遺傳實驗的設(shè)計與分析專題.ppt

2011學(xué)年高三生物復(fù)習(xí)資料,遺傳實驗的設(shè)計與分析專題,遺傳實驗的設(shè)計與分析 實驗法是研究遺傳學(xué)問題的基本思想和方法。遺傳實驗設(shè)計與分析題在近年來高考題中出現(xiàn)幾率越來越高，常以大型非選擇題的形式出現(xiàn)，所占分值比重很大。實驗涉及角度可以是性狀顯隱性確認(rèn)、孟德爾遺傳定律驗證、育種方案設(shè)計、基因位置確認(rèn)、基因型與表現(xiàn)型關(guān)系及其影響因素探究等。,遺傳實驗的主要方法有雜交、測交、自交、正交、反交、花粉(或配子)分析法等。,測交：就是讓檢測個體與隱性性狀個體雜交。如果能產(chǎn)生隱性的子代，則一定是雜合子，如果全部子代都是要檢測的個體性狀，則很可能是純合子。,自交：主要是指基因型相同的個體相交，如果子代出現(xiàn)性狀分離，則為雜合子；如果子代可以穩(wěn)定遺傳，則為純合子植物則指自花傳粉。,對植物而言，自交方法更加簡單方便，因為可以省去繁瑣的去雄、受粉等雜交工作。,一、解決遺傳問題的一些基本方法,判斷純合子還是雜合子（即基因型的確定）,花粉鑒定法：檢驗具有顯性性狀的部分植物的基因型的最簡單方法。,隱性純合突破法：根據(jù)具有隱性性狀的子代，可推出兩個親本都至少含一個隱性基因，如果親本不是隱性性狀，則它(他)們一定是雜合子。(注意，伴X隱性遺傳的特殊性）,例1、某農(nóng)場養(yǎng)了一群馬，有栗色馬和白色馬。已知栗色基因（B）對白色基因（b）呈完全顯性。育種工作者從中選出一匹健壯的栗色公馬，請你根據(jù)毛色這一性狀鑒定它是雜種還是純種。,答案：讓該栗色公馬與多匹健康的白色母馬測交，然后統(tǒng)計子代馬的毛色。,如果測交后代既有栗色馬又有白色馬(或出現(xiàn)了白馬)，則說明該栗色馬是雜合子。如果測交后代都是栗色馬，則說明該栗色馬很可能是純合子。,遺傳實驗要注意的問題： 用于交配的同類親本數(shù)量要足夠多；產(chǎn) 生的子代個體數(shù)量要足夠多，這樣的結(jié)果才 有說服力。,判斷顯、隱性性狀。方法有二種：,具有相對性狀的純合體親本雜交，子一代雜 合體表現(xiàn)的親本性狀為顯性性狀。,據(jù)“雜合體自交后代出現(xiàn)性狀分離”，新出現(xiàn) 性狀為隱性，親本性狀為顯性。,在未知顯/隱性關(guān)系的情況下，任何親子代表現(xiàn)型相同的雜交都無法判斷顯/隱性。,例：紅花白花 紅花和白花,例2、馬的毛色有栗色和白色兩種，由常染色體上的等位 基因B和b控制，正常情況下一匹母馬只能生一母馬。 在一個自由放養(yǎng)多年的牧馬場中于一個配種季節(jié)隨機(jī)選 取一頭栗色公馬和多頭白色母馬交配。 如果后代毛色均為栗色，能否根據(jù)雜交結(jié)果判斷其顯 隱關(guān)系。若能，說明理由；若不能，設(shè)計合理的雜交實驗。 如果后代小馬毛色有栗色，也有白色，能否由此判斷 其顯隱關(guān)系，若能，說明理由；若不能，設(shè)計合理的雜交實驗。,答：能，因為親代是多數(shù)，子代也是多數(shù)，而栗色和白色雜交結(jié)果只有栗色一種表現(xiàn)型，所以栗色是顯性、白色是隱性的可能性極大。,不能。讓F1中的栗色雌雄馬或白色的雌雄馬相互交配，若子代出現(xiàn)性狀分離，則該性狀為顯性性狀，另一性狀為隱性性狀。