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第2课时　孟德尔实验方法的启示、遗传规律的再发现及其应用
预习案·自主学习
一、孟德尔获得成功的原因
1.正确选用 作为实验材料是成功的首要条件。
2.在对生物的性状分析时,首先针对 相对性状进行研究,再对两对或多对相对性状进行研究。
3.对实验结果进行 分析。
4.科学地设计了实验的程序,按提出问题→ 　
→合理 →实验验证→总结规律的科学实验程序进行。
豌豆
一对
统计学
作出假设
(解释)
演绎
二、孟德尔遗传规律的再发现
1.1900年,三位科学家分别重新发现了孟德尔的论文。
2.1909年,丹麦生物学家约翰逊将“遗传因子”命名为 ,并且提出了 和 的概念。
(1)表型:生物个体 的性状,如豌豆的高茎和矮茎。
(2)基因型:指与表型有关的 ,如高茎豌豆的基因型是DD或Dd,矮茎豌豆的基因型是dd。
(3)等位基因:指控制 的基因,如D和d。
基因
表型
基因型
表现出来
基因组成
相对性状
三、孟德尔遗传规律的应用
1.杂交育种中人们有目的地将具有 的两个亲本杂交,使两个亲本的优良性状组合在一起,再筛选出所需要的优良品种。
2.医学实践中,人们可以依据分离定律和自由组合定律,对某些遗传病在后代中的 作出科学的推断,从而为遗传咨询提供理论依据。
不同优良性状
患病概率
判断正误
(1)孟德尔合理地运用统计学分析,并通过“测交实验”对其推理过程及结果进行检测。(　 　)
(2)孟德尔提出了遗传因子、基因型和表型的概念。
(　 　)
提示:孟德尔提出了遗传因子的概念,但并没有提出基因型和表型的概念。
×
√
(3)等位基因是指控制相同性状的基因。(　 )
提示:等位基因是指控制相对性状的基因。
(4)在相同的环境下,表型相同,基因型一定相同。(　 )
提示:在完全显性的情况下,基因型为AA和Aa的个体在相同的环境下表型相同。
(5)用杂交育种选育显性纯合子的植物时,可以通过连续自交获取。(　 　)
×
×
√
探究案·互动探究
小麦高秆(D)对矮秆(d)为显性,抗锈病(T)对不抗锈病(t)为显性,两对基因独立遗传。某研究小组利用纯合的高秆抗锈病小麦(DDTT)和矮秆不抗锈病小麦(ddtt),通过杂交育种培育出了矮秆抗锈病的新品种,过程如图。请回答下列问题。
探究一　遗传规律的应用
(1)写出图中所示过程中a、b、c所表示的处理方法。
提示:a过程为杂交,b过程为自交,c过程为连续自交及筛选。
(2)由图可知,在哪一代开始出现矮秆抗锈病植株 出现的新品种植株能否直接用于农业生产 为什么
提示:F2。不能,F2中的矮秆抗锈病植株中既有纯合子,也有杂合子,杂合子个体自交后会发生性状分离,不能稳定遗传,因此不能直接用于农业生产。
(3)杂交育种的方法只适用于植物,不能适用于动物吗
提示:杂交育种不仅适用于植物,提高植物的产量和品质,而且也适用于家畜、家禽的育种。
1.某兴趣小组用已知基因型为AAbb和aaBB(两对基因独立遗传)的某种植物进行杂交育种实验。下列关于他们实验设计思路的叙述,不合理的是(　 　)
A.要获取aabb植株,可从F1中直接选育出表型符合要求的个体
B.要获取AABB植株,可从F2中选出表型符合要求的个体连续自交
C.要获取AaBb植株,可将亲代上所结的种子直接保存进行播种
D.要获取AaBb植株,可将亲本保留起来进行年年制种
√
解析:亲本基因型为AAbb和aaBB,子代基因型为AaBb,故在F1中不能得到aabb的个体。
2.人类白化病(a)对正常(A)为隐性,并指(D)对正常(d)为显性,两对基因都位于常染色体上且独立遗传。一个正常男性与一个只患并指的女性结婚,生育了一个只患白化病的孩子,则他们再生育一个两病兼患的儿子的概率为(　 　)
A.1/8 B.1/4 C.1/2 D.1/16
√
