遺傳與變異類實驗是近幾年的高頻考點，常涉及到探究基因的顯隱性、基因的存在位置、變異類型和驗證遺傳規(guī)律等。此類實驗的解答依賴于學生對遺傳變異的基本概念和原理的理解和運用，同時還需要認真體會生物學家的探索過程和實驗設計方法。

1 類型一：探究相對性狀中的顯隱性關系

1.1 實驗原理

具有一對相對性狀的兩純合親本雜交，子代表現(xiàn)出的性狀為顯性性狀，未表現(xiàn)出的性狀為隱性性狀；純合子自交，后代只表現(xiàn)一種，性狀即親本的性狀；雜合子自交，后代發(fā)生性狀分離且分離比為3：1，其中占

3 份的為顯性性狀，占1份的是隱性性狀。

1.2 設計思路

要鑒定該相對性狀中的顯隱性關系，必須先確定具有相對性狀的個體是純合子還是雜合子，然后通過雜交或者自交來確定顯隱性關系。若已經(jīng)知兩親本為純合子，選取具有相對性狀的兩親本雜交，如果子代只表現(xiàn)一種性狀，則子代表現(xiàn)出的性狀為顯性性狀，未表現(xiàn)出的性狀為隱性形狀；若不知道兩親本是否為純合子，則分別讓兩親本自交，如果子代發(fā)生性狀分離，則該親本表現(xiàn)的性狀為顯性性狀，如果子代不發(fā)生性狀分離，則該親本可能表現(xiàn)顯性性狀或者隱性性狀。

2 類型二：探究某個體是純合子或雜合子

2.1 實驗原理

顯性性狀的個體至少有一個顯性基因。隱性性狀的個體一定是純合子，其基因型必定是兩個隱性基因。關鍵是掌握原則：即純合子能穩(wěn)定遺傳，自交后代不發(fā)生性狀分離；雜合子不能穩(wěn)定遺傳，自交后代往往會發(fā)生性狀分離。

2.2 設計思路

（1）動物：測交法。若后代出現(xiàn)隱性類型，則一定為雜合子；若后代只有顯性性狀，則可能為純合子。若待測對象為雄性動物，應與多個隱性雌性個體交配，以使產(chǎn)生更多的后代個體，使結果更有說服力。

（2）植物：①自交法。若后代能發(fā)生I生狀分離則親本一定為雜合子；若后代無性狀分離，則可能為純合子。此法適合于植物，而且是最簡便的方法。 ②測交法。同動物的測交法。 ③花粉鑒定法：非糯性與糯性水稻的花粉遏碘呈現(xiàn)不同顏色，雜種非糯性水稻的花粉是減數(shù)分裂的產(chǎn)物，遇碘液呈現(xiàn)兩種不同顏色，且比例為1：1，從而直接證明了雜種非糯性水稻在產(chǎn)生花粉的減數(shù)分裂過程中，等位基因彼此分離。同時證明可檢驗親本個體是純合體還是雜合體。

3 類型三：探究某基因存在的位置

3.1 理論依據(jù)

基因在染色體上，染色體分為常染色體和性染色體（大多為X、Y）。判斷基因的位置就是判斷基因位于常染色體上還是x、Y染色體上，細胞質(zhì)基因在葉綠體和線粒體中。

3.2 設計思路

選取具有相對性狀的兩親本雜交，若正反交結果相同，子一代均表現(xiàn)顯性親本的性狀，則控制該性狀的基因位于細胞核中的常染色體上；若正反交結果不同，子一代性狀均與母本相同，則控制該性狀的基因位于細胞質(zhì)中的線粒體和葉綠體上；若正反交結果不同，子一代在不同性別中出現(xiàn)不同的性狀分離（即與性別有關），則控制該性狀的基因位于細胞核中的性染色體上，在Y染色體上的遺傳具有“父傳子，子傳孫”的特點。

4 類型四：驗證基因的分離定律和自由組合定律

4.1 驗證基因的分離定律

（1）實驗原理：雜合子與隱性純合子雜交，雜合子在減數(shù)分裂時等位基因分離產(chǎn)生兩種配子，隱性純合子只產(chǎn)生一種配子，后代有兩種基因型和表現(xiàn)型，且比為1：1；雜合子自交，雜合子在減數(shù)分裂時等位基因分離產(chǎn)生兩種配子，后代發(fā)生性狀分離，有三種基因型，兩種表現(xiàn)型且表現(xiàn)型之比為3：1。