,解析：根據(jù)雜交結(jié)果判斷遺傳方式通常用 假設(shè)演繹法，即假設(shè)某結(jié)論正確，根據(jù)原理和 條件推出結(jié)果，若結(jié)果與事實不符合則該假設(shè) 錯誤；若結(jié)果與事實相符，則假設(shè)不一定正確。,環(huán)境或遺傳因素引起的變異的判斷,原理 因環(huán)境變化引起的變異，如果這種變異是 由遺傳物質(zhì)改變引起的，則是可遺傳變異；如 果這種變異單純是由環(huán)境改變引起的，則為不 可遺傳變異，在正常環(huán)境中還是會表現(xiàn)出原有 的正常基因決定的性狀。,常用設(shè)計方案 讓變異的個體交配并產(chǎn)生子代，讓子代個 體在正常的環(huán)境中培養(yǎng)，觀察子代的性狀表現(xiàn)。,例3：果蠅是做遺傳實驗極好的材料，在正常的培養(yǎng) 溫度25時，經(jīng)過12天就可以完成一個世代，每只雌果蠅 能產(chǎn)生幾百個后代。某一生物興趣小組，在暑假飼養(yǎng)了一 批純合長翅紅眼果蠅幼蟲，準(zhǔn)備做遺傳學(xué)實驗，因當(dāng)時天 氣炎熱，氣溫高達(dá)3537，他們將果蠅幼蟲放在有空 調(diào)的實驗室中，調(diào)節(jié)室溫到25培養(yǎng)，不料培養(yǎng)到第7天 停電，空調(diào)停用一天，也未采取別的降溫措施。結(jié)果培養(yǎng) 出的成蟲中出現(xiàn)了一定數(shù)目的殘翅果蠅（有雌有雄）。 （1）殘翅形成的可能原因： （2）請設(shè)計一個實驗驗證你關(guān)于殘翅形成原因的推測。,溫度過高所致、基因突變引起遺傳物質(zhì)改變所致等,用這些殘翅果蠅相互交配繁殖的幼蟲在25下培養(yǎng)； 如果子代全為長翅，說明變異由溫度改變引起，遺傳 物質(zhì)未改變；如果子代仍為殘翅或部分為殘翅，則說明變異由 遺傳物質(zhì)改變引起。,伴常染色體或伴X染色體的判斷,1、原理：根據(jù)伴X遺傳的特點。,類似于摩爾根的果蠅的眼色遺傳雜交實驗。,如顯隱未知：通過一對相對性狀的親本（純合 子）雜交，讓F1雌雄個體相互交配，判斷子代性 狀表現(xiàn)的性別表現(xiàn)差異。,如顯隱未知：可以直接通過這對相對性狀的親 本的正反交的方法，再根據(jù)子代的性狀表現(xiàn)做出 區(qū)分和判斷。,2、方法：如顯隱已知： 隱性雌性個體與顯性雄性個體雜交。,例4、從一個自然果蠅種群中選出一部分未交配過的 灰色和黃色果蠅，數(shù)量相等，雌雄各半，且這對相對性狀 受一對等位基因控制，性狀的分離符合遺傳的基本定律。 現(xiàn)用灰色雌蠅黃色雄蠅、黃色雌蠅灰色雄蠅兩個 雜交組合只做一代雜交試驗，每個組合選用多對果蠅。推 測兩個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：只寫出一代的性狀表現(xiàn)和相應(yīng)推斷的結(jié)論）,參考答案：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 的雄性全部表現(xiàn)為灰色，雌性全部表現(xiàn)為黃色；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)為黃色，雌性全部表現(xiàn)為灰色；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。