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第1节孟德尔的豌豆杂交实验(一)
第一章遗传因子的发现
第一节孟德尔的豌豆杂交实验(一)
学习目标
1.阐明分离定律，并能运用分离定律解释或预测一些遗传现象。
2.通过对孟德尔一对相对性状杂交实验的分析，培养归纳与演绎、抽象与概括的科学思维，体会假说一演绎法和孟德尔的创新思维。
3.认同在科学探究中正确地选用实验材料、运用数学统计方法、提出新概念以及应用符号体系表达概念的重要性。
问题探讨
1.按照融合遗传的观点，双亲的遗传物质会在子代体内发生混合，子代表现出介于双亲之间的性状，即红色和白色的混合色一粉色。
2.不同意。因为自然界的遗传现象并不是融合遗传的结果。例如，红花豌豆与白花豌豆杂交后，其后代仍出现红花或白花。
人们曾经认为，两个亲本杂交后，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。就像把一瓶蓝墨水和一瓶红墨水倒在一起，混合液是另外一种颜色，再也无法分出蓝色和红色。这种观点也称作融合遗传。
讨论
1.按照上述观点，当红花豌豆与白花豌豆杂交后，子代的豌豆花会是什么颜色
2.你同意上述观点吗 你的证据有哪些
孟德尔(1822.7.20-1884.1.6)，奥地利帝国生物学家。出生于奥地利帝国西里西亚海因策道夫村，在布隆(Brunn)(今捷克的布尔诺 )的修道院担任神父，是遗传学的奠基人，被誉为现代遗传学之父。他通过豌豆实验，发现了遗传学三大基本规律中的两个，分别为分离规律及自由组合规律。
一、豌豆用做遗传材料的优点
设疑：为什么只有豌豆杂交实验最成功 豌豆用作遗传实验材料的优点是什么 结合图片讲述豌豆花的结构特点。
设问：孟德尔如何进行豌豆的杂交实验 1.对母本如何进行操作 何时完成 为什么
2.人工异花传粉前后有什么特殊操作 为什么
雌蕊
两性花的人工异花授粉
3. 豌豆是自花传粉植物，而且是闭花受粉。
1. 豌豆有一些稳定的易于区分的性状(相对性状)
在自然状态下是纯种，结果既可靠，又易分析。
2. 豌豆花大，易于操作。
一、豌豆用做遗传材料的优点
设问：作为遗传实验材料，豌豆的上述特点有哪些优点
一、豌豆用做遗传材料的优点
雌蕊
两性花的人工异花授粉
自然状态下豌豆闭花自花受粉，因此是纯种，便于分析
人工去雄
套袋隔离
人工授粉
再套袋隔离
除去未成熟的全部雄蕊
套上纸袋防止外来花粉干扰
雌蕊成熟时将另一植物的花粉撒到去雄的雌蕊柱头上
保证杂交得到的种子是人工授粉后所结
常用符号：
1）父本：
♂
2）母本：
♀
3）亲本：
P
6）后代：
F
4）杂交：
×
7）子一代：
F1
8）子二代：
F2
5）自交：
⊙
二、一对相对性状杂交实验
高茎的花
矮茎的花
正交
高茎的花
矮茎的花
反交
相
关
概
念
二、一对相对性状杂交实验
高茎
×
P
F1
F2
×
（杂交）
（自交）
为什么子一代都是高茎而没有矮茎呢？
为什么子二代中矮茎性状又出现了呢？
高茎
♀
矮茎
♂
传粉
去雄蕊
二、一对相对性状杂交实验
高茎
787高茎 277矮茎
×
P
F1
F2
×
（杂交）
（自交）
高茎
♀
矮茎
♂
一对相对性状的亲本杂交，杂种子一代显现出来的性状
一对相对性状的亲本杂交，杂种子一代未显现出来的性状
在杂种后代中，同时显现出显性性状和隐性性状的现象
性状分离
显性性状
隐性性状
≈ 3 ： 1
F2中的3：1是不是巧合呢？
二、一对相对性状杂交实验
七对相对性状的遗传试验数据
2.84:1
277（矮）
787（高）
茎的高度
F2的比
隐性性状
显性性状
性状
2.82:1
152（黄色）
428（绿色）
豆荚颜色
2.95:1
299（不饱满）
882（饱满）
豆荚的形状
3.01:1
2001（绿色）
6022（黄色）
子叶的颜色
3.15:1
224（白色）
705（灰色）
种皮的颜色
3.14:1
207（茎顶）
651（叶腋）
花的位置
2.96:1
1850（皱缩）
5474（圆滑）
种子的形状
二、一对相对性状杂交实验
如果假设：性状是由某种物质控制的，将它称为遗传因子的话,那么讨论：
遗传因子与生物性状的关系？与显隐性性状的关系？
1、生物体性状都是由遗传因子控制的。
三、对分离现象的解释
控制显性性状的遗传因子是显性遗传因子,用大写字母(如D)来表示