解析:一个正常男性(基因型表示为A　dd)与一个只患并指的女性(基因型表示为A　D　)结婚,生育了一个只患白化病的孩子(基因型为aadd),可知该夫妇的基因型为Aadd、AaDd,则他们再生育一个两病兼患的儿子(基因型为aaDd)的概率为1/4aa×1/2Dd×1/2男孩=1/16。
“十字交叉法”计算两种遗传病的患病概率
序号 类型 计算公式
患甲病概率为m 不患甲病概率为1-m
患乙病概率为n 不患乙病概率为1-n
① 两病兼患概率 m·n
② 只患甲病概率 m·(1-n)
③ 只患乙病概率 n·(1-m)
④ 不患病概率 (1-m)(1-n)
拓展 求解 患病概率 ①+②+③或1-④
只患一种病概率 ②+③或1-(①+④)
已知A与a、B与b、C与c 3对基因自由组合,分别控制3对相对性状。基因型分别为AaBbCc、AabbCc的两个体进行杂交。请回答下列问题。
(1)AaBbCc产生配子的种类、产生AbC配子的概率分别是多少
提示:8种、1/8。
探究二　用分离定律的思想解决自由组合问题
(2)子代基因型、表型的种类分别有多少种
提示:18种、8种。
(3)子代个体中基因型为aabbCc的概率是多少 子代中与两亲本表型不同个体所占比例是多少
提示:1/16、7/16。
1.“拆分法”求解自由组合定律的计算问题
(1)解题思路。
分离定律是自由组合定律的基础。将多对等位基因的自由组合问题分解为若干分离定律问题分别进行分析,再运用乘法原理进行组合。
(2)常见题型及解题示例。
①种类问题。
题型分类 解题规律 示例
配子种类数 2n(n为等位基因对数) AaBbCCDd产生配子种类为2×2×1×2=8(种)
配子间 结合方式 配子间结合方式种类数等于配子种类数的乘积 AABbCc×aaBbCC,配子间结合方式有(1×2×2)×
(1×2×1)=8(种)
子代基因 型(或表 型)种类 已知基因型的双亲杂交,子代基因型(或表型)种类数等于各性状按分离定律所求基因型(或表型)种类数的乘积 AaBbCc×Aabbcc,基因型为3×2×2=12(种),表型为2×2×2=8(种)
②概率问题。
题型分类 解题规律 示例
基因型(或表型)的概率 按分离定律求出相应基因型(或表型)的概率,然后利用乘法原理进行组合 AABbDd×aaBbdd,F1中AaBbDd所占比例为1×1/2×1/2=1/4
纯合子或杂合子出现的概率 按分离定律求出每对基因纯合的概率,乘积为纯合子出现的概率,杂合子概率=1-纯合子概率 AABbDd×AaBBdd,F1中AABBdd所占比例为1/2×1/2×1/2=1/8
2.“逆向组合法”推测亲本基因型
(1)解题思路。
将自由组合定律的性状分离比拆分成分离定律的分离比分别分析,再运用乘法原理进行逆向组合。
(2)题型示例。
①9∶3∶3∶1 (3∶1)(3∶1) (Aa×Aa)(Bb×Bb)。
②1∶1∶1∶1 (1∶1)(1∶1) (Aa×aa)(Bb×bb)。
③3∶3∶1∶1 (3∶1)(1∶1) (Aa×Aa)(Bb×bb)或(Aa×aa)(Bb×Bb)。
④3∶1 (3∶1)×1 (Aa×Aa)(BB×　 　)或(Aa×Aa)
(bb×bb)或(AA×　 　)(Bb×Bb)或(aa×aa)(Bb×Bb)。
3.基因型为AAbbCC与aaBBcc的小麦进行杂交,A与a、B与b、C与c三对等位基因独立遗传,F1形成的配子种类数和F2的基因型种类数分别是(　 　)
A.4和9 B.4和27
C.8和27 D.32和81
√
解析:基因型为AAbbCC与aaBBcc的小麦进行杂交,F1基因型为AaBbCc,求F1形成的配子种类数可以把AaBbCc基因型拆开,一对一对地考虑:Aa产生配子的类型及比例为1A∶1a,Bb产生配子的类型及比例为1B∶1b,Cc产生配子的类型及比例为1C∶1c,AaBbCc产生配子种类数是2×2×2=8(种);F1的基因型为AaBbCc,求F2基因型的种类可以一对一对地考虑:Aa×Aa→1AA∶2Aa∶1aa,
