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生物学 必修二
遗传与进化
第1章 遗传因子的发现
第1节 孟德尔的豌豆杂交实验（一）
问题探讨
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。
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？
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——粉色。
红花豌豆与白花豌豆
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；再例如，人的性别遗传说明控制男女性别的遗传物质没有发生混合。
一. 孟德尔的杂交实验
1、孟德尔：用豌豆、山柳菊（P12）、玉米等多种植物进行杂交实验，其中豌豆的实验非常成功。孟德尔通过豌豆杂交实验否定了融合遗传，发现了分离定律和自由组合定律。
2、豌豆用作遗传实验的优点
(1)自花传粉，闭花授粉，自然状态下一般都是纯种。
(2)具有易于区分的性状，容易观察和分析实验结果。
性状是指可遗传的发育个体和全面发育个体所能观察到的(表型的)特征，包括生化特性、细胞形态或动态过程、解剖构造、器官功能或精神特性总和。 如形态特征，生理特征，行为方式等。
相对性状：一种生物的同一性状的不同表现类型。
豌豆的圆粒与皱粒
番茄的红果与黄果
单眼皮与双眼皮
有耳垂与无耳垂
能卷舌与不能卷舌
大拇指能背侧弯曲
3、人工异花传粉操作
防止外来花粉的干扰
母本
父本
去雄→套袋→授粉→套袋
4、常用符号
符号 P ♀ ♂ × F1 F2
含义 亲本 母本 父本 杂交 自交 子一代 子二代
5、概念
自交：相同基因型个体之间的交配，植物自花传粉、同株异花传粉均属于自交。
父本：供应花粉的亲本
母本：接受花粉的植株
玉米：单性花
雄花
（只有雄蕊）
雌花
（只有雌蕊）
玉米雄花的花粉落在同一植株的雌花的柱头上,所完成的传粉过程也属于自交。
自交
异花传粉
杂交
异花传粉
思考：玉米用作遗传实验有什么优点？
纯种高茎
纯种矮茎
×
（杂交）
P(亲本)
高茎
F1(子一代)
×
（自交）
F2(子二代)
高茎 787 株
矮茎 277 株
约为 3 ： 1
1. 观察现象，提出问题
二. 一对相对性状的杂交实验
1.为什么子一代都是高茎而没有矮茎？
3.子二代中出现3:1的性状分离比是偶然的吗？
2.为什么子一代没有矮茎的，而子二代又出现了矮茎的呢？
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
种子形状 圆粒 5474 皱粒 1850 2.96：1
子叶颜色 黄色 6022 绿色 2001 3.01：1
花的颜色 红色 705 白色 224 3.15：1
豆荚形状 饱满 882 不饱满 299 2.95：1
豆荚颜色（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
F2中出现3：1的性状分离比不是偶然！
孟德尔还对豌豆其他6对相对性状进行了杂交实验，结果如下表
(1) 生物的性状是由遗传因子决定的(遗传因子不融合、不消失)
显性性状：由显性遗传因子控制（用 D 表示）
隐性性状：由隐性遗传因子控制（用 d 表示）
(2) 体细胞中遗传因子是成对存在的
纯种高茎豌豆DD
纯种矮茎豌豆dd
纯合子：
杂合子：
遗传因子组成相同的个体
遗传因子组成不同的个体，F1高茎豌豆Dd
(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。
配子中只含每对遗传因子的一个。
(4) 受精时，雌雄配子的结合是随机的。
含遗传因子 D 的配子，既可以与含遗传因子 D 的配子结合，又可以与含遗传因子 d 的配子结合。
dd
配子
d
d
Dd
D
d
配子
2. 解释现象，提出假说
二. 一对相对性状的杂交实验
dd
矮茎
配子
D
d
DD
高茎
D
d
F1
F2
P
D
d
Dd
Dd
DD
Dd
Dd
高茎
dd
矮茎
3 : 1
×
由此看来：
孟德尔的假设与实验结果是一致的，都是3:1
