Question

18．假说-演绎法是现代科学研究中常用的一种科学方法，这种方法的运用促进了生物科学的研究，使遗传学由描述性研究阶段进入理性推导和实验验证的研究阶段．请回答：
（1）孟德尔运用这种方法发现了遗传的两个基本定律：首先在观察豌豆相对性状的杂交实验中，提出了问题；通过严谨的推理和大胆的想象，提出了对分离现象和自由组合现象进行解释的假说，并进行了演绎推理；巧妙设计了测交实验，检验了演绎推理的结论．
（2）在孟德尔之后，萨顿运用类比推理方法，提出基因位于染色体上的假说，提出假说的理由是基因和染色体行为存在着明显的平行关系．请你利用类比推理的方法，推断出基因与DNA长链的关系是基因是DNA片段．
（3）请用假说-演绎法对果蝇性状的遗传进行研究．果蝇体表硬而长的毛称为刚毛，一个自然繁殖的直刚毛果蝇种群中，偶然出现了一只卷刚毛雄果蝇．
①卷刚毛性状是如何产生和遗传的呢？有一种假说认为这是亲代生殖细胞中X染色体上的基因发生显性突变，请尝试再写出一种假说．亲代生殖细胞中X染色体上基因发生隐性突变
②已知这只卷刚毛雄果蝇与直刚毛雌果蝇杂交，F₁全部是直刚毛，F₁雌雄果蝇随机交配，F₂的表现型及比例是直刚毛雌果蝇：直刚毛雄果蝇：卷刚毛雄果蝇=2：1：1，此时最合理的假说是亲代生殖细胞中X染色体上基因发生隐性突变．依据这一假说进行演绎推理，设计一个最简单的验证实验，实验设计思路是选择F₁中直刚毛雌果蝇与卷刚毛雄果蝇进行测交．如果子代出现的表现型是直刚毛雌果蝇、卷刚毛雌果蝇、直刚毛雄果蝇、卷刚毛雄果蝇，比例分别是1：1：1：1，则假说是正确的．

Answer 1

分析 孟德尔发现遗传定律用了假说演绎法，其基本步骤：提出问题→作出假说→演绎推理→实验验证（测交实验）→得出结论．
孟德尔对一对相对性状的杂交实验的解释：（1）生物的性状是由细胞中的遗传因子决定的；（2）体细胞中的遗传因子成对存在；（3）配子中的遗传因子成单存在；（4）受精时雌雄配子随机结合．
生物的变异包括可遗传变异和不可遗传变异，不可遗传变异一般是由环境因素导致的．
突变分为显性突变和隐性突变两种，即A→a为隐性突变，a→A为显性突变．

解答 解：（1）孟德尔以黄色圆粒纯种豌豆和绿色皱粒纯种豌豆做亲本，分别设计了纯合亲本杂交、F₁自交、F₁测交的实验，按照“（分析现象-提出假说-检验假说-得出结论），最后得出了自由组合定律．孟德尔在两对相对性状的遗传实验中：
（2）在孟德尔之后，萨顿运用类比推理方法，提出基因位于染色体上的假说，提出假说的理由是基因和染色体行为存在着明显的平行关系．请你利用类比推理的方法，推断出基因与DNA长链的关系是 基因是DNA片段．
（3）①根据题意可知，偶然出现了一只卷刚毛雄果蝇可能是基因突变导致的，也可能是环境因素影响了基因的表达．并且该性状可能是常染色体遗传，也可能是X染色体遗传．假如是亲代生殖细胞中X染色体上的基因发生显性突变，即X^a（直刚毛）突变为X^A（卷刚毛），因此突变体X^AY表现为卷刚毛；假如亲代生殖细胞中X染色体上基因发生隐性突变，即X^A（直刚毛）突变为X^a（卷刚毛），因此突变体X^aY表现为卷刚毛；假如亲代生殖细胞中常染色体上基因显性突变，即a（直刚毛）突变为A（卷刚毛），则可能产生Aa的卷刚毛雄果蝇．
②根据杂交结果可知，该性状能够遗传，因此排除环境因素的影响；又由于该性状遗传与性别相关联，因此该突变发生在X染色体上；并且这只卷刚毛雄果蝇与直刚毛雌果蝇杂交，F₁全部直刚毛，因此确定卷刚毛为隐性性状．综上可以推测，最合理的假说是亲代生殖细胞中X染色体上基因发生隐性突变．
根据实验结果可以看出，实验结果符合按照该假说演绎推理的结论，因此该实验及现象能够验证提出的假说．
根据假说的“演绎”过程是：若上述假说成立，则若F₁产生配子时成对遗传因子分离，不同对的遗传因子自由组合，则测交后代会出现四种性状，比例接近1：1：1：1．
故答案为：
（1）分离  　自由组合  　测交
（2）类比推理   基因和染色体行为存在着明显的平行关系    基因是DNA片段
（3）①亲代生殖细胞中X染色体上基因发生隐性突变
②亲代生殖细胞中X染色体上基因发生隐性突变   选择F₁中直刚毛雌果蝇与卷刚毛雄果蝇进行测交   直刚毛雌果蝇、卷刚毛雌果蝇、直刚毛雄果蝇、卷刚毛雄果蝇   　1：1：1：1

点评 本题考查孟德尔遗传实验、基因突变以及伴性遗传等方面的知识，具有一定的综合性和难度．要求考生识记孟德尔遗传实验过程及孟德尔对两对相对性状的杂交实验的解释，明确测交实验的优点；明确生物性状的改变可能是基因突变，也可能是环境因素导致的；并能够根据测交的定义设计实验方案．