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遗传因子的发现
第1章
第2节 孟德尔的豌豆杂交实验(二)
本节聚焦
孟德尔是怎样设计两对相对性状的杂交实验的？
自由组合定律的内容是什么？
孟德尔成功的原因有哪些？他的研究方法和探索精神给我们哪些启示？
孟德尔遗传规律在生产和生活中有哪些应用？
四 孟德尔实验方法的启示
孟德尔对杂交实验的研究也不是一帆风顺的。他曾花了几年时间研究山柳菊，结果却并不理想。主要原因是:
(1)山柳菊没有既容易区分又可以连续观察的相对性状:
(2)山柳菊有时进行有性生殖，有时进行无性生殖;
(3)山柳菊的花小，难以做人工杂交实验。
1.用豌豆作杂交实验的材料有哪些优点？这说明实验材料的选择在科学研究中起着怎样的作用？
2.如果孟德尔没有对实验结果进行统计分析，他能不能对分离现象做出解释？
3.孟德尔对分离现象的解释在逻辑上环环相扣，十分严谨。他为什么还要设计测交实验进行验证呢？
4.孟德尔使用不同的字母作为代表不同遗传因子的符号，这与他在大学进修过数学有没有关系？这对他进行逻辑推理有什么帮助？
5.你认为孟德尔成功的原因还有哪些？
四 孟德尔实验方法的启示
孟德尔对杂交实验的研究也不是一帆风顺的。他曾花了几年时间研究山柳菊，结果却并不理想。主要原因是:
(1)山柳菊没有既容易区分又可以连续观察的相对性状:
(2)山柳菊有时进行有性生殖，有时进行无性生殖;
(3)山柳菊的花小，难以做人工杂交实验。
1.用豌豆作杂交实验的材料有哪些优点？这说明实验材料的选择在科学研究中起着怎样的作用？
优点:
(1)稳定的易于区分的相对性状
(2)豌豆严格自花传粉,在自然状态下一般都是纯种,纯种杂交可获得杂合子;
(3)豌豆花比较大,易于做人工杂交实验。
2.如果孟德尔没有对实验结果进行统计分析，他能不能对分离现象做出解释？
如果孟德尔没有对实验结果进行统计学分析,他很难对分离现象作出解释。因为通过数学统计,孟德尔发现了生物性状的遗传在数量上呈现一定的数学比例,这引发他揭示其本质的兴趣。同时,这也使孟德尔意识到数学概率也适用于生物遗传的研究,从而将数学方法引入对遗传实验结果的处理和分析中。
3.孟德尔对分离现象的解释在逻辑上环环相扣，十分严谨。他为什么还要设计测交实验进行验证呢？
一种正确的假说仅能解释已有的实验结果是不够的,还应该能够预测另外一些实验的结果,并通过实验来验证。如果实验结果与预测相符,就可以认为假说是正确的;反之,则认为假说是错误的。孟德尔基于他对豌豆杂交实验作出的假说,设计测交实验,其实验结果与预测相符,由此证明自己提出的假说是正确的。
4.孟德尔使用不同的字母作为代表不同遗传因子的符号，这与他在大学进修过数学有没有关系？这对他进行逻辑推理有什么帮助？
有关系。数学包含许多符号,数学符号也被普遍应用于概括、表述和研究数学的过程中孟德尔创造性地应用符号体系,并用于表达抽象的科学概念,和应用数学符号研究数学有异曲同工之妙,这与他曾在大学进修过数学有关。数学符号能简洁、准确地反映数学概念的本质。孟德尔用这种方法,也更加简洁、准确地反映抽象的遗传过程,使他的逻辑推理更加顺畅。
5.你认为孟德尔成功的原因还有哪些？
