遗传实验设计与推理题教学内容

遗传实验设计与推理

题

《遗传实验设计与推理题》

通过典型试题的变式训练，提高实验设计的灵活变通能力

在训练的过程中，要注意到一些变式的训练，要重视通过实验探究的条件与要求的改变，提高灵活变通的能力。例如下例：

例：现有自然界中获得的灰身与黑身果蝇，已知灰身与黑身基因位于常染色体上，要求通过一代杂交实验判断灰身与黑身基因的显隐性。

基因显隐性可通过杂交与自交的方法来判断。根据本题给出的条件无法让果蝇进行自交，只能采用杂交的方法。是相同体色的雌雄果蝇杂交还是不同体色果蝇间进行杂交呢？我们可以先看一下两种方法下杂交的结果：

方法一：相同体色雌雄果蝇杂交，即：灰×灰（或黑×黑）。我们可以根据杂交后代是否出现性状分离来判断基因的显隐性。如果选择到的亲本类型是隐性的，杂交后代不会出现性状的分离；如果后代出现性状分离，那么肯定亲代是显性的。但如果我们只选择一对亲本杂交，当亲代是显性的情况下，双亲均为杂合子的概率并不大，只要有一方为纯合体，后代就将不会出现性状分离，这样就无法根据性状分离来判断显隐性了。要确保选择的亲本是显性的情况下一定会出现性状分离，那么双亲必定都要有杂合子，这就必须是双亲的数量达到一定程度才能实现。所以杂交时应该选择多对亲本。

AA（Aa）×AA（Aa）aa×aa

↓↓

A_（多） aa（少）aa

结论：选择多对灰身果蝇与灰色果蝇杂交（或黑身与黑身杂交），如果后代性状表现与亲代相同，那么亲本的性状为隐性性状；如果后代出现性状的分离，那么亲本的性状是显性性状。

方法二：不同体色的雌雄果蝇杂交，即：灰×黑。

如果选择一对果蝇杂交，那么当后代只表现一种性状时，表现出的那种性状是显性的，未表现出的那个亲本性状是隐性的。但同样的问题是选择一对的情况下，如果显性亲本类型是杂合的，那么后代将会出现1：1的分离比，那就无法确定显隐性。只有当数量多对的情况下，才能够作出判断。

AA（Aa）×aa

↓

A_（多） aa（少）

结论：选择多对灰身与黑色果蝇杂交，后代性状表现多的为显性，较少的为隐性。

在上例的基础上，如果我们作如下的变换：

变换一：现有自然界中获得的雌雄红眼果蝇各一只与雌雄白眼果蝇各一只（基因位于X染色体上），要求通过一次杂交实验判断红眼与白眼基因的显隐性。

仍然是判断显隐性，但基因是位于X染色体上，给予的杂交材料中各种果蝇的数量只有各1只，且只能进行一次杂交实验。

由于基因的显隐性是未知的，题目要求进行的一次性杂交实验实际上对杂交亲本没有选择的余地，只能是任选一只红眼与白眼的雌雄果蝇进行交配。这样，就可能出现以下情形：

（一）（二）（三）

X A X A×X a Y X A X a×X a Y X a X a×X A Y

↓↓

↓

X A X a X A Y X A X a X a X a X a Y

X A Y X a Y

X A X a

显然，我们需要通过对可能结果的讨论来分析判断基因的显隐性。据图解，如果杂交后代雌雄果蝇均表现与母方相同的性状，那么双亲中母方的性状是显性的，父方的性状是隐性的；如果杂交后代的雌雄蝇中均有双亲的两种性状，那么双亲的性状中母方是显性的，父方是隐性的；如果杂交后代中雄果蝇均与母方性状相同，雌果蝇均与父方性状相同，那么双亲的性状中，父方为显性的，母方为隐性的。

也可以根据假设作如下的分析：如果杂交后代的性状表现一致，均与母方相同，或后代性状中雌雄果蝇双亲的性状均有表现，那么杂交亲本中母方的性状是显性的，父方的性状是隐性的；如果杂交后代中雄果蝇表现与母方相同的性状，雌果蝇表现与父方相同的性状，那么双亲中母方的性状是隐性的，父方的性状是显性的。

变换二：假设果蝇的刚毛直毛与非直毛是一对相对性状。实验室中有纯种直毛与非直毛果蝇若干。要求通过一代杂交实验判断，直毛与非直毛基因是位于常染色体上还是X染色体上。

判断基因位置最常用的方法是正交与反交。假设基因位于常染色体上，正交与反交的结果应为：

正交：反交

假设1： AA♀×aa ♂ aa♀×

AA♂

↓

↓

Aa

Aa

假设基因位于X染色体上，那么正交与反交的结果应为：

假设2： X A X A♀×X a Y♂X a X a♀×X A Y♂

↓

↓

X A X a X A Y

X a Y X A X a

由此不难看出，如果正交与反交的结果是相同的，没有差异，那么基因位于常染色体上；如果正交与反交的结果是不相同的，那么基因位于X染色体上。如果我们同时还要对基因的显隐性作出判断，应该也是不困难了。

变换三：已知果蝇的刚毛直与非直毛是一对相对性状，且直毛为显性。实验室中有纯种直毛与非直毛的果蝇。要求通过一次杂交实验判断基因位于常染色体上还是X染色体上。

本题与变换二的区别在于，已知直毛是显性，同时要求是只能通过一次杂交实验来判断。

若选择雌性直毛与雄性非直杂

交：

假设基因位于常染色体上直（AA）♀×非直（aa）♂

↓

Aa （直）

假设基因位于X染色体上：直（X A X A）♀×非直（X a Y）

♂

↓

X A X a（直） X A Y （直）

由此可见，在这种杂交选择下，无论基因位于常染色体上还是位于X染色体上，后代果蝇均为直毛的，无法对基因的位置作出判断。

若选择雌性非直与雄性直毛杂交：

假设基因位于常染色体上：非直（ aa）♀× 直毛（AA）♂

↓

A a（直）

假设基因位于X染色体上：非直（X a X a）♀×（X A Y）♂

↓

X A X a

（直） X a Y（非）

在这种杂交选择下，基因位于常染色体上与X染色体上的结果会出现不同，因此可以作出判断。如果杂交后的性状均为直毛的，那么基因位于常染色体上；如果杂交后代的性状为雌果蝇为直毛，雄果蝇为非直毛，则基因位于X染色体。

从上面的分析我们可以看出，当实验的条件作出变化或者要求作出变换的情况下，实验的方案也就不相同了，在复习过程中，只有通过这种变换的训练，才能提高灵活运用的能力，解决实验与探究性试题的能力才能得到有效的提高。