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必修二 遗传与进化
第一章 遗传因子的发现
第一节 孟德尔的豌豆杂交实验（一）
or

融合遗传
融合遗传
在十九世纪下半叶时，融合遗传的观点十分盛行，人们认为两个亲本发生杂交后，双亲的遗传物质会在子代体内发生混合，使子代表现出介于双亲之间的性状，这个观点叫融合遗传。
这种传统学说认为生物的遗传像调色一样简单粗暴，白色绵羊和黑色绵羊交配生下的就是灰色绵羊。
孟德尔认为后代若只是简单综合父母代的性状，重复下去所有生物的性状都趋于相同，明显和绚烂多彩的大自然不相符。
孟德尔先后找寻了20多种植物，包括豌豆、山柳菊、玉米等，其中豌豆的杂交实验最为成功，最终他通过分析豌豆杂交实验的结果，发现了生物遗传的规律。
以孟德尔为代表的一部分人认为双亲遗传物质像某种完整颗粒一样遗传给后代，互不融合，保持完整性。
颗粒遗传假说
一、豌豆用作遗传实验材料的优点
①豌豆是一种两性花，可进行自花传粉，闭花授粉
一朵花中同时具有雄蕊和雌蕊的花，称为两性花
雄蕊
雌蕊
一朵花中只具有雄蕊或雌蕊的花，称为单性花
一、豌豆用作遗传实验材料的优点
自花传粉（自交）
异花传粉
①豌豆是一种两性花，可进行自花传粉，闭花授粉（这种传粉方式避免了外来花粉的干扰，所以豌豆在自然状态下一般都是纯种）
一、豌豆用作遗传实验材料的优点
②豌豆具有易于区分的相对性状
种子形状
子叶颜色
豆荚形状
花瓣颜色
豆荚颜色
茎的高度
花的位置
性状：指生物体的形态特征或生理特征的总称。
生理特征如植物的抗病性、耐寒性、耐旱性等；形态特征如豌豆种子的形状、颜色。相对性状：一种生物的同一种性状的不同表现类型。
猫咪有哪些性状？
猫毛的颜色（黑白）
猫毛的长度（长短）
眼睛的颜色（蓝黄）
……
哪些是相对性状？
猫咪的长毛和黑毛属于一对相对性状吗？
下列性状中属于相对性状的是（ ）
A.人的白皮肤和棕色头发
B.猫的白毛和狗的黑毛
C.绵羊的白毛和黑毛
D.豌豆的高茎和豆荚的绿色
C
一、豌豆用作遗传实验材料的优点
除此之外，豌豆花还有什么作为实验对象的优点？
③花较大，易于做人工杂交实验
④生长周期短，易于栽培
⑤子粒多，统计结果更准确
为了便于分析，对每对相对性状的遗传分别进行研究
二、一对相对性状的杂交实验
二、一对相对性状的杂交实验
甲
乙
异花传粉
问题：自然状态下两株豌豆能否完成异花传粉过程？
人工异花传粉示意图
♀母本
去雄
套袋
♂父本
采集
花粉
传粉
套袋
雄蕊未成熟时,即花蕾期
去雄
套袋
防止外来
花粉的干扰
人工授粉
雌花成熟时
套袋
防止外来
花粉的干扰
二、一对相对性状的杂交实验
纯种高茎
P
×
高茎
F1
纯种矮茎
高茎
矮茎
F2
♀
♂
×
遗传图谱中的符号：
P
F1
F2
子一代
亲本
母本
父本
杂交
子二代
自交
二、一对相对性状的杂交实验
纯种高茎
P
×
高茎
F1
纯种矮茎
高茎
矮茎
F2
反交实验
显性性状：
F1显现出来的性状
性状分离：
在杂种后代中，同时出现显性性状和隐性性状的现象。
隐性性状：
F1未显现出来的性状
F2显现出来的性状
高：矮= 3:1
子二代
观察实验现象
提出问题
二、一对相对性状的杂交实验
Q1：F2中出现3∶1的性状分离比是偶然的吗？