(1)扎实的知识基础和对科学的热爱。孟德尔在维也纳大学进修时,通过学习自然科学,他形成了生物类型是可变的、可以通过杂交产生新的生物类型等进化思想。同时孟德尔还学习数学,使他受到“数学方法可以应用于各门自然科学之中”的思想影响,产生应用数学方法解决遗传学问题的想法,使孟德尔成为第一个认识到概率原理能用于预测遗传杂交实验结果的科学家。(2)严谨的科学态度。孟德尔对杂交实验的研究采用了从观察遗传现象出发,提出问题,作出假设,然后设计实验验证假设的研究方法。这在当时是一种新的研究思路,光是豌豆的杂交实验,他就没有局限于对实验结果的简单描述和归纳(3)创造性地应用科学符号体系。科学符号体系能够更简洁、准确地反映抽象的遗传过程。(4)勤于实践。孟德尔在豌豆杂交实验中,连续进行了8年研究,并且对每次实验的结果进行统计分析,从中发现了前人没有发现的问题和规律。(5)敢于向传统挑战。孟德尔通过实验研究,提出了“颗粒遗传”的思想,这是对传统遗传观念的挑战。
(1)扎实的知识基础和对科学的热爱。
(2)严谨的科学态度。
(3)创造性地应用科学符号体系。
(4)勤于实践。
(5)敢于向传统挑战。
八年耕耘源于对科学的痴迷，
一畦畦豌豆蕴藏遗传的秘密。
实验设计开辟了研究的新路，
数学统计揭示出遗传的规律。
科学态度与科学精神
科学选材与科学探索
科学方法与实验创新
综合学养与遗传规律
五 孟德尔遗传规律的再发现
1900年重新发现孟德尔规律的三位科学家的有关工作
1.德弗里斯（荷兰)研究月见草杂交。发现从杂种F2出现分离比3:1
“这项重要的研究（孟德尔：《植物杂交实验》）竟极少被人引用，以致在我总结我的主要实验，并从实验中推导出孟德尔论文早已给出的原理之前，竟然不知道有这项研究。”
2.柯伦斯（德国) 读到德弗里斯的论文，看到了与自己研究工作相同的结果
论文标题中特别突出地强调了孟德尔
3.丘歇马克（奥地利)研究豌豆也观察到分离现象
三位科学家的论文都刊登在1900年出版的《德国植物学会杂志》第18卷
证实了孟德尔有关单个性状遗传的法则，从而引起了学术界的重视
五 孟德尔遗传规律的再发现
1909年约翰逊（丹麦）
1.基因——遗传因子
2.表型——生物个体表现出的性状（高茎 & 矮茎）
3.基因型——表型有关的基因组成（DD、Dd）
4.等位基因——控制相对性状的基因（D和d）
注意：
①表型相同的个体，基因型不一定相同，如DD和Dd可能表型一样。
②基因型相同的个体，表型不一定相同，表型受基因控制外，还受环境因素的影响。
Wilhelm Johannsen
六 孟德尔遗传规律的应用
1.动植物育种
有目的的将具有不同优良性状的两个亲本杂交，组合两个亲本的优良性状。
经过繁育、选择和培育，最后筛选出所需要的优良品种。
倒伏
条锈病
P
抗倒伏易染条锈病
易倒伏抗条锈病
DDTT
ddtt
×
↓
抗倒伏易染条锈病
DdTt
F1
↓
F2
抗倒伏易染条锈病
9D_T_
抗倒伏抗条锈病
3D_tt
易倒伏易染条锈病
3ddT_
易倒伏抗条锈病
1ddtt
(淘汰)
(淘汰)
(保留)
(淘汰)
多次自交选种
抗倒伏抗条锈病
DDtt
杂交
自交
选种
多次自交选种
优良性状的纯种
（1）纯种既抗倒伏又抗条锈病的小麦育种过程
六 孟德尔遗传规律的应用
短毛折耳猫
(bbee)
长毛立耳猫
(BBEE)
长毛折耳猫(BBee)
如何利用长毛立耳猫（BBEE）和短毛折耳猫（bbee）培育出能稳定遗传的长毛折耳猫（BBee）？
？
短毛折耳猫
bbee
长毛立耳猫
BBEE
×
长毛立耳猫
BbEe
♀、♂互交
B_E_
B_ee
bbE_
bbee
与bbee测交
选择后代不发生性状分离的亲本即为BBee
