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第5单元 遗传的基本规律和伴性遗传
第2课　基因的自由组合定律
[复习目标]　1.在阐明基因的自由组合定律的过程中，在理解生物的变异及生物多样性的基础上，形成生物进化观。(生命观念)　2.通过基因分离定律与自由组合定律的关系解读，研究自由组合定律的解题规律及方法，培养归纳与概括、演绎与推理及逻辑分析能力。(科学思维)　3.通过个体基因型的探究与自由组合定律的验证实验，掌握实验操作的方法，培养实验设计及结果分析的能力。(科学探究)　4.利用所学知识解释、解决生产、生活中有关遗传的问题。(社会责任)
考点一　自由组合定律的发现
1．两对相对性状杂交实验的“假说—演绎”分析
[教材深挖]
(1)(必修2 P9图1－6拓展)黄色圆粒豌豆种子中的黄色指的是种皮颜色还是子叶的颜色？
提示：子叶的颜色。
(2)(必修2 P10旁栏思考)要得到遗传因子组成为YyRr的黄色圆粒豌豆，亲代除黄色圆粒和绿色皱粒外，还可以有哪些类型？
提示：黄色皱粒(遗传因子组成为YYrr)和绿色圆粒(遗传因子组成为yyRR)杂交，可获得遗传因子组成为YyRr的黄色圆粒豌豆。
2．自由组合定律
(1)细胞学基础
(2)实质、发生时间及适用范围
[教材深挖]
(必修2 P12旁栏思考)孟德尔在总结遗传规律时，是否用到了归纳法？
提示：归纳法是从一类事物的一个个具体事实中总结出这类事物共性的逻辑思维方法。孟德尔在进行豌豆杂交实验时，研究了7对相对性状各自的遗传结果，发现了F2中显性性状个体与隐性性状个体的数量比约为3∶1，由此总结出遗传因子的传递规律，这个过程中就运用了归纳法。
3．孟德尔成功的原因分析
[教材深挖]
(必修2 P12思考·讨论)在豌豆杂交实验之前，孟德尔曾花了几年时间研究山柳菊，结果却一无所获，其原因主要有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。
[易错辨析]
1．F2的9∶3∶3∶1性状分离比一定依赖于雌雄配子的随机结合。(√)
2．若双亲豌豆杂交后子代表型之比为1∶1∶1∶1，则两个亲本基因型一定为YyRr×yyrr。(×)
3．基因自由组合定律是指F1产生的4种类型的雄配子和雌配子可以随机结合。(×)
4．F1产生基因型为YR的雌配子和基因型为YR的雄配子数量之比为1∶1。(×)
5．孟德尔提出了遗传因子、基因型和表型的概念。(×)
1．用分离定律分析两对相对性状的杂交实验
(1)过程分析
F2 1YY(黄)、2Yy(黄) 1yy(绿)
1RR(圆)、2Rr(圆) 1YYRR、2YyRR、2YYRr、4YyRr(黄圆) 1yyRR、2yyRr(绿圆)
1rr(皱) 1YYrr、2Yyrr(黄皱) 1yyrr(绿皱)
(2)结果分析：F2共有9种基因型，4种表型
2．自由组合、连锁、互换的分析
方式 条件
自由组合 至少有两对等位基因，位于非同源染色体上
连锁 两对或两对以上的等位基因位于一对同源染色体上
互换 减数分裂Ⅰ前期四分体中的同源染色体上的非姐妹染色单体片段交换，改变配子类型及比例
(1)以两对等位基因为例分析自由组合和连锁
自由组合 连锁
图示
配子 AB∶Ab∶aB∶ab＝1∶1∶1∶1 AB∶ab＝1∶1 Ab∶aB＝1∶1
(2)“连锁”类题目的计算技巧
以上图为例，让其自交：
①先计算其中一对等位基因自交结果：AA∶Aa∶aa＝1∶2∶1。
②根据连锁情况，有A必有B，有a必有b，对上述比例进行补充：AABB∶AaBb∶aabb＝1∶2∶1。
(3)连锁和互换类型分析：
若基因型为AaBb的个体测交后代出现四种表型，但基因型及比例为AaBb∶Aabb∶aaBb∶aabb＝42%∶8%∶8%∶42%，测交结果“两大”“两小”，且“两两相同”，出现这一结果的可能原因是A和B连锁，a和b连锁，位于同一对同源染色体上，且部分初级性母细胞在减数分裂形成四分体时期，同源染色体的非姐妹染色单体发生互换，产生四种类型配子，其类型及比例为AB∶Ab∶aB∶ab＝42%∶8%∶8%∶42%。
命题点1　围绕自由组合定律发生条件、过程及实质考查科学思维
1．(2022·岳阳一模)某植物的两对等位基因分别用Y、y和R、r表示，若基因型为YyRr的该植物个体自交，F1的基因型及比例为Y_R_∶Y_rr∶yyR_∶yyrr＝9∶3∶3∶1。下列叙述不是该比例出现的必要条件的是(　　)
A．两对等位基因Y、y和R、r位于非同源染色体上
B．两对等位基因Y、y和R、r各控制一对相对性状
C．减数分裂产生的雌雄配子不存在差别性致死现象
D．受精过程中各种基因型的雌雄配子的结合是随机的
解析：选B。只要两对等位基因Y、y和R、r位于非同源染色体上，无论各控制一对相对性状还是同时控制一对相对性状，基因型为YyRr的植株自交，后代的基因型及比例均为Y_R_∶Y_rr∶yyR_∶yyrr＝9∶3∶3∶1。