控制隐性性状的遗传因子是隐性遗传因子,用小写字母(如d)来表示
DD
2、体细胞中，遗传因子成对存在。
高茎
矮茎
dd
P
F1
(减数分裂)
配子
D
d
3、配子形成时，成对的遗传因子分离，分别进入不同的配子。
(受精)
Dd
高茎
4、受精时，遗传因子恢复成对。
纯合子
杂合子
三、对分离现象的解释
DD
dd
Dd
纯种
高茎豌豆
纯种
矮茎豌豆
杂种
高茎豌豆
纯合子
杂合子
显性遗传因子
对隐性遗传因子具有完全显性作用
相关概念
F1
Dd
配子
D
d
D
d
Dd
DD
Dd
Dd
dd
高茎
高茎
高茎
矮茎
1 ∶ 2 ∶ 1
3 ∶ 1
F2
基因型之比：
表现型之比
2、体细胞中，遗传因子成对存在。
3、配子形成时，成对的遗传因子分离，分别进入不同的配子。
4、受精时，遗传因子恢复成对。
三、对分离现象的解释
性状分离比的模拟实验
实验原理：
精巢
卵巢
雄配子(精子)
雌配子(卵子)
模拟生殖过程中，雌雄配子随机结合
1、两个小桶代表什么？两个小桶中的D小球和d小球代表什么？
两个小桶分别代表精巢和卵巢；D小球和d小球分别代表含有显性遗传因子和隐性遗传因子的配子
2、分别从两个小桶内抓取一个小球组合在一起的含义是什么？
模拟雌、雄配子的随机结合
3、为什么选择形状、大小、质量等同的彩球？
4、将抓取的小球放回原来的小桶内，摇匀，按步骤（3）重复做50—100次的含义是什么？
模拟雌、雄配子结合的机会相等
确保观察样本数目足够多
性状分离比的模拟实验
性状分离比的模拟实验
探究.实践
1.将每个小组的实验结果与全班总的实验结果作比较，你有什么发现？如果孟德尔当时只对F2中10株豌豆的性状进行统计，他还能正确地解释性状分离现象吗？
【答案】与每个小组的实验结果相比，全班总的实验结果更接近预测的结果，即彩球组合类型数量比DD ：Dd : dd=1：2：1，彩球代表的显性与隐性类型的数量比为3: 1。因为实验统计的样本数量越大，越接近统计规律。
如果孟德尔当时只对F2中10株豌豆的性状进行统计，那么他很难止确地解释性状分离现象。因为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。只对10株豌豆的性状进行统计，会出现较大的误差。
2.将模拟实验的结果与孟德尔的杂交实验结果相比较，你认为孟德尔的假说是否合理？
【答案】合理，因为甲、乙小桶内的彩球分别代表孟德尔杂交实验中的雌、雄配子，从两个桶内分别随机抓取一个彩球进行组合，实际上是模拟雌雄配子的随机结合，统计的样本数量也足够大，出现了3：1的结果。但孟德尔提出的假说是否正确还需要实验来验证。
杂种子一代
隐性纯合子
高茎
矮茎
Dd
dd
×
测交
配子
D
d
d
Dd
dd
高茎
矮茎
1 ∶ 1
测交后代
对分离现象解释的验证
-----测交
让F1与___________杂交
隐性纯合子
高茎 矮茎
测交后代 87 79
比例 1 1
实际的测交实验结果
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
×
亲本
子一代
子二代
787
277
问题：
1、分离规律适用哪类生物 ？
2、分离规律发生在什么器官，什么细胞，
什么时期？
分离定律
——得出结论
研究对象 位于一对同源染色体上的一对等位基因
发生时间 减数分裂形成配子时，即减数第一次分裂后期
实质 等位基因随同源染色体的分开而分离，杂合子形成数量相等的两种配子
适用范围 ①一对相对性状的遗传
②细胞核内染色体上的基因
③进行有性生殖的真核生物
科学方法
一假说演绎法
一假说演绎法
科学方法
一假说演绎法
科学方法
一假说演绎法
科学方法
假说
难以直接验证
预期结果
演绎推理
验证
孟德尔在豌豆杂交实验研究中采用了假说演绎法。
在观察和分析基础上提出问题以后，通过推理和想象提出解释问题的假说，根据假说进行演绎推理，推出预测的结果，再通过实验来检验——假说演绎法。
实验
问题
提出
练习与应用
一、概念检测
1.在孟德尔的一对相对性状的豌豆杂交实验中，F1都表现为显性性状，F1的自交后代却出现了性状分离。据此判断下列相关表述是否正确。
(1)隐性性状是指生物体不能表现出来的性状。 （ ）
(2)纯合子的自交后代不会发生性状分离，杂合子的自交后代不会出现纯合子。 （ ）