（2）长毛折耳猫的培育过程
六 孟德尔遗传规律的应用
六 孟德尔遗传规律的应用
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患病概率作出科学的推断，从而为遗传咨询提供理论依据
人类白化病是一种由隐性基因（a）控制的遗传病。
绘制双亲表现正常，生出孩子是患者的遗传图解，并标明孩子患病的概率。
白化病
2.医学实践
练习与应用
一、概念检测
1.根据分离定律和自由组合定律，判断下列相关表述是否正确。
(1)表型相同的生物，基因型一定相同。( )
(2)控制不同性状的基因的遗传互不干扰。( )
×
√
2.南瓜果实的白色(W)对黄色(w)是显性，盘状(D)对球状(d)是显性，控制两对性状的基因独立遗传，那么表型相同的一组是( )
A.WwDd和 wwDd B.WWdd和WwDd
C.WwDd和 WWDD D.WWdd和WWDd
C
练习与应用
3.孟德尔遗传规律包括分离定律和自由组合定律。
下列相关叙述正确的是( )
A.自由组合定律是以分离定律为基础的
B.分离定律不能用于分析两对等位基因的遗传
C.自由组合定律也能用于分析一对等位基因的遗传
D.基因的分离发生在配子形成的过程中，基因的自由组合发生在合子形成的过程中
A
练习与应用
二、拓展应用
1.假如水稻高秆(D)对矮秆(d)为显性，抗稻瘟病(R)对易感稻瘟病(r)为显性，控制两对性状的基因独立遗传。现用一个纯合易感稻瘟病的矮秆品种(抗倒伏)与一个纯合抗稻瘟病的高秆品种(易倒伏)杂交，F2中出现既抗倒伏又抗病类型的比例是________
3/16
2.纯种的甜玉米与纯种的非甜玉米实行间行种植，收获时发现，在甜玉米的果穗上结有非甜玉米的籽粒，但在非甜玉米的果穗上找不到甜玉米的籽粒，试说明产生这种现象的原因。
因为控制非甜玉米性状的是显性基因，控制甜玉米性状的是隐性基因。当甜玉米接受非甜玉米的花粉时，后代为杂合子(既含有显性基因，也含有隐性基因)。表现为显性性状，故在甜玉米植株上结出非甜玉米的籽粒；当非甜玉米接受甜玉米的花粉时，后代为杂合子，表现为显性性状，即非甜玉米的性状，故在非甜玉米植株上结出的仍是非甜玉米的籽粒
练习与应用
3.人的双眼皮和单眼皮是由一对等位基因控制的性状，双眼皮为显性性状，单眼皮为隐性性状。如果父母都是双眼皮，后代中会出现单眼皮吗 有的同学父母都是单眼皮，自己却是双眼皮，也有证据表明他(她)确实是父母亲生的，对此，你能作出合理的解释吗 你由此体会到遗传规律有什么特点
单、双眼皮的形成与人眼睑中一条提上睑肌纤维的发育有关。用A和a分别表示控制双眼皮的显性基因和控制单眼皮的隐性基因，如果父母是基因型为Aa的杂合子，其表型虽然为双匪皮，但子女可能会表现为单眼皮(基因型为aa)。
生物的性状主要决定于基因型，但也会受到环境因素、个体发育中的其他条件等影响。基因型为AA或Aa的人，如果因提上睑肌纤维发育不完全，则可能表现为单眼皮；这样的男性和女性婚配所生的子女，如果遗传了来自父母的双眼皮显性基因A，由于提上睑肌纤维发育完全表现为双眼皮。
在现实生活中，还能见到有人一只眼是单眼皮、另一只眼是双眼皮的现象，这是由两只眼睛的提上睑肌纤维发育程度不同导致的。由此可见，遗传规律虽然通常由基因决定。
遗传相关问题的分析
F1等位基因对数 F1配子种类数 F1雌雄配子的组合数 F2基因型 F2表型 F2纯合子的种类数