2.已知三对基因在染色体上的位置情况如图所示，且三对基因分别单独控制三对相对性状，下列说法正确的是(　　)
A．三对基因的遗传遵循基因的自由组合定律
B．基因型为AaDd的个体与基因型为aaDd的个体杂交的后代会出现4种表型，比例为3∶3∶1∶1
C．如果基因型为AaBb的个体在产生配子时没有发生互换，则它只产生4种配子
D．基因型为AaBb的个体自交，后代会出现4种表型，比例为9∶3∶3∶1
解析：选B。A、a和D、d基因以及B、b和D、d基因的遗传遵循基因的自由组合定律，但A、a和B、b基因的遗传不遵循基因的自由组合定律；基因A、a与基因D、d遵循自由组合定律，因此基因型为AaDd的个体与基因型为aaDd的个体杂交的后代会出现4种表型，比例为(1∶1)×(3∶1)＝3∶3∶1∶1；如果基因型为AaBb的个体在产生配子时没有发生互换，则它只产生2种配子；由于A、a和B、b基因的遗传不遵循基因的自由组合定律，因此，基因型为AaBb的个体自交，后代不一定会出现4种表型且比例不会为9∶3∶3∶1。
命题点2　围绕自由组合定律的验证及基因与染色体的关系考查科学探究
3．某植物的高茎(B)对矮茎(b)为显性，花粉粒长形(D)对圆形(d)为显性，花粉粒非糯性(E)对糯性(e)为显性，非糯性花粉遇碘液变蓝色，糯性花粉遇碘液呈棕色。现有品种甲(BBDDee)、乙(bbDDEE)、丙(BBddEE)和丁(bbddee)，进行了如下两组实验：
亲本 F1生殖细胞
组合一 甲×丁 BDe∶Bde∶bDe∶bde＝4∶1∶1∶4
组合二 丙×丁 BdE∶Bde∶bdE∶bde＝1∶1∶1∶1
下列叙述错误的是(　　)
A．由组合一可知，基因B/b和基因D/d位于同一对同源染色体上
B．组合一利用F1自交能验证基因的自由组合定律
C．由组合二可知，基因E/e和基因B/b位于不同对同源染色体上，利用F1自交，所得F2中杂合子占3/4
D．利用花粉鉴定法(检测F1花粉性状)验证基因的自由组合定律，可选用的亲本组合有甲×丙
解析：选B。由分析可知，B/b和D/d位于同一对同源染色体上，A正确。组合一中得出结论：B/b和D/d位于同一对同源染色体上，不遵循自由组合定律；对等位基因E/e而言，又因为F1产生的生殖细胞只含有e基因，因此组合一利用F1自交无法验证基因的自由组合定律，B错误。由分析可知，B/b和E/e位于两对同源染色体上，遵循自由组合定律；F1(BbddEe)自交所得的F2中纯合子所占的比例为4/16＝1/4，所以F2中杂合子所占的比例为1－1/4＝3/4，C正确。可通过观察F1花粉粒的形状和花粉遇碘液的颜色来验证基因的自由组合定律，因此两亲本杂交后F1中应同时含有D/d和E/e，符合条件的组合有乙×丁和甲×丙，D正确。
4．豌豆茎的高矮由一对等位基因D/d控制，现以自然种植的多株高茎豌豆和矮茎豌豆为亲本进行杂交产生F1。回答下列问题：
(1)高茎豌豆与矮茎豌豆杂交产生的F1均表现高茎的原因是__________________。
F1自交产生的F2出现3∶1的性状分离比，产生这一分离比需要满足的条件还有①______________________________；②各种类型配子活力相同；③各类配子参与受精的概率相同；④______________________。
(2)豌豆容易感染白粉病，现将一个抗白粉病基因B导入F1的染色体上。请设计一个最简单的实验，以探究抗白粉病基因是否与控制茎高矮的基因在一对同源染色体上。
实验设计思路：__________________。
结果与结论：①若后代的表型及比例为_______________，则基因B与基因D、d位于两对同源染色体上。
②若后代的表型及比例为________________________________________，则基因B与基因D、d位于一对同源染色体上，且没有发生互换。
解析：(1)因为豌豆是自花传粉、闭花受粉植物，自然条件下为纯种，且高茎对矮茎为完全显性，因此高茎豌豆与矮茎豌豆杂交后代表现为高茎。只有F1产生D、d配子的比例为1∶1、各种类型配子活力相同、配子参与受精的概率相同、各受精卵的存活率相等，F1自交产生的F2才出现3∶1的性状分离比。(2)让F1自交产生F2，统计F2的表型及比例，可证明基因B与基因D/d的位置关系。若后代抗病高茎∶抗病矮茎∶感病高茎∶感病矮茎＝9∶3∶3∶1，则基因B与基因D、d位于两对同源染色体上；若后代的表型及比例为抗病高茎∶感病矮茎＝3∶1或抗病高茎∶感病高茎∶抗病矮茎＝2∶1∶1，则基因B与基因D、d位于一对同源染色体上，且没有发生互换。
