遗传学中实验题归类解题及训练

例1 ： 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)。

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(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。

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。

一、性状判断生物性别的实验设计

1．相对性状中显、隐性关系确定的实验设计

例2 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。

(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，预期结果并得出结论)

解析 判断显、隐性状的方法：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。

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。

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，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。

答案 (1)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)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。

规律：⑴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。⑵其次，让具有相对改善的两亲本杂交，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。⑶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。⑷隐性性状的亲本自交后代都是隐性性状。

规律：⑴确定显隐性性状首先自交，看其后代有无性状分离，若有则亲本的性状为显性性状。⑵其次，让具有相对性状的两亲本杂交，看后代的表现型，若后代只表现一种亲本性状，则此性状为显性性状。⑶考虑各种情况，设定基因来探究后代的表现型是否符合是确定性状的显隐性。⑷隐性性状的亲本自交后代都是隐性性状。

2．纯合子、杂合子鉴定的实验设计

例3 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。

解析 要通过性状来判断性别，应用伴性遗传规律，即选择控制性状的基因在性染色体上。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。要通过性状判断生物性别，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，具有异型性染色体(XY或ZW)的个体表现型是隐性性状。

答案 (1)无斑点 XBY 有斑点 XbXb (2)有斑点 无斑点

4．基因在常染色体还是X染色体上的实验设计

例6 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：

解析 (1)由条件可知，突变型是显性性状，野生型是隐性性状；该突变型雌鼠是杂合子，其基因型为Aa或XAXa，野生型雄复习资料的基因型为aa或XaY。

(2)确定F1的基因型。

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。

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[来源:学科网]

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。

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。

规律：⑴伴性遗传与性别有关；正交与反交后代有时结果不一样，性状的出于现往往与性别有关。⑵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。⑶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。

5．环境因素(外因)和遗传因素(内 )对生物性状影响的实验设计

例5 一种以地下茎繁殖为主的多年生野菊花，分别生长在海拔10m、500m、1000m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500m、1000m处的野菊幼苗同时移栽于10m处。

(2)实验对照：生长于 m处的野菊。

(3)收集数据：第2年秋天 。

(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10m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10m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10m处野菊株高 。

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10m处的高于500m处的，500m的高于1000m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。