Q2：为什么子二代矮茎性状又出现了呢？
F1
P
F2
（亲代）
（子一代）
（子二代）
A1:孟德尔还对豌豆的其他6对相对性状进行了杂交实验，实验结果如下：
可见F2中出现3∶1的性状分离比不是偶然的。
性状 F2的表现 显性 隐性 显性：隐性
种子的形状 圆粒 5474 皱粒 1850 2.96：1
茎的高度 高茎 787 矮茎 277 2.84：1
子叶的颜色 黄色 6022 绿色 2001 3.01：1
花的颜色 红色 705 白色 224 3.15：1
豆荚的形状 饱满 882 不饱满 299 2.95：1
豆荚的颜色（未成熟） 绿色 428 黄色 152 2.82：1
花的位置 腋生 651 顶生 207 3.14：1
观察实验，提出问题
F1
P
大胆猜测，提出假说
孟德尔在观察和统计分析的基础上，摒弃了前人融合遗传的观点，对分离现象的原因提出了如下假说：
3、生物体在形成配子时，成对的遗传因子彼此分离，分别进入不同的配子中，配子中只含每对遗传因子的一个。
4、受精时，雌雄配子的结合是随机的。
1、生物的性状是由遗传因子决定的。
2、体细胞中遗传因子是成对存在的。
显性遗传因子（D）
隐性遗传因子（d)
纯种高茎：DD
纯种矮茎：dd
F1高茎：Dd
DD
dd
D
d
Dd
配子
Dd
Dd
D
d
D
d
DD
Dd
Dd
dd
高茎 : 矮茎 = 3 : 1
F1
配子
F2
1 : 2 : 1
1 : 1
1 : 1
×
F1
演绎推理
Dd
dd
D
d
Dd
配子
高茎
矮茎
1 : 1
杂种子一代
高茎
隐性纯合子矮茎
d
dd
P
孟德尔的假说合理地解释了豌豆一对相对性状杂交实验中出现的性状分离现象。但是一种正确的假说，仅能解释已有的实验结果是不够的，还应该能够预测另一些实验结果。
孟德尔巧妙地设计了测交实验，让F1与隐性纯合子杂交（隐性亲本的配子仅携带隐性基因，不会掩盖F1配子中基因的作用）。假设孟德尔的假说是正确的，测交后代高茎：矮茎=1:1。
测交结果直接反映了F1产生配子的种类和比例
1 : 1
×
验证假说
隐性纯合子矮茎
F1
Dd
dd
D
d
Dd
配子
高茎
矮茎
1 : 1
杂种子一代
高茎
d
dd
P
孟德尔用杂种子一代高茎豌豆(Dd)与隐性纯合子矮茎豌豆(dd)杂交，在得到的166株后代中，高茎87株，矮茎79株，性状的分离比接近1∶1。
孟德尔所做的测交实验的结果与他的预测吻合，进而验证了他的假说的正确性。
测交用途：
1.测定待测个体产生配子种类和比例
2.测定待测个体的遗传因子组成
×
孟德尔的研究思路：假说—演绎法
假说—演绎法
在生物的体细胞中，控制同一性状的遗传因子成对存在，不相互融合；在形成配子时，成对的遗传因子彼此分离，分离后的遗传因子分别进入不同的配子中，随配子遗传给后代。
作用时间
实质
孟德尔第一定律——分离定律
①孟德尔发现遗传定律的时代，“基因”这一名词还未
提出来，用“遗传因子”表示。
②F1配子的种类是指雌、雄配子分别有两种:D和d,D和d
的比例为1∶1，而不是雌、雄配子的比例为1∶1。
③生物一般雄配子的数量远远多于雌配子的数量。
特别提醒
补充：棋盘法计算后代遗传因子组成类型
F1
Dd
配子
D
d
Dd
高茎
高茎
高茎
矮茎
F2
D
d
DD
Dd
Dd
dd
高茎
高茎