答案：(1)豌豆是自花传粉、闭花受粉植物，自然条件下为纯种，且高茎对矮茎为完全显性　①F1产生D、d配子的比例为1∶1　④各受精卵的存活率相等　(2)F1自交产生F2，统计F2的表型及比例　①抗病高茎∶抗病矮茎∶感病高茎∶感病矮茎＝9∶3∶3∶1　②抗病高茎∶感病矮茎＝3∶1或抗病高茎∶感病高茎∶抗病矮茎＝2∶1∶1
[技法提炼]　验证两对基因是否位于两对同源染色体上的方法
验证方法 结论
自交法 F1自交后代的性状分离比为9∶3∶3∶1或其变形(9∶7、9∶3∶4、9∶6∶1等)，则符合基因的自由组合定律，由位于两对同源染色体上的两对等位基因控制
测交法 F1测交后代的性状比例为1∶1∶1∶1或其变形(1∶3、1∶2∶1等)，则符合基因的自由组合定律，由位于两对同源染色体上的两对等位基因控制
花粉鉴定法 F1若产生4种花粉，比例为1∶1∶1∶1，则符合自由组合定律
单倍体育种法 取花药离体培养，用秋水仙素处理单倍体幼苗，若植株有4种表型，比例为1∶1∶1∶1，则符合自由组合定律
考点二　自由组合定律应用的题型突破
题型1　“拆分法”求解自由组合定律计算问题
题型分类 解题规律 示例
种类问题 配子类型(配子种类数) 2n(n为等位基因对数) AaBbCCDd产生配子种类数为23＝8种
配子间结合方式 配子间结合方式种类数等于配子种类数的乘积 AABbCc×aaBbCC配子间结合方式种类数为4×2＝8种
子代基因型(或表型)种类 双亲杂交(已知双亲基因型)，子代基因型(或表型)等于各性状按分离定律所求基因型(或表型)的乘积 AaBbCc×Aabbcc，基因型为3×2×2＝12种，表型为2×2×2＝8种
概率问题 基因型(或表型)的比例 按分离定律求出相应基因型(或表型)的比例，然后利用乘法原理进行组合 AABbDd×aaBbdd，F1中AaBbDd所占的比例为1×1/2×1/2＝1/4
纯合子或杂合子出现的比例 按分离定律求出纯合子的概率的乘积为纯合子出现的比例，杂合子概率＝1－纯合子概率 AABbDd×AaBBdd杂交，AABBdd所占比例为1/2×1/2×1/2＝1/8
[对点突破]
1．已知A与a、B与b、D与d三对等位基因自由组合且为完全显性，基因型分别为AabbDd、AaBbDd的两个个体进行杂交。下列关于杂交后代的推测，正确的是(　　)
A．杂合子占的比例为7/8
B．基因型的种类有18种，AabbDd个体占的比例为1/16
C．与亲本基因型不同的个体占的比例为1/4
D．表型有6种，aabbdd个体占的比例为1/32
解析：选A。纯合子的比例为1/2×1/2×1/2＝1/8，则杂合子占的比例为1－1/8＝7/8，A正确；基因型种类有3×2×3＝18(种)，AabbDd个体占的比例为1/2×1/2×1/2＝1/8，B错误；与亲本基因型相同的个体占1/2×1/2×1/2＋1/2×1/2×1/2＝1/4，则与亲本基因型不同的个体占的比例为1－1/4＝3/4，C错误；子代表型有2×2×2＝8(种)，aabbdd个体占的比例为1/4×1/2×1/4＝1/32，D错误。
题型2　“逆向组合法”推断亲本基因型问题
(1)利用基因填充法解答自由组合遗传题
①根据亲本和子代的表型写出亲本和子代的基因填充式，如基因式可表示为A_B_、A_bb。
②根据基因填充式推出基因型(此方法只适用于亲本和子代表型已知且显隐性关系已知时)。
(2)根据子代表型及比例推测亲本基因型
规律：根据子代表型及比例拆分为分离定律的分离比，确定每一对相对性状的亲本基因型，再组合。如：
①9∶3∶3∶1 (3∶1)(3∶1) (Aa×Aa)(Bb×Bb)。
②1∶1∶1∶1 (1∶1)(1∶1) (Aa×aa)(Bb×bb)。
③3∶3∶1∶1 (3∶1)(1∶1) (Aa×Aa)(Bb×bb)。
④3∶1 (3∶1)×1 (Aa×Aa)(BB×BB)或(Aa×Aa)(BB×Bb)或(Aa×Aa)(BB×bb)或(Aa×Aa)(bb×bb)。
[对点突破]
2．豌豆的花色和花的位置分别由基因A、a和B、b控制，基因型为AaBb的豌豆植株自交获得的子代表型及比例是红花顶生∶白花顶生∶红花腋生∶白花腋生＝9∶3∶3∶1。将红花腋生与白花顶生豌豆植株作为亲本进行杂交得到F1，F1自交得到的F2表型及比例是白花顶生∶红花顶生∶白花腋生∶红花腋生＝15∶9∶5∶3，则亲本植株的基因型是(　　)
A．AAbb与aaBB　　　 B．Aabb与aaBB
C．AAbb与aaBb D．Aabb与aaBb
解析：选B。根据题意分析，红花腋生的基因型为A_bb，白花顶生的基因型为aaB_，两者杂交得到的F1自交，F2表型及比例是白花顶生∶红花顶生∶白花腋生∶红花腋生＝15∶9∶5∶3，其中白花∶红花＝5∶3，说明F1为1Aa、1aa，顶生∶腋生为3∶1，说明F1为Bb，因此亲本红花腋生的基因型为Aabb，白花顶生的基因型为aaBB。
