专题05实验设计类（遗传）（原卷版）

专题05实验设计类（遗传）对实验设计的合理性和严谨性进行评价，是综合反映学生实验设计能力的重要策略。生物实验评价和改进类试题，不仅考查考生进行实验的独立操作能力，也考查考生分析、推理等科学思维能力。试题具有一定的开放性，涉及实验材料的选择、实验相关操作技能理解、及实验思路和实验方案的设计。试题一般包括以下层次。1.理解实验与探究的目的、原理，实验与探究的方法和操作步骤，掌握相关的操作技能，并将所涉及的方法和技能进行运用。2.对实验或探究现象和结果进行分析、解释，并对收集到的数据进行处理。3.运用观察、实验与调查、假说演绎、建立模型与系统分析等科学研究方法。4.对一些简单的实验与探究方案做出恰当的评价和修订。自2000年江苏、浙江、山西、吉林四省使用的高考理科综合能力测试卷第一次出现该类型的题目，之后的理科综合试卷和生物单科试卷不断出现，逐渐成为高考生物实验能力测试的一种重要题型。近几年，这类题目的特点是题目提供部分实验步骤，让考生补充完善余下的实验步骤；题目给出实验的部分结果，让考生补充其他可能得结果；题目不直接呈现实验的结论，要求考生通过对实验结果的预测及推理判断得出相关的实验结论。这类题目涉及知识点多、涉及情景面宽，涉及立意点多，知识点琐碎，是各地高考试题的难点之一。这类题目一般具有一定的开放性。由于受高考阅卷的限制，题目编制在选材方面往往收到一定的限制，题量和设问角度也受到较大影响。命题的材料和情境设置一般源于实验和探究实践、源于一些科研项目，贴近生活、贴近实践，与考生的经验有一定差距，导致这类题目对考生要求高，试题难度大。这类试题的另一个特点是：为与中学实验保持一致性，个别实验题目的素材往往与教材和课程标准具有高度相关性。实验评价和改进类实验试题是实验试题中要求较高的一类题型。要求考生具有较强的综合判断能力、获取信息、及理解能力。通式能够准确选择实验材料、熟练运用实验或探究方案设计的基本原则独立思考解决问题，能够通过分析、综合等思维手段科学准确地得出实验结果，通过归纳、概括、演绎思维科学、准确预测实验结果、得出实验结论。遗传变异实验设计题大致包括一下几种类型：1.病毒遗传物质种类的探究。2.生物遗传性状的显隐性，纯合子和杂合子判断。3.基因对性状控制方式（遗传方式）探究。4.遗传规律探究与验证。5.致死、配子生活力及受精能力探究。6.不遗传变异、可遗传变异探究。三种可遗传变异类型探究。7.育种方案选择和分析。遗传变异类实验设计题的解答要从以下方面入手：1.杂交实验是进行遗传变异类试题解答的基本方法：任何遗传设计题目都要结合实验实验目的首先思考选择什么样的杂交材料，选择什么样的杂交方法进行杂交，怎样统计杂交实验的结果。2.数理统计是遗传变异实验设计题必要步骤：选择合适的材料以适当的方式进行杂交后，一定要统计杂交后代的性状分离比，分析出现该分离比出现的各种可能。3.假说演绎是解答遗传变异类实验设计题的科学思维方法：结合步骤2的分析，选择适当的假说，并结合教材知识进行演绎。不同类型遗传变异类实验设计题的答题技巧1.病毒遗传物质种类的探究病毒遗传物质种类的探究常用的方法有三种：（1）同位素标记法探究未知病毒的遗传物质是DNA还是RNA：标记DNA和RNA的特有碱基胸腺嘧啶（T）和尿嘧啶（U），检测消耗的胸腺嘧啶（T）还是尿嘧啶（U），消耗胸腺嘧啶（T）而不消耗尿嘧啶（U）的是DNA病毒，消耗尿嘧啶（U）而不消耗胸腺嘧啶（T）的是RNA病毒。（2）将病毒分别用DNA水解酶和RNA水解酶处理，再分别用处理过的病毒感染宿主细胞，观察处理后的宿主细胞是否有病毒感染症状。2.生物遗传性状的显隐性，纯合子和杂合子判断（1）相对性状显隐性判断①杂交法：选择具有相对性状的亲本杂交→观察后代是否只出现一个亲本的性状→若只出现一个亲本的性状，搜出现性状就是显性性状；若不是只出现一个亲本的性状，则不能判断显性性状和隐性性状。②选择具有相对性状的两亲本杂交，再让F1自交或具有相同表现型个体杂交，观察统计F2的性状表现统计性状分离比。若F2出现性状分离，新出现的性状是隐性性状；统计F2的性状分离比，若为3:1，占3/4的为显性性状，占1/4的为隐性性状。（2）纯合子和杂合子判断（1）纯合子能够稳定遗传，能够自交的生物（如两性植物）常通过观察自交后代是否发生性状分离判断，若不发生性状分离则为纯合子，若发生性状分离则为杂合子。（2）动物常采用测交法判断：若待测个体为雄性，应选择与多个雌性的隐性类型交配；若待测个体为雌性，应注意多个雌性个体分别于具有隐性性状的雄性交配。若后代有隐性类型出现就可判断为杂合体。3.基因对性状控制方式（遗传方式）探究。（假设某一生物相对性状为甲和乙，以XY型性别决定的生物为例），以选择的亲本均为纯合亲本为例（1）设计思路：选择具有相对性状（甲、乙）的亲本进行正反交→观察、统计F1表型及比例（包括不同性别的性状表现是否一致）→判断仅根据F1表型及比例能否推出实验目的的要求→若能推出，就到此结束，若不能推出，选择正交或反交的F1相互交配观察统计F2的性状分离比（包括不同性别的性状表现是否一致）→根据结果做出演绎。