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综观近几年的全国理综生物学实验设计试题,我们可以明显地发现,对遗传方式探究的考查已成为现代高考的亮点。在教学过程中,笔者认为需要对学生强调以下四个方面的问题:1、X染色体上显隐性的判断;2、Y染色体与x染色体同源区段上基因控制的性状遗传;3、常染色体上等位基因控制性状的遗传分析;4、伴性遗传与细胞质遗传的综合考查。这几类问题有可能成为今后遗传方式探究的考查趋势。
一、相对性状中显、隐性关系的实验探究
[例1]马的毛色有栗色和白色两种,由细胞核常染色体上基因B和b控制。正常情况下,一匹母马一次只能生一匹小马。一个自由放养的牧马场在一个配种季节随机选取一头栗色公马和多头白色母马交配。
(1)如果后代小马毛色均为栗色,能否根据杂交结果判断其显隐性关系。若能说明理由;若不能,设计出合理的杂交实验。
(2)如果后代小马毛色有栗色,也有白色的,能否由此判断其显隐性关系,若能,说明理由;若不能,设计出合理的杂交实验。
[解析]假设栗色是显性,有两种可能的杂交组合:
因为母马有多头,(3)、(4)情况应同时发生。
综上所述,只有(1)种情况符合题目要求。判断显隐性实验设计的一般原则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。
[答案](1)能。理由见解析。(2)不能。杂交方案:从马群中随机选择多对栗色公马与栗色母马杂交(栗色×栗色)。如果后代出现白色马,则栗色为显性,白色为隐性;如果后代全部为栗色马,则白色为显性,栗色为隐性。(其他答案合理亦可给分)
[拓展延伸]本题已经明确马的栗色和白色是由细胞核中常染色体上的基因B和b控制的一对相对性状。如果这对性状是由x染色体上基因B和b控制的,分析如下:
二、常染色体遗传与伴性遗传的实验探究
[例2]从一个野生型果蝇种群中,选出一部分未交配过的灰色和黄色两种体色的果蝇,这两种体色的果蝇数量相等,每种体色的果蝇雌雄各半。已知灰色和黄色这对相对性状受一对等位基因控制,所有果蝇均能正常生活,性状的分离符合遗传的基本规律。请回答下列问题:现用两个杂交组合:灰色雌蝇×黄色雄蝇、黄色雌蝇×灰色鼬蝇,只做一代杂交实验,每个杂交组合选用多对果蝇。推测两个杂交组合的子一代可能出现的性状,并以此为依据,对控制体色的基因是位于X染色体上还是常染色体上这—个问题,作出相应的推断。
[解析](1)假设灰色为显性。①基因位于常染色体上,分析如下:
根据图表可知,正反交结果不一样。
(2)假设黄色为显性,分析方法与(1)相同;得到的结论也一样。
[答案]如果两个杂交组合的子一代一样,则基因位于常染色体上。如果两个杂交组合的子一代不一样,则基因位于X染色体上。
[拓展延伸](1)伴性遗传与性别有关,正交与反交后代结果不一样,不同性状的出现往往与性别有关。(2)找同一生物群体的同一性状,看其雌性与雄性出现的比例是否为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。(3)若通过一次杂交实验,鉴别某等位基因是在常染色体上还是在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。
三、细胞核基因遗传与细胞质基因遗传的实验探究
[例3]有人发现某种花卉有红花和白花两种表现型。
(1)请你设计一个实验,探究花色的遗传是细胞质遗传还是细胞核遗传。用图解和简洁语言回答。
(2)如果花色的遗传是细胞核遗传,请写出F:的表现型及其比例。
[解析]根据细胞质遗传的母系遗传特点,后代仅仅和母本有关,正反交的结果不一样;而对于细胞核遗传来说,后代的基因型既和父本有关,也与母本有关。
[答案](1)
[答案]①子代中雌雄都有灰身和黑身,且比例接近1:1,雌雄都有正常硬毛和短硬毛,且比例接近1:1(或写成:子代中黑身正常硬毛:黑身短硬毛:灰身正常硬毛:灰身短硬毛大致等于1:1:1:1,且雌雄都有;或写成:子代中黑身正常硬毛雄蝇:黑身正常硬毛雌蝇:黑身短硬毛雄蝇:黑身短硬毛雌蝇:灰身正常硬毛雄蝇:灰身正常硬毛雌蝇:灰身短硬毛雄蝇:灰身短硬毛雌蝇大致等于1:1:1:1:1:1:1:1),则控制灰身(A)、黑身(8)基因在X和Y染色体的同源区段,控制正常硬毛(B)和短硬毛(b)基因在常染色体上。②子代中雌雄都有灰身和黑身,且比例接近1;1,而雌性都是正常硬毛。雄性都是短硬毛或雌性都是短硬毛,雄性都是正常硬毛,则控制灰身(A)、黑身(B)基因在常染色体上,而控制正常硬毛(B)、短硬毛(b)基因在X、Y染色体的同源区段。
[拓展延伸]性染色体基因几种常见的存在形式和遗传方式不完全伴性基因——X与Y或Z与W染色体上有一部分是同源的,称为不完全伴性基因。尽管这些基因都有与之相对应的等位基因,但它们所控制的性状的遗传行为与常染色体上等位基因控制的性状的遗传方式不同。伴性基因——位于X或Z染色体上与Y或W染色体非同源部分的基因称为伴性基因。伴性基因所控制性状的遗传行为,又叫性连锁遗传,具体说来分为伴X或Z染色体遗传和伴Y或W染色体遗传两种基本形式。
