遺傳實驗設(shè)計.doc

遺傳實驗設(shè)計一、相對性狀顯隱關(guān)系確定的實驗設(shè)計例1科學(xué)家選用萌發(fā)的普通甜椒的種子搭載“神舟”飛船,應(yīng)用在微重力和宇宙射線等各種因素作用下生物易發(fā)生基因突變的原理,在從太空返回后種植得到的植株中選擇果實較大的個體,培育出大果實“太空甜椒”。假設(shè)果實大小是一對相對性狀,且由單基因控制的完全顯性遺傳,請你用原有的純種小果實普通甜椒和大果實甜椒為實驗材料,設(shè)計一個實驗方案,以鑒別太空甜椒大果實這一性狀的基因型。解析 直接用純種小果實與大果實雜交，觀察后代的性狀：1、如果后代全表現(xiàn)為小果實，則小果實為顯性，大果實為隱性；2、如果后代全表現(xiàn)為大果實或大果實與小果實的比例為11，則大果實為顯性，小果實為隱性。例2馬的毛色有栗色和白色兩種。正常情況下，一匹母馬一次只能生一匹小馬，假定毛色由基因B和b控制，此基因位于常染色體上?，F(xiàn)提供一個自由放養(yǎng)多年的農(nóng)場馬群為實驗動物，在一個配種季節(jié)從該馬群中隨機抽取1頭栗色公馬和多頭白色母馬交配，如果后代毛色均為栗色；如果后代小馬毛色有栗色的，也有白色的。能否分別對結(jié)果判斷控制馬毛色基因的顯隱性關(guān)系。若能，說明理由；若不能，設(shè)計出合理的雜交實驗。解析這道題比較開放。（1）能。理由：如果栗色為隱性，則這匹公馬的基因型為bb，白色母馬的基因型為BB、Bb，那么后代小馬的基因型為Bb和bb，即既有白色的也有栗色的。如果栗色為顯性，則這匹栗色公馬的基因型為BB或Bb，多匹白色母馬的基因型均為bb，那么后代小馬的基因型為Bb，全為栗色；或后代小馬的基因型為Bb和bb，栗色和白色均有。綜上所述，只有在栗色公馬為顯性純合體的情況下才會出現(xiàn)后代小馬毛色全為栗色的雜交結(jié)果。（2）不能。雜交方案：從馬群中隨機選擇多對栗色母馬與這匹栗色公馬雜交（栗色栗色）。如果后代出現(xiàn)白馬。則栗色為顯性，白色為隱性；如果后代全部為栗色馬，則白色為顯性，栗色為隱性。二、驗證遺傳定律的實驗設(shè)計例3用純種有色飽滿籽粒的玉米與無色皺縮籽粒的玉米雜交（實驗條件滿足實驗要求），F(xiàn)1全部表現(xiàn)為有色飽滿，F(xiàn)1自交后，F(xiàn)2的性狀表現(xiàn)及比例為：有色飽滿73%，有色皺縮2%，無色飽滿2%，無色皺縮23%。回答下列問題：（1）上述一對性狀的遺傳符合_定律。（2）上述兩對性狀的遺傳是否符合自由組合定律？為什么？（3）請設(shè)計一個實驗方案，驗證這兩對性狀的遺傳是否符合自由組合定律。（實驗條件滿足實驗要求）實驗方案實施步驟：_；_；_。答案（1）基因的分離（2）不符合；因為玉米粒色和粒形的每對相對性狀的分離比均為3：1，兩對性狀綜合考慮，如果符合自由組合規(guī)律，F(xiàn)1自交后代分離比應(yīng)符合9：3：3：1。（3）實驗步驟：純種有色飽滿的玉米和純種無色皺縮的玉米雜交，獲得F1取F1植株10株，與無色皺縮的玉米進行雜交 收獲雜交后代種子，并統(tǒng)計不同表現(xiàn)型的數(shù)量比例 結(jié)果預(yù)測：若后代種子四種表現(xiàn)型比例符合1：1：1：1，則說明符合自由組合定律；若后代種子四種表現(xiàn)型比例不符合1：1：1：1，則說明不符合自由組合定律。