3．玉米种子颜色由三对等位基因控制，符合基因自由组合定律。A、C、R基因同时存在时为有色，其余基因型都为无色。一棵有色种子的植株Z与三棵植株杂交得到的结果为：AAccrr×Z→有色∶无色＝1∶1；aaCCrr×Z→有色∶无色＝1∶3；aaccRR×Z→有色∶无色＝1∶1；Z植株的基因型为(　　)
A．AaCCRr B．AACCRr
C．AaCcrr D．AaCcRR
解析：选A。已知玉米有色种子必须同时具备A、C、R三个基因，否则为无色。则有色种子的基因型为A_C_R_，其余基因型都为无色。一棵有色种子的植株Z与三棵植株杂交得到的结果为：①AAccrr×Z→有色∶无色＝1∶1，说明有色种子的比例为1/2×1×1，则植株Z的基因型是A_CcRR或A_CCRr；②aaCCrr×Z→有色∶无色＝1∶3，则有色种子的比例算式1/4×1×1不存在，只能是1/2×1/2×1，则植株Z的基因型是AaC_Rr；③aaccRR×Z→有色∶无色＝1∶1，说明有色种子的比例为1/2×1×1，则植株Z的基因型是AaCCR_或AACcR_。根据上面三个过程的结果可以推知，该有色植株的基因型为AaCCRr。
题型3　“十字交叉法”解答遗传病的概率计算问题
(1)当两种遗传病之间具有“自由组合”关系时，各种患病情况的概率分析如下：
(2)根据序号所示进行相乘得出相应概率再进一步拓展如表：
序号 类型 计算公式
① 同时患两病概率 mn
② 只患甲病概率 m(1－n)
③ 只患乙病概率 n(1－m)
④ 不患病概率 (1－m)(1－n)
拓展求解 患病概率 ①＋②＋③或1－④
[对点突破]
4．人体耳垂离生(A)对连生(a)为显性，眼睛棕色(B)对蓝色(b)为显性，两对基因自由组合。一个棕眼离生耳垂的男人与一个蓝眼离生耳垂的女人婚配，生了一个蓝眼连生耳垂的孩子。倘若他们再生育，未来子女为蓝眼离生耳垂、蓝眼连生耳垂的几率分别是(　　)
A．1/4，1/8 B．1/8，1/8
C．3/8，1/8 D．3/8，1/2
解析：选C。根据题意分析可知，棕眼离生耳垂的男人基因型为A_B_，蓝眼离生耳垂的女人基因型为A_bb，生了一个蓝眼连生耳垂的孩子，其基因型为aabb，因此，父母的基因型为AaBb和Aabb，所以他们再生育，未来子女为蓝眼离生耳垂的几率是1/2×3/4＝3/8；未来子女为蓝眼连生耳垂的几率是1/2×1/4＝1/8。
题型4　控制遗传性状的基因对数的判断
(1)巧用“性状比之和”，快速判断控制遗传性状的基因的对数
①自交情况下，得到的“性状比之和”是4的几次方，就说明自交的亲代中含有几对等位基因；
②测交情况下，得到的“性状比之和”是2的几次方，则该性状就由几对等位基因控制。
(2)两步法分析涉及多对等位基因的遗传问题
第一步，确定控制某性状的等位基因的对数：常用“拆分法”把题中出现的概率——如1/64进行拆分，即1/64＝(1/4)3，从而推测控制一对相对性状的等位基因对数(3对)。
第二步，弄清各种表型对应的基因型。弄清这个问题以后，用常规的方法推断出子代的基因型种类或某种基因型的比例，然后进一步推断出子代表型的种类或某种表型的比例。
(3)利用(3/4)n、(1/4)n推导
依据n对等位基因自由组合且为完全显性时，F2中每对等位基因都至少含有一个显性基因的个体所占比例是(3/4)n，隐性纯合子所占比例是(1/4)n，可快速推理基因型。
[对点突破]
5．已知某种植物籽粒的红色和白色为一对相对性状，这一对相对性状受到多对等位基因的控制。某研究小组将若干个籽粒红色与白色的纯合亲本杂交，结果如图所示。下列相关说法错误的是(　　)
A．控制红色和白色相对性状的基因分别位于三对同源染色体上
B．第Ⅰ、Ⅱ组杂交组合产生的F1的基因型均可能有3种
C．第Ⅲ组杂交组合中F1的基因型只有1种
D．第Ⅰ组的F1测交后代中红色和白色的比例为3∶1
解析：选D。根据第Ⅲ组产生的F2的比例为63∶1，总份数为64(43)，说明控制该性状的基因有三对，它们分别位于三对同源染色体上，并且F1的基因型只有AaBbCc 1种；根据第Ⅰ、Ⅱ组F2的性状比例分别为3∶1、15∶1可知，第Ⅰ组的F1的基因型中只有一对基因为杂合，另两对基因为隐性纯合，则第Ⅰ组的F1的基因型有3种，第Ⅱ组的F1的基因型中有两对基因为杂合，另一对基因为隐性纯合，则第Ⅱ组的F1的基因型有3种；由于第Ⅰ组的F1只能产生两种配子，因此，它与aabbcc个体测交产生的后代中红色和白色的比例为1∶1。
[真题演练]
1．(2021·浙江6月选考)某玉米植株产生的配子种类及比例为YR∶Yr∶yR∶yr＝1∶1∶1∶1。若该个体自交，其F1中基因型为YyRR个体所占的比例为(　　)
A．1/16　　　　　　 B．1/8
C．1/4 D．1/2
解析：选B。分析题干信息可知：该玉米植株产生的配子种类及比例为YR∶Yr∶yR∶yr＝1∶1∶1∶1，其中Y∶y＝1∶1，R∶r＝1∶1，故推知该植株基因型为YyRr，若该个体自交，其F1中基因型为YyRR个体所占的比例为1/2×1/4＝1/8，B正确。
