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第1章 遗传因子的发现
第1节 孟德尔的豌豆杂交实验一
人们曾经认为两个亲本杂交后， 双亲遗传物质会在子代内发生混合，使子代表现出介于双亲之间的性状，这种观点称融合遗传。
粉色
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？
问题探讨
孟德尔——“现代遗传学之父”
孟德尔于1822年出生在奥地利（现为捷克）的一个
贫苦家庭，他从小酷爱自然科学。
孟德尔从1856年起开始利用修道院的一小块园地，种植了豌豆、山柳菊、玉米等植物，进行杂交实验。其中豌豆的杂交实验非常成功。

为什么只有豌豆的杂交实验最成功？
一、豌豆作为遗传实验材料的优点
两性花：一朵花中同时具有雌蕊和雄蕊
雌蕊
雄蕊
（两性花的花粉落在同一朵花的雌蕊柱头）
1.豌豆是自花传粉植物
且豌豆是闭花受粉
---自交
（花未开放就已经完成了受粉，
避免外来花粉的干扰）
在自然状态下一般是纯种
单性花：一朵花只有雄蕊或只有雌蕊
（1）豌豆是自花传粉植物，而且是闭花受粉。自然状态下一般都是纯种。
（2）豌豆花各部分结构较大，便于操作，易于控制。
一、豌豆作为遗传实验材料的优点
豌豆是自花传粉的植物，孟德尔做的是杂交实验，此时应如何处理？
进行人工异花传粉
（两朵花之间的传粉过程叫做异花传粉。）
高茎的花
矮茎的花
提供花粉的植株
接受花粉的植株
父本♂：
母本♀：
步骤：①去雄
除去未成熟花的全部雄蕊。
待雌蕊成熟时，采集另一植株花粉，撒在去雄花的柱头上。
去雄的目的：
防止自花传粉
去雄的时间：
花未成熟时（花蕾期）
两次套袋的目的：
避免外来花粉的干扰
豌豆花是自花传粉，怎么排除自花雄蕊的花粉干扰？
→ ②套袋
→③传粉
→④再套袋
一、豌豆作为遗传实验材料的优点
（1）豌豆是自花传粉植物，而且是闭花受粉。自然状态下一般都是纯种。
（2）豌豆花各部分结构较大，便于操作，易于控制。
除此之外，豌豆花还有什么作为实验对象的优点？
（4）豌豆具有许多稳定的相对性状，并且易于区分。
性状：指生物体的形态特征或生理特征。
相对性状：一种生物的同一种性状的不同表现类型
一、豌豆作为遗传实验材料的优点
（3）豌豆生长周期短；籽粒多，便于统计。
（4）豌豆具有许多稳定的相对性状，并且易于区分。
一、豌豆作为遗传实验材料的优点
狗的长毛和兔的短毛是不是相对性状？（ ）
羊的白毛和长毛是不是相对性状？（ ）
番茄的红果与圆果（ ）
水稻的早熟与晚熟（ ）
判断是否为相对性状的三大要点： 同种生物、
同一性状、
不同表现类型
不是
不是
不是
是
实验材料：纯种高茎豌豆×纯种矮茎豌豆
×
♂
♀
高茎
高茎
P
（杂交）
（亲本）
（父本）
（母本）
矮茎
F1
（子一代）
♀
♂
矮茎
高茎
×
高茎
正交
反交
一对相对性状的杂交实验
高茎
787高茎 277矮茎
×
P
F1
F2
纯种高茎
纯种矮茎
（杂交）
（自交）
讨论：
为什么子一代全是高茎的呢？
难道矮茎就这样消失了么？
一对相对性状的纯种亲本杂交，F1中未显现出来的性状
隐性性状
一对相对性状的纯种亲本杂交，F1中显现出来的性状
显性性状
讨论：F2代中出现的高矮比例为3：1，这是偶然还是必然的呢？
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
?
一对相对性状的杂交实验
{5940675A-B579-460E-94D1-54222C63F5DA}性状
F2 的表现
显性
隐性
显性 : 隐性
茎的高度
高茎
787
矮茎
277
2.84 : 1
种子的形状
圆粒
5474
皱粒
1850
2.96 : 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
面对这些实验数据，你能找出其中的规律吗？
思考：F2中出现的3:1的性状分离比不是偶然的。
是什么原因导致遗传性状在杂种后代中按一定比例分离？
七对相对性状的遗传试验数据（统计学）
一对相对性状的杂交实验
显性遗传因子（大写字母） 显性性状
隐性遗传因子（小写字母） 隐性性状
决定
高茎
矮茎
决定
D
d
1、生物的性状是由遗传因子决定的，这些遗传因子不会相互融合、也不会在传递中消失。
