Question

18．假說-演繹法是現代科學研究中常用的一種科學方法，這種方法的運用促進了生物科學的研究，使遺傳學由描述性研究階段進入理性推導和實驗驗證的研究階段．請回答：
（1）孟德爾運用這種方法發現了遺傳的兩個基本定律：首先在觀察豌豆相對性狀的雜交實驗中，提出了問題；通過嚴謹的推理和大膽的想象，提出了對分離現象和自由組合現象進行解釋的假說，并進行了演繹推理；巧妙設計了測交實驗，檢驗了演繹推理的結論．
（2）在孟德爾之后，薩頓運用類比推理方法，提出基因位于染色體上的假說，提出假說的理由是基因和染色體行為存在著明顯的平行關系．請你利用類比推理的方法，推斷出基因與DNA長鏈的關系是基因是DNA片段．
（3）請用假說-演繹法對果蠅性狀的遺傳進行研究．果蠅體表硬而長的毛稱為剛毛，一個自然繁殖的直剛毛果蠅種群中，偶然出現了一只卷剛毛雄果蠅．
①卷剛毛性狀是如何產生和遺傳的呢？有一種假說認為這是親代生殖細胞中X染色體上的基因發生顯性突變，請嘗試再寫出一種假說．親代生殖細胞中X染色體上基因發生隱性突變
②已知這只卷剛毛雄果蠅與直剛毛雌果蠅雜交，F₁全部是直剛毛，F₁雌雄果蠅隨機交配，F₂的表現型及比例是直剛毛雌果蠅：直剛毛雄果蠅：卷剛毛雄果蠅=2：1：1，此時最合理的假說是親代生殖細胞中X染色體上基因發生隱性突變．依據這一假說進行演繹推理，設計一個最簡單的驗證實驗，實驗設計思路是選擇F₁中直剛毛雌果蠅與卷剛毛雄果蠅進行測交．如果子代出現的表現型是直剛毛雌果蠅、卷剛毛雌果蠅、直剛毛雄果蠅、卷剛毛雄果蠅，比例分別是1：1：1：1，則假說是正確的．

Answer 1

分析 孟德爾發現遺傳定律用了假說演繹法，其基本步驟：提出問題→作出假說→演繹推理→實驗驗證（測交實驗）→得出結論．
孟德爾對一對相對性狀的雜交實驗的解釋：（1）生物的性狀是由細胞中的遺傳因子決定的；（2）體細胞中的遺傳因子成對存在；（3）配子中的遺傳因子成單存在；（4）受精時雌雄配子隨機結合．
生物的變異包括可遺傳變異和不可遺傳變異，不可遺傳變異一般是由環境因素導致的．
突變分為顯性突變和隱性突變兩種，即A→a為隱性突變，a→A為顯性突變．

解答 解：（1）孟德爾以黃色圓粒純種豌豆和綠色皺粒純種豌豆做親本，分別設計了純合親本雜交、F₁自交、F₁測交的實驗，按照“（分析現象-提出假說-檢驗假說-得出結論），最后得出了自由組合定律．孟德爾在兩對相對性狀的遺傳實驗中：
（2）在孟德爾之后，薩頓運用類比推理方法，提出基因位于染色體上的假說，提出假說的理由是基因和染色體行為存在著明顯的平行關系．請你利用類比推理的方法，推斷出基因與DNA長鏈的關系是 基因是DNA片段．
（3）①根據題意可知，偶然出現了一只卷剛毛雄果蠅可能是基因突變導致的，也可能是環境因素影響了基因的表達．并且該性狀可能是常染色體遺傳，也可能是X染色體遺傳．假如是親代生殖細胞中X染色體上的基因發生顯性突變，即X^a（直剛毛）突變為X^A（卷剛毛），因此突變體X^AY表現為卷剛毛；假如親代生殖細胞中X染色體上基因發生隱性突變，即X^A（直剛毛）突變為X^a（卷剛毛），因此突變體X^aY表現為卷剛毛；假如親代生殖細胞中常染色體上基因顯性突變，即a（直剛毛）突變為A（卷剛毛），則可能產生Aa的卷剛毛雄果蠅．
②根據雜交結果可知，該性狀能夠遺傳，因此排除環境因素的影響；又由于該性狀遺傳與性別相關聯，因此該突變發生在X染色體上；并且這只卷剛毛雄果蠅與直剛毛雌果蠅雜交，F₁全部直剛毛，因此確定卷剛毛為隱性性狀．綜上可以推測，最合理的假說是親代生殖細胞中X染色體上基因發生隱性突變．
根據實驗結果可以看出，實驗結果符合按照該假說演繹推理的結論，因此該實驗及現象能夠驗證提出的假說．
根據假說的“演繹”過程是：若上述假說成立，則若F₁產生配子時成對遺傳因子分離，不同對的遺傳因子自由組合，則測交后代會出現四種性狀，比例接近1：1：1：1．
故答案為：
（1）分離  　自由組合  　測交
（2）類比推理   基因和染色體行為存在著明顯的平行關系    基因是DNA片段
（3）①親代生殖細胞中X染色體上基因發生隱性突變
②親代生殖細胞中X染色體上基因發生隱性突變   選擇F₁中直剛毛雌果蠅與卷剛毛雄果蠅進行測交   直剛毛雌果蠅、卷剛毛雌果蠅、直剛毛雄果蠅、卷剛毛雄果蠅   　1：1：1：1

點評 本題考查孟德爾遺傳實驗、基因突變以及伴性遺傳等方面的知識，具有一定的綜合性和難度．要求考生識記孟德爾遺傳實驗過程及孟德爾對兩對相對性狀的雜交實驗的解釋，明確測交實驗的優點；明確生物性狀的改變可能是基因突變，也可能是環境因素導致的；并能夠根據測交的定義設計實驗方案．