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第一章　遗传因子的发现
第1节 孟德尔的豌豆杂交实验（一）
（第一课时）
课堂导入
孟德尔生平
1822-1856
出生于奥地利，21岁做修道士，29岁进修自然科学和数学。
1856-1864
在修道院开始了长达八年的豌豆实验发现了生物遗传的基本规律。
1865-1884
43岁宣读《植物杂交实验》去世15年，论文发表35年后，得到认可。
贡献一
提出遗传单位是遗传因子
（现代遗传学上确定为基因）
发现两大遗传规律
（分离与自由组合定律）
贡献二
融合遗传
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。
粉色豌豆花？
实验材料的选择
对于孟德尔来说实验材料很多很多，他选用豌豆、玉米、山柳菊等植物，连续进行了 多年的杂交实验研究，其中最成功的是豌豆杂交实验。
孟德尔选择了豌豆
？
豌豆作为遗传实验材料的优点
两性花，自花传粉，闭花授粉，自然状态下一般都是纯种；
有多对易于区分的相对性状，且能稳定传给后代；
生长周期短，易栽培；子代多，便于统计；
花大，便于操作。
豌豆作为遗传实验材料的优点
单性花：一朵花只有雄蕊或只有雌蕊，如玉米、黄瓜。
玉米植株
雌雄同株
雄花位于玉米植株顶端
雌花位于玉米苞顶部，即玉米须
花中只有雌蕊
花中只有雄蕊
黄瓜花
黄瓜雌花
黄瓜雄花
两性花，自花传粉，闭花受粉，自然状态下一般都是纯种。
豌豆作为遗传实验材料的优点
一次繁殖产生子代数量多，种子留在豆荚内，便于统计分析。
豌豆作为遗传实验材料的优点
豌豆的不同品种之间具有易于区分的相对性状，并且能够稳定遗传给后代。
性状
生物体形态、结构和生理特性等特征。
比如：颜色，血型，高度，形状等。
相对性状
同一种生物的同一种性状的不同表现类型，叫做相对性状。
豌豆
【同种生物】豌豆
【同一性状】茎的高度
【不同表现】
高茎1.5～2.0米；矮茎0.3米左右
人的相对性状：有无耳垂、能否卷舌、单双眼皮…
豌豆作为遗传实验材料的优点
为了便于分析，孟德尔首先针对每一对相对性状进行分别研究
豌豆的不同品种之间具有易于区分的相对性状，并且能够稳定遗传给后代。
豌豆作为遗传实验材料的优点——人工受粉
花蕾期去雄
母本♀
母本♀
母本♀
母本♀
套袋
人工授粉
套袋
防止其他花粉干扰
防止自花授粉
父本♂
豌豆杂交实验（正反交）
正交
P
F1
P
F1
×
高茎
×
矮茎
（母本）
（父本）
（杂交）
高茎
反交
矮茎
×
高茎
×
（母本）
（父本）
（杂交）
高茎
为什么正交反交后的子一代都是高茎而没有矮茎？
一对相对性状杂交实验 （提出问题）
P
F1
×
高茎
矮茎
高茎
杂交
F2
高茎
矮茎
787
277
自交
高茎：矮茎 = 3：1
隐性性状
一对相对性状的亲本杂
交，杂种子一代未显现出来的性状。
显性性状
一对相对性状的亲本杂
交，杂种子一代显现出来的性状。
性状分离
在杂种后代中，同时显
现出显性性状和隐性性状的现象。
为什么子
二代中的矮茎性状又出
现了？
F2中出现
的3：1性状
分离比是偶然的吗？
相对性状的杂交实验
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
七对相对性状的遗传试验数据（统计学）
生物的性状是由遗传因子决定的。
体细胞中的遗传因子是成对存在的。
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。
受精时，雌雄配子的结合是随机的。
孟德尔在观察和统计分析的基础上，果断摒弃了前人融合遗传的观点，通过严谨的推理和大胆的想象，对分离现象的原因提出了如下假说：
对分离现象的解释 提出假说
对分离现象的解释 提出假说
生物的性状是由遗传因子决定的
1
遗传因子就像一个个独立的颗粒，既不相互融合， 也不会在传递中消失。
显性遗传因子（大写，如D）
隐性遗传因子（小写，如d）
显性性状
隐性性状
决定
决定
【注意】
控制一对相对性状的遗传因子一定要用同一字母！
对分离现象的解释 提出假说
体细胞中遗传因子（基因）成对存在，其中一个来自父本一个来自母本
2
纯合子
遗传因子组成相同的个体。纯合子能稳定遗传，自交后代不会发生性状分离。
杂合子
遗传因子（基因）组成不同的个体。杂合子不能稳定遗传，自交后代会发生性状分离。
如：F1中的高茎豌豆的遗传因子Dd。
如：纯种高茎豌豆的遗传因子DD，
纯种矮茎豌豆的遗传因子dd。
对分离现象的解释 提出假说
生物体在形成配子时，成对遗传因子彼此分离，分别进入不同的配子中
3
配子中只含每对遗传因子（基因）中的一个
纯种矮茎豌豆
F1的高茎豌豆
受精时，雌雄配子的结合是随机的
4
纯种高茎豌豆
DD
配子
全是D
dd
配子
全是d
Dd
配子
D：d = 1：1
遗传因子组成为Dd的生物体，产生的雌、雄配子各有D和d两种类型，且比值为1:1。
对分离现象的解释 提出假说
高茎
DD
P
配子
D
×
Dd
F1
矮茎
dd
d
高茎豌豆与矮茎豌豆杂交实验的分析图解
对分离现象的解释 提出假说
配子
F1
高茎
高茎 高茎
矮茎
F2
高茎
Dd
高茎
Dd
D
d
D
d
DD
Dd
Dd
dd

★ 遗传图解书写注意事项 ★