對學(xué)生應(yīng)強調(diào)一對性狀分離為比3：1，二對性狀分離比為9：3：3：1。規(guī)律 自交法：通過觀察是否出現(xiàn)性狀分離，用于驗證遺傳定律、鑒定純合子和雜合子、提純顯性純合子。測交法：通過觀察后代表現(xiàn)型及比例，用于驗證遺傳定律、鑒定純合子和雜合子等?；ǚ蹐远ǚǎ鸿b定純合子和雜合子植物：既可自交又可測交，且最簡單的方法是自交。動物：只能測交，且要與多個異性個體測交。三、確定基因位置的實驗設(shè)計例4果蠅的翅有殘翅和長翅且長翅對殘翅是顯性，現(xiàn)若有能夠滿足實驗過程中所需要的純種果蠅，請選擇適合的材料，設(shè)計實驗判定控制殘翅和長翅的基因位于常染色體上還是位于X染色體上？解析：若后代雌性全為顯性，雄性全為隱性，則為伴X遺傳，遺傳圖解：P XbXb XBY F1XBXb XbY若后代全為顯性與性別無關(guān)，則為常染色體遺傳，遺傳圖解：P bb （） BB（） F1Bb答案：長翅（） 殘翅（）若后代全為長翅，與性別無關(guān)，則基因位于常染色體上；若后代雌性全為長翅，雄性全為殘翅，則基因位于X染色體上。例5果蠅的翅有殘翅和長翅且長翅對殘翅是顯性，現(xiàn)只有從自然界捕獲的有繁殖能力的雌雄果蠅，設(shè)計實驗判定控制殘翅和長翅的基因位于常染色體上還是位于X染色體上？解析： 若后代雌性全為顯性，雄性全為隱性，則為伴X遺傳，遺傳圖解：P XbXb XBY F1XBXb XbY若后代顯性多于隱性且與性別無關(guān)，則為常染色體遺傳，遺傳圖解：P bb （） BB 或Bb （） F1B bb答案：長翅（） 殘翅（）若后代長翅多于殘翅，且與性別無關(guān)，則基因位于常染色體上；若后代雌性全為長翅，雄性全為殘翅，則基因位于X染色體上。規(guī)律：若已知性狀的顯隱性，則只需一個雜交組合：兩條同型性染色體的親本選隱性性狀，兩條異型性染色體的親本選顯性性狀進行雜交。若后代全為顯性或顯性多于隱性個體，且與性別無關(guān)，則基因位于常染色體上；若后代雌性全為顯性，雄性全為隱性，則基因位于X染色體。例6（2001年上海高考）果蠅的紅眼（B）對白眼（b）是一對相對性狀，基因B、b位于X染色體上。請設(shè)計一個實驗，單就顏色便能鑒別雛蠅的雌雄。解析根據(jù)題意分析可知，雌果蠅含有兩條同型的性染色體XX，雄果蠅含有兩條異型的性染色體X、Y，控制眼色的基因位于X染色體上。很顯然，雄果蠅的基因型有兩種：XBY（紅眼）、XbY（白眼）；雌果蠅的基因型有三種：XBXB（紅眼）、XBXb（紅眼）、XbXb（白眼）。要辨別雌雄唯有讓某一性別表現(xiàn)為單一的眼色?？梢酝ㄟ^上述六組親本雜交結(jié)果分析得知，只有雜交親本組合“XBYXbXb”的后代從眼色性狀可以直接判斷出性別：紅眼為雌性，白眼為雄性。答案讓白眼雌果蠅（XbXb）與紅眼雄果蠅（XBY）雜交，后代中凡是紅眼的都是雌果蠅，白眼的都是雄果蠅。例7果蠅的眼色有紅眼和白眼。且眼色的遺傳是細胞核遺傳，現(xiàn)若有實驗過程中所需要的純種果蠅，你如何確定紅眼對白眼是顯性，控制紅眼和白眼的基因位于X染色體上？解析：若正交和反交的后代表現(xiàn)型相同,都表現(xiàn)同一親本的性狀,這基因位于常染色體上 。遺傳圖解：P BB() bb() P bb( ) BB() F1 Bb F1 Bb若正交組合后代全表現(xiàn)為甲性狀,而反交組合后代中雌性全表現(xiàn)為甲性狀，而雄性全表現(xiàn)為乙性狀則甲為顯性性狀，且基因位于X染色體上。