(审稿:郑春和 编校:朱 旭)
一、相对性状中显、隐性关系的实验探究
[例1]马的毛色有栗色和白色两种,由细胞核常染色体上基因B和b控制。正常情况下,一匹母马一次只能生一匹小马。一个自由放养的牧马场在一个配种季节随机选取一头栗色公马和多头白色母马交配。
(1)如果后代小马毛色均为栗色,能否根据杂交结果判断其显隐性关系。若能说明理由;若不能,设计出合理的杂交实验。
(2)如果后代小马毛色有栗色,也有白色的,能否由此判断其显隐性关系,若能,说明理由;若不能,设计出合理的杂交实验。
[解析]假设栗色是显性,有两种可能的杂交组合:
因为母马有多头,(3)、(4)情况应同时发生。
综上所述,只有(1)种情况符合题目要求。判断显隐性实验设计的一般原则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。
[答案](1)能。理由见解析。(2)不能。杂交方案:从马群中随机选择多对栗色公马与栗色母马杂交(栗色×栗色)。如果后代出现白色马,则栗色为显性,白色为隐性;如果后代全部为栗色马,则白色为显性,栗色为隐性。(其他答案合理亦可给分)
[拓展延伸]本题已经明确马的栗色和白色是由细胞核中常染色体上的基因B和b控制的一对相对性状。如果这对性状是由x染色体上基因B和b控制的,分析如下:
二、常染色体遗传与伴性遗传的实验探究
[例2]从一个野生型果蝇种群中,选出一部分未交配过的灰色和黄色两种体色的果蝇,这两种体色的果蝇数量相等,每种体色的果蝇雌雄各半。已知灰色和黄色这对相对性状受一对等位基因控制,所有果蝇均能正常生活,性状的分离符合遗传的基本规律。请回答下列问题:现用两个杂交组合:灰色雌蝇×黄色雄蝇、黄色雌蝇×灰色鼬蝇,只做一代杂交实验,每个杂交组合选用多对果蝇。推测两个杂交组合的子一代可能出现的性状,并以此为依据,对控制体色的基因是位于X染色体上还是常染色体上这—个问题,作出相应的推断。
[解析](1)假设灰色为显性。①基因位于常染色体上,分析如下:
根据图表可知,正反交结果不一样。
(2)假设黄色为显性,分析方法与(1)相同;得到的结论也一样。
[答案]如果两个杂交组合的子一代一样,则基因位于常染色体上。如果两个杂交组合的子一代不一样,则基因位于X染色体上。
[拓展延伸](1)伴性遗传与性别有关,正交与反交后代结果不一样,不同性状的出现往往与性别有关。(2)找同一生物群体的同一性状,看其雌性与雄性出现的比例是否为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。(3)若通过一次杂交实验,鉴别某等位基因是在常染色体上还是在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。
三、细胞核基因遗传与细胞质基因遗传的实验探究
[例3]有人发现某种花卉有红花和白花两种表现型。
(1)请你设计一个实验,探究花色的遗传是细胞质遗传还是细胞核遗传。用图解和简洁语言回答。
(2)如果花色的遗传是细胞核遗传,请写出F:的表现型及其比例。
[解析]根据细胞质遗传的母系遗传特点,后代仅仅和母本有关,正反交的结果不一样;而对于细胞核遗传来说,后代的基因型既和父本有关,也与母本有关。
[答案](1)
[答案]①子代中雌雄都有灰身和黑身,且比例接近1:1,雌雄都有正常硬毛和短硬毛,且比例接近1:1(或写成:子代中黑身正常硬毛:黑身短硬毛:灰身正常硬毛:灰身短硬毛大致等于1:1:1:1,且雌雄都有;或写成:子代中黑身正常硬毛雄蝇:黑身正常硬毛雌蝇:黑身短硬毛雄蝇:黑身短硬毛雌蝇:灰身正常硬毛雄蝇:灰身正常硬毛雌蝇:灰身短硬毛雄蝇:灰身短硬毛雌蝇大致等于1:1:1:1:1:1:1:1),则控制灰身(A)、黑身(8)基因在X和Y染色体的同源区段,控制正常硬毛(B)和短硬毛(b)基因在常染色体上。②子代中雌雄都有灰身和黑身,且比例接近1;1,而雌性都是正常硬毛。雄性都是短硬毛或雌性都是短硬毛,雄性都是正常硬毛,则控制灰身(A)、黑身(B)基因在常染色体上,而控制正常硬毛(B)、短硬毛(b)基因在X、Y染色体的同源区段。
[拓展延伸]性染色体基因几种常见的存在形式和遗传方式不完全伴性基因——X与Y或Z与W染色体上有一部分是同源的,称为不完全伴性基因。尽管这些基因都有与之相对应的等位基因,但它们所控制的性状的遗传行为与常染色体上等位基因控制的性状的遗传方式不同。伴性基因——位于X或Z染色体上与Y或W染色体非同源部分的基因称为伴性基因。伴性基因所控制性状的遗传行为,又叫性连锁遗传,具体说来分为伴X或Z染色体遗传和伴Y或W染色体遗传两种基本形式。
(审稿:郑春和 编校:朱 旭)