（2）設計思路：①自交法：自交后代的分離比為3：1，則遵循基因的分離定律，由位于一對同源染色體上的一對等位基因控制；②測交法：若測交后代的性狀比例為1：1，則遵循基因的分離定律，由位于一對同源染色體上的一對等位基因控制。

4.2 證驗基因的自由組合定律

（1）實驗原理：雜合子與隱性純合子雜交，雜合子在減數(shù)分裂時，等位基因分離的同時非等位基因進行自由組合產(chǎn)生四種配子，隱性純合子只產(chǎn)生一種配子，后代有四種基因型以及四種表現(xiàn)型，且表現(xiàn)型比為1：1：1：1；雜合子自交，雜合子在減數(shù)分裂時產(chǎn)生四種配子，雌雄配子隨機組合，形成9種基因型，四種表現(xiàn)型且表現(xiàn)型之比為9：3：3：1（或分離比異常，表現(xiàn)型不是四種，但比例之和為16也可）。

（2）設計思路：①測交證驗法：讓雜種F，與隱性類型雜交，若后代出現(xiàn)4種表現(xiàn)型且表現(xiàn)型之比為1：1：1：1，則證明雜種F。產(chǎn)生配子時非等位基因發(fā)生了自由組合，遵循基因的自由組合定律；②雜交證驗法。取純合的兩親本雜交得F₁，讓F₁自交得F₂，若F₂表現(xiàn)四種表現(xiàn)型且表現(xiàn)型之比為9：3：3：1（或分離比異常，表現(xiàn)型不是四種，但比例之和為16也可證明），則證明F₁在形成配子時，非等位基因發(fā)生自由組合，遵循基因的自由組合定律。

5 類型五：探究生物的變異可否遺傳

（1）實驗原理：生物的性狀既受基因的控制，又受環(huán)境的影響，當性狀發(fā)生改變時，有可能是遺傳物質(zhì)改變引起的，也有可能是由環(huán)境變化影響的。僅由環(huán)境條件改變引起的變異，因遺傳物質(zhì)沒有改變，所以是不可遺傳的變異；因遺傳物質(zhì)改變而引起的變異是可遺傳的變異，它包括基因突變、基因重組和染色體變異。

（2）設計思路：①利用變異類型與原來的未發(fā)生變異類型雜交，觀察二代表現(xiàn)結果，若后代仍有該變異性狀（或出現(xiàn)性狀分離），則為遺傳物質(zhì)改變引起的可遺傳變異；若后代無該變異性狀，則為環(huán)境引起的不可遺傳變異；②將變異類型的子代與原來的未發(fā)生變異的類型種植（飼養(yǎng)）在相同環(huán)境條件下，如果兩者未出現(xiàn)明顯差異，則變異由環(huán)境引起的是不可遺傳變異，否則是由遺傳物質(zhì)改變引起的可遺傳變異。

6 類型六：探究控制相對性狀的基因突變是顯性突變還是隱性突變

（1）實驗原理：顯性突變是由隱性基因突變成顯性基因，突變一旦完成，便表現(xiàn)出顯性性狀，具有相同突變的個別雜交，既表現(xiàn)突變性狀，又表現(xiàn)原有性狀；隱性突變是由顯性基因突變?yōu)殡[性基因，但不立即表現(xiàn)，直到出現(xiàn)隱性純合子才表現(xiàn)，并表現(xiàn)出唯一的性狀——隱性性狀。

（2）設計思路：選取具有突變性狀的親本進行雜交，若子代只表現(xiàn)突變性狀，則控制相對性狀的基因的突變是隱性突變；若子代既表現(xiàn)突變性狀又表現(xiàn)出原有的性狀，則控制相對性狀的基因的突變是顯性突變。

7 類型七：探究變異類型是基因突變、基因重組和染色體變異

（1）實驗原理：基因突變是“點”的變化（點的質(zhì)變，但數(shù)量不變）；基因重組是“點”的組合或交換（點的質(zhì)和量均不變）；染色體結構變異是線段的部分片段增添、缺失、倒位、易位（點的質(zhì)不變，數(shù)目和位置可能變化）；染色體數(shù)目變異是個別線段增添、缺失或線段成倍增減（點的質(zhì)不變、數(shù)量變化）。

