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2023-10-19
一对相对性状的遗传实验
1.孟德尔一对相对性状的遗传实验的杂交过程和结果
2.对分离现象的解释(假说)
3.对分离现象的验证(测交实验)
4.分离定律(得出结论)
5.豌豆用作遗传实验材料的优点
6.科学方法——假说－演绎法：
7.分离定律的现代解释——基因分离定律的实质
8.重要概念
1.孟德尔两对相对性状的遗传实验的杂交过程和结果
2.对自由组合现象的解释(假说)
3. 对自由组合现象解释的验证(测交实验)
4.自由组合定律(得出结论)
5.孟德尔成功的原因
6.自由组合定律的现代解释——基因自由组合定律的实质
两对相对性状的遗传实验
考点一 一对相对性状的遗传实验
1.孟德尔一对相对性状的遗传实验的杂交过程和结果
(2)实验结果：
具有一对相对性状的纯合亲本进行杂交，不论是正交还是反交，F1只表现出高茎(显性性状)，F1自交，在F2中出现高茎和矮茎(性状分离)，且性状分离比为3 ︰ 1。
(1)杂交过程：如图所示。
2.对分离现象的解释(假说)
①生物的性状是由遗传因子(基因)决定的。
显性遗传因子用大写字母(如D）来表示，隐性遗传因子用小写字母(如d）来表示。
②在体细胞中遗传因子是成对存在的。
③生物体在形成生殖细胞——酏子时，成对的遗传因子(等位基因)彼此分离，分别进入不同的配子中。配子中只含有每遗传因子中的一个。
④受精时，雌雄配子的结合是随机的。
3.对分离现象的验证(测交实验)
4.分离定律(得出结论)
在生物的体细胞中，控制同一性状的遗传因子是成对存在，不相融合；在形成配子时，成对的遗传因子发生分离，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。
5.豌豆用作遗传实验材料的优点
▼拓展：
玉米适于作遗传实验材料的优点：
(1)雌雄同株异花，便于人工去雄；
(2)相对性状易于区分；
(3)产生的后代数量多，统计结果更准确;
(4)玉米生长周期较短，繁殖速度快
(1)假说－演绎法的基本过程：观察或进行实验，发现问题——提出假说，演绎推理——设计实验，验证假说——得出结论。
6.科学方法——假说－演绎法：
(2)假说－演绎法与传统的归纳法的不同：假说演绎法是先提出假设，预期结果，再用实验验证假设的正确性。
而传统的归纳法是根据已知的实验现象，结果归纳总结，得出结论。但这个结论不需要再验证。
(1)内容(实质)：
在杂合体的细胞中，位于一对同源染色体上的等位基因，具有一定的独立性。在减数分裂形成配子过程中，等位基因随着同源染色体的分开而分离，分别进入两个配子中，独立地随配子遗传给后代。
7.分离定律的现代解释——基因分离定律
(2)细胞学基础：减数第一次分裂后期，同源染色体的分离。
发生时期：减数第一次分裂后期。
(3)适用条件：
只适用(一对等位基因控制的)一对相对性状的遗传；
只适用于真核细胞，不适用于原核生物；
只适用于细胞核遗传，不适用于细胞质遗传。
只适用于有性生殖，不适用于无性生殖(克隆)。
简而言之，只适用于进行有性生殖的真核细胞的细胞核遗传。
8.重要概念
人工异花传粉示意图
人工异花传粉的基本步骤：
(1)人工杂交(植物：人工异花传粉；动物：配种、交配)