2．(2021·全国乙卷)某种二倍体植物的n个不同性状由n对独立遗传的基因控制(杂合子表现显性性状)。已知植株A的n对基因均杂合。理论上，下列说法错误的是(　　)
A．植株A的测交子代会出现2n种不同表型的个体
B．n越大，植株A测交子代中不同表型个体数目彼此之间的差异越大
C．植株A测交子代中n对基因均杂合的个体数和纯合子的个体数相等
D．n≥2时，植株A的测交子代中杂合子的个体数多于纯合子的个体数
解析：选B。若n＝1，则植株A测交会出现2(21)种不同的表型，若n＝2，则植株A测交会出现4(22)种不同的表型，以此类推，当n对等位基因测交时，会出现2×2×2×2×…＝2n种不同的表型，A正确；n越大，植株A测交子代中表型的种类数目越多，但各表型的比例相等，与n的大小无关，B错误；植株A测交子代中n对基因均杂合的个体数和纯合子的个体数相等，占子代个体总数的比例均为，C正确；植株A的测交子代中，纯合子的个体数所占比例为，杂合子的个体数所占比例为1－，当n≥2时，杂合子的个体数多于纯合子的个体数，D正确。
3．(2022·全国乙卷)某种植物的花色有白、红和紫三种，花的颜色由花瓣中色素决定，色素的合成途径是：白色红色紫色。其中酶1的合成由基因A控制，酶2的合成由基因B控制，基因A和B位于非同源染色体上，回答下列问题：
(1)现有紫花植株(基因型为AaBb)与红花杂合体植株杂交，子代植株表型及其比例为________________；子代中红花植株的基因型是________________；子代白花植株中纯合体所占的比例是________________。
(2)已知白花纯合体的基因型有2种。现有1株白花纯合体植株甲，若要通过杂交实验(要求选用1种纯合体亲本与植株甲只进行1次杂交)来确定其基因型，请写出所选用的亲本基因型、预期实验结果和结论。__________。
解析：(1)由题干信息可以推出，红花杂合体植株的基因型为Aabb，其与紫花植株(基因型为AaBb)杂交，子代红花植株的基因型为AAbb(所占比例为1/4×1/2＝1/8)和Aabb(所占比例为1/2×1/2＝1/4)，所占比例之和为3/8；子代白花植株的基因型为aaBb(所占比例为1/4×1/2＝1/8)和aabb(所占比例为1/4×1/2＝1/8)，所占比例之和为1/4；子代紫花植株的基因型为AABb(所占比例为1/4×1/2＝1/8)和AaBb(所占比例为1/2×1/2＝1/4)，所占比例之和为3/8。(2)白花纯合体植株甲的基因型为aaBB或aabb；若选择白花纯合个体(基因型为aaBB或aabb)与其杂交，子代植株全部表现为白花；若选择紫花纯合个体(基因型为AABB)与其杂交，子代植株全部表现为紫花；若选择红花纯合个体(基因型为AAbb)与其杂交，若子代全部表现为紫花，则植株甲的基因型为aaBB，若子代全部表现为红花，则植株甲的基因型为aabb。
答案：(1)紫花∶红花∶白花＝3∶3∶2　AAbb和Aabb　1/2　(2)选用的亲本基因型为AAbb。预期实验结果和结论：若子代植株全开紫花，则植株甲的基因型为aaBB；若子代植株全开红花，则植株甲的基因型为aabb
[长句特训]
　某种玉米的茎秆颜色由三对独立遗传的基因(A、a，B、b，C、c)控制，至少要有一对基因隐性纯合时才表现为紫茎，否则为绿茎。现有甲、乙两种紫茎玉米品系，若分别自交，子代均为紫茎，若甲、乙品系杂交，子代均为绿茎。回答下列问题：
设问形式1　逆向推理类命题
(1)为探究上述甲、乙品系杂交的基因型组合类型，某同学将甲乙杂交所得的绿茎玉米自交，统计F2植株的表型，结果为绿茎占9/16，请写出甲、乙杂交基因型组合的一种可能的情况：___________。
设问形式2　科学探究类命题
(2)已知上述甲乙两品系间有两对基因不同，现有一株紫茎玉米(丙)，与纯合绿茎玉米只有一对基因有差异，请设计实验探究植株丙的基因型是否与甲、乙之一的基因型相同？(写出实验思路及可能的结果结论即可)
实验思路：_____________________________。
结果结论：_________________。
解析：(1)如果甲乙杂交所得的绿茎玉米自交(A_B_C_)，F2植株的表型绿茎占9/16＝3/4×3/4，说明F1含有两对等位基因，则甲、乙杂交基因型组合有三种，其中的一种可能的情况：AABBcc×aaBBCC(或AABBcc×AAbbCC或AAbbCC×aaBBCC)。(2)实验思路如下：丙与甲、乙分别杂交，观察子代表型及其比例。结果结论：若子代均为绿茎(A_B_C_)则说明丙与甲、乙基因型均不同，例如丙是aaBBCC，甲是AAbbCC，乙是AABBcc，子代都是A_B_C_。若其中有一组杂交子代为紫茎，则丙与甲、乙其中之一相同，例如丙是aaBBCC，甲也是aaBBCC，则子代都是紫茎aaBBCC。