,細(xì)胞質(zhì)遺傳或細(xì)胞核遺傳的判斷,原理： 細(xì)胞質(zhì)遺傳特點是子代性狀與母本性狀一 致，子代性狀無明顯的分離比。若為細(xì)胞核遺 傳，依據(jù)孟德爾規(guī)律，正反交子代結(jié)果一致。,常用設(shè)計方案：應(yīng)用正反交實驗。 若為細(xì)胞核遺傳，結(jié)果遵循孟德爾規(guī)律， 正反交子代結(jié)果一致； 若為細(xì)胞質(zhì)遺傳，子代性狀與母本性狀一 致。,例5：有人發(fā)現(xiàn)某種花卉雌雄同株，有紅色 和白色兩種表現(xiàn)型。請設(shè)計一個實驗，探究花 色的遺傳是細(xì)胞質(zhì)遺傳還是細(xì)胞核遺傳，用圖 解和簡潔語言回答。,采用正反交，根據(jù)子代的表現(xiàn)做判斷。,是否遵循孟德爾遺傳規(guī)律的判斷,1、原理：孟德爾遺傳規(guī)律的分離比。 一對相對性狀的純合子雜交得F1，F(xiàn)1自交得 F2分離比為3：1；F1測交，分離比為1：1。 兩對相對性狀的純合子雜交得F1，F(xiàn)1自交得 F2，分離比為9：3：3：1；F1測交，分離比為1： 1：1：1 。,2、方法： 純合子雜交得F1 ，F(xiàn)1自交或測交。,例6、為豐富植物育種的種質(zhì)資源材料，利用60Co 的 射線輻射植物種子篩選出不 同性狀的突變植株， 從突變材料中選出高產(chǎn)植株，為培育高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、抗 鹽新品種，利用該植株進(jìn)行的部分雜交實驗如下： 控制高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)性狀的基因位于 對染色體 上，在減數(shù)分裂聯(lián)會期 （能、不能）配對。 抗鹽性狀屬于 遺傳。,細(xì)胞質(zhì),不能,兩對,例7、用純種有色飽滿籽粒的玉米與無色皺縮籽 粒的玉米雜交，F(xiàn)1全部表現(xiàn)為有色飽滿，F(xiàn)1自交后， F2代的性狀表現(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： 上述一對性狀的遺傳符合 定律。 上述兩對性狀的遺傳是否符合自由組合定律？ 為什么？ 請設(shè)計一個實驗方案，進(jìn)一步驗證這兩對性狀 的遺傳的規(guī)律。,該遺傳不遵循自由組合定律，因為F1自交得到的F2比例不符合。,分離,對F1進(jìn)行測交，測交結(jié)果不是1：1：1；1，而是I：I或兩多兩少，則這兩對性狀的決定基因應(yīng)該位于一對同源染色體上。遵循分離定律，不遵循自由組合定律。,二、學(xué)會作規(guī)范的遺傳圖解,因為許多遺傳實驗設(shè)計題是要求繪制遺傳圖解的，所以要學(xué)會規(guī)范的遺傳圖解繪圖方法，并力爭在實際應(yīng)用中能熟練運用。,1.某實驗小組對果蠅的灰體(V)與黑體(v)這對相對性狀做遺傳研究。如果用含有某種添加劑的食物喂養(yǎng)果蠅，所有的果蠅都是黑體，現(xiàn)有一只用含有這種添加劑的食物喂養(yǎng)的黑體雄果蠅，請設(shè)計一個實驗探究其基因型，寫出簡要的實驗設(shè)計思路。