（2）設計思路：①在顯微鏡下觀察染色體，若能看到染色體異常，則為染色體變異；若看不到異常則為基因突變或基因重組。若一個群體中偶爾一個個體出現(xiàn)新性狀，則為基因突變。②檢測DNA中堿基序列。

8 類型八：探究兩種生物是否為同一物種

（1）實驗原理：分布在一定的自然區(qū)域，具有一定形態(tài)結構和生理功能，能夠在自然狀態(tài)下相互交配，并能產(chǎn)生可育后代的一群生物。同種生物沒有生殖隔離。

（2）設計思路：讓兩種生物進行交配，若能夠交配并產(chǎn)生可育后代，則為同一物種；若不能交配或交配后不能產(chǎn)生可育后代，則為不同物種。

【例1】 （2012·海南卷）已知小麥無芒（A）與有芒（a）為一對相對性狀，用適宜的誘變方式處理花藥可導致基因突變。為了確定基因A是否突變?yōu)榛騛，有人設計了以下4個雜交組合，雜交前對每個組合中父本的花藥進行誘變處理，然后與未經(jīng)處理的母本進行雜交。若要通過對雜交子一代表現(xiàn)型的分析來確定該基因是否發(fā)生突變，則最佳的雜交組合是（

）

A.♂無芒×♀有芒（♂AAx♀aa）

B.♂無芒×♀有芒（♂Aax♀aa）

C.♂無芒×♀無芒（♂Aax♀Aa）

D.♂無芒×♀無芒（♂AAx♀Aa）

【解析】由于顯性基因?qū)﹄[性基因有顯性作用，如果A基因發(fā)生突變而變?yōu)閍基因，這時無芒的純合子父本AA產(chǎn)生含a的配子，當和含有a基因的雌配子結合時，形成含有aa基因受精卵，將來發(fā)育的植株表現(xiàn)出隱性性狀，所以最佳的雜交組合為父本為顯性純合子，母本為隱性純合子組。

答案：A。

【例2】（2012年海南卷）玉米糯性與非糯性、甜粒與非甜粒為兩對相對性狀。一般情況下用純合非糯非甜粒與糯性甜粒兩種親本進行雜交時，F(xiàn)₁表現(xiàn)為非糯非甜粒，F(xiàn)₂有4種表現(xiàn)型，其數(shù)量比為9：3：3：1。若重復該雜交實驗時，偶然發(fā)現(xiàn)一個雜交組合，其F₁仍表現(xiàn)為非糯非甜粒，但某一F₁植株自交，產(chǎn)生的F₂只有非糯非甜粒和糯性甜粒2種表現(xiàn)型。對這一雜交結果的解釋，理論上最合理的是（

） A.發(fā)生了染色體易位 B.染色體組數(shù)目整倍增加 c.基因中堿基對發(fā)生了替換 D.基因中堿基對發(fā)生了增減 【解析】具有兩對（或更多對）相對性狀的親本進行雜交，在F₁產(chǎn)生配子時，等位基因分離的同時，非同源染色體上的非等位基因表現(xiàn)為自由組合。如果兩對（或更多對）非等位基因位于一對非同源染色體上就不會表現(xiàn)出自由組合。從題目可知，發(fā)生突變的植株不能進行基因的自由組合；原因最可能是發(fā)生染色體易位，原來位于非同源染色體上的基因位于一對同源染色體上。

答案：A。

【例3】（2012年山東卷）幾種性染色體異常果蠅的性別、育性等如圖1所示。 圖1 幾種性染色體異常果蠅的性別、育性示意

（1）正常果蠅在減數(shù)第一次分裂中期的細胞內(nèi)染色體組數(shù)為——，在減數(shù)第二次分裂后期的細胞中染色體數(shù)是

條。

（2）白眼雌果蠅（XrXry）最多產(chǎn)生）（rxrXr________和_______四種類型的配子。該果蠅與紅眼雄果蠅（xRy）雜交，子代中紅眼雌果蠅的基因型為_______。

