長句表達(dá)(二)遺傳實驗中的理性思維與科學(xué)探究典題引領(lǐng)高效解題(2023·山東卷節(jié)選)單個精子的DNA提取技術(shù)可解決人類遺傳學(xué)研究中因家系規(guī)模小而難以收集足夠數(shù)據(jù)的問題。為研究4對等位基因在染色體上的相對位置關(guān)系，以某志愿者的若干精子為材料，用以上4對等位基因的引物，以單個精子的DNA為模板進行PCR后，檢測產(chǎn)物中的相關(guān)基因，檢測結(jié)果如表所示。已知表中該志愿者12個精子的基因組成種類和比例與該志愿者理論上產(chǎn)生的配子的基因組成種類和比例相同；本研究中不存在致死現(xiàn)象，所有個體的染色體均正常，各種配子活力相同。等位基因AaBbDdEe單個精子編號1＋＋＋2＋＋＋＋3＋＋＋4＋＋＋＋5＋＋＋6＋＋＋＋7＋＋＋8＋＋＋＋9＋＋＋10＋＋＋＋11＋＋＋12＋＋＋＋eq\a\vs4\al(注)“＋”表示有；空白表示無。(1)(說明依據(jù)類)表中等位基因A、a和B、b的遺傳①不遵循(填“遵循”或“不遵循”)自由組合定律，依據(jù)是②只產(chǎn)生Ab和aB兩種精子。據(jù)表分析，③能(填“能”或“不能”)排除等位基因A、a位于X、Y染色體同源區(qū)段上。(3)(說明原因類)本研究中，另有一個精子的檢測結(jié)果是基因A、a，B、b和D、d都能檢測到。已知在該精子形成過程中，未發(fā)生非姐妹染色單體互換和染色體結(jié)構(gòu)變異。從配子形成過程分析，導(dǎo)致該精子中同時含有上述6個基因的原因是④形成該精子的減數(shù)第一次分裂后期這三對等位基因所在的染色體沒有正常分離而是進入同一個次級精母細(xì)胞中，此后該次級精母細(xì)胞進行正常的減數(shù)第二次分裂。(4)(預(yù)期結(jié)果及結(jié)論類)據(jù)表推斷，該志愿者的基因e位于⑤X或Y染色體上。現(xiàn)有男、女志愿者的精子和卵細(xì)胞各一個可供選用，請用本研究的實驗方法及基因E和e的引物，設(shè)計實驗探究你的推斷。a．應(yīng)選用的配子為⑥卵細(xì)胞；B．實驗過程：略；C．預(yù)期結(jié)果及結(jié)論：⑦若檢測的卵細(xì)胞中有E或e基因，則可得出基因位于X染色體上；若檢測的卵細(xì)胞中無E或e基因，則可得出基因位于Y染色體上。解析：(1)題中顯示，表中該志愿者12個精子的基因組成種類和比例與該志愿者理論上產(chǎn)生的配子的基因組成種類和比例相同，結(jié)合表中信息可以看出，基因型aB∶Ab＝1∶1，可推測等位基因A、a和B、b位于一對同源染色體上，因而其遺傳不遵循自由組合定律。表中顯示含有e的配子和不含e的配子的比例為1∶1，因而可推測e基因位于X或Y染色體上，根據(jù)表中精子類型和比例可以看出，A、a與E、e這兩對等位基因表現(xiàn)為自由組合，因而能排除等位基因A、a位于X、Y染色體同源區(qū)段上。(3)異常精子的形成過程中，未發(fā)生非姐妹染色單體互換和染色體結(jié)構(gòu)變異，則從配子形成過程分析，導(dǎo)致該精子中同時含有題述6個基因的原因是形成該精子的減數(shù)分裂中，減數(shù)第一次分裂后期這三對等位基因所在的染色體沒有正常分離而是進入同一個次級精母細(xì)胞中，此后該次級精母細(xì)胞進行正常的減數(shù)第二次分裂。