①若正反交结果相同，F1都只出现同一亲本的性状（甲或乙），为常染色体完全显性遗传，所出现亲本的性状（甲或乙）为显性性状。②若正反交结果相同，F1都只出现一种非亲本性状（丙），为常染色体基因的遗传；F1自交，观察统计F2的性状分离比，若F2甲：丙：乙=1:2:1，则为不完全显性遗传。③若正反交结果不同，正交中F1雌性全部表现为父本性状、雄性全部表现为母本性状，为伴X遗传或从性遗传，F1雌雄个体随机交配，F2雌雄表现相同，均为母本性状：父本性状=1:1，则为伴X遗传且母本性状为隐性性状。④若正反交结果不同，正交中F1雌性全部表现为父本性状、雄性全部表现为母本性状，为伴X遗传或从性遗传，F1雌雄个体随机交配，F2雌雄均有母本性状和父本性状，且雌性后代中性状分离比不同，雌性中母本性状：父本性状=1:2，雄性中母本性状：父本性状=1:2，则为从性遗传。4.遗传规律探究与验证。实验设计思路：选择具有相对性状的纯合亲本杂交，让F1测交，若F2只出现两个亲本的表型且比例为1:1，则证明遗传遵循分离定律；若F2只出现四种的表型且比例为1:1：1:1，则遵循遗传的自由组合定律。5.致死、配子生活力及受精能力探究。（1）1致死的四种类型①隐性致死：一对或两对隐性基因存在于同一对或不同对同源染色体上时，对个体有致死效应。②显性致死：显性基因具有致死效应。显性致死又分为显性纯合致死和显性杂合致死。③配子致死（或配子不育）：指致死基因在配子时期发生作用，从而不能形成有生活力的配子的现象。④合子致死（或受精卵不育）：指致死基因在胚胎时期或幼体阶段发生作用，从而不能形成活的幼体或个体的现象。（2）致死问题解题步骤第一步，无论是配子致死还是合子致死，均按无致死现象、遵循分离或自由组合定律写出配子种类及比例，并书写遗传图解；第二步，根据题目信息“划掉”遗传图解中致死配子或个体；第三步，根据“划掉”后的情况调整配子或个体基因型前的“系数”，分析得出正确答案。例如：正常情况下，Aa个体自交产生后代为1/4AA、2/4Aa、1/4aa，由于AA合子致死，Aa个体自交产生后代应该为2/3Aa、1/3aa。又如：正常情况下，Aa个体产生的雌雄配子均为1/2A、1/2a，若A/a控制花粉育性，含A的花粉可育，含a的花粉50%可育、50%不育，则Aa个体产生的雌配子为1/2A、1/2a，花粉（雄配子）为1/3a、2/3A。（3）当致死基因位于X染色体上导致雄配子不育或致死时，XY个体只产生含“Y”的雄配子，XX个体产生正常配子，其子代均为雄性；当致死基因位于Z染色体上导致雌配子不育或致死时，ZW个体只产生含“W”的雌配子，ZZ个体产生正常配子，其子代均为雌性。（4）选择具有相对性状的纯合亲本杂交2F1,让F1自交或随机交配观察统计F2性状分离比，与理论值对比推断致死类型及比例。（5）配子生活力及受精能力探究实验设计思路：选择具有相对性状的亲本杂交获得F1,让分别与隐性类型的母本或父本杂交，观察统计F2的表型及分离比，得出是雌配子还是雄配子生活力及受精能力。6.不遗传变异、可遗传变异探究。三种可遗传变异类型探究。（1）变异的原因（不遗传变异、可遗传变异）探究根据生物性状表现是基因型和环境共同作用的结果，所以生物变异的原因有内因（遗传物质）和外因（环境条件）。若变异是由遗传物质改变引起的，变异是可遗传的变异，变异可在自交后代和变异个体与其他个体的杂交后代出现；若有环境改变引起而没有遗传物质的改变，是不遗传的变异，在自交后代和变异个体与其他个体的杂交后代一般不会出现。实验设计思路为：思路1：将变异个体自交或与正常个体杂交，观察变异性状是否在后代出现，若出现为可遗传变异，若不出现为不遗传变异。思路2：将变异个体和正常个体在相同且适宜的环境培养，观察两者性状表现是否出现明显差异，若出现明显差异是可遗传变异，若不出现明显差异是不遗传变异。（2）可遗传变异类型的探究：可遗传变异包括基因突变、基因重组、染色体变异，其中基因突变又包括显性突变和隐性突变。①染色体变异的实验设计思路：因为染色体变异是细胞水平的变异，一般可在光学显微镜下观察到。实验设计思路为：将变异个体种植或养殖→制作变异个体有丝分裂装片→显微镜观察找出有丝分裂中期图像→观察染色体数目和形态，以区分是染色体变异还是基因突变。②显性突变和隐性突变探究：显性突变是指隐性基因突变为显性基因（如aa→Aa），隐性突变指显性基因突变为隐性基因（如AA→Aa，Aa→aa）；显性突变一般当代就会表现，隐性突变当代不一定表现，一旦表现一定是隐性纯合子。实验思路：选择突变体自交或让突变体与已知的未突变体杂交→观察并统计后代变异性状出现的比例→判断是显性突变还是隐性突变。与分析类实验类似，实验设计型实验题命题角度众多。但解答试题都有相对固定的程序，这个程序是解答评价、改进型分析类实验题的“牛鼻子”。抓住这个“牛鼻子”就把握了实验题的整体和大局，在备考复习时，熟练掌握解答评价、改进类实验题的解答程序，解答试题时从程序入手，解答试题就能够做到“事半功倍”，大大提升解题的速度和准确率。