父本：杂交过程中提供花粉(精子)的个体。用♂表示。
母本：接受花粉(精子)个体。用♀表示。
(2) 性状类相关概念
性状：生物体所表现的形态、结构特征和生理特征的总称。
相对性状：一种生物的同一种性状的不同表现类型。
显性性状：指具有相对性状的纯合亲本杂交，杂种子一代(F1)中显现出来的性状。
隐性性状：指具有相对性状的纯合亲本杂交，杂种子一代(F1)中没有显现出来的性状。
性状分离：杂种后代中，同时出现显性性状和隐性性状的现象。
(即杂种的自交后代中，同时出现显性性状和隐性性状的现象)
▼思考：
1.兔子的长毛与细毛是否是一对相对性状？为什么？
2.红花豌豆与白花豌豆杂交，子代中既出现了开红花植株，又出现了开白花植株，这是否是性状分离？为什么？
(3) 个体类相关概念
(一)纯合子和杂合子：
1.纯合子：控制一种性状的成对基因组成相同的个体(由含有相同基因组成的雌雄配子结合形成的合子发育而成的个体)。
有显性纯合子和隐性纯合子之分。
纯合子的特点：纯合子只能产生一种类型的配子，因此，自交不会发生性状分离现象，即纯合子的性状能稳定遗传。
2.杂合子：控制一种性状的成对基因组成不同的个体(由含有不同基因组成的雌雄配子结合成的合子发育而成的个体)。
杂合子的特点：杂合子能产生两种或多种类型的配子。杂合子自交，其后代会发生性状分离现象，即杂合子的性状不能稳定遗传。
(二)表型和基因型
1.表型：生物个体所表现出来的性状(也叫表现型)。
2.基因型：与表型相关的基因组成。
3.表型和基因型的关系：
(1)基因型是性状表现的内在因素，在很大程度上决定表型，而表型是基因型的表现形式 。
(2)表型是基因型和环境条件共同作用的结果。
即：表型＝基因型 + 环境条件
基因型相同，其表型一般相同；而表型相同，则基因型不一定相同。
(4) 交配类相关概念
(一)杂交：
1.概念：基因型不同的个体间交配。如植物的异花传粉。
2.作用：
①在杂交育种中，通过杂交可将分散于不同个体(品种)的优良性状集中到一起，得到新品种。
②选择具有相对性状的亲本杂交，根据后代性状表现可判断相对性状的显隐性。
③通过人工杂交，研究遗传的其他问题。
(二)自交：
1.概念：同一个体既作父本又作母本的交配方式(雌雄同株的植物自花传粉和同株异花传粉)或基因型相同的个体间交配。
2.作用：
①不断提高种群中纯合子的比例。
②可用于植物纯合子、杂合子的鉴定。
1.概念：两个杂交亲本相互作为母本和父本的杂交。如以A(♀)×B(♂)为正交，则B(♀)×A(♂）为反交。正交与反交是相对而言的。
指在某一杂交之后，把先前用作母本的作为父本，先前用作父本的作为母本来进行的杂交；或把上述二组杂交合起来称为正反交。
2.应用：
①可用于判定某性状的遗传是属于细胞核遗传还是细胞质遗传。
②可用于判定常染色体还是伴X遗传。
③结合测交实验可用于判定某种基因型的雄配子致死(或育性降低)，还是雌配子致死(或育性降低)。
(三)正交和反交：
(四)测交：
1.概念：F1与隐性纯合子杂交。
2.巧妙之处：与F1测交的隐性亲本，只产生一种类型的配子，且是隐性配子。因此测交子代的表型和比例能真实地反映出F1产生配子的类型及比例。
因此我们可根据测交后代表型种类和比例，来推知F1产生的配子种类和比例，并由此推知F1的基因型和F1 产生配子时的行为。
3.应用：
①孟德尔用来验证其假说的正确性。