答案：(1)AABBcc×aaBBCC(或AABBcc×AAbbCC或AAbbCC×aaBBCC)　(2)丙与甲、乙分别杂交　子代若均为绿茎，则说明丙与甲、乙基因型均不同；若其中有一组杂交子代为紫茎，则丙与甲、乙其中之一相同
第2课　基因的自由组合定律
[基础练透]
1．某个体的基因型为AaBBDdEe，每对基因均独立遗传。下列说法正确的是(　　)
A．该个体可产生16种基因型的配子
B．该个体自交后代有27种基因型
C．该个体自交后代中纯合子所占的比例为1/64
D．该个体测交后代中基因型与亲本相同的个体占1/8
解析：选B。解决自由组合定律的问题可拆成每对基因的分离定律来解决，分别求每对基因的结果并最后乘积。该个体可产生2×1×2×2＝8种基因型的配子，A错误；该个体自交后代有3×1×3×3＝27种基因型，B正确；该个体自交后代中纯合子所占的比例为1/2×1×1/2×1/2＝1/8，C错误；测交是与隐性纯合子杂交，该个体测交后代中基因型与亲本相同的个体占1/2×0×1/2×1/2＝0，D错误。
2．果蝇的灰身(A)与黑身(a)、大脉翅(B)与小脉翅(b)是两对相对性状，相关基因位于常染色体上且独立遗传。灰身大脉翅的雌蝇和灰身小脉翅的雄蝇杂交，子代中47只为灰身大脉翅，49支为灰身小脉翅，17只为黑身大脉翅，15只为黑身小脉翅。下列说法错误的是(　　)
A．亲本中雌雄果蝇的基因型分别为AaBb和Aabb
B．亲本雌蝇产生卵的基因组成种类数为4种
C．子代中表型为灰身大脉翅个体的基因型有4种
D．子代中灰身小脉翅雌雄个体相互交配的子代中会出现黑身小脉翅个体
解析：选C。亲本中灰身雌果蝇与灰身雄果蝇杂交，后代中灰身与黑身的比为(47＋49)∶(17＋15)＝96∶32＝3∶1，说明两个亲本都是杂合子，即基因型都是Aa，大脉翅雌果蝇与小脉翅雄果蝇杂交，后代中大脉翅与小脉翅的比为(47＋17)∶(49＋15)＝64∶64＝1∶1，说明大脉翅的雌果蝇的基因型为Bb，雄果蝇的基因型为bb，因此可知亲本中灰身大脉翅雌果蝇的基因型为AaBb，灰身小脉翅雄果蝇的基因型为Aabb，A正确；亲本雌蝇的基因型为AaBb，因此它可产生基因组成为AB、Ab、aB和ab 4种类型的卵细胞，B正确；由于亲本的基因型为AaBb和Aabb，所以它们的后代中灰身A_大脉翅B_的基因型有AABb、AaBb两种基因型，C错误；子代中灰身小脉翅雌雄果蝇的基因型均为AAbb和Aabb，因此这些个体相互交配，后代中会出现aabb黑身小脉翅的个体，D正确。
3．已知水稻的抗旱性(A)和多颗粒(B)属显性性状，各由一对等位基因控制且独立遗传。现有抗旱、多颗粒植株若干，对其进行测交，子代的性状分离比为抗旱多颗粒∶抗旱少颗粒∶敏旱多颗粒∶敏旱少颗粒＝2∶2∶1∶1，若这些抗旱多颗粒的植株相互传粉，后代性状分离比为(　　)
A．9∶3∶3∶1　　　 B．24∶8∶3∶1
C．15∶5∶3∶1 D．25∶15∶15∶9
解析：选B。由题意可知水稻的抗旱性(A)和多颗粒(B)的遗传遵循基因的自由组合定律。因此，对测交结果中每一对相对性状可进行单独分析，抗旱∶敏旱＝2∶1，多颗粒∶少颗粒＝1∶1，则提供的抗旱、多颗粒植株产生的配子中A∶a＝2∶1，B∶b＝1∶1，让这些植株相互传粉，敏旱(aa)占(1/3)2＝1/9，抗旱占8/9，少颗粒(bb)占(1/2)2＝1/4，多颗粒占3/4。根据基因的自由组合定律，后代性状分离比为(8∶1)×(3∶1)＝24∶8∶3∶1。
4．在豚鼠中，黑色(C)对白色(c)是显性，毛皮粗糙(R)对毛皮光滑(r)是显性，能验证自由组合定律的最佳组合是(　　)
A．黑色光滑×白色光滑→18黑色粗糙∶16白色光滑
B．黑色光滑×白色粗糙→25黑色粗糙
C．黑色粗糙×白色粗糙→15黑色粗糙∶7黑色光滑∶16白色粗糙∶3白色光滑
D．黑色粗糙×白色光滑→10黑色粗糙∶9黑色光滑∶8白色粗糙∶11白色光滑
解析：选D。验证基因的自由组合定律应该进行测交：CcRr(黑色粗糙)个体与ccrr(白色光滑)个体杂交，后代表型及比例为黑色粗糙∶黑色光滑∶白色粗糙∶白色光滑＝1∶1∶1∶1，说明在F1产生配子时，在等位基因分离的同时，非同源染色体上的非等位基因自由组合，能验证基因自由组合规律。因此在豚鼠中，黑色(C)对白色(c)、毛皮粗糙(R)对毛皮光滑(r)是显性，能验证基因的自由组合定律的最佳杂交组合是黑色粗糙×白色光滑→10黑色粗糙∶9黑色光滑∶8白色粗糙∶11白色光滑≈1∶1∶1∶1。
5．(2022·辽宁模拟)豌豆的花腋生和顶生(受基因A、a控制)，半无叶型和普通叶型(受基因F、f控制)是两对相对性状。现利用花腋生普通叶型植株甲、花顶生普通叶型植株乙和花腋生半无叶型植株丙进行杂交实验，实验结果如表所示。则甲、乙、丙的基因型分别是(　　)
亲本组合 F1的表型及其比例
甲×乙 花腋生普通叶型∶花顶生普通叶型＝1∶1