这类试题一般直接或从材料信息给出实验目的，题目正文会给出实验步骤、操作、结果、结论，因实验设计不严谨，实验材料或实验方法选择不当，会使实验结论失去可信度，需要指出其中的不当指出，并进行改进。7.育种方案选择和分析。（1）育种方式的选择杂交育种诱变育种单倍体育种多倍体育种方法杂交→自交→选优辐射、激光和化学药剂诱导→自交杂交→F1花药离体培养→秋水仙素诱导加倍秋水仙素处理萌发的种子或幼苗→杂交原理基因重组基因突变染色体变异（染色体组先成倍减少，再加倍，得到纯种）染色体变异（染色体组成倍增加）举例高杆抗病与矮杆抗病小麦杂交产生矮杆抗病品种高产量青霉素菌株的育成抗病植株的育成三倍体西瓜、八倍体小黑麦（2）鉴别生物遗传特性的常用方法：①鉴别一只动物是否为纯合子，可用测交法；②鉴别一棵植物是否为纯合子，可用测交法和自交法，其中自交法最简便；③鉴别一对相对性状的显性和隐性，可用杂交法和自交法（只能用于植物）；④提高优良品种的纯度，常用自交法；⑤检验杂种F1的基因型采用测交法．1．（2017·全国Ⅰ卷）根据遗传物质的化学组成，可将病毒分为RNA病毒和DNA病毒两种类型，有些病毒对人类健康会造成很大危害，通常，一种新病毒出现后需要确定该病毒的类型。假设在宿主细胞内不发生碱基之间的相互转换，请利用放射性同位素标记的方法，以体外培养的宿主细胞等为材料，设计实验以确定一种新病毒的类型，简要写出（1）实验思路，（2）预期实验结果及结论即。（要求：实验包含可相互印证的甲、乙两个组）【分析】病毒是非细胞结构的生物，必须在含有宿主细胞的培养基上培养才能进行代谢和繁殖。【答案】甲组：将宿主细胞培养在含有放射性标记尿嘧啶的培养基中，之后接种新病毒。培养一段时间后收集病毒病监测其放射性。乙组：将宿主细胞培养在含有放射性标记胸腺嘧啶的培养基中，之后接种新病毒。培养一段时间后收集病毒病监测其放射性。若甲组收集的病毒有放射性，乙组无，即为RNA病毒；反之为DNA病毒。【解析】（1）思路甲组：将宿主细胞培养在含有放射性标记尿嘧啶的培养基中，之后接种新病毒。培养一段时间后收集病毒并监测其放射性。乙组：将宿主细胞培养在含有放射性标记胸腺嘧啶的培养基中，之后接种新病毒。培养一段时间后收集病毒并监测其放射性。（2）结果及结论由于DNA和RNA有各自的特有碱基，DNA特有碱基为T，RNA特有碱基为U，在用放射性同位素标记碱基U的培养基中培养宿主细胞，使宿主细胞含有放射性。再用病毒去侵染含放射性的宿主细胞，看子代病毒是否含有放射性，为甲组；在用放射性同位素标记碱基T的培养基中培养宿主细胞，使宿主细胞含有放射性。再用病毒去侵染含放射性的宿主细胞，看子代病毒是否含有放射性，为乙组。若甲组收集的病毒有放射性，乙组无，即为RNA病毒；反之为DNA病毒。2．（2019·全国·统考高考真题）玉米是一种二倍体异花传粉作物，可作为研究遗传规律的实验材料。玉米子粒的饱满与凹陷是一对相对性状，受一对等位基因控制。回答下列问题。（1）在一对等位基因控制的相对性状中，杂合子通常表现的性状是。（2）现有在自然条件下获得的一些饱满的玉米子粒和一些凹陷的玉米子粒，若要用这两种玉米子粒为材料验证分离定律。写出两种验证思路及预期结果。【分析】本题主要考查基因分离定律的相关知识。验证分离定律有两种方法：自交法（杂合子自交后代性状表现为3:1）和测交法（后代性状表现为1:1）【答案】（1）显性性状（2）思路及预期结果①两种玉米分别自交，若某些玉米自交后，子代出现3∶1的性状分离比，则可验证分离定律。②两种玉米分别自交，在子代中选择两种纯合子进行杂交，F1自交，得到F2，若F2中出现3∶1的性状分离比，则可验证分离定律。③让子粒饱满的玉米和子粒凹陷的玉米杂交，如果F1都表现一种性状，则用F1自交，得到F2，若F2中出现3∶1的性状分离比，则可验证分离定律。④让子粒饱满的玉米和子粒凹陷的玉米杂交，如果F1表现两种性状，且表现为1∶1的性状分离比，则可验证分离定律。【解析】(1)在一对等位基因控制的相对性状中，杂合子中存在控制该性状的一对等位基因，其通常表现的性状是显性性状。(2)玉米是异花传粉作物，茎顶开雄花，叶腋开雌花，因自然条件下，可能自交，也可能杂交，故饱满的和凹陷玉米子粒中可能有杂合的，也可能是纯合的，用这两种玉米子粒为材料验证分离定律，首先要确定饱满和凹陷的显隐性关系，再采用自交法和测交法验证。思路及预期结果：①两种玉米分别自交，若某些玉米自交后，子代出现3∶1的性状分离比，则可验证分离定律。②两种玉米分别自交，在子代中选择两种纯合子进行杂交，F1自交，得到F2，若F2中出现3∶1的性状分离比，则可验证分离定律。③让子粒饱满的玉米和子粒凹陷的玉米杂交，如果F1都表现一种性状，则用F1自交，得到F2，若F2中出现3∶1的性状分离比，则可验证分离定律。④让子粒饱满的玉米和子粒凹陷的玉米杂交，如果F1表现两种性状，且表现为1∶1的性状分离比，则可验证分离定律。3．