②检测F1产生配子时基因的行为，判断F1的基因型等。
③高等动物纯合子、杂合子的鉴定。
测交应用：
例如：孟德尔用来验证其假说的正确性：
研究一对相对性状时，F1与矮茎杂交，若子代中高茎︰矮茎=1 ︰1；则可推知F1的基因型为Dd，并且产生配子D、d发生了分离。
研究两对相对性状时，F1与绿色皱粒个体杂交，①若子代出现黄圆、绿圆、黄皱和绿皱4种表型，且比例为1 ︰1 ︰ 1 ︰1，则可推知F1基因型为YyRr，且产生配子时，发生了等位基因分离，非等位基因自由组合。
②若子代只出现黄圆和绿皱两种表型，且比例为且比例为1 ︰1 ，则可推知F1基因型为YyRr，且产生配子时没有发生自由组合，两对基因位于一对同源染色体上，完全连锁。
③若子代出现黄圆、绿圆、黄皱和绿皱4种表型，但黄圆和绿皱的比例高，另两种表型的比例低，则可推知F1基因型为YyRr，两对基因位于一对同源染色体上，且产生配子时同源染色休上的非姐妹染色单体发生了交换。
(5) 基因类相关概念
(一)等位基因
等位基因：位于一对同源染色体的相同位置，控制着相对性状的基因。
①显性基因：控制显性性状的基因。一般用大写字母表示。
②隐性基因：控制隐性性状的基因。一般用小写字母表示。
复等位基因：如果一对同源染色体的某位点出现三种或三种以上控制相对性状的基因，则称为复等位基因。如A、a1、a2。
＊相同基因：位于一对同源染色体的相同位置，控制相同性状的基因。
(二)非等位基因：控制不同性状的基因。
①同源染色体上的非等位基因；
②非同源染色体上的非等位基因。
尝试描述左图不同基因之间的关系：
1.玉米是一种二倍体异花传粉作物，可作为研究遗传规律的实验材料。玉米籽粒的饱满与凹陷是一对相对性状，受一对等位基因控制。回答下列问题。
（1）在一对等位基因控制的相对性状中，杂合子通常表现的性状是 　　　　　　 。
（2）现有在自然条件下获得的一些饱满的玉米籽粒和一些凹陷的玉米籽粒，若要用这两种玉米籽粒为材料验证分离定律，写出两种验证思路及预期结果。
1.（1）显性性状
（2）思路及预期结果：①两种玉米分别自交，若某些玉米自交后，子代出现3∶1的性状分离比，则可验证分离定律。
②两种玉米分别自交，在子代中选择两种纯合子进行杂交，得到F1，F1自交，得到F2，若F2中出现3∶1的性状分离比，则可验证分离定律。
③让籽粒饱满的玉米和籽粒凹陷的玉米杂交，如果F1都表现一种性状，则用F1自交，得到F2，若F2中出现3∶1的性状分离比，则可验证分离定律。
④让籽粒饱满的玉米和籽粒凹陷的玉米杂交，如果F1表现两种性状，且比例为1∶1，则可验证分离定律。（任答两种即可） 　
▼验证基因的分离定律的方法
1.自交法
2.测交法
3.配子法（花粉鉴定法）
4.单倍体育种法
2.玉米的常态叶与皱叶是一对相对性状。某研究性学习小组计划以自然种植多年后收获的一批常态叶与皱叶玉米的种子为材料，通过实验判断该相对性状的显隐性。请回答下列问题：
（1）甲同学的思路是随机选取等量常态叶与皱叶玉米种子各若干粒，分别单独隔离种植，观察子一代性状。若子一代发生性状分离，则亲本为 　　　 性状；若子一代未发生性状分离，则需要 　　　　　　　　　　　　　　　　　 。
（2）乙同学的思路是随机选取等量常态叶与皱叶玉米种子各若干粒，种植、杂交、观察子代性状，请帮助预测实验结果及得出相应结论。
2.