对分离现象的解释
P：
高茎
矮茎
2、体细胞中的遗传因子是成对存在的。
遗传因子组成相同（如DD, dd）→ 纯合子
遗传因子组成不同（如Dd） → 杂合子
DD
dd
对分离现象的解释
P：
高茎
矮茎
3、生物体在形成生殖细胞——配子时，成对的遗传因子彼此分离，分别进入不同的配子中。
D
d
配子：
DD
dd
对分离现象的解释
4、受精时，雌雄配子随机结合。
Dd
高茎
F1：
P：
高茎
矮茎
D
d
配子：
DD
dd
对分离现象的解释
Dd
高茎
×
Dd
高茎
配子 :
F1 :
D
d
D
d
F2 :
高茎
高茎
矮茎
１ ： ２ ： １
DD
Dd
Dd
dd
＝3 : 1
中间有箭头
上下有性状
下边有比例
左边有名称
遗传图解
对分离现象的解释
{5DA37D80-6434-44D0-A028-1B22A696006F}含义
亲本
母本
父本
自交
杂交
子一代
子二代
符号
?
?
?
?
?
?
?
P
♀
?
F1
F2
×
♂
思考：用文字和符号写出杂种红花豌豆（Bb)和白花豌豆(bb)这一对相对性状的杂交实验遗传图解。
对分离现象的解释
红花
白花
×
P
配子
F1
Bb
B
b
bb
b
红花
白花
Bb
bb
1 ： 1
雌、雄生殖器官（卵巢、精巢）
代表含显性遗传因子和隐性遗传因子的配子
数量可以不相等，因为雄配子远多于雌配子
确保雌(雄)配子D：d=1:1
不放回则使得D:d≠1:1，不符合实际情况；满足了实验样本数目足够大的条件
1、两个小桶代表什么？
2、两个小桶中的D小球和d小球代表什么？
3、为什么两个小桶内的D小球和d小球都是10个？
4、两个小桶内的彩球数量要相等吗？
5、为什么要将抓取的彩球放回原桶，摇匀？按步骤(3)重复做50～100次的含义是什么？
性状分离比的模拟实验
对分离现象的验证
F1（Dd）形成配子D：d=1:1，配子的结合是随机的。
思考：你认为孟德尔提出的假说中的关键内容是什么？
如何验证？
高茎
杂种子一代
矮茎
隐性纯合子
×
P
配子
F1
Dd
D
d
dd
d
高茎
矮茎
Dd
dd
1 ： 1
测交：让杂种子一代与隐性纯合子杂交。
隐性纯合子只产生一种隐性的配子，不会掩盖F1中的配子，能直接反映F1配子的类型和数目。能使F1中各种遗传因子控制的性状全部表现出来，从而推知F1中含有的遗传因子种类。
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}测交实验结果
后代类型
高茎
矮茎
数量
87株
79株
比例
1:1
　实验结果与预测结果相符，说明解释合理，假说是正确的！
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
分离定律的实质:
形成配子时，成对的遗传因子发生分离。
【F1产生配子时，成对的遗传因子彼此分离，D:d=1:1】
Dd
D
d
分离定律
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：
（1）花粉出现这种比例的原因是：
（2）实验结果验证了__________________；
孟德尔的分离定律
在F1形成配子时，两个遗传因子分离进入不同的配子中，含支链淀粉遗传因子的配子合成支链淀粉，遇碘变橙红色；另一个配子遇碘变黑色，其比例为1：1
教材P8 拓展应用
（3）如果让F1自交，F2中的花粉有___种类型；
2
验证分离定律内容
测交法：F1×隐性纯合子?子代两种性状的数量比为1∶1?F1产生两种数量相等的配子，遵循分离定律。
自交法：F1自交?子代性状分离比为3∶1?F1产生了两种数量相等的配子，遵循分离定律。
花粉鉴定法：
非糯性与糯性水稻的花粉遇碘呈现不同的颜色，用纯种的非糯性水稻和纯种的糯性水稻杂交，取F1的花粉放在载玻片上，加一滴碘液，在显微镜下观察。
半数花粉呈蓝黑色，半数花粉呈橙红色，遵循分离定律。
假说演绎法
以观察和分析发现问题
为什么F2中出现3:1性状分离比？
经推理和想象提出假说
遗传因子决定生物的性状
遗传因子成对存在
遗传因子在形成配子时分离
雌雄配子在受精时随机结合
据假说进行演绎和推理
设计测交实验，
预测结果：测交后代分离比为1:1
实验检验演绎推理结论
实际测交实验结果与推理符合，
说明假说正确