（2018·全国统考高考真题）果蝇体细胞有4对染色体，其中2、3、4号为常染色体，抑制控制长翅/残翅性状的基因位于2号染色体上，控制灰体/黑檀体性状的基因位于3号染色体上，某小组用一只无眼灰体长翅雌果蝇与一只有眼灰体长翅雄果蝇杂交，杂交子代的表现型及其比例如下：眼性别灰体长翅：灰体残翅：黑檀体长翅：黑檀体残翅1/2有眼1/2雌9:3:3:11/2雄9:3:3:11/2无眼1/2雌9:3:3:11/2雄9:3:3:1回答下列问题：（1）根据杂交结果，（填“能”或“不能”）判断控制果蝇有眼/无眼性状的基因是位于X染色体上还是常染色体上。若控制有眼/无眼性状位于X染色体上。根据上述亲本杂交组合和杂交结果判断，显性性状是，判断依据是。（2）若控制有眼/无眼性状的基因位于常染色体上，请用上表中杂交子代果蝇为材料，设计一个杂交实验来确定无眼性状的显隐性（要求：写出杂交组合和预期结果）。（3）若控制有眼/无眼性状的基因位于4号染色体上，用灰体长翅有眼纯合体和黑檀体残翅无眼纯合体果蝇杂交，F1相互交配后，F2中雌雄均有种表现型，其中黑檀体长翅无眼所占比例为3/64时，则说明无眼性状为（填“显性”或“隐性”）。【答案】（1）不能无眼只有当无眼为显性时，子代雌雄个体才都会出现有眼和无眼性状分离（2）杂交组合：无眼×无眼。预期结果和结论：若子代中全为无眼，则无眼为隐性性状，有眼为显性性状；若子代中无眼：有眼=3：1，则无眼为显性性状，有眼为隐性性状（3）8隐性【解析】（1）分析题干可知，两亲本分别为无眼和有眼，且子代中有眼：无眼=1:1，且与性别无关联，所以不能判断控制有眼和无眼性状的基因是位于X染色体还是常染色体上。若控制有眼/无眼性状的基因位于x染色体上，且有眼为显性（用基因E表示），则亲本基因型分别为XeXe和XEY，子代的基因型为XEXe和XeY，表现为有眼为雌性，无眼为雄性，子代雌雄个体中没有同时出现有眼与无眼的性状，不符合题意，因此显性性状是无眼。（2）要通过一个杂交实验来确定无眼性状在常染色体上的显隐性，最简单的方法是可以选择表中杂交子代中雌雄果蝇均为无眼的性状进行杂交实验，若无眼为显性性状，则表中杂交子代中无眼雌雄果蝇均为杂合子，则该杂交子代中无眼：有眼=3:1；若无眼为隐性性状，则表中杂交子代中无眼雌雄果蝇均为隐性纯合子，则该杂交子代全部为无眼。（3）表格中灰体长翅：灰体残翅：黑檀体长翅：黑檀体残翅=9:3:3:1，可分析出显性性状为灰体（用基因A表示）和长翅（用基因B表示），有眼和无眼不能确定显隐性关系（用基因C或c表示），灰体长翅有眼纯合体和黑檀体残翅无眼纯合体的基因型可写为AABB和aabb，可推出F1的基因型为AaBbCc,F1个体间相互交配，F2的表现型为2×2×2=8种。F2中黑檀体（Aa×Aa=1/4）长翅（Bb×Bb=3/4）无眼所占比例为3/64时，可知无眼所占比例为1/4，则无眼为隐性性状。4．（2016·全国·统考高考真题）已知果蝇的灰体和黄体受一对等位基因控制，但这对相对性状的显隐性关系和该等位基因所在的染色体是未知的。同学甲用一只灰体雌蝇与一只黄体雄蝇杂交，子代中♀灰体∶♀黄体∶♂灰体∶♂黄体为1∶1∶1∶1。同学乙用两种不同的杂交实验都证实了控制黄体的基因位于X染色体上，并表现为隐性。请根据上述结果，回答下列问题：（1）仅根据同学甲的实验，能不能证明控制黄体的基因位于X染色体上，并表现为隐性？（2）请用同学甲得到的子代果蝇为材料设计两个不同的实验，这两个实验都能独立证明同学乙的结论。（要求：每个实验只用一个杂交组合，并指出支持同学乙结论的预期实验结果。）【答案】（1）不能（2）实验1：杂交组合：♀黄体×♂灰体预期结果：子一代中所有的雌性都表现为灰体，雄性都表现为黄体。实验2：杂交组合：♀灰体×♂灰体预期结果：子一代中所有的雌性都表现为灰体，雄性中一半表现为灰体，另一半表现为黄体。【解析】（1）常染色体杂合子测交情况下也符合题干中的比例，故既不能判断控制黄体的基因是否位于X染色体上，也不能证明控制黄体的基因表现为隐性。（2）设控制灰体的基因为A，控制黄体的基因为a，则同学甲的实验中，亲本黄体雄蝇基因型为XaY，而杂交子代出现性状分离，故亲本灰体雌蝇为杂合子，即XAXa。故：P:XAXa（灰雌）×XaY（黄雄）→F1:XAXa（灰雌）：XaXa（黄雌）：XAY（灰雄）：XaY（黄雄）=1:1:1:1，F1代果蝇中杂交方式共有4种；其中灰体雌蝇和黄体雄蝇杂交组合与亲本相同，由（1）可知无法证明同学乙的结论。而黄体雌蝇与黄体雄蝇杂交组合中，子代均为黄体表型，无性状分离，亦无法证明同学乙的结论。故应考虑采用灰体雌蝇与灰体雄蝇、黄体雌蝇与灰体雄蝇的杂交组合。即F1灰体雌蝇与灰体雄蝇杂交：XAXa（灰雌）×XAY（灰雄）→F2中XAXA（灰雌）：XAXa（灰雌）：XAY（灰雄）：XaY（黄雄）=1:1:1:1，可知灰体雌蝇与灰体雄蝇杂交，后代表型为：雌性个体全为灰体，雄性个体灰体与黄体比例接近1:1。F1黄体雌蝇与灰体雄蝇杂交：XaXa（黄雌）×XAY（灰雄）→F2中XAXa（灰雌）：XaY（黄雄）=1:1，可知黄体雌蝇与灰体雄蝇杂交，后代表型为：雌性个体全为灰体，雄性个体全为黄体。