Bb×Bb→1BB∶2Bb∶1bb,Cc×Cc→1CC∶2Cc∶1cc,F2中基因型的种类数是3×3×3=27(种)。
4.小麦的抗旱(R)对不抗旱(r)是显性,多颗粒(D)对少颗粒(d)是显性,且两对等位基因独立遗传。甲小麦(ddRr)与乙小麦杂交,后代出现四种表型的比例是3∶1∶3∶1,则乙小麦的基因型是(　 　)
A.ddRr B.DdRR
C.DdRr D.Ddrr
√
解析:甲小麦(ddRr)与乙小麦杂交,后代出现四种表型的比例是3∶1∶3∶1,3∶1∶3∶1可以分解成(3∶1)×
(1∶1),说明控制两对相对性状的基因中,有一对均为杂合子,另一对属于测交类型,所以乙小麦的基因型为DdRr。
在某种家鸡中,羽毛颜色是由两对等位基因A、a和B、b控制,当基因B存在时,基因A的作用则不能显示出来。现有两组该品种的白羽家鸡杂交,F1都为白羽,让F1家鸡雌雄个体自由交配,F2中出现了白羽和有色羽鸡两种类型,其比例为13∶ 3。请回答下列问题。
探究三　特定条件下的特殊分离比问题
(1)两对基因A、a和B、b的遗传遵循什么定律
提示:F1家鸡雌雄个体自由交配,F2中出现了白羽和有色羽鸡两种类型,比例为13∶3,是9∶3∶3∶1的变式,说明控制羽毛颜色的两对等位基因A、a和B、b遵循自由组合定律。
(2)在F2中,白羽鸡中能稳定遗传的个体占多少 若F2中有色羽的雌雄个体自由交配,后代的纯合子所占比例是多少
提示:白羽鸡中能稳定遗传的个体占3/13 。F2中有色羽鸡的雌雄个体自由交配,后代中纯合子所占比例是5/9。
(3)若对F1的白羽鸡进行测交,后代的表型及其比例是多少
提示:白羽∶有色羽=3∶1。
1.特定条件下异常分离比的原因分析
特定条件 自交后代 性状分离比 测交后代
性状分离比
存在一种显性基因(A或B)时表现为同一种性状,其余正常表现 9∶6∶1 1∶2∶1
即A　bb和aaB　个体的表型相同 A、B同时存在时表现为一种性状,否则表现为另一种性状 9∶7 1∶3
即A　bb、aaB　、aabb个体的表型相同 a(或b)成对存在时表现双隐性性状,其余正常表现 9∶3∶4 1∶1∶2
即A　bb和aabb的表型相同或aaB　和aabb的表型相同 只要存在显性基因(A或B)就表现为同一种性状,其余正常表现 15∶1 3∶1
即A　B　、A　bb和aaB　的表型相同 显性基因在基因型中的个数影响性状表现(数量遗传) AABB∶(AaBB、AABb)∶ (AaBb、aaBB、AAbb)∶ (Aabb、aaBb)∶aabb= 1∶4∶6∶4∶1 AaBb∶(Aabb、
aaBb)∶aabb=
1∶2∶1
2.特定条件下特殊分离比题目的解题思路
(1)看比例。
看F2的表型比例,若表型比例之和是16,不管以什么样的比例呈现,都符合自由组合定律。
(2)分析。
将异常分离比与正常分离比9∶3∶3∶1进行对比,分析合并性状的类型。如比例为9∶3∶4,则为9∶3∶(3∶1),
即4为两种表型合并的结果。
(3)定因。
根据具体比例确定出现异常分离比的原因。
(4)推测。
根据异常分离比出现的原因,推测基因型与表型的对应关系,最后依据基因型及其比例推断子代相应的表型及其比例。
3.分离比“和”小于16的特殊分离比的成因
在自然界中由于某些致死现象的存在,导致F2中有些个体不能成活,而使分离比的总和小于16。
(1)显性纯合致死。
(3)配子致死:致死基因在配子时期发生作用,从而不能形成有活力的配子的现象。
(4)合子致死:致死基因在胚胎时期或成体阶段发生作用,从而不能形成活的幼体或使个体夭折的现象。
5.(2023·新课标卷)某研究小组从野生型高秆(显性)玉米中获得了2个矮秆突变体。为了研究这2个突变体的基因型,该小组让这2个矮秆突变体(亲本)杂交得F1,F1自交得F2,发现F2中表型及其比例是高秆∶矮秆∶极矮秆=9∶6∶1。若用A、B表示显性基因,则下列相关推测错误的是(　 　)
