高考总复习遗传实验设计专题【考纲要求】1．掌握遗传实验设计中的杂交方法2．体会遗传实验设计的中的遗传学研究方法及原则【考点梳理】考点一、经典遗传学研究的实验设计1.孟德尔研究遗传规律时的实验设计：以孟德尔的一对相对性状遗传研究为例，写出孟德尔的实验过程和思路：（1）选择具有相对性状的纯合亲本杂交，获得F1，结果 F1代表现其中一个亲本的性状（显性性状）；（2）让 F1自交，结果 F2出现性状分离，显性：隐性=3 ：1 ；（3）为了解释上述现象，孟德尔提出假设的核心是：F1产生配子时等位基因分离，产生等量的两种配子；（4）验证假设：设计了测交实验，即用隐性个体与F1杂交；（5）预期结果：后代出现显隐性两种性状，比例为1 ：1 。
孟德尔设计测交实验的意义是通过测交后代的表现型的比例来反映 F1产生的配子的比例；（6）实施实验方案，得到的_ 实验结果 _与__预期结果相符，由此得出结论： F1产生配子时等位基因分离，产生比例相同的两种配子。
2.与孟德尔遗传学研究实验设计的类似题目（1）这道题目，可以用自交方案，也可以用测交方案。
科学家从某植物突变植株中获得了显性高蛋白植株（纯合子）。
为验证该性状是否由一对基因控制，请参与实验设计并完善实验方案：此题可以用自交方案也可用测交方案。
①步骤1：选择高蛋白纯合植株和低蛋白植株（非高蛋白植株）杂交。
预期结果：后代（或F1）表现型都是高蛋白植株。
②步骤2：自交方案： F1自交（或杂合高蛋白植株自交）或测交方案：用F1与低蛋白植株杂交预期结果：（若采用自交方案）后代高蛋白植株和低蛋白植株的比例是3：1（若采用测交方案）后代高蛋白植株和低蛋白植株的比例是1：1③观察实验结果，进行统计分析：如果实验结果与__预期结果相符，可证明该性状由一对基因控制。
（2）在一块高杆（显性纯合体）小麦田中，发现了一株矮杆小麦。
请设计实验方案探究该性状出现的可能的原因（简要写出所用方法、结果和结论）解答此题首先得明确此株矮杆小麦产生的原因为：基因突变或仅由环境因素引起的性状改变，然后再设计实验研究其出现的原因。
方案一：将矮杆小麦与高杆小麦杂交，获得子一代。
子一代自交获得子二代，如果子二代为高杆：矮杆＝3：1（或出现性状分离），则矮杆性状是基因突变造成的；否则，矮杆性状是环境引起的。
方案二：将矮杆小麦与高杆小麦种植在相同环境条件下；如果两者未出现明显性状差异，则矮杆性状是由环境引起；否则，矮杆性状是基因突变的结果。
考点二、遗传实验设计中的杂交方法我们进行遗传实验的目的往往是为了解决某些实际问题或进行科学研究，为了达成目的经常要像孟德尔一样对实验对象进行杂交处理。
1.显隐性性状的判断实例：下表是豌豆花色四个组合的遗传实验结果。
那个性状为显性性状，子一代未显现出来的性状为隐性性状。
如实例中“组合二”的情况，可判断出紫花为显性、白花为隐性。
“组合一”也是具有相对性状的亲本杂交，但子一代有两种表现型，不符合判断条件，不能据判断出紫花、白花的显隐性关系。
（2）自交法：将某性状的个体自交，若子代出现性状分离，则该性状为显性性状，如实例中的“组合三”。
2. 鉴定个体的基因型（判断其是否为纯合子）（1）植物：可用自交或测交。
测交的操作复杂，最简单的方法为自交。
自交或测交后代若出现两种或两种以上性状，则可判断个体为杂合子，。
注意：除可用上述方法外，还可用花粉鉴定法，纯合子只能产生一种类型的花粉，杂合子则不是。
（2）动物：测交法。