5．（2020·山东·统考高考真题）玉米是雌雄同株异花植物，利用玉米纯合雌雄同株品系M培育出雌株突变品系，该突变品系的产生原因是2号染色体上的基因Ts突变为ts，Ts对ts为完全显性。将抗玉米螟的基因A转入该雌株品系中获得甲、乙两株具有玉米螟抗性的植株，但由于A基因插入的位置不同，甲植株的株高表现正常，乙植株矮小。为研究A基因的插入位置及其产生的影响，进行了以下实验：实验一：品系M（TsTs）×甲（Atsts）→F1中抗螟∶非抗螟约为1∶1实验二：品系M（TsTs）×乙（Atsts）→F1中抗螟矮株∶非抗螟正常株高约为1∶1（1）实验一中作为母本的是，实验二的F1中非抗螟植株的性别表现为（填：雌雄同株、雌株或雌雄同株和雌株）。（2）选取实验一的F1抗螟植株自交，F2中抗螟雌雄同株∶抗螟雌株∶非抗螟雌雄同株约为2∶1∶1。由此可知，甲中转入的A基因与ts基因（填：是或不是）位于同一条染色体上，F2中抗螟雌株的基因型是。若将F2中抗螟雌雄同株与抗螟雌株杂交，子代的表现型及比例为。（3）选取实验二的F1抗螟矮株自交，F2中抗螟矮株雌雄同株∶抗螟矮株雌株∶非抗螟正常株高雌雄同株∶非抗螟正常株高雌株约为3∶1∶3∶1，由此可知，乙中转入的A基因（填：位于或不位于）2号染色体上，理由是。F2中抗螟矮株所占比例低于预期值，说明A基因除导致植株矮小外，还对F1的繁殖造成影响，结合实验二的结果推断这一影响最可能是。F2抗螟矮株中ts基因的频率为，为了保存抗螟矮株雌株用于研究，种植F2抗螟矮株使其随机受粉，并仅在雌株上收获籽粒，籽粒种植后发育形成的植株中抗螟矮株雌株所占的比例为。【答案】（1）甲雌雄同株（2）是AAtsts抗螟雌雄同株∶抗螟雌株=1∶1（3）不位于抗螟性状与性别性状间是自由组合的，因此A基因不位于Ts、ts基因所在的2号染色体上含A基因的雄配子不育1/21/6【解析】（1）根据题意和实验结果可知，实验一中玉米雌雄同株M的基因型为TsTs，为雌雄同株，而甲品系的基因型为tsts，为雌株，只能作母本，根据以上分析可知，实验二中F1的非抗螟植株基因型为OOTsts，因此为雌雄同株。（2）根据以上分析可知，实验一的F1AOTsts抗螟雌雄同株自交，后代F2为1AAtsts抗螟雌株：2AOTsts抗螟雌雄同株：1OOTsTs非抗螟雌雄同株，符合基因分离定律的结果，说明实验一中基因A与基因ts插入到同一条染色体上，后代中抗螟雌株的基因型为AAtsts，将F2中AAtsts抗螟雌株与AOTsts抗螟雌雄同株进行杂交，AAtsts抗螟雌株只产生一种配子Ats，AOTsts抗螟雌雄同株作为父本产生两种配子，即Ats、OTs，则后代为AAtsts抗螟雌株：AOTsts抗螟雌雄同株=1:1。（3）根据以上分析可知，实验二中选取F1AOTsts抗螟矮株雌雄同株自交，后代中出现抗螟雌雄同株：抗螟雌株：非抗螟雌雄同株：非抗螟雌株=3：1：3：1，其中雌雄同株：雌株=3:1，抗螟：非抗螟=1:1，说明抗螟性状与性别之间发生了自由组合现象，故乙中基因A不位于基因ts的2号染色体上，且F2中抗螟矮株所占比例小于理论值，说明A基因除导致植株矮小外，还影响了F1的繁殖，根据实验结果可知，在实验二的F1中，后代AOTsts抗螟矮株雌雄同株：OOTsts非抗螟正常株高雌雄同株=1:1，则说明含A基因的卵细胞发育正常，而F2中抗螟矮株所占比例小于理论值，故推测最可能是F1产生的含基因A的雄配子不育导致后代中雄配子只产生了OTs和Ots两种，才导致F2中抗螟矮株所占比例小于理论值的现象。根据以上分析可知，实验二的F2中雌雄同株：雌株=3:1，故F2中抗螟矮植株中ts的基因频率不变，仍然为1/2；根据以上分析可知，F2中抗螟矮株的基因型雌雄同株为1/3AOTsTs、2/3AOTsts，雌株基因型为AOtsts，由于F1含基因A的雄配子不育，则1/3AOTsTs、2/3AOTsts产生的雄配子为2/3OTs、1/3Ots，AOtsts产生的雌配子为1/2Ats、1/2Ots，故雌株上收获的籽粒发育成的后代中抗螟矮植株雌株AOtsts所占比例为1/2×1/3=1/6。6．（2023·浙江·统考高考真题）某昆虫的性别决定方式为XY型，野生型个体的翅形和眼色分别为直翅和红眼，由位于两对同源染色体上两对等位基因控制。研究人员通过诱变育种获得了紫红眼突变体和卷翅突变体昆虫。为研究该昆虫翅形和眼色的遗传方式，研究人员利用紫红眼突变体卷翅突变体和野生型昆虫进行了杂交实验，结果见下表。表杂交组合PF1F2甲紫红眼突变体、紫红眼突变体直翅紫红眼直翅紫红眼乙紫红眼突变体、野生型直翅红眼直翅红眼∶直翅紫红眼＝3∶1丙卷翅突变体、卷翅突变体卷翅红眼∶直翅红眼＝2∶1卷翅红眼∶直翅红眼＝1∶1丁卷翅突变体、野生型卷翅红眼∶直翅红眼＝1∶1卷翅红眼∶直翅红眼＝2∶3注：表中F1为1对亲本的杂交后代，F2为F1全部个体随机交配的后代；假定每只昆虫的生殖力相同。回答下列问题：(1)红眼基因突变为紫红眼基因属于（填“显性”或“隐性”）突变。