生物變異的實驗設(shè)計題是高考的重點和難點，此類題目綜合性強，要求學(xué)生有較強的推理能力、判斷能力和設(shè)計實驗的能力。隨著新高考對學(xué)生的科學(xué)探究和科學(xué)思維要求的提高，考查“基因突變、染色體變異”有關(guān)的實驗設(shè)計題目會有所體現(xiàn)，試題可能會借助模式圖、信息資料等形式創(chuàng)設(shè)新情境綜合考查。深化提素養(yǎng)1．“三看法”判斷可遺傳變異類型(1)DNA分子內(nèi)的變異一看：基因種類即看染色體上的基因種類是否發(fā)生改變，若發(fā)生改變則為基因突變，由基因中堿基的替換、增添或缺失所致二看：基因位置若基因種類和基因數(shù)目未變，但染色體上的基因位置改變，應(yīng)為染色體結(jié)構(gòu)變異中的“易位”三看：基因數(shù)目若基因的數(shù)目改變則為染色體結(jié)構(gòu)變異中的“重復(fù)”或“缺失”(2)DNA分子間的變異一看：染色體數(shù)若染色體的數(shù)目發(fā)生改變，可根據(jù)染色體的數(shù)目變化情況，確定是染色體數(shù)目的“整倍變異”還是“非整倍變異”二看：基因位置若染色體的數(shù)目和基因數(shù)目均未改變，但基因所處的染色體位于非同源染色體上，則應(yīng)為染色體變異中的“易位”三看：基因數(shù)目若染色體上的基因數(shù)目不變，則為減數(shù)分裂過程中同源染色體上的非姐妹染色單體互換的結(jié)果，屬于基因重組2．變異類型的實驗探究方法歸納(1)可遺傳變異與不可遺傳變異的判斷①自交或雜交獲得子代，子代自交或子代之間雜交，用這種方法確定變異的原因。如果子代自交或雜交的后代出現(xiàn)變異性狀，則變異性狀是由于遺傳物質(zhì)變化引起的，反之，變異性狀的出現(xiàn)僅是由環(huán)境引起的，遺傳物質(zhì)沒有改變。②將變異個體和正常個體培養(yǎng)在相同的環(huán)境條件下，兩者沒有出現(xiàn)明顯差異，則原來的變異性狀是由環(huán)境引起的。(2)染色體變異與基因突變的判別①判別依據(jù)：光學(xué)顯微鏡下能觀察到的是染色體變異，不能觀察到的是基因突變。②具體操作：制作正常個體與待測變異個體的有絲分裂臨時裝片，找到中期圖像進行染色體結(jié)構(gòu)與數(shù)目的比較可以判斷是否發(fā)生了染色體變異。(3)顯性突變與隱性突變的判定理論基礎(chǔ)受到物理、化學(xué)和生物因素的影響，AA個體如果突變成Aa個體，則突變性狀在當(dāng)代不會表現(xiàn)出來，只有Aa個體自交后代才會有aa變異個體出現(xiàn)，因此這種變異個體一旦出現(xiàn)即是純合子。相反，如果aa個體突變成Aa個體，則當(dāng)代就會表現(xiàn)出突變性狀判斷方法a.選擇突變體與其他已知未突變體雜交，通過觀察后代變異性狀的比例來判斷基因突變的類型。b.植物還可以利用突變體自交觀察后代有無性狀分離來進行顯性突變與隱性突變的判定[典例]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。現(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(yīng)選擇的雜交組合是_________________。(2)當(dāng)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(guān)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(dǎo)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(dǎo)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(xué)設(shè)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(yù)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。[解析]

(1)若要驗證基因的自由組合定律，雜交F1的基因型應(yīng)該是AaBb，因此選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(xì)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F1的734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的，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的，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的表型及比例是紫株∶綠株＝6∶1。[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∶1

②紫色∶綠色＝6∶1[規(guī)律方法]

探究生物變異類型題目的解題思路[針對訓(xùn)練]1．(2022·鄭州高三期中)大豆是雌雄同花植物，野生型大豆雌蕊與雄蕊育性正常。科學(xué)家從大豆種群中分離到雄性不育單基因突變體甲(隱性性狀)和雄性不育單基因突變體乙(隱性性狀)，為判斷這兩種突變體是否由同一突變基因控制，下列設(shè)計方案及預(yù)測合理的是