其遺傳圖譜如下：正交 P XBXB XbY 反交 P XbXb XBY F1XBXb XBY F1XBXb XbY答案：純種白眼 純種紅眼 純種白眼 純種紅眼 結(jié)果及結(jié)論：雜交組合中后代雌性全為紅眼，雄性全為白眼，在雜交組合中后代全為紅眼，則紅眼對白眼是顯性，控制紅眼和白眼的基因位于X染色體上。例8從一個自然果蠅種群中選出一部分未交配過的灰色和黃色兩種體色的果蠅，這兩種體色的果蠅數(shù)量相等，每種體色的果蠅雌雄各半。已知灰色和黃色這對相對性狀受一對等位基因控制，所有果蠅均能正常生活，性狀的分離符合遺傳的基本定律， 現(xiàn)用兩個雜交組合：灰色雌蠅黃色雄蠅、黃色雌蠅灰色雄蠅，只做一代雜交試驗，每個雜交組合選用多對果蠅。推測兩個雜交組合的子一代可能出現(xiàn)的性狀，并以此為依據(jù)，對哪一種體色為顯性性狀，以及控制體色的基因位于X染色體上還是常染色體上這兩個問題，做出相應(yīng)的推斷。(要求：只寫出子一代的性狀表現(xiàn)和相應(yīng)推斷的結(jié)論)解析： 若后代的性狀表現(xiàn)與性別無關(guān)，則基因位于常染色體上，表現(xiàn)型多的為顯性性狀，少的為隱性性狀，遺傳圖解：正交P BB 或 Bb () bb（） 反交P BB 或 Bb () bb（） F1B bb F1 B bb 若某組合中雌性全為甲性狀，雄性全為乙性狀，其反交組合中甲性狀多于乙性狀，則甲性狀為 顯性，且為伴X遺傳。遺傳圖解：正交P XBXb或 XBXB XbY 反交P XbXb XBY F1XB XbXbXbY XBXb XbY答案：如果兩個雜交組合的子一代中都是黃色個體多于灰色個體，并且體色的遺傳與性別無關(guān)，則黃色為顯性，基因位于常染色體上。如果兩個雜交組合的子一代中都是灰色個體多于黃色個體，并且體色的遺傳與性別無關(guān)，則灰色為顯性，基因位于常染色體上。如果在雜交組合灰色雌蠅黃色雄蠅中，子一代中的雄性全部表現(xiàn)灰色，雌性全部表現(xiàn)黃色；在雜交組合黃色雌蠅灰色雄蠅中，子一代中的黃色個體多于灰色個體，則黃色為顯性，基因位于X染色體上。如果在雜交組合黃色雌蠅灰色雄蠅中，子一代中的雄性全部表現(xiàn)黃色，雌性全部表現(xiàn)灰色；在雜交組合灰色雌蠅黃色雄蠅中，子一代中的灰色個體多于黃色個體，則灰色為顯性，基因位于X染色體上。規(guī)律：若性狀的顯隱性未知，則用正交和反交的方法。具體表述見例7和例8。四、可遺傳變異與不可遺傳變異鑒定的實驗設(shè)計例9 已知家雞的突變類型無尾(M)對普通類型有尾(m)是顯性。現(xiàn)用普通有尾雞自交產(chǎn)的受精卵來孵小雞，在孵化早期向卵內(nèi)注射一點點胰島素，孵化出的小雞就表現(xiàn)出無尾性狀。(1)普通有尾雞自交產(chǎn)的受精卵的基因型是_，如果不在孵化早期向卵內(nèi)注射胰島素，正常情況下表現(xiàn)型應(yīng)是_。(2)孵化早期一般是指胚胎發(fā)育的_期。(3)你認為上述實驗中胰島素的作用是_。(4)請設(shè)計實驗探究你在(3)中的假設(shè)，簡要寫出實驗步驟、實驗結(jié)果和結(jié)論。解析本題中題干正是一個表型模寫的例子。普通有尾雞自交產(chǎn)的受精卵的基因型是 mm，正常情況下表現(xiàn)型應(yīng)是有尾。在孵化早期向卵內(nèi)注射胰島素，引起了無尾性狀，是否發(fā)生了遺傳物質(zhì)的改變，這是本題的切入點。