若要研究紫红眼基因位于常染色体还是X染色体上，还需要对杂交组合的各代昆虫进行鉴定。鉴定后，若该杂交组合的F2表型及其比例为，则可判定紫红眼基因位于常染色体上。(2)根据杂交组合丙的F1表型比例分析，卷翅基因除了控制翅形性状外，还具有纯合效应。(3)若让杂交组合丙的F1和杂交组合丁的F1全部个体混合，让其自由交配，理论上其子代（F2）表型及其比例为。(4)又从野生型（灰体红眼）中诱变育种获得隐性纯合的黑体突变体，已知灰体对黑体完全显性，灰体（黑体）和红眼（紫红眼）分别由常染色体的一对等位基因控制。欲探究灰体（黑体）基因和红眼（紫红眼）基因的遗传是否遵循自由组合定律。现有3种纯合品系昆虫：黑体突变体、紫红眼突变体和野生型。请完善实验思路，预测实验结果并分析讨论。（说明：该昆虫雄性个体的同源染色体不会发生交换；每只昆虫的生殖力相同，且子代的存活率相同；实验的具体操作不作要求）①实验思路：第一步：选择进行杂交获得F1，。第二步：观察记录表型及个数，并做统计分析。②预测实验结果并分析讨论：Ⅰ：若统计后的表型及其比例为，则灰体（黑体）基因和红眼（紫红眼）基因的遗传遵循自由组合定律。Ⅱ：若统计后的表型及其比例为，则灰体（黑体）基因和红眼（紫红眼）基因的遗传不遵循自由组合定律。【答案】(1)隐性乙性别直翅红眼雌：直翅紫红眼雌：直翅红眼雄：直翅紫红眼雄=3：1：3：1(2)显性致死(3)卷翅红眼：直翅红眼=4：5(4)黑体突变体和紫红眼突变体F1随机交配得F2灰体红眼:灰体紫红眼:黑体红眼:黑体紫红眼=9∶3∶3∶1灰体红眼:灰体紫红眼:黑体红眼=2∶1∶1【解析】（1）杂交组合乙分析：紫红眼突变体与野生型交配，F1全为红眼，F2红眼∶紫红眼＝3∶1，可得红眼为显性，紫红眼为隐性，因此红眼基因突变为紫红眼基因属于隐性突变；若要研究紫红眼基因位于常染色体还是X染色体上，还需要对杂交组合乙的各代昆虫进行性别鉴定；若该杂交组合的F2表型及其比例为直翅红眼雌：直翅紫红眼雌：直翅红眼雄：直翅紫红眼雄=3：1：3：1，子代表型符合自由组合定律，与性别无关，则可判定紫红眼基因位于常染色体上。（2）根据杂交组合丙的F1表型比例分析，卷翅∶直翅＝2∶1，不为基因分离定律的分离比3：1，因此卷翅基因具有纯合显性致死效应。（3）由于卷翅基因具有纯合显性致死效应，设其基因用A表示，丙、丁两组的F1均为红眼，只看卷翅和直翅这对性状，则杂交组合丙的F1的卷翅Aa∶直翅aa＝2∶1，即2Aa、1aa，杂交组合丁的F1卷翅Aa∶直翅aa＝1∶1，即2Aa、2aa（考虑个体繁殖率相同），丙、丁两组的F1全部个体混合，则Aa为4/7、aa3/7，自由交配，则A的配子为2/7，a=5/7，则Aa：aa=（2×2/7×5/7）：（5/7×5/7）=4：5，即理论上其子代F2中表型及其比例为卷翅红眼：直翅红眼=4：5。（4）实验思路：选择黑体突变体和紫红眼突变体进行杂交获得F1，F1随机交配得F2，观察F2表型及个数。预测实验结果并分析讨论：若统计后的F2表型及其比例为灰体红眼:灰体紫红眼:黑体红眼:黑体紫红眼=9∶3∶3∶1，则灰体（黑体）基因和红眼（紫红眼）基因的遗传遵循自由组合定律；若统计后的表型及其比例为灰体红眼:灰体紫红眼:黑体红眼=2∶1∶1，则灰体（黑体）基因和红眼（紫红眼）基因的遗传不遵循自由组合定律。7．（2021·山东·统考高考真题）番茄是雌雄同花植物，可自花受粉也可异花受粉。M、m基因位于2号染色体上，基因型为mm的植株只产生可育雌配子，表现为小花、雄性不育。基因型为MM、Mm的植株表现为大花、可育。R、r基因位于5号染色体上，基因型为RR、Rr、rr的植株表现型分别为：正常成熟红果、晚熟红果、晚熟黄果。细菌中的H基因控制某种酶的合成，导入H基因的转基因番茄植株中，H基因只在雄配子中表达，喷施萘乙酰胺（NAM）后含H基因的雄配子死亡。不考虑基因突变和交叉互换。（1）基因型为Mm的植株连续自交两代，F2中雄性不育植株所占的比例为。雄性不育植株与野生型植株杂交所得可育晚熟红果杂交种的基因型为，以该杂交种为亲本连续种植，若每代均随机受粉，则F2中可育晚熟红果植株所占比例为。（2）已知H基因在每条染色体上最多插入1个且不影响其他基因。将H基因导入基因型为Mm的细胞并获得转基因植株甲和乙，植株甲和乙分别与雄性不育植株杂交，在形成配子时喷施NAM，F1均表现为雄性不育。若植株甲和乙的体细胞中含1个或多个H基因，则以上所得F1的体细胞中含有个H基因。若植株甲的体细胞中仅含1个H基因，则H基因插入了所在的染色体上。若植株乙的体细胞中含n个H基因，则H基因在染色体上的分布必须满足的条件是，植株乙与雄性不育植株杂交，若不喷施NAM，则子一代中不含H基因的雄性不育植株所占比例为。（3）若植株甲的细胞中仅含一个H基因，在不喷施NAM的情况下，利用植株甲及非转基因植株通过一次杂交即可选育出与植株甲基因型相同的植株。请写出选育方案。