（1）显性　分别从子一代中各取出等量若干玉米种子，种植、杂交、观察其后代叶片性状，表现出的叶形为显性性状，未表现出的叶形为隐性性状
（2）若后代只表现一种叶形，该叶形为显性性状，另一种叶形为隐性性状；若后代既有常态叶又有皱叶，则不能作出显隐性判断。 　
3.小鼠的毛色灰色（A）和黑色（a）受一对等位基因控制。现有一只灰色雄鼠，下列判断该小鼠基因型的方法，正确的是（　　）
A
A.让该雄鼠与多只黑色雌鼠交配，若后代全是灰色，则该雄鼠基因型为AA
B.让该雄鼠与多只灰色纯合雌鼠交配，若后代全是灰色，则该雄鼠基因型为AA
C.让该雄鼠与一只灰色杂合雌鼠交配，若后代全是灰色，则该雄鼠基因型为AA
D.在高倍镜下观察相关基因组成，若细胞中没有a基因，则该雄鼠基因型为AA
　4.已知蝴蝶的体色由常染色体上的一对等位基因A、a控制，只有基因型为AA或Aa的雄性蝴蝶表现为黄色，其他都表现为白色。若以白色和黄色的蝴蝶作亲代进行杂交，子代中雄性全表现为黄色。下列叙述正确的是（　 　）
A
A.亲代黄色蝴蝶一定为雄性蝴蝶
B.亲代黄色蝴蝶的基因型一定为Aa
C.亲代雌性蝴蝶的基因型只能是AA
D.子代雌性蝴蝶的基因型可以是aa
5.（2020·江苏高考）有一观赏鱼品系体色为桔红带黑斑，野生型为橄榄绿带黄斑，该性状由一对等位基因控制。某养殖者在繁殖桔红带黑斑品系时发现，后代中2/3为桔红带黑斑，1/3为野生型性状，下列叙述错误的是（　 　）
D
A.桔红带黑斑品系的后代中出现性状分离，说明该品系为杂合子
B.突变形成的桔红带黑斑基因具有纯合致死效应
C.自然繁育条件下，桔红带黑斑性状容易被淘汰
D.通过多次回交，可获得性状不再分离的桔红带黑斑品系
6.（2021·湖北高考）浅浅的小酒窝，笑起来像花儿一样美。酒窝是由人类常染色体的单基因所决定，属于显性遗传。甲、乙分别代表有、无酒窝的男性，丙、丁分别代表有、无酒窝的女性。下列叙述正确的是（　 　）
B
A.若甲与丙结婚，生出的孩子一定都有酒窝
B.若乙与丁结婚，生出的所有孩子都无酒窝
C.若乙与丙结婚，生出的孩子有酒窝的概率为50%
D.若甲与丁结婚，生出一个无酒窝的男孩，则甲的基因型可能是纯合的
考点二 两对相对性状的遗传实验
1.孟德尔两对相对性状的遗传实验的杂交过程和结果
(1)杂交过程：如图所示。
具有两对相对性状的亲本杂交，不论是正交还是反交，在F2中，不仅有亲本型，而且还出现了重组型(新类型)。
在F2中，不仅出现了性状分离现象，还出现了不同性状的自由组合现象，并且四种表现型的比为9 ︰ 3 ︰ 3 ︰ 1。
(2)实验结果：
亲本型：指F2中表型与亲本相同的个体。
重组型(新类型)：指F2中表型与亲本不同的个体。
2.对自由组合现象的解释(假说)
(1)不同的相对性状是由不同的成对遗传因子控制。豌豆的圆粒和皱粒分别由遗传因子R、r控制，黄色和绿色分别由遗传因子Y、y控制。
(2)在产生配子时，每对遗传因子彼此分离，不同对的遗传因子是自由组合的。
因此，F1可产生4种配子，且数量相等(即各占1/4)。
(3)受精时，雌雄配子是随机结合的。
3.对自由组合现象解释的验证(测交实验)
测交试验的遗传图解
F1(杂种子一代)
隐性纯合子
YyRr
yyrr
╳
YR
Yr
yR
yr
yr
YyRr
Yyrr
yyRr
yyrr
1 ： 1 ： 1 ： 1
测交
配子
测交后代
▼孟的解释是否正确的关键在于：
1.F1是否是双杂合子？
2.成对的遗传因子(等位基因)是否分离，非成对的遗传因子(非等位基因)是否是自由组合。即F1是否能产生4种数量相等的配子？
1 ：1 ：1 ：1
黄圆 ︰黄皱︰绿圆︰ 绿皱
4.自由组合定律：
内容：控制不同性状的遗传因子的分离和组合是互不干扰的；在形成配子时，决定同一性状的成对的遗传因子彼此分离，决定不同性状的遗传因子自由组合。
F2出现不同性状的自由组合