胰島素引起的無尾性狀能否真實遺傳，這是實驗設(shè)計的出發(fā)點。答案(1)mm，有尾；(2)卵裂和囊胚；(3)誘導(dǎo)基因m突變?yōu)镸（或影響胚胎的正常發(fā)育）；(4)讓上述注射胰島素后產(chǎn)生的無尾雞，成熟后雌雄交配（1分）。所產(chǎn)受精卵正常孵化(不注射胰島素)。觀察后代相關(guān)性狀表現(xiàn)（1分）。如果后代出現(xiàn)無尾雞，則證明胰島素的作用是誘導(dǎo)基因發(fā)生突變（1分）；如果后代全部表現(xiàn)出有尾性狀，則證明胰島素的作用并非誘導(dǎo)基因突變，只是影響了雞的胚胎發(fā)育的正常進行（1分）。規(guī)律：觀察自交后代是否發(fā)生性狀分離或在相同的環(huán)境下進行比較鑒定。五、細胞質(zhì)遺傳與細胞核遺傳判斷的實驗設(shè)計例10有人發(fā)現(xiàn)某種花卉有紅花和白花兩種表現(xiàn)型。請你設(shè)計一個實驗，探究花色的遺傳是細胞質(zhì)遺傳還是細胞核遺傳。用圖解和簡潔語言回答。解答：正交P 紅花 白花 反交P 白花 紅花 F1 F1若正交與反交產(chǎn)生的F1的性狀表現(xiàn)都與母本相同。則該花色的遺傳為細胞質(zhì)遺傳。若正交與反交產(chǎn)生的F1的性狀表現(xiàn)都與母本無關(guān)。表現(xiàn)為紅花或白花的一種。則該花色的遺傳為細胞核遺傳。規(guī)律：用正交和反交的方法，若正交和反交后代表現(xiàn)不一致，都只與母本性狀相同，則為細胞質(zhì)遺傳；若正交和反交的后代的表現(xiàn)型相同，且比例一致，都與母本無關(guān)則是細胞核遺傳。六、育種過程的實驗設(shè)計例11（2003江蘇）現(xiàn)在三個番茄品種，A品種的基因型為AABBdd，B品種的基因型為AabbDD，C品種的基因型為aaBBDD。三對等位基因分別位于三對同源染色體上，并且分別控制葉形、花色和果形三對相對性狀。請回答：（1）如何運用雜交育種方法利用以上三個品種獲得基因型為aabbdd的植株？（用文字簡要描述獲得過程即可）（2）如果從播種到獲得種子需要一年，獲得基因型為aabbdd的植株最少需要幾年？（3）如果要縮短獲得aabbdd植株的時間，可采用什么方法？（寫出方法的名稱即可）解析根據(jù)題意可知，三對等位基因（A、a，B、b和D、d）遵循基因的自由組合定律，實驗設(shè)計要求培育出純合體（aabbdd），即培育出能夠穩(wěn)定遺傳個體。由于a、b、d基因不在同一個個體上，因此先由兩個親本通過雜交，得到F1（含a、b或a、d或b、d）；再通過F1與第三個親本雜交，得到含有a、b、d雜合體F2；最后通過F2自交可以得到aabbdd 的基因型個體。從時間上來看，若A與B雜交得到雜交一代，雜交一代與C雜交，得到雜交二代，雜交二代自交，可以得到基因型為aabbdd的種子，aabbdd的種子發(fā)育成為aabbdd基因型植株需要一年。共需4年。若想縮短育種年限，可選用單倍體育種的方法：雜交二代AaBbDd可產(chǎn)生abd型的配子，將花藥離體培養(yǎng)成單倍體幼苗，再用秋水仙素處理，用二年時間可得到aabbdd基因型植株。答案（1）A與B雜交得到雜交一代，雜交一代與C雜交，得到雜交二代，雜交二代自交，可以得到基因型為aabbdd的種子，該種子可長成基因型為aabbdd植株 ；（2）