研究方法：假说—演绎法
亲子代遗传因子组成及性状的互推
{5940675A-B579-460E-94D1-54222C63F5DA} 亲本组合
子代遗传因子及比例
子代性状
AA×AA


AA×Aa


AA×aa


Aa×Aa


Aa×aa


aa×aa


若子代全显，则亲本中至少有一个是显性纯合子，即AA×_ _

AA
AA∶Aa＝1∶1
全为显性
全为显性
全为显性
Aa
AA∶Aa∶aa＝1∶2∶1
显性∶隐性＝3∶1
显性∶隐性＝1∶1
Aa∶aa＝1∶1
aa
全为隐性
分离定律的解题方法与技巧
杂合子
显性纯合子
隐性纯合子
分离定律的解题方法与技巧
（1）杂交法
如：高秆 × 矮秆 → 全为高秆 （DD × dd → Dd）
高秆 × 矮秆 → 高杆，矮秆（Dd × dd → Dd、dd）

自交法(分别）
如：高秆 × 高秆 、矮秆× 矮秆
→谁出现性状分离 ，则相应性状为显性！

分离定律的解题方法与技巧
显隐性判断
√
×
（2）自交法
若出现性状分离 ：
如：高秆 × 高秆 → 高杆，矮秆（Dd × Dd → DD、Dd、dd）
若不出现性状分离
如：高秆 × 矮秆 → 全为高秆 （DD × dd → Dd）
分离定律的解题方法与技巧
显隐性判断
√
→亲本都是纯合子
→纯合亲本杂交
2.玉米的常态叶与皱叶是一对相对性状。某研究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，想通过实验判断该相对性状的显隐性。
（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_____________________________________________
_______________________________________________________________________。
显性
分别从子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）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。
提示 若后代只表现一种叶形，则该叶形为显性性状，另一种为隐性性状；若后代既有常态叶又有皱叶，且数量相当，则不能作出显隐性判断。
思维训练
假设你正在一个花卉生产基地工作。有一天，你突然发现一种本来开白花的花卉，出现了开紫花的植株。你立刻意识到它的观赏价值，决定培育这种花卉新品种。当你知道这种花是自花受粉的以后，将这株开紫花的植株的种子种下去，可惜的
是在长出的126株新植株中，却有46株是开白花的，这当然不利于商品化生产。怎样才能获得开紫花的纯种呢？请写出解决这一问题的试验程序。
选育自交 紫色花 × 紫色花
F1 紫色花 白色花
选育紫色花 自交
F2 紫色花 白色花
选育紫色花 自交
淘汰
直至不再出现白色花为止
将获得的紫色花连续几代自交，即将每次自交后代的紫色花选育再进行自交，直至自交后代不再出现白色花为止。
淘汰
分离定律的解题方法与技巧
分离定律的解题方法与技巧
纯合子与杂合子的判断
①自交法：此法主要适用于植物，且是最简便的方法
待测个体自交
若后代 ，则待测个体为纯合子
若后代 ，则待测个体为杂合子
无性状分离
有性状分离
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）。
（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？
动物选用测交方式：用该栗色公马与多匹白色母马配种。
A．杂交后代全是栗色马，该栗色公马可认为是纯合子；
B．杂交后代有栗色马又有白色马，该栗色公马是杂合子；
教材P8 拓展应用2
②测交法：此法适用于植物和动物，且需已知显隐性
（待测对象若为雄性动物，注意与多个隐性雌性个体交配，以产生更多的后代个体，使结果更有说服力。）
待测个体
×
___________
若后代 ，则待测个体为纯合子
若后代 ，则待测个体为杂合子
只有一种性状
有两种性状
隐性纯合子
分离定律的解题方法与技巧
（1）可借助显微镜进行直接鉴定的是____________，观察的材料是______。
非糯性水稻
花粉
（2）鉴定步骤比较简便的是__________，只要直接种植，然后观察后代是否发生
___________即可鉴定。
高茎豌豆
性状分离