F1形成配子时，决定不同性状的遗传因子自由组合
（非成对的遗传因子）
5.孟德尔获得成功的原因
(1)正确地选用了杂交实验材料。
(2)由单因素到多因素的研究方法。
(3)应用统计学方法对实验结果进行分析。
(4)科学地设计了实验的程序。假说演绎法的程序：进行杂交实验，发现问题→分析问题，提出假说→设计试验，验证假说→得出结论
(5)创造性应用科学符号体系。
(6)扎实的知识基础；对科学的热爱；严谨的科学态度；勤于实践和敢于向传统挑战的精神。
6.自由组合定律的现代解释
(1)内容(实质)：
位于非同源染色体上的非等位基因的分离和组合是互不干扰的。在减数分裂过程中，同源染色体上的等位基因彼此在分离的同时，非同源染色体上的非等位基因自由组合。
(2)细胞学基础：
减数第一次分裂后期，非同源染色体的自由组合。
发生时期：减数第一次分裂后期。
(3)适用条件：
只适用于进行有性生殖的真核细胞的细胞核遗传。
只适用于非同源染色体的非等位基因，不适用于同源染色体上的非等位基因。
分离定律和自由组合定律的比较
▼构建两对相对性状的杂交实验模型
1、D、d和T、t是两对独立遗传的等位基因，控制两对相对性状。若两个纯合亲本杂交得到F1的基因型为DdTt，F1自交得到F2。下列叙述错误的是（　 　）
B
A.F1自交时，雌配子与雄配子是随机结合的
B.F2中重组类型占3/8
C.F2中能稳定遗传的个体占1/4
D.F2中有9种基因型，在双显性状中，杂合子占8/9
2.孟德尔在两对相对性状的豌豆杂交实验中，用纯种黄色圆粒豌豆和纯种绿色皱粒豌豆杂交获得F1，F1自交得F2。下列有关叙述正确的是（　 　）
C
A.黄色与绿色、圆粒与皱粒的遗传都遵循分离定律，故这两对性状的遗传遵循自由组合定律
B.F1产生的雄配子总数与雌配子总数相等，是F2出现9∶3∶3∶1性状分离比的前提
C.从F2的绿色圆粒植株中任取两株，这两株基因型不同的概率为4/9
D.若自然条件下将F2中黄色圆粒植株混合种植，后代出现绿色皱粒的概率为1/81
3.（2021·全国乙卷）某种二倍体植物的n个不同性状由n对独立遗传的基因控制（杂合子表现显性性状）。已知植株A的n对基因均杂合。理论上，下列说法错误的是（　 　）
B
A.植株A的测交子代会出现2n种不同表型的个体
B.n越大，植株A测交子代中不同表型个体数目彼此之间的差异越大
C.植株A测交子代中n对基因均杂合的个体数和纯合子的个体数相等
D.n≥2时，植株A的测交子代中杂合子的个体数多于纯合子的个体数
5.已知三对基因在染色体上的位置情况如图所示，且三对基因分别单独控制三对相对性状，下列说法正确的是（　 　）
B
A.三对基因的遗传遵循基因的自由组合定律
B.基因型为AaDd的个体与基因型为aaDd的个体杂交的后代会出现4种表型，比例为3∶3∶1∶1
C.如果基因型为AaBb的个体在产生配子时没有发生互换，则它只产生4种配子
D.基因型为AaBb的个体自交，后代会出现4种表型，比例为9∶3∶3∶1
　6.科研工作者发现了苏云金芽孢杆菌中的毒蛋白基因B和豇豆中的胰蛋白酶抑制剂基因D，均可导致棉铃虫死亡。现将基因B和D同时导入棉花的一条染色体上获得抗虫棉。棉花的短果枝由基因A控制，以基因型为AaBD的短果枝抗虫棉植株为亲代，自交得到F1（不考虑互换）。下列说法错误的是（　 　）
D
A.若F1表型比例为9∶3∶3∶1，则果枝基因和抗虫基因位于两对同源染色体上
B.若F1表型比例为3∶1，则基因B、D与基因A位于同一条染色体上
C.若F1表型比例为9∶3∶3∶1，则亲代产生配子的基因型为ABD、A、aBD、a
D.若F1表型比例为3∶1，则亲代产生配子的基因型为AB、aD、aBD、A
7.(多选)如图甲和乙分别为两株豌豆体细胞中的有关基因组成，要通过一代杂交达成目标，下列操作不合理的是（　 　）
BD