(4)根據(jù)題(1)分析，該志愿者的基因e位于X或Y染色體上?，F(xiàn)有男、女志愿者的精子和卵細(xì)胞各一個可供選用，由于要用本研究的實驗方法，且選用男性的精子無法確定等位基因位于X染色體還是Y染色體，因此應(yīng)該選擇女志愿者的卵細(xì)胞進行實驗。用基因E和e的引物，以卵細(xì)胞的DNA為模板進行PCR后，檢測產(chǎn)物中的相關(guān)基因。若檢測的卵細(xì)胞中有E或e基因，則可得出基因E/e位于X染色體上；若檢測的卵細(xì)胞中無E或e基因，則可得出基因E/e位于Y染色體上。①②鏈接表格信息：該志愿者12個精子基因型為aB∶Ab＝1∶1。推測等位基因A、a和B、b位于一對同源染色體上，因而其遺傳不遵循自由組合定律。③⑤鏈接表格信息：該志愿者12個精子含有e的配子和不含e的配子的比為1∶1，因而可推測e基因位于X或Y染色體上。又鏈接表格信息：A、a與E、e這兩對等位基因表現(xiàn)為自由組合，排除等位基因A、a位于X、Y染色體同源區(qū)段上。④鏈接教材：減數(shù)第一次分裂過程中，同源染色體分離導(dǎo)致同源染色體上的等位基因分離，則配子中不含等位基因。又鏈接題目信息“另有一個精子的檢測結(jié)果基因A、a，B、b和D、d都能檢測到”，推測原因是減數(shù)第一次分裂過程中同源染色體未分離。⑥⑦鏈接教材：XY型性別決定的生物卵細(xì)胞中含有1條X染色體，則卵細(xì)胞均含有X染色體上的基因。1.試題類型與特點此類題目常用的思維方法是假說—演繹法，突破此類題目要從根本上掌握相關(guān)的基本規(guī)律和技巧：顯隱性的判斷方法、基因型和表型的推導(dǎo)、基因位置的推斷、基因傳遞規(guī)律的判斷、基因突變和染色體變異的判斷、顯性突變和隱性突變的判斷等。2.解題策略(因—橋—果法)：(1)利用假說—演繹法分析遺傳實驗設(shè)計題的“四個步驟”：(2)利用假說—演繹法分析遺傳實驗設(shè)計題的“一個關(guān)鍵”：每種假說一定要對應(yīng)不同的結(jié)果，若不同假說對應(yīng)一種結(jié)果，則無法得出確定的實驗結(jié)論。1.(2024·浙江卷節(jié)選)瓢蟲鞘翅上的斑點圖案多樣而復(fù)雜。早期的雜交實驗發(fā)現(xiàn)，鞘翅的斑點圖案由某條染色體上同一位點(H基因位點)的多個等位基因(h、HC、HS、HSP等)控制。HC、HS、HSP等基因各自在鞘翅相應(yīng)部位控制黑色素的生成，分別使鞘翅上形成獨特的斑點圖案；基因型為hh的個體不生成黑色素，鞘翅表現(xiàn)為全紅。通過雜交實驗研究，并不能確定H基因位點的具體位置、序列等情況?；卮鹣铝袉栴}：(1)兩個體雜交，所得F1的表型與兩個親本均不同，如圖所示。F1的黑色凸形是基因型為HCHC親本的表型在F1中的表現(xiàn)，表明該親本的黑色斑是顯性性狀。若F1雌雄個體相互交配，F(xiàn)2表型的比例為1∶2∶1。(2)近期通過基因序列研究發(fā)現(xiàn)了P和G兩個基因位點，推測其中之一就是H基因位點。為驗證該推測，研究人員在翻譯水平上分別阻止了P和G位點的基因表達(dá)，實驗結(jié)果如表所示。結(jié)果表明，P位點就是控制黑色素生成的H基因位點，那么阻止P位點基因表達(dá)的實驗結(jié)果對應(yīng)表中哪兩組？