种类 比例 种类 比例 1 2 4 3 1:2:1 2 3:1 2
2 22＝4 42＝16 32＝9 (1:2:1)2 22＝4 9:3:3:1 22＝4
┆ ┆ ┆ ┆ ┆ ┆ ┆ ┆
从以上表格可以得出什么规律？如果是3对、4对，一直到n对相对性状的遗传呢？
遗传相关问题的分析
一般情况下，表现型为隐性，其基因型必定为纯合隐性基因组成，而表现型为显性，则不能确定基因型，但可判定至少会有一个显性基因。
1.隐性纯合子突破法
番茄紫茎A对绿茎a是显性，缺刻叶B对马铃薯叶b是显性。让紫茎缺刻叶亲本与绿茎缺刻叶亲本杂交，后代植株数是：紫缺321，紫马101，绿缺310，绿马107。如两对基因自由组合，问双亲的基因型是什么？
方法步骤：
①根据亲本性状，用待定式推测亲本基因型
②从后代双隐性个体入手，确定亲本中的未知基因
遗传相关问题的分析
2.根据后代分离比解题
（1） 若后代性状分离比为显性：隐性=3：1，则双亲一定为杂合体（Bb）。
（2） 若后代性状数量比为显性：隐性=1：1，则双亲一定为测交类型，即Bb×bb。
（3） 若后代性状只有显性性状，则至少有一方为显性纯合体，即：BB×BB或BB×Bb或 BB×bb。
（4） 若研究多对相对性状时，先研究每一对相对性状，方法如上三点，然后再把它们组合起来即可。
将高杆（T）无芒（B）小麦与另一株小麦杂交，后代中出现高杆无芒、高杆有芒、矮杆无芒、矮杆有芒四种表现型，且比例为3:1:3:1，则亲本的基因型为 。
TtBb ttBb
遗传相关问题的分析
3.分解组合法
解题步骤：
①先确定此题遵循基因的自由组合规律。
②分解：将所涉及的两对(或多对)基因或性状分离开来，一对对单独考虑，用基因的分离规律进行研究。
③组合：将用分离规律研究的结果按一定方式进行组合或相乘。
某基因型为AaBBCcDd的生物个体产生配子类型、自交后代的表型和基因型的类型。
遗传相关问题的分析
4.巧用“合并同类项”推自由组合特殊分离比
用纯种的紫色花冠豇豆植株和白色花冠豇豆植株进行杂交，F1均为紫色花冠，自交后代F2中花色统计结果如下。请回答问题：
F2表现型 紫色花冠 白色花冠 浅紫色花冠
植株数目 270 68 23
（1）亲代的花冠紫色、花冠白色互为 ，F2中出现不同花冠颜色植株的现象称为 。
相对性状
性状分离
（2）根据表中数据进行统计学分析，可推测花冠颜色受 （一对、两对）等位基因控制，且遵循基因的 定律。
两对
自由组合
2:1:1
（3）若用浅紫色花冠豇豆与F1紫色花冠豇豆杂交，获得的后代中紫色花冠:白色花冠:浅紫色花冠植株数量比接近 ，则上述推测成立。
遗传相关问题的分析
①9:6:1 →9:(3+3):1
②12:3:1 →(9+3):3:1
③9:4:3 →9:(3+1):3
④15:1 →(9+3+3) :1
⑤9:7 →9:（3+3+1）
⑥13:3 →（9+3+1）:3
……
4.巧用“合并同类项”推自由组合特殊分离比
1.根据题意，画出便于逻辑推理的图解；
2.根据性状分离，判断显、隐性性状；
3.根据性状表现初步确定遗传因子组成；
（隐性性状—dd，显性性状—Dd或DD→D_ ）
4.根据性状分离比（根据后代表现型、遗传因子组成），判断双亲遗传因子组成；
5.弄清有关配子的遗传因子及比例；
6.利用配子比例求相应个体概率。
遗传相关问题的分析

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