A.甲自交，验证B、b基因的遗传遵循基因的分离定律
B.乙自交，验证A、a基因与B、b基因的遗传遵循基因的自由组合定律
C.甲、乙杂交，验证B、b基因和D、d基因的遗传遵循基因的自由组合定律
D.甲、乙杂交，验证A、a基因与D、d基因的遗传遵循基因的自由组合定律
自由组合定律的实验验证方法
验证方法 结果预期与结论
自交法 若F1自交后代的性状分离比为9∶3∶3∶1，则符合基因的自由组合定律，由位于两对同源染色体上的两对等位基因控制
测交法 F1测交后代的性状分离比为1∶1∶1∶1，由位于两对同源染色体上的两对等位基因控制
花粉鉴定法 F1若有四种花粉，比例为1∶1∶1∶1，则符合自由组合定律
单倍体育种法 取花药离体培养，用秋水仙素处理单倍体幼苗，若植株有四种表型，比例为1∶1∶1∶1，则符合自由组合定律
8.番茄果形有圆形果和长形果，花序有单一花序和复状花序，分别由基因S/s、T/t控制。某兴趣小组先用纯合的复状花序圆形果植株与纯合的单一花序长形果植株杂交，F1为单一花序圆形果；再用双隐性品系与F1进行测交，甲、乙同学对测交后代分别进行统计，结果如表。请回答：
表1　甲的统计数据
测交子代表型 圆形果 长形果 复状花序 单一花序
测交子代数/株 107 103 105 105
表2　乙的统计数据
测交子代表型 单一花序 圆形果 单一花序 长形果 复状花序 圆形果 复状花序
长形果
测交子代数/株 22 83 85 20
（1）复状花序圆形果亲本和F1的基因型分别为 　　　　　　　　 。
答案：（1）SStt、SsTt　
（2）根据表1能否判断控制番茄果形和花序基因的遗传是否遵循自由组合定律 　　　　　 ？请说明原因。
（2）不能　不论两对等位基因是否遵循自由组合定律，测交后代都会出现圆形果∶长形果＝1∶1、复状花序∶单一花序＝1∶1　
（3）正确。因为测交后代四种表型比例不是1∶1∶1∶1
（3）乙同学根据表2得出结论“控制番茄果形和花序基因的遗传不遵循自由组合定律”，该结论是否正确？请说明理由。
表1　甲的统计数据
测交子代表型 圆形果 长形果 复状花序 单一花序
测交子代数/株 107 103 105 105
表2　乙的统计数据
测交子代表型 单一花序 圆形果 单一花序 长形果 复状花序 圆形果 复状花序
长形果
测交子代数/株 22 83 85 20
9.（2021·湖南高考）油菜是我国重要的油料作物，油菜株高适当的降低对抗倒伏及机械化收割均有重要意义。某研究小组利用纯种高秆甘蓝型油菜Z，通过诱变培育出一个纯种半矮秆突变体S。为了阐明半矮秆突变体S是由几对基因控制、显隐性等遗传机制，研究人员进行了相关试验，如图所示。回答下列问题：
（1）根据F2表型及数据分析，油菜半矮秆突变体S的遗传机制是 　 　 ，杂交组合①的F1产生各种类型的配子比例相等，自交时雌雄配子有_　 种结合方式，且每种结合方式概率相等。F1产生各种类型配子比例相等的细胞遗传学基础是 　　　　 。
（1）非同源染色体上的两对隐性基因控制的遗传　16　减数分裂形成配子时，同源染色体上的等位基因分离，非同源染色体的非等位基因自由组合　
（2）将杂交组合①的F2所有高秆植株自交，分别统计单株自交后代的表现型及比例，分为三种类型，全为高秆的记为F3－Ⅰ，高秆与半矮秆比例和杂交组合①②的F2基本一致的记为F3－Ⅱ，高秆与半矮秆比例和杂交组合③的F2基本一致的记为F3－Ⅲ。产生F3－Ⅰ、F3－Ⅱ、F3－Ⅲ的高秆植株数量比为 　　　　　　 。产生F3－Ⅲ的高秆植株基因型为 　　　　　　　　　　　 （用A、a；B、b；C、c……表示基因）。用产生F3－Ⅲ的高秆植株进行相互杂交试验，能否验证自由组合定律？ 　　　　 。
（2）7∶4∶4　 Aabb、aaBb　 不能

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