A.亲本的基因型为aaBB和AAbb,F1的基因型为AaBb
B.F2矮秆的基因型有aaBB、AAbb、aaBb、Aabb,共4种
C.基因型是AABB的个体为高秆,基因型是aabb的个体为极矮秆
D.F2矮秆中纯合子所占比例为1/2,F2高秆中纯合子所占比例为1/16
√
解析:该小组让这2个矮秆突变体杂交得F1,F1自交得F2,发现F2中表型及其比例是高秆∶矮秆∶极矮秆=9∶6∶1,9∶6∶1为9∶3∶3∶1的变式,可推知玉米的株高由两对独立遗传的等位基因控制,且F1的基因型为AaBb。进一步分析可知,高秆植株的基因型为A　B　,矮秆植株的基因型为A　bb、aaB　,极矮秆植株的基因型为aabb。由题意知,两亲本均为矮秆突变体,可推出两亲本的基因型分别为aaBB、AAbb,F1的基因型为AaBb;F2中矮秆植株的基因型为aaBB、aaBb、AAbb、Aabb,共4种;F2矮秆中纯合子(aaBB、AAbb)所占的比例为1/3,F2高秆中纯合子(AABB)所占的比例为1/9。
6.某动物毛色受两对等位基因控制,棕色个体相互交配,子代总表现出棕色∶黑色∶灰色∶白色=4∶2∶2∶1。下列相关说法错误的是(　 　)
A.白色个体相互交配,后代都是白色
B.控制毛色的显性基因纯合可能会使受精卵无法存活
C.棕色个体有4种基因型
D.灰色个体相互交配,后代灰色个体占2/3
√
解析:子代表型比例是棕色∶黑色∶灰色∶白色=4∶2∶2∶1=
(2∶1)(2∶1),是9∶3∶3∶1的变式,说明两对等位基因遵循自由组合定律,且存在显性纯合致死现象,可能是受精卵致死,也可能是胚胎致死。若相关基因用A/a、B/b表示,白色个体基因型为aabb,相互交配,后代都是白色;棕色个体基因型为A　B　(AABB、AaBB、AABb、AaBb),由于显性纯合致死,因此棕色个体的基因型只有AaBb一种;灰色个体基因型为Aabb(或aaBb),相互交配后代基因型及比例为AAbb∶Aabb∶aabb=1∶2∶1(或aaBB∶aaBb∶aabb=1∶2∶1),其中AAbb(或aaBB)显性纯合致死,因此灰色个体占 2/3。
致死类问题解题技巧
第一步:从每对相对性状分离比角度分析,如:
6∶3∶2∶1 (2∶1)(3∶1) 一对显性基因具有纯合致死效应。
4∶2∶2∶1 (2∶1)(2∶1) 两对显性基因均具有纯合致死效应。
第二步:从F2每种性状的基因型种类及比例分析,如BB致死:
联系实际·迁移应用
[情境]
我国科学家团队在农作物育种方面做出了突出贡献。某二倍体农作物是雌雄同花植物,可自花传粉,也可异花传粉,花的位置和花的颜色遗传符合自由组合定律。研究者利用纯系品种顶生紫花与腋生蓝花进行了杂交实验,F1植株全部表现为腋生紫花,让F1植株自交,产生的F2植株中腋生紫花∶腋生蓝花∶顶生紫花∶顶生蓝花=39∶9∶13∶3。
探究:(1)由实验结果可推测该农作物花的颜色至少受几对等位基因控制 简述判断的依据。
提示:2对。只研究花色,亲本紫花和蓝花杂交,F1全部是紫花,F1自交,F2中紫花∶蓝花=13∶3,13∶3可看作是9∶3∶3∶1的变式,则花色至少由两对等位基因控制。
(2)在F2中顶生紫花植株中基因型有几种 其中杂合子有几种
提示:只研究花的位置,亲本顶生和腋生杂交,F1全部是腋生,F1自交,F2中腋生∶顶生=3∶1,则腋生是显性性状、顶生是隐性性状。假设花的位置由D/d基因控制,花色是由A/a、B/b基因控制,则F2中顶生紫花的基因型有
A　B　dd、A　bbdd(或aaB　dd)、aabbdd,其基因型共有7种,杂合子有4种。
课堂小结

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