多数动物的繁殖率低，让其与隐性性状的类型相交，可提高后代隐性个体出现的几率，后代若有隐性性状的类型出现，待测个体为杂合子，若没有隐性性状的类型出现，则很可能是纯合子。
3. 判断基因所在的位置（在常染色体上还是X 染色体上）（1）正交和反交正交和反交的结果相同：控制该性状的基因位于常染色体上；正交和反交的结果不同：控制该性状的基因位于X 染色体上；实例：（2）隐性雌性×显性雄性（一次杂交便可判断出基因的位置）隐性的雌性与显性的雄性杂交，若结果子代中的雌性均为显性，而雄性均为隐性，则基因位于X 染色体上；若子代不出现上述结果，则基因位于常染色体上。
实例：P ：灰身雌蝇×黑身雄蝇 F 1：灰身雄蝇 黑身雌蝇 F 1： 黑身（雌、雄） P ：灰身雌蝇×黑身雄蝇 结论：控制体色的基因位于X 染色体上。
P ： X a X a (雌性截刚毛) × X A Y （雄性正常刚毛）4. 探究某性状受一对还是两对基因控制为达到实验目的，该实验设计与孟德尔的杂交实验类似：（1）杂交：将具有相对性状的纯合子杂交得F1，再将F1自交得F2，观察并统计F2的性状表现。
若F2出现3:1的性状分离比，符合基因分离定律，受一对基因控制；若F2出现的分离比为9:3:3:1或其变形，符合基因自由组合定律，受两对基因控制。
（2）测交：将具有相对性状的纯合子杂交得F1，再对F1进行测交，观察并统计测交子代的性状表现。
若测交后代的性状分离比为1：1，符合基因分离定律，受一对基因控制；若测交后代的性状分离比为1:1:1:1或其变形，符合基因自由组合定律，受两对基因控制。
5. 探究控制不同性状的基因是否位于一对同源染色体上实例：现有纯种的高茎腋生花、矮茎顶生花豌豆，腋生花对顶生花为显性，高茎对矮茎为显性，请从提供的豌豆中选取材料设计最佳实验方案，探究控制腋生花与顶生花的基因与控制高茎与矮茎的基因是否在同一对同源染色体上。
方案一：杂交取纯种的高茎腋生花和矮茎顶生花豌豆杂交得F1，再将F1自交得F2，若F2出现4种性状，其性状分离比为9：3：3：1，说明符合基因的自由组合定律，控制腋生花、顶生花的基因与控制高茎、矮茎的基因不在同一对同源染色体上，反之则可能是位于同一对同源染色体上。
方案二：测交取纯种的高茎腋生花和矮茎顶生花豌豆杂交得F1，让F1与纯种矮茎顶生花豌豆测交，如果测交后代出现的种性状，其性状分离比为1：1：1：1，说明符合基因的自由组合定律，控制腋生花、顶生花的基因与控制高茎、矮茎的基因不在同一对同源染色体上，反之则可能是位于同一对同源染色体上。
考点三、遗传学常用的研究方法1. 假说演绎法2. 杂交实验法3. 数学统计法要点诠释：遗传学研究时，要出现某种理论上的比值或概率，统计的数量要足够大，即要符合大样本原则。
4. 调查法（1）群体调查—可用于调查某种遗传病的发病率步骤如下：（2）家系调查—可用于调查某种病的遗传方式步骤如下：要点诠释：对人和一些难以进行杂交实验的动物进行遗传学研究时，不可用杂交实验法，一般用调查法结合数学统计法对之进行研究。
【典型例题】类型一、遗传实验设计中的杂交方法例1．（2015 北京卷）野生型果蝇的腹部和胸部都有短刚毛，而一只突变果蝇S 的腹部却生出长刚毛。
研究者对果蝇S 的突变进行了系列研究。
用这两种果蝇进行杂交实验的结果见图。
（1）根据实验结果分析，果蝇腹部的短刚毛和长刚毛是一对________性状，其中长刚毛是________性性状。
图中①、②基因型（相关基因用A 和a 表示）依次为________。
（2）实验2 结果显示：与野生型不同的表现型有________种。
