新高考生物一輪復習學案 第7單元 第21講 熱點題型六 利用“假說-演繹法”解決生物變異實驗探究題（含解析）

某科研小組對野生純合小鼠進行X射線處理，得到一只雄性突變型小鼠。對該小鼠研究發(fā)現(xiàn)，突變性狀是由位于一條染色體上的某基因突變產(chǎn)生的。該小組想知道突變基因的顯隱性及其在染色體上的位置，設計了如下雜交實驗方案，假設你是其中一員，請將下列方案補充完整。(注：除要求外，不考慮性染色體的同源區(qū)段。相應基因用D、d表示)(1)雜交方法：_________________________________________________________________。(2)觀察統(tǒng)計：將子代雌雄小鼠中野生型和突變型的數(shù)量填入下表。項目野生型突變型突變型/(野生型＋突變型)雄性小鼠A雌性小鼠B(3)結(jié)果分析與結(jié)論：①如果A＝1，B＝0，說明突變基因位于______________；②如果A＝0，B＝1，說明突變基因為________(填“顯性”或“隱性”)，且位于____________；③如果A＝0，B＝__________，說明突變基因為隱性，且位于X染色體上；④如果A＝B＝eq\f(1,2)，說明突變基因為________(填“顯性”或“隱性”)，且位于________________。(4)拓展分析：如果基因位于X、Y染色體的同源區(qū)段，且突變后性狀發(fā)生改變，則突變性狀為________(填“顯性性狀”或“隱性性狀”)，該個體的基因型為____________________。審題關鍵由題干可知，對野生純合小鼠進行X射線處理，得到一只雄性突變型小鼠，突變性狀是由位于一條染色體上的某基因突變產(chǎn)生的。則：(1)若突變基因位于Y染色體上，則該突變型雄鼠與多只野生型雌鼠交配的子代中雄性全為突變型小鼠。(2)若突變基因位于X染色體上，且為顯性，則該突變型雄鼠與野生型雌鼠的基因型分別為XDY和XdXd，二者雜交所得子代中雄性全為野生型小鼠，雌性全為突變型小鼠。(3)若突變基因位于X染色體上，且為隱性，則該突變型雄鼠與野生型雌鼠的基因型分別為XdY和XDXD，二者雜交所得子代中雄性和雌性全為野生型小鼠。(4)若突變基因位于常染色體上，且為顯性，則該突變型雄鼠與野生型雌鼠的基因型分別為Dd和dd，二者雜交所得子代中雌雄性小鼠中都有突變型和野生型。(5)若突變基因位于X、Y染色體的同源區(qū)段，突變后性狀發(fā)生改變，說明突變性狀為顯性性狀，該個體的基因型為XDYd或XdYD。答案(1)讓突變型雄鼠與多只野生型雌鼠交配(3)①Y染色體上②顯性X染色體上③0④顯性常染色體上(4)顯性性狀XDYd或XdYD“假說—演繹法”是指在觀察和分析的基礎上提出問題以后，通過推理和想像提出解釋問題的假說，然后根據(jù)假說進行演繹推理，再通過實驗檢驗演繹推理的結(jié)論。如果實驗結(jié)果與預期結(jié)論相符合，就證明假說是正確的；反之，則說明假說是錯誤的。孟德爾發(fā)現(xiàn)基因分離定律和自由組合定律的過程就是“假說—演繹法”的充分體現(xiàn)。高考復習中，通過挖掘“假說—演繹法”的內(nèi)涵，運用它解答遺傳設計題時分解為3步：提出假說，正向演繹推理(結(jié)論→結(jié)果)，逆向答題(結(jié)果→結(jié)論)，取得了良好的效果。1．蘆筍的幼苗是一種名貴蔬菜，又名石刁柏，為XY型性別決定。在某野生型窄葉種群中偶見幾株闊葉蘆筍幼苗，雌雄株都有。請回答下列問題：(1)僅從染色體分析，雄性蘆筍幼苗產(chǎn)生的雄配子類型將有________種，比例為________。(2)有人對闊葉蘆筍幼苗的出現(xiàn)進行分析，認為可能有兩種原因：一種可能是基因突變，另一種可能是染色體組加倍成為多倍體。請設計一個簡單的實驗鑒定闊葉蘆筍出現(xiàn)的原因。____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)現(xiàn)已證實闊葉為基因突變的結(jié)果，為確定是顯性突變還是隱性突變，選用多株突變型闊葉蘆筍雌雄株進行交配，并統(tǒng)計后代表現(xiàn)型。若____________________________，則為____________________________________________________________________________________________________________________________。若____________________________，則為____________________________________________________________________________________________________________________________。