乙×丙 花腋生普通叶型∶花腋生半无叶型＝1∶1
甲×丙 全部表现为花腋生普通叶型
A．AaFF、aaFF、AAff
B．AaFf、aaFf、AAff
C．AaFF、aaFf、AAff
D．AaFF、aaFf、Aaff
解析：选C。花腋生普通叶型植株甲中花腋生为显性、普通叶为显性，即甲为A_F_，花顶生普通叶型植株乙中花顶生为隐性、普通叶为显性，即乙为aaF_，甲(A_F_)×乙(aaF_)，后代全为普通叶，说明甲和乙中关于叶型的基因型中有一个是显性纯合子(FF)，有一个是杂合子(Ff)，后代花腋生∶花顶生＝1∶1，即甲中关于花腋生的基因组成为Aa。甲(AaF_)×丙(A_ff)杂交，后代全部表现为普通叶型，说明甲中关于叶型的基因型为FF，即甲的基因型为AaFF。则乙的基因型为aaFf，甲和丙杂交后代全为花腋生，说明丙中关于花腋生的基因型为AA，故丙的基因型为AAff。
6．(2022·石家庄模拟)袁隆平曾研发两个水稻新品种：一是把吸镉的基因敲除的“低镉稻”，二是耐盐碱的“海水稻”，有关遗传分析具体见表。下列叙述错误的是(　　)
水稻品种 相关基因 基因所在位置 表型
普通水稻 — — 高镉不耐盐
海水稻 A＋ 2号染色体 高镉耐盐
低镉稻 B－ 6号染色体 低镉不耐盐
注：A＋表示转入的耐盐基因，B－表示吸镉基因被敲除，普通水稻不含耐盐基因但含有吸镉基因，基因型用A－A－B＋B＋表示。A＋对A－为显性，B＋B－为中镉稻。
A．B＋对B－为不完全显性
B．A＋基因与B＋基因遗传时遵循基因的自由组合定律
C．欲检验海水稻是否为纯合子，最简便的方法是测交
D．可采用杂交育种的方法获得能稳定遗传的低镉耐盐水稻
解析：选C。B＋B－为中镉稻，由此可见，B＋对B－为不完全显性，A正确；由表格可知，A＋基因与B＋基因分别位于2号和6号染色体上，即两对基因位于非同源染色体上，因此遵循基因的自由组合定律，B正确；欲检验海水稻是否为纯合子，最简便的方法是让该海水稻进行自交，若后代出现性状分离，则为杂合子，反之为纯合子，C错误；通过杂交育种可将低镉和耐盐的优良性状集中在一起，获得能稳定遗传的低镉耐盐水稻，D正确。
7．(多选)某植物花的红色和白色受多对等位基因控制，用该种植物的三个基因型不同的红花纯系(甲、乙、丙)分别与白花纯系杂交，其子一代都开红花，子二代都出现了白花植株，且红花和白花的比例分别为15∶1、63∶1、4095∶1。下列描述正确是(　　)
A．这对相对性状至少受6对等位基因控制
B．只有当每对基因都有显性基因存在时才表现为红色
C．让甲和乙杂交，其子二代开白花概率的最大值是1/64
D．让甲与白花纯系杂交的子一代测交，其子代红花∶白花为3∶1
解析：选AD。由分析可知，控制花色的基因遵循基因的自由组合定律，红花和白花的比例分别为15∶1、63∶1、4095∶1，说明只有纯隐性个体才会表现为白花；子二代中红花和白花的比例为15∶1时，说明子一代有2对基因是杂合的；子二代中红花和白花的比例为63∶1时，说明子一代有3对基因是杂合的；子二代中红花和白花的比例为4095∶1也就是(1/4)6＝1/4096时，说明子一代有6对基因是杂合的，A正确。由以上分析可知，只要所有等位基因中任何一对有显性基因存在就会表现为红色，B错误。让甲和乙杂交，如果两个体的显性基因均不同，由以上分析可知，不同的显性基因有2＋3＝5对，则子二代开白花的概率的最大值是(1/4)5＝1/1024，如果有相同的显性基因，则没有开白花的个体，C错误。让甲与白花纯系杂交，子一代有2对基因是杂合的，子一代测交，其子代红花∶白花为3∶1，D正确。
8．(2022·安徽凤阳中学模拟)某自花传粉植物的紫苗(A)对绿苗(a)为显性，紧穗(B)对松穗(b)为显性，黄种皮(D)对白种皮(d)为显性。假设这三对等位基因是自由组合的。现以绿苗紧穗白种皮的纯合品种作母本，以紫苗松穗黄种皮的纯合品种作父本进行杂交实验，结果F1表现为紫苗紧穗黄种皮。回答下列问题：
(1)如果只考虑穗型和种皮颜色这两对性状，请写出F2的表型及其比例__________________。
(2)如果生产上要求长出的植株一致表现为紫苗紧穗黄种皮，那么播种F1植株所结的全部种子后，长出的全部植株是否都表现为紫苗紧穗黄种皮？为什么？_________________。
(3)如果需要选育绿苗松穗白种皮的品种，那么能否从播种F1植株所结种子长出的植株中选到？为什么？______________。
(4)如果杂交失败，导致自花受粉，则子代植株的表型为________________，基因型为________。