組3、組4，判斷的依據(jù)是阻止P位點基因表達(dá)后實驗結(jié)果應(yīng)該是沒有黑色素生成，對應(yīng)組3、組4。此外，還可以在轉(zhuǎn)錄水平上阻止基因表達(dá)，以分析基因?qū)Ρ硇偷挠绊?。組1組2組3組4未阻止表達(dá)阻止表達(dá)(3)為進一步研究P位點基因的功能，進行了相關(guān)實驗。兩個大小相等的完整鞘翅P位點基因表達(dá)產(chǎn)生的mRNA總量，如圖甲所示，說明P位點基因的表達(dá)可以促進鞘翅黑色素的生成，判斷的理由是黑底紅點P位點基因表達(dá)產(chǎn)生的mRNA總量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于紅底黑點；黑底紅點鞘翅面積相等的不同部位P位點基因表達(dá)產(chǎn)生的mRNA總量，如圖乙所示，圖中a、b、c部位mRNA總量的差異，說明P位點基因在鞘翅不同部位的表達(dá)決定紅斑(或黑底)面積大小。解析：(1)由題圖分析，HCHC個體有黑色凸形，所以F1的黑色凸形是基因型為HCHC親本的表型在F1中的表現(xiàn)，表明該親本的黑色斑是顯性性狀。F1的基因型為HCHS，若F1雌雄個體相互交配，F(xiàn)2的基因型及比例為HCHC∶HCHS∶HSHS＝1∶2∶1，三種基因型對應(yīng)的表型各不相同，所以表型比例為1∶2∶1。(2)為驗證題述推測，研究人員在翻譯水平上分別阻止了P和G位點的基因表達(dá)，結(jié)果表明，P位點就是控制黑色素生成的H基因位點，那么阻止P位點基因表達(dá)后實驗結(jié)果應(yīng)該是沒有黑色素生成，對應(yīng)表中組3、組4。此外，還可以在轉(zhuǎn)錄水平上阻止基因表達(dá)，以分析基因?qū)Ρ硇偷挠绊憽?3)分析圖甲可知P位點基因的表達(dá)可以促進鞘翅黑色素的生成，判斷的理由是黑底紅點P位點基因表達(dá)產(chǎn)生的mRNA總量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于紅底黑點；圖乙中a、b、c部位mRNA總量的差異，說明P位點基因在鞘翅不同部位的表達(dá)決定紅斑(或黑底)面積大小。2.(2023·海南卷節(jié)選)家雞(2n＝78)的性別決定方式為ZW型。慢羽和快羽是家雞的一對相對性狀，且慢羽(D)對快羽(d)為顯性。正常情況下，快羽公雞與慢羽母雞雜交，子一代的公雞均為慢羽，母雞均為快羽；子二代的公雞和母雞中，慢羽與快羽的比例均為1∶1?；卮鹣铝袉栴}：(1)正常情況下，公雞體細(xì)胞中含有2個染色體組，精子中含有0條W染色體。(2)等位基因D/d位于Z染色體上，判斷依據(jù)是快羽公雞與慢羽母雞雜交，子一代的公雞均為慢羽，母雞均為快羽，出現(xiàn)性別差異。解析：(1)家雞為二倍體，正常情況下，公雞體細(xì)胞中含有2個染色體組，公雞的性染色體組成為ZZ，產(chǎn)生的精子中不含有W染色體。(2)由題干分析可知，快羽公雞與慢羽母雞雜交，子一代的公雞均為慢羽，母雞均為快羽，體現(xiàn)了性別差異，說明控制慢羽和快羽的基因位于Z染色體上，親本的基因型是ZdZd、ZDW。3.(2022·山東卷節(jié)選)果蠅的正常眼與無眼是1對相對性狀，受1對等位基因控制，要確定該性狀的遺傳方式，需從基因與染色體的位置關(guān)系及顯隱性的角度進行分析。