2.人眼的虹膜有褐色的和蓝色的，褐色是由显性遗传因子控制的，蓝色是由隐性遗传因子控制的。已知一个蓝眼男人与一个褐眼女人（这个女人的母亲是蓝眼）结婚，这对夫妇生下蓝眼孩子的可能性是 （ ）
A. 1/2 B. 1/4 C. 1/8 D. 1/6
×
×
A
3.下面都不属于相对性状的是 （ ）
①红葡萄与白葡萄 ②黄菊花与白菊花
③黑头发与黄皮肤 ④白猫与黑狗
⑤高杆水稻与矮杆水稻 ⑥黄牛与奶牛
A、①②⑤　 　B、①②③　　
C、③④⑥　　 D、③④⑤
C
4、下图为豌豆的一对相对性状遗传实验过程图解
（2）操作①叫 ，为了确保杂交实验成功，①的操作应注意，时间上 ；操作②叫 ，此处理后必需用纸袋对母本进_____ 。其目的是 _____ 。
矮茎豌豆
高茎豌豆
去雄
未成熟时
授粉
套袋
防止其他花粉干扰
（1）在该实验的亲本中，父本是 ，
母本是 。
3.观察羊的毛色遗传图解，据图回答问题。
(1)毛色的显性性状是 ，隐性性状是 。
(2)白毛羊与白毛羊通过有性生殖产生的后代中出现了黑毛羊，这种现象在遗传学上称为 。产生这种现象的原因是 。
【答案】 ( 1 )白色 黑色(2)性状分离 白毛羊为杂合子，杂合子自交时会出现性状分离。即雌雄白毛羊均可形成含有黑毛遗传因子的配子，雌雄配子随机结合，会产生黑毛羊。
练习与应用
二、拓展应用
1.水稻的非糯性和糯性是一对相对性状，非糯性花粉中所含的淀粉为直链淀粉，遇碘变蓝黑色，而糯性花粉中所含的是支链淀粉，遇碘变橙红色。现在用纯种的非糯性水稻和纯种的糯性水稻杂交，取F1花粉加碘液染色，在显微镜下观察，半数花粉呈蓝黑色，半数呈橙红色。请回答下列问题。
(1)花粉出现这种比例的原因是什么？
(2)实验结果验证了什么？
(3)如果让F1自交，F2中花粉有 种类型。
【答案】(1)在F1水稻细胞中含有一个控制支链淀粉合成的遗传因子和一个控制直链淀粉合成的遗传因子。在F1形成配子时，两个遗传因子分离，分别进入不同的配子中，含支链淀粉遗传因子的配子合成支链淀粉，遇碘变橙红色；含直链淀粉遗传因子的配子合成直链淀粉，遇碘变蓝黑色，其比例为1 : 1。
(2)分离定律。即在F1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。
(3)2。
练习与应用
2.某农场养了一群马，马的毛色有栗色和白色两种。已知栗色和白色分别由遗传因子B和b 控制。育种工作者从中选出一匹健壮的栗色公马， 拟设计配种方案鉴定它是纯合子还是杂合子（就毛色而言）。请回答下列问题。
(1)在正常情况下，一匹母马一次只能生一匹小马。为了在一个配种季节里完成这项鉴定，应该怎样配种？
(2)杂交后代可能出现哪些结果？如何根据 结果判断栗色公马是纯合子还是杂合子？
【答案】
(1)将被鉴定的栗色公马与多匹白色母马配种，这样可在一个季节里产生多匹杂交后代。
(2)杂交后代可能有两种结果：一是杂交后代全部为栗色马，此结果说明被鉴定的栗色公马很可能是纯合子；二是杂交后代中既有白色马，又有栗色马，此结果说明被鉴定的栗色公马为杂合子。
练习与应用
3.孟德尔说：“任何实验的价值和效用，取决于所使用材料对于实验目的的适合性。”结合孟德尔的杂交实验，谈谈你对这句话的理解。
【提示】选择适宜的实验材料是确保实验成功的条件之一。孟德尔在遗传杂交实验中，曾使用多种植物如豌豆、玉米、山柳菊做杂交实验，其中豌豆的杂交实验最为成功，因此，他发现了遗传规律。这是因为豌豆具有适于研究杂交实验的特点。例如，豌豆严格自花传粉，在自然状态下是纯种，这样确保F1通过杂交实验可以获得更正的杂种；豌豆花大，易于做人工杂交实验； 豌豆具有稳定的易于区分的性状，便于观察和统计实验结果。
4.除了孟德尔的杂交实验，你还能举出科学研究中运用假说—演绎法的实例吗？
【提示】凯库勒提出苯分子的环状结构、原子核中含有中子和质了的发现过程等，都是通过假说一演绎法得出结论的。19世纪以前科学家对遗传学的研究，多采用从实验结果出发提出某种理论或学说。而假说一演绎法，是从客观现象或实验结果出发，提出问题、作出假设，然后设计实验验证假说的研究方法，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进入理性推导和实验验证的研究阶段。
练习与应用

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