,讓這只黑體雄果蠅與正常黑體雌果蠅(未用添加劑飼料喂過)交配，將孵化出的幼蟲用正常飼料(不含該添加劑)喂養(yǎng)，其他條件適宜，觀察果蠅體色狀況。,如果子代果蠅都是黑體，表明原來的V基因突變成了v，黑體雄果蠅的基因型都是vv。,如果子代果蠅均為灰體，或灰體與黑體是1：1，表明原遺傳基因沒有變化，黑體雄果蠅的基因型是VV或Vv。,參考練習(xí)：,解釋：本問只要求寫出實驗設(shè)計思路，所以沒必要寫出詳細(xì)的步驟和結(jié)果預(yù)測。用含有該添加劑的食物喂養(yǎng)的果蠅都是黑體，說明這種添加劑影響果蠅的體色，即黑體果蠅基因型可能是VV或Vv或vv，要探究用含有該添加劑的食物喂養(yǎng)的黑體雄果蠅的基因型，只需讓其與基因型為vv的正常情況(不用含該添加劑的食物喂養(yǎng))下喂養(yǎng)的雌果蠅雜交，后代也正常喂養(yǎng)(不用含該添加劑的食物喂養(yǎng))，觀察后代的體色，若后代全部為灰體，說明該果蠅基因型是VV，若后代出現(xiàn)兩種體色，說明是雜合子其基因型為Vv，若后代全為黑體，說明其基因型是vv。,2、豬蹄的形狀有正常蹄和騾狀蹄之分。該性狀 由一對等位基因控制?，F(xiàn)有多頭豬，其中有純合、 有雜合，有雌性、有雄性，且雌、雄豬中都有正常 蹄和騾狀蹄(從表現(xiàn)型上不能區(qū)別純合體和雜合體)。 如何確定這對性狀的顯性和隱性？ 如果正常蹄是顯性性狀，那么如何確定這對 基因是在X染色體上，還是在常染色體上？,答案：隨機(jī)選取多對正常蹄雌雄豬交配，看子代是否有性狀分離。若有，則正常蹄為顯性；若無，則正常蹄為隱性。（或選騾狀蹄做上述實驗）,選多個騾狀蹄雌豬與正常蹄雄豬交配。若子代中雌豬均為正常蹄，雄豬均為騾狀蹄，則基因在X染色體上；若子代中雄豬有正常蹄，則基因在常染色體上。,（在顯性未確定時，最好采用正反交）,3、3支試管分別裝有紅眼雄果蠅和兩種不同基因型的紅眼雌果蠅，還有1支試管內(nèi)裝有白眼雄果蠅。請利用實驗室條件設(shè)計最佳方案，鑒別并寫出上述3支試管內(nèi)果蠅的基因型(已知紅眼對白眼為顯性，顯性基因用B表示)。,答案：先根據(jù)第二性征鑒別3支試管內(nèi)果蠅的性別，若某試管內(nèi)為紅眼雄性果蠅，則該試管內(nèi)果蠅基因型為XBY。再用白眼雄性果蠅分別與另兩支試管內(nèi)的紅眼雌性果蠅交配。若后代中出現(xiàn)性狀分離，則該試管中果蠅的基因型為XBXb；若后代中不出現(xiàn)性狀分離，則該試管中果蠅的基因型為XBXB。,解析 純合子、雜合子鑒定的方法通常有兩種，即自交法與測交法。采用自交法，如果后代出現(xiàn)性狀分離，則此個體為雜合子；若后代中沒有性狀分離，則此個體為純合子。采用測交法，如果后代中只有顯性性狀，則被鑒定的個體為純合子；如果后代中既有顯性性狀又有隱性性狀出現(xiàn)，則被鑒定的個體為雜合子。一般來說，動物常用測交法，而植物最簡便的方法是采用自交法。果蠅的紅眼與白眼為一對相對性狀，紅眼為顯性性狀，白眼為隱性性狀，控制這對性狀的基因位于X染色體上。雄果蠅的基因型有兩種，XBY(紅眼)、XbY(白眼)；雌果蠅的基因型有3種：XBXB(紅眼)、 XBXb (紅眼)、 XBXb(白眼)；雌雄果蠅可以通過觀察成體的第二性征的差別來直接鑒定。通過以上的分析可知，唯有紅眼雌果蠅的基因型(有XBXB和XBXb兩種基因型)需要鑒別。