(

)A．將突變體甲與突變體乙進行雜交，若子代均為雄性不育植株，則兩種突變體由同一突變基因控制B．將突變體甲與野生型大豆雜交獲得F1，再將F1與突變體乙雜交得F2，若F2均為雄性不育，則兩種突變體由同一突變基因控制C．將突變體甲與野生型大豆雜交獲得F1，再將F1與突變體乙雜交得F2，若F2均為雄性可育，則兩種突變體由不同突變基因控制D．將突變體甲、突變體乙分別與野生型大豆雜交獲得F甲1、F乙1，再將F甲1與F乙1雜交得F2，若F2中出現(xiàn)雄性不育植株，則兩種突變體由不同突變基因控制解析：突變體甲與突變體乙均為雄性不育植株，故兩種突變體不能進行雜交，A錯誤；若這兩種突變體由同一突變基因(設(shè)為a)控制，則突變體甲(aa)與野生型大豆(AA)雜交所得F1的基因型為Aa，再將F1與突變體乙(aa)雜交，所得F2的基因型及比例為Aa∶aa＝1∶1，即乙中雄性可育∶雄性不育＝1∶1，B錯誤；若這兩種突變體由不同突變基因控制，設(shè)突變體甲的基因型為aaBB、突變體乙的基因型為AAbb，則突變體甲與野生型大豆(AABB)雜交所得F1的基因型為AaBB，再將F1與突變體乙雜交，所得F2的基因型為AaBb和AABb，即F2均為雄性可育，C正確；若兩種突變體由不同突變基因控制，突變體甲、突變體乙分別與野生型大豆雜交，所得F甲1、F乙1的基因型分別為AaBB、AABb，再將F甲1與F乙1雜交，所得F2的基因型為AABB、AABb、AaBB、AaBb，即F2均為雄性可育，D錯誤。答案：C

2．一對毛色正常鼠交配，產(chǎn)下多只鼠，其中一只雄鼠的毛色異常。分析認(rèn)為，鼠毛色出現(xiàn)異常的原因有兩種：一是基因突變的直接結(jié)果(控制毛色基因的顯隱性未知，突變只涉及一個親本常染色體上一對等位基因中的一個基因)：二是隱性基因攜帶者之間交配的結(jié)果(只涉及親本常染色體上一對等位基因)。假定這只雄鼠能正常生長發(fā)育，并具有生殖能力，后代可成活。為探究該鼠毛色異常的原因，用上述毛色異常的雄鼠分別與其同一窩的多只雌鼠交配，得到多窩子代。請預(yù)測結(jié)果并作出分析。(1)如果每窩子代中毛色異常鼠與毛色正常鼠的比例均為_______，則可推測毛色異常是____性基因突變?yōu)開___性基因的直接結(jié)果，因為_________________________________________________________________________________________________。(2)如果不同窩子代出現(xiàn)兩種情況，一種是同一窩子代中毛色異常鼠與毛色正常鼠的比例為________，另一種是同一窩子代全部表現(xiàn)為________鼠，則可推測毛色異常是隱性基因攜帶者之間交配的結(jié)果。解析：如果毛色異常雄鼠是基因突變的結(jié)果(由于基因突變只涉及一個親本常染色體上一對等位基因中的一個基因)，則毛色正常鼠是隱性純合子，毛色異常雄鼠是雜合子。將毛色異常雄鼠與其同窩的多只雌鼠交配(相當(dāng)于測交)，每窩子代中毛色異常鼠與毛色正常鼠的比例均為1∶1。如果毛色異常雄鼠是隱性基因攜帶者之間交配的結(jié)果，則毛色異常鼠是隱性純合子，與其同窩的毛色正常雌鼠有一部分是雜合子，有一部分是顯性純合子。將毛色異常雄鼠與其同窩的多只雌鼠交配有兩種情況，一種是同一窩子代中毛色異常鼠與毛色正常鼠的比例為1∶1，另一種是同一窩子代全部表現(xiàn)為毛色正常。答案：(1)1∶1隱顯只有兩個隱性純合親本中一個親本的一個隱性基因突變?yōu)轱@性基因時，才能得到每窩毛色異常鼠與毛色正常鼠的比例均為1∶1的結(jié)果(2)1∶1毛色正常3．二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，子代的表型及比例如下表：據(jù)此判斷，顯性性狀為________，理由是______________________。項目無眼野生型F1085F279245(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(shè)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(yù)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。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