(4)現(xiàn)已證實闊葉是顯性突變所致，由于雄株蘆筍幼苗產(chǎn)量高于雌株，養(yǎng)殖戶希望在幼苗期就能區(qū)分雌雄，為了探求可行性，于是求助于科研工作者。技術人員先用多株野生型窄葉雌株與突變型闊葉雄株雜交，請推斷該技術人員做此實驗的意圖：____________________________________________________________。若雜交實驗結(jié)果出現(xiàn)_________________________，養(yǎng)殖戶的心愿可以實現(xiàn)。答案(1)21∶1(2)將野生型植株和闊葉植株的根尖分生區(qū)制成裝片，用顯微鏡觀察有絲分裂中期細胞內(nèi)的染色體數(shù)目，若觀察到闊葉植株的染色體加倍，則說明是染色體組加倍的結(jié)果，否則為基因突變(3)后代出現(xiàn)野生型窄葉顯性突變后代都為突變型闊葉隱性突變(4)通過該雜交實驗判斷控制闊葉的基因是否在X染色體上后代中雌株都為突變型闊葉，雄株都為野生型窄葉解析(1)由于蘆筍為XY型性別決定，雄性植株的染色體組成為XY。僅從染色體分析，減數(shù)分裂產(chǎn)生的雄配子類型為2種，即X∶Y＝1∶1。(2)染色體變異在顯微鏡下可觀察到，用顯微鏡觀察有絲分裂中期細胞內(nèi)染色體數(shù)目，若觀察到闊葉植株的染色體加倍，則說明是染色體組加倍的結(jié)果，否則為基因突變。(3)選用多株突變型闊葉蘆筍雌雄株相交，若雜交后代出現(xiàn)了野生型窄葉，則闊葉植株的出現(xiàn)為顯性突變所致；若雜交后代僅出現(xiàn)闊葉突變型，則闊葉植株的出現(xiàn)為隱性突變所致。(4)選用多對野生型窄葉雌性植株與突變型闊葉雄性植株作為親本雜交。若雜交后代野生型窄葉全為雄株，突變型闊葉全為雌株，則這對基因位于X染色體上；若雜交后代中，野生型和突變型雌、雄均有，則這對基因位于常染色體上。該技術人員做此實驗的意圖是通過該雜交實驗判斷控制闊葉的基因是否在X染色體上。2．某科研人員從北京野生型紅眼果蠅中分離出紫眼突變體，并進行了以下實驗。已知果蠅的X、Y染色體有同源區(qū)段和非同源區(qū)段?；卮鹣铝袉栴}：實驗①：紫眼雌果蠅×野生型雄果蠅→F1均為紅眼→F2中紅眼∶紫眼＝3∶1實驗②：紫眼雄果蠅×野生型雌果蠅→F1均為紅眼→F2中紅眼∶紫眼＝3∶1(1)根據(jù)上述實驗結(jié)果可以確定果蠅眼色基因不位于__________中和X、Y染色體非同源區(qū)段。科研人員可對這一相對性狀的顯隱性關系及控制這對相對性狀的等位基因的位置做出多種假設，可以提出________種假設。(2)如果要確定果蠅眼色基因的位置，還需對實驗①②中F2的實驗結(jié)果作進一步的分析，如統(tǒng)計F2個體中____________________________________________________________________。(3)經(jīng)研究確定北京紫眼果蠅突變體的突變基因位于Ⅲ號染色體上，之前發(fā)現(xiàn)的來自日本京都果蠅中心的紫眼隱性突變體—Hnr3的突變基因也位于Ⅲ號染色體上，而且Hnr3突變體的其他基因均與野生型的相同。這兩種突變體的產(chǎn)生是不同基因突變還是同一基因突變的結(jié)果？請設計實驗進行研究(簡要寫出實驗設計思路并預期實驗結(jié)果及結(jié)論)。設計實驗思路：讓______________________________________進行交配，觀察子代果蠅的眼色情況。結(jié)果預測及結(jié)論：如果子代表現(xiàn)__________，則這兩種突變體的產(chǎn)生是同一基因突變的結(jié)果；如果子代表現(xiàn)________________，則這兩種突變體的產(chǎn)生是不同基因突變的結(jié)果。答案(1)細胞質(zhì)2(2)紅眼(或紫眼)個體的性別比例(3)北京紫眼果蠅與Hnr3紫眼果蠅紫眼性狀正常的野生型(或紅眼性狀)解析(1)根據(jù)實驗結(jié)果可以確定果蠅眼色基因不位于細胞質(zhì)中和X、Y染色體非同源區(qū)段，且紅眼為顯性性狀，可提出兩種假設：紅眼為顯性性狀，控制果蠅眼色的基因位于X、Y染色體同源區(qū)段上；紅眼為顯性性狀，控制果蠅眼色的基因位于常染色體上。(2)為確定果蠅眼色基因的位置，需統(tǒng)計F2紅眼(或紫眼)個體的性別比例；若雌雄比例相同，則位于常染色體上；若雌雄比例不同，則位于性染色體上。(3)突變均為隱性突變時，讓一個隱性突變純合子和另一個隱性突變純合子交配，如果兩個突變體的產(chǎn)生由同一個基因突變所致，子代將會表現(xiàn)出突變的性狀。反之，如果突變位于不同的基因上，子代則會表現(xiàn)出正常的野生型性狀。3．玉米非糯性基因(A)對糯性基因(a)為顯性，植株紫色基因(B)對植株綠色基因(b)為顯性，這兩對等位基因分別位于第9號和第6號染色體上?