（1）在左侧应注明P、F1、F2等以及配子，以明确世代关系和上下代之间的联系。
（2）需写清楚P、F1、F2等的表现型和遗传因子组成，产生配子的情况，以及最后一代（F1或F2）的相关比例。
（3）用自交符号或杂交符号表示交配类型，用箭头表示遗传因子在上下代之间的传递关系，用相交线或棋盘格的形式表示形成子代的配子结合的情况。
探究实践：性状分离比的模拟实验
模拟内容
小桶分别代表雌、雄生殖
同彩球的随机组合，模拟生物在生殖过程中，雌、雄配子的随机结合。
目的要求
通过模拟实验，理解遗传
因子的分离、配子的随机结合与性状之间的数量关系，体验孟德尔的假说。
甲桶和乙桶中各自的的D和d的数量一定相等；但甲乙两桶中球的总量不一定相等。
（一般情况雄配子的数量远多于雌配子）
器官，彩球分别代表雌、雄配子，用不
探究·实践：性状分离比的模拟实验
探究实践：性状分离比的模拟实验
探究·实践：性状分离比的模拟实验
材料用具
两个小桶，分别标记甲、乙
两种大小相同、颜色不同的彩球20个，一种彩球标记D，另一种彩球标记d
记录用的纸和笔
方法步骤
1
在甲、乙两个小桶中放入两种彩球各10个。
2
摇动两个小桶，使小桶内的彩球充分混合。
3
分别从两个桶内随机抓取一个彩球，组合在一起，记下两个彩球的字母组合。
确保两种类型的配子数目一样
模拟雌、雄配子的随机结合
探究实践：性状分离比的模拟实验
探究·实践：性状分离比的模拟实验
方法步骤
4
将抓取的彩球放回原来的小桶内，摇匀。
5
按步骤（3）和（4）重复做30次以上。
确保样本数目足够多。雌、雄配子结合的机会相等。
实验结果
实验结果记录在下表中：
组合类型 每种组合的数量 组合类型之间的数量比
实验结论
彩球组合类型数量比DD∶Dd∶dd≈1∶2∶1，彩球代表的显隐性的数值比为3∶1。
探究实践：性状分离比的模拟实验
探究实践：性状分离比的模拟实验
讨论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？
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，那么他很难正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。
探究实践：性状分离比的模拟实验
讨论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？
合理。因为甲乙两个小桶内的彩球分别代表孟德尔杂交实验中的雌雄配子，分别从两个桶内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。
测交实验 演绎推理
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。
分析：按孟德尔的假设，杂合子在产生配子时，可形成两种不同的配子，即一种配子含有D，另一种配子含有d。只要验证这一点，就可以证实基因分离假设的正确性。
孟德尔巧妙地设计了测交（test cross）
实验，让F1与隐性纯合子杂交。
测交实验 演绎推理
配子
P
高茎
矮茎
F1
高茎
Dd
矮茎
dd
D
d
d
Dd
dd
杂交子一代 隐性纯合子
×
1 : 1
孟德尔巧妙地设计了测交实验，让F1与隐性纯合子杂交。
以F1高茎豌豆（Dd）与隐性纯合子矮茎豌豆（dd）杂交为例，进行演绎推理（如右图示）：如果孟德尔的假说是正确的，则测交后代中高茎与矮茎植株的数量比应为1:1。
测交实验 实验检验
孟德尔在实验田中进行测交实验
测交实验结果验证了他的假说！
表现型 高茎植株 矮茎植株
数量/株 （总数166株） 87 79
比例 高茎与矮茎的数量比 接近1:1
★ 假说是正确的 ★
分离定律（孟德尔第一定律）
基因分离定律的实质:
形成配子时，成对的遗传因子发生分离。
分离定律（law of segregation，孟德尔第一定律）：
分离定律的适用范围：
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。
（1）只适用于进行有性生殖的生物。
（2）只适用于真核生物细胞核中的遗传，而不适用于原核生物、细胞质的遗传因子的遗传。
（3）只适用于一对基因的遗传，两对或两对以上的基因遗传行为不适用。
分离定律（孟德尔第一定律）
分离定律在生物的遗传中具有普遍性：
例如：
（1）小麦的高杆和矮杆、家鸡的羽腿和光腿等相对性状的遗传遵循分离定律；
（2）两只白色绵羊生出黑色的小羊、父母正常而其子女患白化病等性状分离现象，也是控制相关性状的遗传因子遵循分离定律遗传的结果。
分离定律的应用：
（1）显隐性性状的判断
（2）纯合子和杂合子的判断
（3）基因型推断
（4）遗传概率计算
（5）连续自交概率计算
（6）指导杂交育种
假说-演绎法
以观察和分析发现问题
经推理和想象提出假说
据假说进行演绎和推理
实验检验演绎推理结论
为什么F2代中会发生3：1性状分离？
1.遗传因子决定生物的性状
2.遗传因子成对存在
3.成对遗传因子在形成配子彼此分离
4.雌雄配子在受精时随机结合
测交实验，让F1与隐性纯合子杂交。
预测结果：测交后代分离比为1:1
实际测交实验结果与推理符合，说明假说正确。
疑问
假设
想
做

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