采用測交法，可選白眼雄果蠅與紅眼雌果蠅直接交配，若后代有白眼果蠅，說明該紅眼雌果蠅為雜合子，基因型為XBXb；若后代全為紅眼果蠅，說明該紅眼果蠅是純合子，基因型為XBXB。,4、已知牛的有角和無角為一對相對性狀，由常染色體上的等位基因A和a控制。在自由放養(yǎng)多年的牛群中，無角的基因頻率與有角的基因頻率相等，隨機(jī)選1頭無角公牛和6頭有角母牛，分別交配，每頭母牛只產(chǎn)了1頭小牛，在6頭小牛中，3頭有角，3頭無角。 根據(jù)上述結(jié)果能否確定這對相對性狀中的顯性性狀？請簡要說明推理過程。 為了確定有角無角這對相對性狀的顯隱性關(guān)系，用上述自由放養(yǎng)的牛群(假設(shè)無突變發(fā)生)為實驗材料，再進(jìn)行新的雜交實驗，應(yīng)該怎樣進(jìn)行？(簡要寫出雜交組合，預(yù)期結(jié)果并得出結(jié)論),解析 判斷顯、隱性狀的方法：兩個相對性狀的親本雜交，若子代只表現(xiàn)一個親本的性狀，則這個性狀為顯性；若子代表現(xiàn)出兩個親本的性狀，可用假設(shè)法判斷-假設(shè)某一個親本的性狀為顯性(隱性)，按照假設(shè)的條件去推算，若與假設(shè)不相符，則假設(shè)不成立，可判斷出親本的顯隱性；若與事實相符，應(yīng)再假設(shè)另一親本的性狀推算是否與事實相符，如果也與事實相符，則無法判斷顯、隱性，可再設(shè)計實驗予以確認(rèn)，設(shè)計的原則一般是選用相同性狀的個體雜交，若后代一旦出現(xiàn)不同性狀(除了基因突變)，則這一不同性狀一定是隱性。,本題以一對等位基因控制的一對相對性狀的遺傳作為知識載體，一方面考查基因的分離定律，另一方面考查根據(jù)表現(xiàn)型來分析相對性狀顯隱性的關(guān)系的分析與推理能力。牛的有角和無角是由一對等位基因(且位于常染色體上)控制的相對性狀，但不知哪個性狀為顯性，哪個性狀為隱性；要鑒定牛的有角與無角之間的顯隱性關(guān)系，可通過具有相對性狀的公牛與母牛交配，如果只出現(xiàn)其中的一個性狀，則出現(xiàn)的這個性狀為顯性性狀；或通過兩個具有相同性狀的公牛與母牛交配，如果產(chǎn)生的多個后代出現(xiàn)兩種性狀(即性狀分離)，與兩親本不同的性狀為隱性性狀，相同的性狀為顯性性狀。,要確定牛的有角和無角的顯隱性關(guān)系，若選兩種不同性狀的育齡異性牛交配繁殖，因為顯性性狀有兩種基因型，會出現(xiàn)其后代中兩種性狀的牛的個體數(shù)目差不多，那就不太好判斷其顯隱性了；如果當(dāng)兩個具有相同性狀的育齡公牛、母牛(或具有很多對相同性狀的育齡異性牛)交配，產(chǎn)生的多個后代出現(xiàn)了兩種不同的性狀(即發(fā)生了性狀分離)，這樣就能分辨出顯隱性了，即與兩親本性狀不同的性狀為隱性(也就是相當(dāng)于“無中生有”)，與兩親本相同的性狀為顯性。,答案：(1)不能確定。無角和有角都可能是顯性。 假設(shè)無角為顯性，則公牛的基因型為Aa，6頭母牛的基因型都為aa，每個交配組合的后代或為有角或無角，概率各為1/2。6個組合后代合計出現(xiàn)3頭無角小牛、3頭有角小牛。假設(shè)有角為顯性，則公牛的基因型為aa，6頭母?？赡苡袃煞N基因型，即AA和Aa。AA的后代均為有角；Aa的后代或無角或為有角，概率各為1/2。由于配子的隨機(jī)結(jié)合及后代數(shù)量少，實際分離比例可能偏離1/2。所以，根據(jù)6