【答案】（1）1/6MmRr5/12（2）0M基因必须有1个H基因位于M所在染色体上，且2条同源染色体上不能同时存在H基因1/2n（3以雄性不育植株为母本、植体甲为父本进行杂交，子代中大花植株即为所需植株（或：利用雄性不育株与植株甲杂交，子代中大花植株即为所需植株)【解析】（1）基因型为Mm的植株自交，F1中MM∶Mm∶mm=1∶2∶1，其中MM、Mm的植株表现为大花、可育，mm的植株只产生可育雌配子，故只有1/3MM和2/3Mm能够自交，则F2中雄性不育植株mm所占的比例为2/3×1/4=1/6。雄性不育植株mm与野生型植株杂交所得可育（Mm）晚熟红果（Rr）杂交种的基因型为MmRr，以该杂交种为亲本连续种植，若每代均随机受粉，即自由交配，两对等位基因自由组合，产生的配子有MR、Mr、mR、mr，比例为1∶1∶1∶1，则F1中有9种基因型，分别为：1MMRR、2MMRr、1MMrr、2MmRR、4MmRr、2Mmrr、1mmRR、2mmRr、1mmrr，雌配子种类及比例为：MR∶Mr∶mR∶mr=1∶1∶1∶1，，雄配子种类及比例为：MR∶Mr∶mR∶mr=2∶2∶1∶1，则F2中可育晚熟红果植株（基因型为MRr）所占比例为1/4×3/6+1/4×3/6+1/4×2/6+1/4×2/6=10/24，即5/12。（2）已知细菌中的H基因控制某种酶的合成，导入H基因的转基因番茄植株中，H基因只在雄配子中表达，喷施萘乙酰胺（NAM）后含H基因的雄配子死亡。H基因在每条染色体上最多插入1个且不影响其他基因。将H基因导入基因型为Mm的细胞，并获得转基因植株甲和乙，则H基因的可能位置有：插入了M基因所在的染色体上、插入了m基因所在的染色体上、插入了2号染色体以外的染色体上，植株甲和乙分别与雄性不育植株mm杂交，在形成配子时喷施NAM，则含H基因的雄配子死亡，F1均表现为雄性不育mm，说明含有M基因的雄配子死亡，即有H基因插入了M基因所在的染色体上。若植株甲和乙的体细胞中含1个或多个H基因，以上所得F1均表现为雄性不育，说明F1的体细胞中含有0个H基因。若植株甲的体细胞中仅含1个H基因，则H基因插入了M基因所在的染色体上，即H与M基因连锁。若植株乙的体细胞中含n个H基因，则H基因在染色体上的分布必须满足的条件是必须有1个H基因位于M所在染色体上，且2条同源染色体上不能同时存在H基因，植株乙与雄性不育植株杂交，若不喷施NAM，则子一代中不含H基因的雄性不育植株所占比例为1/2n。（3）若植株甲的细胞中仅含一个H基因，且H基因插入了M基因所在的染色体上，在不喷施NAM的情况下，以雄性不育植株mm为母本、植体甲HMm为父本进行杂交，雌配子种类为m，雄配子为HM、m，则子代中大花植株（基因型为HMm）即为与植株甲基因型相同的植株（或：利用雄性不育株与植株甲杂交，子代中大花植株即为所需植株)。注意事项：1.本训练时间60分钟，满分100分。2．答卷前，考生务必将自己的姓名、考生号等填写在答题卡和试卷指定位置。3．回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑如需改动、用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。一、选择题：本题共10小题，每小题3分，共30分。每小题只有一个选项符合题目要求。1．玉米籽粒的黄色和白色为一对相对性状。下列实验方案中，一定能判断显隐性的是（

）A．让籽粒为黄色和籽粒为白色的两植株杂交B．让籽粒为黄色和籽粒为白色的两植株分别自交C．让籽粒为黄色和白色的两植株杂交得F1，F1自交D．让籽粒为黄色和白色的两植株进行正交和反交2．采用下列哪一组方法，可以依次解决①～④中的遗传学问题（）①鉴定一只白羊是否为纯种②在一对相对性状中区分显隐性③不断提高小麦抗病品种的纯合度④检验杂种F1的基因型A．杂交、自交、测交、测交B．杂交、杂交、杂交、测交C．测交、测交、杂交、自交D．测交、杂交、自交、测交3．番茄的红果（R）对黄果（r）为显性。以下关于鉴定一株红果的番茄植株是纯合子还是杂合子的叙述，正确的是（

）A．可通过与红果纯合子杂交来鉴定B．可通过与黄果杂交来鉴定C．不能通过该红果植株自交来鉴定D．不能通过与红果杂合子杂交来鉴定4．若用玉米为实验材料，验证孟德尔分离定律，下列因素对得出正确实验结论，影响最小的是（

）A．所选实验材料是否为纯合子B．所选相对性状的显隐性是否易于区分C．所选相对性状是否受一对等位基因控制D．是否严格遵守实验操作流程和统计分析方法5．已知果蝇的长翅和截翅由一对等位基因控制。多只长翅果蝇进行单对交配(每个瓶中有1只雌果蝇和1只雄果蝇)，子代果蝇中长翅∶截翅=3∶1。据此无法判断的是（

）A．长翅是显性性状还是隐性性状B．亲代雌蝇是杂合子还是纯合子C．该等位基因位于常染色体还是X染色体上D．该等位基因在雌蝇体细胞中是否成对存在6．豌豆的红花和白花是一对相对性状。用一株开红花的植株和一株开白花的植株作亲本进行杂交，F1的性状及其比例为：红花白花=1：1．据此可作出的判断是（）A．这对相对性状只能由一对等位基因控制B．红花一定为显性性状，白花一定为隐性性状C．红花亲本一定是杂合子，白花亲本一定是纯合子D．杂合亲本在形成配子时，一定有等位基因的分离7．某昆虫的性别决定方式为ZW型，后代数量多，体色受一对等位基因Aa决定。研究人员让两只黑色个体进行了杂交实验（如下）：黑色（雌）×黑色（雄）→黑色：褐色=3:1不考虑突变，下列推断不正确的是（