♂ ♀ D d
D DD Dd
d Dd dd
棋盘法
1:1
1:1
X
高茎：矮茎=3：1
即进行有性生殖的真核生物的一对相对性状的细胞核遗传。
分离定律的适用范围
（1）有性生殖生物的性状遗传
（2）真核生物的性状遗传
（3）细胞核遗传
（4）一对相对性状的遗传
在生物的体细胞中，控制同一性状的遗传因子__________，不相______；在形成配子时，成对的遗传因子发生_______，_______后的遗传因子分别进入不同的配子中，随______遗传给后代。
成对存在
融合
分离
分离
配子
分离定律
F2代出现杂合子的概率是 ，纯合子的概率是 ，显性纯合子的概率是 。矮茎豌豆的概率是 。
高茎豌豆中杂合子的概率是 ，高茎豌豆中纯合子的概率是 ，
1/2
1/2
1/4
2/3
1/3
1/4
1．下列各项符合孟德尔根据一对相对性状的杂交实验现象作出的假设性解释的是（ ）
A．具有隐性遗传因子的个体表现出隐性性状
B．配子中的遗传因子成对存在，互不融合
C．生物体的性状由遗传因子和环境共同决定
D．生物体所产生的雌雄配子随机结合
D
2.(2019·北京高一下月考)在豌豆杂交实验中，为防止自花传粉，通常需要进行的操作是（ ）
A.将花粉涂在雌蕊柱头上 B.除去母本未成熟花的全部雄蕊
C.采集另一植株的花粉 D.除去母本未成熟花的全部雌蕊
B
3.家兔的毛色中，白色和黑色是一对相对性状。分析下列4组杂交组合的亲子代性状，体现出性状分离现象的一组是（ ）
C
红花 × 红花
红花 × 红花
红花 × 白花
红花 × 白花
红花
红花 白花
红花
红花 白花
A B C D
4.若红花是显性性状，白花为隐性性状，下列各实验中为测交实验的是（ ）
D
你能分别写出上列各花的基因型吗？
or

实践探究：性状分离比的模拟实验
1. 实验原理：孟德尔第一定律——分离定律
2. 模拟内容
用具（或操作） 模拟对象（或过程）
甲、乙两个小桶 雌、雄生殖器官
小桶内的彩球 雌、雄配子
不同彩球的随机组合 雌、雄配子的随机组合
3. 根据上述实验回答以下问题：
①甲、乙两桶中的彩球数必须一样多吗？
在实际的生物生殖过程中，一般是雄配子数量远远多于雌配子，所以在进行模拟实验时，两个小桶内的彩球数不必相等，代表雄性生殖器官的小桶内彩球可以更多，但每个小桶内的两种彩球（D和d）的数量必须相等。
②为什么抓取彩球计数后要将彩球放回桶内？
为了保证桶内两种彩球的比例相等（产生的配子比例相等）。
将小球放回桶内后应摇匀，是为了保证两种彩球被抓取的机会相等。
③如果孟德尔当时只对F2中的10株豌豆的性状进行统计，那他还能正确地解释性状分离的现象吗？
不一定，如果孟德尔当时只统计F2中的10株豌豆的性状，很难正确地解释性状分离的现象，实验统计的样本数量足够大，是孟德尔能够正确分析实验结果的前提条件之一。
④将模拟的结果与孟德尔的实验结果相比较，你认为孟德尔的假说合理吗？
合理，甲、乙两个小桶内的彩球，分别代表着孟德尔杂交实验中的雌、雄配子；从两个小桶内分别随机抓取一个彩球进行组合，实际上也模拟了雌、雄配子随机结合的过程；统计样本数量足够大，因此也出现了3：1的结果，但孟德尔提出的假说是否正确仍需要靠实验来进行验证。
分离定律的相关计算
（一）几种交配类型
