控制性状的基因是常染色体上的核基因；若正交和反交的结果不同，且具有“母系遗传”特点，则可推断控制性状的基因是质基因。若控制性状的基因位于X染色体上，基因传递时往往与性别相联系，而基因位于常染色体上传递时与性别无关，这样位于X染色体上的核基因所控制的性状正交和反交的结果也会不同，但与细胞质基因遗传相比不具有“母系遗传”特点，所以在已确定的核遗传中，根据正交和反交的结果也可确认基因是在常染色体上还是在X染色体上。（2）在细胞核遗传中且已确定相对性状的显隐性时，要用一次杂交实验确定基因是在常染色体上还是仅在X染色体上，可选择父本为显性性状，母本为隐性性状的双亲杂交，这样当基因仅位于X染色体上时，双亲杂交后代中雌性个体均表现为显性性状，雄性个体均表现为隐性性状，否则基因则位于常染色体上。（3）亲本全为纯种果蝇，如果亲本表现型相同，则不管等位基因是位于X、Y染色体上的同源区段还是仅位于X染色体上，子代都只会出现一种相同表现型，不能对题目要求的问题作出判断。实验亲本只能用性状不同的两个亲本杂交，选择表现隐性性状个体做母本，表现显性性状纯合个体做父本进行杂交，对等位基因是位于X、Y染色体上的同源区段，还是仅位于X染色体上分别做检测设，结果如下：
两种情况杂交子代的表现型不同即可推断。
例题答案：（1）正交和反交 红眼和白眼 常染色体上的核基因
（2）直毛雄果蝇和非直毛雌果蝇
①子代中雌果蝇全部表现为直毛，雄果蝇全部表现为非直毛，则这对基因位于X染色体上。
②子代中雌雄果蝇全部表现为直毛，则这对基因位于常染色体上。
③子代中雌雄果蝇均既有直毛又有非直毛，则这对基因位于常染色体上。
（3）①截刚毛、刚毛 ②刚毛 截刚毛
五、设计或分析杂交实验判断基因致死情况
基因致死作用是指某些致死基因的存在使配子或个体死亡，常见的类型有配子致死、合子致死、显性致死、隐性致死，致死基因可以存在于常染色体上，也可以存在于性染色体上。例题1：已知桃树中，蟠桃果形与圆桃果形为一对相对性状（由等位基因H、h控制），蟠桃对圆桃为显性。桃树的蟠桃果形具有较高的观赏性。已知现有蟠桃树种均为杂合子，欲探究蟠桃是否存在显性纯合致死现象（即HH个体无法存活），研究小组设计了以下遗传实验，请补充有关内容。
实验方法分析：由于已知现有蟠桃树种均为杂合子，只要让蟠桃（Hh）自交（蟠桃与蟠桃杂交），根据基因分离定律，正常情况下子代基因型及比例应为HH∶Hh∶hh=1∶2∶1，表现型及比例为蟠桃∶圆桃=3∶1。若存在显性纯合致死现象，则子代基因型及比例应为Hh∶hh=2∶1，表现型及比例为蟠桃∶圆桃=2∶1。
例题1答案：（1）蟠桃（Hh）自交（蟠桃与蟠桃杂交）
（2）①表现型及比例为蟠桃∶圆桃=2∶1 ②表现型及比例为蟠桃∶圆桃=3∶1
（2）从该种群中任选一只果蝇，如何鉴别它是纯合子还是杂合子？
实验方法分析：杂交实验中的致死基因导致后代雌雄比例失调，所以一定是位于性染色体上（若位于常染色体上，致死基因在雌雄中出现的几率均等，不会引起雌雄比例偏离1∶1）。如果位于Y染色体上，则后代中不会出现雄性，所以一定是在X染色体上，再判断显隐性，如果是X染色体上的显性基因致死，则雌性中出现致死基因的几率大于雄性，不会出现后代中雌性多于雄性的现象，故为X染色体上的隐性基因控制的。
（2）将该只雌果蝇与种群中任一雄果蝇交配，统计子代雌、雄果蝇的数目，若子代雌、雄果蝇比例为1∶1，说明该雌果蝇为纯合子；若子代雌、雄果蝇比例为2∶1，说明该雌果蝇为杂合子。