③基因型为________，在实验2 后代中该基因型的比例是________。
（3）根据果蝇③和果蝇S 基因型的差异，解释导致前者胸部无刚毛、后者胸部有刚毛的原因：________。
（4）检测发现突变基因转录的mRNA相对分子质量比野生型的小，推测相关基因发生的变化为________。
（5）实验2 中出现胸部无刚毛的性状不是由F1 新发生突变的基因控制的。
作出这一判断的理由是：虽然胸部无刚毛是一个新出现的性状，但________，说明控制这个性状的基因不是一个新突变的基因。
【答案】（1）相对（1分）；显（1分）；Aa 与aa（2分）（2）2（2分）；AA（2分）；1/4（2分）（3）两个A 基因抑制胸部长出刚毛，只有一个A基因时无此效应（2分）（4）核苷酸数量减少或缺失（2分）（5）新的基因经过个体繁殖后，传递到下一代中不可能出现比例高达25%的该基因纯合子。
【解析】（1）“一种生物的同一性状的不同表现类型，叫做相对性状”，根据题意，果蝇腹部的短刚毛和长刚毛指的是一对相对性状。
根据实验2中F1后代发生性状分离比，可判断长刚毛是显性性状。
实验一结果满足测交数量比值，因此①、②基因型依次为Aa 与aa。
（2）由实验2得知，野生型表现为腹部短刚毛、胸部短刚毛，与其不同的表现型为：腹部长刚毛、胸部短刚毛与腹部长刚毛、胸部无刚毛 2 种。
因为胸部无刚毛数量占1/3，因此③基因型为AA，在实验 2 后代中该基因型的比例是1/4。
（3）由第二问可知，胸部无刚毛的③基因型为AA，而果蝇S 基因型为Aa，可以推测A 基因纯合会导致胸部无刚毛一个A基因时无此效应。
（4）通过检测发现突变基因转录的mRNA 相对分子质量变小，未提蛋白质有任何变化，所以与终止密码子无关，推测相关基因发生的变化为核苷酸数量减少。
（5）实验二中子代胸部无刚毛的果蝇与胸部有刚毛的果蝇比为1:3，符合基因分离定律，而且新的基因突变后，子代不可能出现25%的纯合子比例。
【点评】本题主要考查基因分离定律的实质及应用，基因突变等知识，要求考生掌握基因分离定律的实质，能根据多给信息做出准确判断。
举一反三：【高清课堂：遗传实验设计专题388642 经典题目4】【变式1】某植物（2n=10）花蕊的性别分化受两对独立遗传的等位基因控制，显性基因B和E共同存在时，植株开两性花，表现为野生型；仅有显性基因E存在时，植株的雄蕊会转化成雌蕊，成为表现型为双雌蕊的可育植物；只要不存在显性基因E，植物表现为败育。
请根据上述信息回答问题：（1）该物种基因测序应测条染色体，在雌配子形成过程中细胞内可形成个四分体。
（2）纯合子BBEE和bbEE杂交，应选择做母本，得到的F2代中表现及其比例为。
（3）BbEe个体自花传粉，后代可育个体所占比例为，可育个体中纯合子的基因型是__________。
（4）请设计实验探究某一双雌蕊个体是否为纯合子。
有已知性状的纯合子植株可供选用。
实验步骤：①；②。
结果预测：如果，则该植株为纯合子；如果，则该植株为杂合子。
【答案】（1）5；5；（2）bbEE；野生型：双雌蕊=3：1；（3）3/4；BBEE和bbEE；（4）让该双雌蕊植株与野生型纯合子杂交，得到F1；F1自交，得到F2；F2中没有败育植株出现；F2中有败育植株出现；例2．在一个常规饲养的实验小鼠封闭种群中，偶然发现几只小鼠在出生第二周后开始脱毛，以后终生保持无毛状态。
为了解该性状的遗传方式，研究者设置了6组小鼠交配组合，统计相同时间段内繁殖结果如下。