杂交：遗传因子组成不同的个体间的相互交配。如AA×aa，用于区分显隐性状。
自交：对于植物而言，指自花授粉/同株异花授粉，于动物而言，遗传因子相同的个体间相互交配。如AA× AA 。
测交：待测个体与隐性纯合子交配。如Aa× aa。
常用于确定待测个体的遗传因子组成。
正交反交：
高茎 × 矮茎
♂ ♀
正交
反交
♀ ♂
（二）纯合子与杂合子的判定
1.豌豆的高茎和矮茎为一对相对性状,下列杂交实验中能判定性状显隐性关系的是(　　)
A.高茎×高茎→高茎
B.高茎×高茎→301高茎、101矮茎
C.矮茎×矮茎→矮茎
D.高茎×矮茎→98高茎、107矮茎
B
2.豌豆种子的形状由R和r基因控制,下表是豌豆种子形状的三组杂交实验结果,根据下列杂交组合能够很快判断出显隐性性状的是(　　)
组合序号 杂交组合类型 后代表现出的性状和植株数目 圆粒 皱粒
1 皱粒×皱粒 0 102
2 圆粒×圆粒 125 40
3 圆粒×皱粒 152 141
A.1 B.2　　　C.3 D.1和3
B
（三）亲代与子代的遗传因子组成及性状的相互推导
1.正推型（亲代的基因型=>子代遗传因子组成、性状及比例）
亲代组合 子代遗传因子组成及比例 子代性状及比例
纯合子×纯合子 AA×AA
AA×aa
aa×aa
杂合子×杂合子 Aa×Aa
纯合子×杂合子 aa×Aa
AA×Aa
AA:Aa=1 : 1
全显
Aa
全显
AA : Aa : aa=1 : 2 :1
显 : 隐=3 : 1
Aa : aa=1 : 1
显 : 隐=1 : 1
aa
全隐
全显
AA
3. 人的双眼皮对单眼皮为显性，受一对遗传因子D、d控制。一对杂合的双眼皮夫妻，生有一个男孩和一个女孩。理论上该男孩和该女孩均为单眼皮的概率为(　　)
A.1 B.1/4 C.3/16 D.1/16
D
4. 一白化病女子与一正常男子结婚后，生了一个患有白化病的孩子。若他们再生两个小孩，则两个孩子中出现白化病患者的概率是(　　)
A.1/2 B.1/4 C.1/8 D.3/4
D
2.逆推型（子代性状及比例=>亲代的遗传因子组成）
后代显隐性关系 双亲类型 组合方式
显性∶隐性＝3∶1
显性∶隐性＝1∶1
只有显性性状 (显性∶隐性＝1∶0)
只有隐性性状 (显性∶隐性＝0∶1)
都是杂合子
一方为杂合子，另一方为隐性纯合子(测交类型)
至少一方为显性纯合子
一定都是隐性纯合子
Aa×Aa
Aa×aa
AA×AA或AA×Aa
或AA×aa
aa×aa
5. 番茄果实的颜色由一对遗传因子A、a控制，下表是关于番茄果实颜色的3个杂交实验及其结果。下列分析正确的是(　　)
实验组 亲本性状表现 F1的性状表现和植株数目 红果 黄果
1 红果×黄果 492 501
2 红果×黄果 997 0
3 红果×红果 1 511 508
A.番茄的果色中，黄色为显性性状
B.实验1的亲本遗传因子组成：红果为AA，黄果为aa
C.实验2的后代中红果番茄均为杂合子
D.实验3的后代中黄果番茄的遗传因子组成可能是Aa或AA
C
（四）杂合子连续自交与自由交配问题
1.杂合子连续自交问题
(1)杂合子Aa连续自交3次，杂合子、纯合子、显性纯合子和隐性纯合子的比例分别是多少？
杂合子（Aa）=1/8；
纯合子（aa和AA）=7/8；
显性纯合子（AA）=7/16;
隐性纯合子（aa）=7/16.