以正常眼雌果蠅與無眼雄果蠅為親本進行雜交，根據(jù)雜交結(jié)果繪制部分后代果蠅的系譜圖，如圖所示。不考慮致死、突變和X、Y染色體同源區(qū)段的情況。(2)用Ⅱ-1與其親本雄果蠅雜交獲得大量子代，根據(jù)雜交結(jié)果不能(填“能”或“不能”)確定果蠅正常眼性狀的顯隱性，理由是無論正常眼是顯性性狀還是隱性性狀，子代雌雄果蠅中正常眼與無眼的比例均為1∶1。(3)以系譜圖中呈現(xiàn)的果蠅為實驗材料設(shè)計雜交實驗，確定無眼性狀的遺傳方式。(要求：①只雜交一次；②僅根據(jù)子代表型預(yù)期結(jié)果；③不根據(jù)子代性狀的比例預(yù)期結(jié)果)實驗思路：Ⅱ-2(或Ⅱ-1或Ⅱ-4)與Ⅱ-3果蠅雜交，觀察子代表型；預(yù)期結(jié)果并得出結(jié)論：若子代全為正常眼果蠅，則為常染色體顯性遺傳；若子代出現(xiàn)無眼雌果蠅，則為常染色體隱性遺傳；若子代無眼果蠅全為雄性，則為伴X染色體隱性遺傳。(4)若果蠅無眼性狀產(chǎn)生的分子機制是控制正常眼的基因中間缺失一段較大的DNA片段，且該對等位基因的長度已知。利用PCR及電泳技術(shù)確定無眼性狀的遺傳方式時，只以Ⅱ-3為材料，用1對合適的引物僅擴增控制該對性狀的完整基因序列，電泳檢測PCR產(chǎn)物，通過電泳結(jié)果不能(填“能”或“不能”)確定無眼性狀的遺傳方式，理由是無論是常染色體顯性遺傳還是伴X染色體隱性遺傳，其PCR產(chǎn)物電泳后都僅出現(xiàn)一個條帶，且對應(yīng)的均為正常眼基因的長度。解析：(2)圖示無眼性狀的遺傳方式可能是伴X染色體隱性遺傳、常染色體顯性遺傳、常染色體隱性遺傳。假設(shè)相關(guān)基因用A、a表示，如果無眼性狀為隱性性狀，基因位于X染色體上，那么Ⅰ-2的基因型為XaY，Ⅱ-1的基因型為XAXa，兩者雜交，后代數(shù)量足夠多，后代基因型及比例為XAXa∶XaXa∶XAY∶XaY＝1∶1∶1∶1，表型為正常眼雌性∶無眼雌性∶正常眼雄性∶無眼雄性＝1∶1∶1∶1；如果基因位于常染色體上，Ⅰ-2的基因型為aa，Ⅱ-1的基因型為Aa，兩者雜交，后代數(shù)量足夠多，后代基因型及比例為Aa∶aa＝1∶1，表型為正常眼∶無眼＝1∶1，雌雄比例為1∶1，即正常眼雌性∶無眼雌性∶正常眼雄性∶無眼雄性＝1∶1∶1∶1。如果無眼性狀為顯性性狀，基因只能位于常染色體上，Ⅰ-2的基因型為Aa，Ⅱ-1的基因型為aa，兩者雜交，后代數(shù)量足夠多，后代基因型及比例也為Aa∶aa＝1∶1，表型為無眼∶正常眼＝1∶1，雌雄比例為1∶1，即正常眼雌性∶無眼雌性∶正常眼雄性∶無眼雄性＝1∶1∶1∶1，故不能判斷無眼性狀的顯隱性關(guān)系。(3)若要確定無眼性狀的遺傳方式，可通過測交或者雜交的方式判斷，根據(jù)題干要求：只雜交一次，僅根據(jù)子代表型預(yù)期結(jié)果，不根據(jù)子代性狀的比例預(yù)期結(jié)果，故可讓Ⅱ-2和Ⅱ-3雜交。若無眼性狀的遺傳方式為伴X染色體隱性遺傳，Ⅱ-2和Ⅱ-3的基因型為XAXa、XAY，二者雜交，后代雌果蠅均為正常眼，雄果蠅有正常眼和無眼，只有雄果蠅有無眼性狀；若無眼性狀為常染色體隱性遺傳，Ⅱ-2和Ⅱ-3的基因型為Aa、Aa，二者雜交，后代雌蠅、雄蠅都既有正