，F(xiàn)有非糯性紫株、非糯性綠株和糯性紫株三個純種品系供實驗選擇。(1)若要驗證基因的自由組合定律，應選擇的雜交組合是______________________。(2)當用X射線照射純合糯性紫株玉米花粉后，將其授與純合糯性綠株的個體上，發(fā)現(xiàn)在F1的734株中有2株為綠色。關于這2株綠色植株產(chǎn)生的原因，有兩種推測：推測一：少數(shù)花粉中紫色基因(B)突變?yōu)榫G色基因(b)，導致F1少數(shù)綠苗產(chǎn)生。推測二：6號染色體載有紫色基因(B)的區(qū)段缺失導致的。已知第6號染色體區(qū)段缺失的雌、雄配子可育，而缺失純合子(兩條同源染色體均缺失相同片段)致死。某同學設計了以下雜交實驗，以探究X射線照射花粉后產(chǎn)生的變異類型。實驗步驟：第一步：選上述綠色植株與______________________________純種品系雜交，得到F2；第二步：讓F2植株自交，得到F3；第三步：觀察并記錄F3______________________。結(jié)果預測及結(jié)論：①若F3植株的________________________，說明推測一成立；②若F3植株的________________________，說明推測二成立。答案(1)非糯性綠株和糯性紫株(2)非糯性紫株(或糯性紫株)植株顏色及比例①紫色∶綠色＝3∶1②紫色∶綠色＝6∶1解析(1)若要驗證基因的自由組合定律，雜交F1的基因型應該是AaBb，因此采用的親本是非糯性綠株(AAbb)和糯性紫株(aaBB)。(2)純合糯性紫株玉米的基因型是aaBB，產(chǎn)生的精子的基因型是aB，純合糯性綠株的基因型是aabb，產(chǎn)生的卵細胞的基因型是ab，雜交后代的基因型是aaBb，都是紫株，如果用X射線照射純合糯性紫株玉米花粉后，將其授與純合糯性綠株的個體上，發(fā)現(xiàn)在F1734株中有2株為綠色，綠株的出現(xiàn)可能的原因是精子中B基因突變形成b，或者精子中B基因所在的染色體片段缺失；如果是基因突變引起，該突變綠株的基因型是bb，與紫株純合品系雜交，F(xiàn)2的基因型是Bb，F(xiàn)2自交得到F3的基因型及比例是BB∶Bb∶bb＝1∶2∶1，紫株∶綠株＝3∶1；如果是染色體片段缺失引起，則突變綠株的基因型用B－b表示，與紫株純合品系雜交，F(xiàn)2的基因型是Bb、BB－，比例是1∶1，Bb自交后代的基因型及比例是BB∶Bb∶bb＝1∶2∶1，BB－自交后代的基因型及比例是BB∶BB－∶B－B－＝1∶2∶1，其中B－B－致死，因此F2自交得到的F3的表現(xiàn)型及比例是紫株∶綠株＝6∶1。4．二倍體動物缺失一條染色體稱為單體。大多數(shù)單體動物不能存活，但在黑腹果蠅中，點狀染色體(Ⅳ號染色體)缺失一條可以存活，而且能夠繁殖后代。請回答：(1)果蠅群體中存在無眼個體，無眼基因位于常染色體上，將無眼果蠅個體與野生型純合個體交配，子代的表現(xiàn)型及比例如下表：項目無眼野生型F1085F279245據(jù)此判斷，顯性性狀為______________，理由是______________________________________________________________________________________________________________________。(2)根據(jù)上述判斷結(jié)果，可利用正常無眼果蠅與野生型(純合)Ⅳ號染色單體果蠅交配，探究無眼基因是否位于Ⅳ號染色體上。請完成以下實驗設計：實驗步驟：讓正常無眼果蠅與野生型(純合)Ⅳ號染色體單體果蠅交配，獲得子代；統(tǒng)計子代的________________________________________，并記錄。實驗結(jié)果預測及結(jié)論：①若子代中______________________________________________________________，則說明無眼基因位于Ⅳ號染色體上；②若子代中____________________________________，則說明無眼基因不位于Ⅳ號染色體上。答案(1)野生型F1全為野生型(F2中野生型∶無眼約為3∶1)(2)表現(xiàn)型及比例①出現(xiàn)野生型果蠅和無眼果蠅且比例為1∶1②全為野生型解析(1)由表中數(shù)據(jù)可知，F(xiàn)1全為野生型，F(xiàn)2中野生型∶無眼約為3∶1，所以野生型是顯性性狀。(2)要判斷無眼基因是否位于Ⅳ號染色體上，可讓正常無眼果蠅與野生型(純合)Ⅳ號染色體單體果蠅交配，假設控制無眼的基因為b，如果無眼基因位于Ⅳ號染色體上，則親本為bb×BO(BO表示缺失一條染色體)，子代中會出現(xiàn)bO∶Bb＝1∶1，即無眼果蠅∶野生型果蠅＝1∶1；如果無眼基因不位于Ⅳ號染色體上，則親本為bb×BB，子代全為野生型。5．燕麥穎片顏色有三個品種，黑穎(