到第Fn代：
杂合子（Aa）=1/2n；
纯合子（aa和AA）=1- 1/2n ；
显性纯合子（AA）=1/2 ( 1- 1/2n );
隐性纯合子（aa）= ( 1- 1/2n )
若将其用曲线表示，则如下图所示：
1.杂合子连续自交问题
(2)杂合子Aa连续自交3次，并逐渐淘汰隐性纯合子，F3中杂合子Aa的概率？
杂合子（Aa）=2/9
到第Fn代：
杂合子（Aa）=2/(2n+1)
6. 水稻抗病对不抗病为显性。现以某杂合抗病水稻（Tt）为亲本，连续自交三代，F3中杂合抗病水稻的概率是多少？以及每次自交后均除去不抗病水稻再自交，所得纯合抗病水稻占抗病水稻的比例是(　　)
A. 1/4 ; 1/16 B. 1/4 ; 7/9 C. 1/8 ; 7/9 D. 1/8 ; 7/16
C
2.自由交配问题
自由交配是指：种群中所有的个体均有相同的交配机会，包括自交和杂交。
（1）以某群体遗传因子组成为1/3AA、2/3Aa的个体为例，计算后代中显性纯合子、杂合子、隐性纯合子的比例。
①列举法：
自交：1/3AA(♂) x 1/3AA(♀) → 1/9AA
2/3Aa(♂) x 2/3Aa(♀) → 1/9AA+2/9Aa+1/9aa
杂交(正交和反交)：1/3AA(♂) x 1/3Aa(♀) → 1/9AA+1/9Aa
1/3AA(♀) x 1/3Aa(♂) → 1/9AA+1/9Aa
后代中AA：Aa：aa=4：4：1
以某群体遗传因子组成为1/3AA、2/3Aa的个体为例，计算后代中显性纯合子、杂合子、隐性纯合子的比例。
②配子法：
后代中AA：Aa：aa=4：4：1
（2）杂合子（Aa）自由交配n代，后代杂合子（Aa）的概率。
AA：Aa：aa=1：2：1
（3）杂合子（Aa）自由交配n代，每代淘汰掉隐性个体aa，后代杂合子（Aa）的概率。
8. 已知一批遗传因子组成为AA和Aa的豌豆和玉米种子，其中纯合子与杂合子的比例均为1：1，分别间行种植，则在自然状态下，豌豆和玉米子一代的显性性状与隐性性状的比例分别为(　　)
A. 7:1 ; 7:1 B. 7:1 ; 15:1 C. 15:1 ; 15:1 D. 15:1 ; 7:1
7. 果蝇的灰身和黑身是由常染色体上的一对等位基因(A、a)控制的相对性状。用杂合的灰身雌雄果蝇杂交，除去后代中的黑身果蝇，让子代灰身果蝇雌雄个体间相互交配，理论上其子代果蝇表现型比例为(　　)
A. 4:1:1 B. 3:2:1 C. 1:2:1 D. 8:1
D
B
判断遗传病的显隐性关系
“无中生有”为隐性
亲代遗传因子组成确定，求其后代某一性状发生的概率
9.右图是某常染色体上的遗传病系谱图。该夫妻再生育一个正常女孩的概率是(　　)
A.5/8 B.1/4 C.3/4 D.3/8
D
亲代遗传因子组成不确定，求其后代某一性状发生的概率
10.下图是某常染色体上的遗传病系谱图。若Ⅲ6与有病的女性结婚，则生育正常男孩的概率是(　　)
A.1/3 B.1/4 C.1/6 D.1/8
A
思考：为什么婚姻法禁止近亲结婚？
在人类，虽然由隐性基因控制的遗传病通常很少出现，但在近亲结婚（例如表兄妹结婚）的情况下，他们有可能从共同的祖先那里继承相同的基因，而使其后代出现病症的机会大大增加。
11.下图是某家族的遗传系谱图，分析以下问题。
(1)Ⅱ7和Ⅱ8再生一个孩子患白化病的概率是　　　　。
答案　(1)1/6　

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