例2 某农场主要有以下动植物：水稻、豌豆和牛。水稻的非糯性对糯性是显性（非糯性花粉遇碘液呈蓝黑色，糯性花粉遇碘液呈橙红色），豌豆的高茎对矮茎是显性，牛的黑色对棕色是显性。请你设计实验方案鉴定一株非糯性水稻、一株高茎豌豆和一头黑色牛是纯合子还是杂合子。
（3）在正常情况下，一头母牛一次只能生一头小牛，为了在一个配种季节里完成鉴定，
应该选择一头________________。
①实验方案：________________________________________。
②预测实验结果：___________________________________________________________
_____________________________________________________。
健壮的黑色公牛
让这头健壮的黑色公牛与多头棕色母牛交配
后代全部为黑色牛，说明被鉴定的黑色公牛可能是纯合子；后代中既有黑色牛，又有棕色牛，说明被鉴定的黑色公牛是杂合子
遗传因子不同的生物体间相互交配的过程
遗传因子相同的生物体间相互交配，
植物自花受粉属于自交(通常只适用植物)
就是让杂种子一代与隐性纯合子相交
若甲为父本，乙为母本为正交，
则为乙父本，甲为母本为反交
交配类型
杂交
自交
测交
正交与反交
判断显隐性
植物：判断显隐性、遗传因子组成
（1）测定被试个体产生配子的种类及比例
（2）测定被试个体的遗传因子组成(纯合子/杂合子）
分离定律的解题方法与技巧
例3 高粱有红茎和绿茎这一对相对性状，用纯种的红茎和纯种的绿茎杂交， F1 全为红
茎； F1 自交，则 F2 植株是____， F2 的红茎植株中能稳定遗传的占____，绿茎高粱相
互受粉，后代植株是____。( ) 。
?
C
A. 1/2 红茎、 1/2 绿茎 1/4 绿茎 B. 1/4 红茎、 1/4 绿茎 1/4 红茎
C. 3/4 红茎、 1/4 绿茎 1/3 绿茎 D.全部绿茎 1/3 红茎
?
稳定遗传是指自交后代不会出现性状分离的个体，一般指的是纯合子。
例4 （原创）玉米有高茎和矮茎这一对相对性状，现有一批玉米植株，其遗传因子组
成及比例为 DD:Dd:dd=3:5:1 。
?
（1）若让这批玉米植株自交， F1 中出现 Dd 的概率是多少？写出简略的步骤。
?
[答案] 亲本中 Dd 的概率为 5/3+5+1=5/9
则 F1 中 Dd 出现的概率 = （亲本组合 Dd×Dd 出现的概率） ×(Dd×Dd 的后代出现 Dd 的概率) =5/9×1/2=5/18 。
?
（2）若让这批玉米植株自由交配， F1 中出现 Dd 的概率是多少？试用两种方法解答，
并写出简略的步骤。
?
亲本中 DD 的概率为 3/3+5+1=3/9 ，亲本中 Dd 的概率为 5/3+5+1=5/9 ，亲本中 dd 的概率为 1/3+5+1=1/9
①方法一：
后代会出现 Dd 的亲本组合： 3/9DD×5/9Dd ， 5/9Dd×5/9Dd ， 5/9Dd×1/9?dd ， 3/9DD×1/9?dd 。
?
②方法二：配子法
（1）计算各种配子出现的概率
A出现的概率 =(AA 出现的概率 ×AA 中出现A配子的概率) +(Aa 出现的概率 ×Aa 中出
现A配子的概率) +(aa 出现的概率 ×aa 中出现A配子的概率)
=1/4×1+1/2×1/2+1/4×0=1/2 。
同理， a 出现的概率 =1/4×0+1/2×1/2+1/4×1=1/2 。
?
（2）计算特定遗传因子组成在后代中出现的概率
AA 出现的概率 = （雄配子为A的概率×雌配子为A的概率） =1/2×1/2=1/4 。
Aa 出现的概率 = （雄配子为A的概率×雌配子为 a 的概率 + 雄配子为 a 的概率×雌配子
为A的概率） =1/2×1/2+1/2×1/2=1/2 。
?
（2）若让这批玉米植株自由交配， F1 中出现 Dd 的概率是多少？试用两种方法解答，
并写出简略的步骤。
?
亲本中 DD 的概率为 3/3+5+1=3/9 ，亲本中 Dd 的概率为 5/3+5+1=5/9 ，亲本中 dd 的概率为 1/3+5+1=1/9
①方法一：
后代会出现 Dd 的亲本组合： DD×Dd ， Dd×Dd ， Dd×dd ， DD×dd 。
?
②方法二：
亲本产生D配子的概率 =3/9×1+5/9×1/2=11/18 ；
亲本产生 d 配子的概率 =5/9×1/2+1/9×1=7/18 ；
F1 中出现 Dd 的概率 =11/18×7/18×2=77/162 。

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