）A．该昆虫的黑色和褐色这对相对性状中，黑色为显性性状B．亲本雄性一定是杂合子，子代雄性有纯合子和杂合子C．亲代雌虫不一定同时存在黑色基因和褐色基因D．仅统计子代黑色个体中性比，不能判断该等位基因位于常染色体还是性染色体8．某种二倍体高等植物的性别决定类型为XY型。该植物有宽叶和窄叶两种叶形，宽叶对窄叶为显性。控制这对相对性状的基因（B/b）位于X染色体上，含有基因b的花粉不育。下列叙述错误的是A．窄叶性状只能出现在雄株中，不可能出现在雌株中B．宽叶雌株与宽叶雄株杂交，子代中可能出现窄叶雄株C．宽叶雌株与窄叶雄株杂交，子代中既有雌株又有雄株D．若亲本杂交后子代雄株均为宽叶，则亲本雌株是纯合子9．已知家鸡的无尾（A）对有尾（a）是显性。现用有尾鸡（甲群体）相互交配产生的受精卵孵小鸡，在孵化早期向卵内注射微量胰岛素，孵化出的小鸡就表现出无尾性状（乙群体）。为研究胰岛素在小鸡孵化过程中是否引起基因突变，下列方案中可行的是A．乙群体×乙群体，子代孵化早期不向卵内注射胰岛素B．甲群体×乙群体，子代孵化早期向卵内注射胰岛素C．甲群体×甲群体，子代孵化早期不向卵内注射胰岛素D．乙群体×乙群体，子代孵化早期向卵内注射胰岛素10．某品种小鼠的毛色受AY、A、a三个复等位基因控制，其中AY决定黄色，A基因决定鼠色，a基因决定黑色，该组复等位基因位于常染色体上，且AY基因纯合时会导致小鼠胚胎时期死亡。已知基因AY对A、a为显性，A对a为显性。现用一对基因型为AYA和AYa的小鼠杂交，获得F1，F1中雌雄个体自由交配得到F2。下列相关叙述正确的是（）A．构成基因AY、A和a的碱基种类和排列顺序都不同B．F1中AY：A：a基因频率之比为2：1：1C．基因AY、A和a在遗传时遵循基因的自由组合定律D．F2小鼠中黄色：鼠色：黑色＝4：3：1二、选择题：本题共3小题，每小题5分，共15分。每小题有一个或多个选项符合题目要求，全部选对得5分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。11．某自花传粉植物有紫化和白花两种类型，受细胞核基因控制。选择某紫花植株自交，所得的子代数量足够多，F1中开白花植株的比例为7/16，其余均开紫花（不考虑基因突变和交叉互换，各种基因型个体产生后代的数量大致相同）。下列相关分析错误的是（）A．若受一对等位基因控制，可能是杂合子植株产生的某种配子中有1/7不参与受精B．若受一对等位基因控制且杂合子产生的某种花粉部分致死，F1紫花自交后代白花占21/32C．若受两对等位基因控制，对亲本植株进行测交，则子代中白花植株的比例为3/4D．若受两对等位基因控制，F1的紫花植株进行自交，后代中有11/36的植迷开白花12．某二倍体植物中，植株的茎色有紫茎和绿茎，叶形有全缘叶、裂叶和丝状叶。研究人员分别采集紫茎、全缘叶植株的花粉，经花药离体培养获得幼苗后，单独统计各植株花粉的培育结果，其中幼苗表型最多的一组培育结果如表。针对该植物的茎色、叶形而言，下列分析正确的是（）性状紫茎、全缘叶紫茎、丝状叶紫茎、裂叶绿茎、全缘叶绿茎、丝状叶绿茎、裂叶数量100株102株198株101株99株202株A．控制茎色的基因与控制叶形的基因遵循自由组合定律B．该类植株自交子代中，三种叶形的比例为9∶6∶1C．该实验所获得的植株发育成熟后能够产生可育的子代D．某一绿茎、全缘叶植株最多能产生4种基因型的配子13．山羊的毛色有白色和灰色，角形有盘状和直角状。山羊甲、乙交配．所得F1均表现为灰毛盘状角，F1雌雄交配所得F2的表型及比例为灰毛盘状角：白毛盘状角：灰毛直角：白毛直角=27：21：9：7。上述所涉及的基因位于非同源染色体上，下列推断错误的是（

）A．山羊的毛色和角形分别受一对等位基因控制B．盘状角对直角为显性，若仅考虑角形，F1的基因型相同C．F2中白毛直角杂合子雌雄交配，F3中灰毛直角个体占1/8D．F2的灰毛个体中，约有1/9的个体测交子代均为灰毛三、非选择题：本题共3小题，共55分。14（18分）．已知某种昆虫的有眼（A）与无眼（a）、正常刚毛（B）与小刚毛（b）、正常翅（E）与斑翅（e）这三对相对性状各受一对等位基因控制。现有三个纯合品系：①aaBBEE、②AAbbEE和③AABBee。假定不发生染色体变异和染色体交换，回答下列问题：（1）若A/a、B/b、E/e这三对等位基因都位于常染色体上，请以上述品系为材料，设计实验来确定这三对等位基因是否分别位于三对染色体上。（要求：写出实验思路、预期实验结果、得出结论）（2）假设A/a、B/b这两对等位基因都位于X染色体上，请以上述品系为材料，设计实验对这一假设进行验证。（要求：写出实验思路、预期实验结果、得出结