2.解释现象，提出假说
二. 一对相对性状的杂交实验
但是这无法证明假说正确与否
×
思考：有没有什么办法能进一步验证F1的遗传因子组成及产生配子的种类和比例？
找只产生隐性遗传因子的个体与之杂交，看子代表型及比例。
Dd
×
Dd
dd
D
d
配子
测交
后代
dd
高茎
矮茎
1 : 1
高茎
矮茎
d
测交实验验证
×
F1
高茎
矮茎
高茎
矮茎
30 ： 34
1 : 1
F1
看来F1是杂合子(Dd),产生D和d两种配子的比例为1:1；由此说明孟德尔的假设与实验事实是一致的，所以孟德尔的假设是对的！
3.根据假说，演绎推理
二. 一对相对性状的杂交实验
4.实验验证，得出结论
二. 一对相对性状的杂交实验
测交实验验证结果
×
F1
高茎
矮茎
高茎
矮茎
30 ： 34
看来F1是杂合子(Dd),产生D和d两种配子的比例为1:1；由此说明孟德尔的假设与实验事实是一致的，所以孟德尔的假设是对的！
设计测交实验预测结果
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
后人将孟德尔的实验结果归纳总结并将其命名为孟德尔第一定律，又称分离定律。
适用范围:
1、真核生物，有性生殖 2、细胞核遗传 3、一对相对性状的遗传
即进行有性生殖的真核生物的一对相对性状的细胞核遗传。
4.根据假说，得出结论
二. 一对相对性状的杂交实验
经观察和分析
发现问题
为什么F2中出现 3：1的性状分离比？
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
设计测交实验
演绎推理
分析杂交过程及测交分析和结果预测
做实验验证并
得出结论
测交实验结果完全符合假说
得出假说正确！
三、假说——演绎法
亲本杂交，子一代自交
提出4点
假说内容
画测交实验的遗传图解
做测交实验，得出结论
观察分析→提出问题→提出假说→演绎推理→实验验证
四. 遗传实验相关概念
父本：供应花粉的亲本
母本：接受花粉的植株
纯合子：纯种，自交后代不发生性状分离的个体。
杂合子：杂种，自交后代会发生性状分离的个体。
自交：相同基因型个体之间的交配，植物自花传粉、同株异花传粉均属于自交。
测交：与隐性性状个体杂交。
正交和反交：是一对相对而言的概念，若定义高茎（♀）X 矮茎（♂）为正交，则高茎（ ♂ ）X矮茎（ ♀ ）为反交。
相对性状：一种生物的同一性状的不同表现类型，如豌豆的高茎和矮茎。
显性性状：杂合子显现出来的性状。
隐性性状：在杂合子中隐而未现的性状。
性状分离：杂种（自交）后代同时出现显性性状和隐性性状的现象。
五. 性状分离比的模拟实验
小组合作讨论并思考
1. 甲乙两个小桶代表什么？
2. 桶内的彩色小球代表什么？
3. 为什么要摇动小桶，使球充分混合？
4. 随机抓取小球并组合，模拟了什么？
5. 两个桶中D和d的球数为什么要相同？
6. 已抓取的小球要放回小桶吗？
7. 能否将甲桶内只放D和d小球各1个？
8. 为什么要抓取多次？
六. 对分离现象解释（假说）的验证——测交
验证：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，还应该能够预测另外一些实验的结果。如果实验结果与预测相符，这个假说就得到了验证。
测交：孟德尔巧妙地设计了测交实验，让F1 （Dd）与隐性纯合子（dd）杂交。孟德尔根据假说，推出测交后代中高茎与矮茎植株的数量比应为1：1。
测交实验结果：在得到的166株后代中，87株是高茎的，79株是矮茎的，高茎与矮茎植株的数量比接近1：1 ，孟德尔测交实验的结果验证了他的假说。
测交的应用：可用于推测F1产生的配子及比例，进而推知F1遗传因子的组成。将未知基因型个体与隐性个体进行测交，可用相同办法判断该个体的基因组成。
七. 分离定律
后人把孟德尔一对相对性状的实验结果及其解释归纳为孟德尔第一定律，又称分离定律：
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。
八. 假说—演绎法
过程：观察分析→提出问题→提出假说→演绎推理→实验验证

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