（3）用黑身白眼雌果蠅（aaXrXr）與灰身紅眼雄果蠅（AAXRY）雜交，F(xiàn)₁雌果蠅表現(xiàn)為灰身紅眼，雄果蠅表現(xiàn)為灰身白眼。F₂中灰身紅眼與黑身白眼果蠅的比例為______，從F₂灰身紅眼雌果蠅和灰身白眼雄果蠅中各隨機選取一只雜交，子代中出現(xiàn)黑身白眼果蠅的概率為____。

（4）用紅眼雌果蠅（XrXR）與白眼雄果蠅（xrY）為親本雜交，在F，群體中發(fā)現(xiàn)一只白眼雄果蠅（記為“M”）。M果蠅出現(xiàn)的原因有三種可能：第一種是環(huán)境改變引起表現(xiàn)型變化，但基因型未變；第二種是親本果蠅發(fā)生基因突變；第三種是親本雌果蠅在減數(shù)分裂時期x染色體不分離。請設計簡便的雜交實驗，確定M果蠅的出現(xiàn)是由哪一種原因引起的。

實驗步驟：_________。

結果預測：I.若_________，則是環(huán)境改變；

Ⅱ.若_______，則是基因突變；

Ⅲ.若________，則是減數(shù)分裂時x染色體不分離。

【解析】本題運用遺傳與變異的相關知識，通過比較、分析與綜合對生物學問題進行解釋、推理，綜合考查了學生的判斷能力、獲取信息能力以及實驗設計能力。（1）考查減數(shù)分裂染色體數(shù)目變化。通過分析性染色體異常果蠅染色體圖譜，可知果蠅染色體組成為：2n=8，為XY性別決定。減數(shù)第一次分裂中期的細胞內(nèi)染色體數(shù)目未變，則染色體組數(shù)也為變化，果蠅為二倍體，則此時有2個染色體組；經(jīng)減數(shù)第一次分裂同源染色體分開，是染色體數(shù)目減半，但減數(shù)第二次分裂后期姐妹染色單體分開，是染色體數(shù)目暫時加倍，因此時細胞中染色體數(shù)目與正常體細胞數(shù)目相同為8條。（2）考查減數(shù)分裂同源染色體行為變化產(chǎn)生的配子種類。減數(shù)分裂過程中同源染色體分離，而此果蠅（XXrY）同源染色體三條，正常情況下，只能一條移向一極，另外兩條移向另一極，因此其組合可形成的配子為：）（與紅眼雄果蠅Xay（其配子種類為xY）雜交，子代基因型為xRXr、XRX，y（雌性）、XRXrX（死亡）、xRY、xrY、X\"YY、XrXry、YY。并由圖形信息分析知其中紅眼雌果蠅的基因型為X\"Xr、XRXry。（3）考查用遺傳圖解求概率的能力。由題意知：F₁AaXRXr～AaXrY，則F₂中灰身紅眼AX的概率為：3/4x1/2黑身白眼果蠅aaXrY（或aaXXr）的概率為：1/4x1/2，其比例為3：1；F₂灰身紅眼雌果蠅AXRx和灰身白眼雄果蠅AXrY，子代中出現(xiàn)黑身白眼果蠅aaXrY（或aaXrXr）的概率2/3x2/3x1/4x1/2=1/18（可先求aa的概率：2/3x2/3x1/4=1/9。）（4）題通過紅眼雌果蠅（XRXR）與白眼雄果蠅（Xry）為親本雜交，在F₁群體中發(fā)現(xiàn)一只白眼雄果蠅為問題情境考查設計實驗、問題探究的能力。遺傳雜交探究實驗，最好先預測各種可能的實驗結論，并用基因型表示，然后選親本雜交，分析下一代表現(xiàn)型是否各有異同（因變量）進行區(qū)分。因此由題意可知設計實驗區(qū)別基因型為Xay、XrY、xrO（雄性不育，由信息分析可知）的個體，自然想到動物運用測交（xrx）的方式。

【答案】（1）28（2）Xry Y（注：兩空順序可顛倒）XRx、XRX，y（3）3：1 1/18（4）M果蠅與正常白眼雌果蠅雜交，分析子代的表現(xiàn)型I.子代出現(xiàn)紅眼（雌）果蠅 Ⅱ.子代表現(xiàn)型全部為白眼Ⅲ.無子代產(chǎn)生