解析：(1)由题意可知，紫苗(A)对绿苗(a)，紧穗(B)对松穗(b)，黄种皮(D)对白种皮(d)是三对相对性状，其遗传符合自由组合规律，则用于杂交实验的母本(绿苗紧穗白种皮的纯合品种)的基因型为aaBBdd，父本(紫苗松穗黄种皮纯合品种)的基因型是AAbbDD，其杂交F1基因型为AaBbDd，三对基因全为杂合，表型全为紫苗紧穗黄种皮，播种F1植株所结的种子长成的植株为F2植株，如果只考虑穗型和种皮颜色两对性状，则F2就会有四种表型，为紧穗黄种皮∶紧穗白种皮∶松穗黄种皮∶松穗白种皮＝9∶3∶3∶1。(2)F1植株(AaBbDd)是杂合子，自交后会发生性状分离，所结的全部种子的基因型有27种，有纯合子也有杂合子，长出的全部植株有8种表型，因此播种F1植株所结种子长出的全部植株不都表现为紫苗紧穗黄种皮。(3)如果需要选育绿苗松穗白种皮(aabbdd)，F1植株所结的全部种子的基因型中有aabbdd，该基因型种子长出的植株即是绿苗松穗白种皮，因此能从播种F1植株所结种子长出的植株中选育绿苗松穗白种皮的品种，即F1植株三对基因都是杂合的，F2能分离出表现绿苗松穗白种皮的类型。(4)如果杂交失败，导致自花受粉，则母本绿苗紧穗白种皮的纯合品种(aaBBdd)自交后，子代是绿苗紧穗白种皮(aaBBdd)。
答案：(1)紧穗黄种皮∶紧穗白种皮∶松穗黄种皮∶松穗白种皮＝9∶3∶3∶1　(2)不是，因为F1植株是杂合体，F2会发生性状分离　(3)能，因为F1植株三对基因都是杂合的，F2能分离出表现绿苗松穗白种皮的类型　(4)绿苗紧穗白种皮　aaBBdd
[能力提升]
9．豌豆灰种皮(G)对白种皮(g)为显性，黄子叶(Y)对绿子叶(y)为显性，两对基因独立遗传。现将基因型为GGyy与ggYY的豌豆植株杂交，再让F1自交得F2。下列相关结论错误的是(　　)
A．F1植株上所结的种子，种皮细胞的基因组成是GgYy
B．F1植株上所结的种子，子叶颜色的分离比为黄色∶绿色＝3∶1
C．若F2自交，F2植株上所结的种子，种皮颜色的分离比为5∶3
D．若F2自交，F2植株上所结的种子，灰种皮绿子叶与白种皮黄子叶的比为9∶5
解析：选C。F1植株上所结种子的种皮是母本的珠被发育来的，基因型与母本相同，故种皮基因型为GgYy；Yy自交后代基因型及比例为YY∶Yy∶yy＝1∶2∶1，所以子叶的颜色是黄色∶绿色＝3∶1；F2植株所结种子种皮颜色分离比为3∶1；F2自交，F2所结种子中，灰种皮占3/4，白种皮占1/4，黄子叶占5/8，绿子叶占3/8，所以灰种皮绿子叶与白种皮黄子叶比为9∶5。
10．(2022·烟台模拟)如图表示孟德尔揭示两个遗传定律时，所选用的豌豆实验材料及其体内相关基因控制的性状显隐性及其在染色体上的分布。下列叙述正确的是(　　)
甲　　　 　乙　　 　丙　　　　丁
A．甲、乙个体减数分裂时可以恰当地揭示孟德尔自由组合定律的实质
B．丙个体YyRr自交子代表型比例为9∶3∶3∶1属于孟德尔的假说内容
C．丁个体DdYyrr测交子代会出现四种表型，比例为1∶1∶1∶1
D．孟德尔用假说—演绎法揭示基因分离定律时，可以选甲、乙、丙、丁为材料
解析：选D。用两对等位基因的减数分裂揭示自由组合定律的实质，个体必须含有两对等位基因，甲只有一对等位基因，乙也只有一对等位基因，A错误；YyRr自交后代的表型比例是9∶3∶3∶1，是实验现象，不是提出的假说，B错误；丁个体Y(y)与D(d)连锁，不遵循自由组合定律，因此丁个体DdYyrr测交子代表型是2种，比例为1∶1，C错误；孟德尔揭示分离定律，用至少具有一对相对性状的个体进行，因此甲、乙、丙、丁都可以作为材料，D正确。
11．(多选)科研人员为探究月季连续开花与非连续开花这一对相对性状的遗传特点。假设一：该性状由两对常染色体上的两对等位基因(A、a，B、b)控制，aabb表现为连续开花。假设二：该性状由一对常染色体上的两对等位基因(A、a，B、b)控制，aabb表现为连续开花。用纯合亲本进行如下杂交实验，下列相关叙述错误的是(　　)
杂交组合一：P连续开花(父本)×非连续开花(母本)→F1非连续开花
杂交组合二：P非连续开花(父本)×连续开花(母本)→F1非连续开花
A．依据实验结果推断：控制上述月季开花性状的基因位于细胞核中
B．若该性状遗传符合假设一，则非连续开花的基因型有8种
C．若该性状遗传符合假设一，F1测交子代中连续开花∶非连续开花＝1∶1，则F1的基因型是AAbb
D．若该性状遗传符合假设二，F1自由交配后代中连续开花∶非连续开花＝16∶84，则F1配子AB∶ab∶Ab∶aB＝6∶6∶1∶1
解析：选CD。杂交组合二的母本是连续开花，如果基因位于细胞质中，杂交组合二后代表型应该与母本相同，表现为连续开花；杂交组合一与杂交组合二是正反交实验，但是杂交子代结果相同，则控制上述月季开花性状的基因位于细胞核中，而不是细胞质中，A正确。杂交组合一和杂交组合二说明非连续开花对连续开花是显性性状，若月季这一相对性状由位于两对常染色体上的两对等位基因(A、a，B、b)控制，则连续开花的基因型是aabb，非连续开花的基因型是A_B_、A_bb、aaB_，有8种，B正确。将F1与连续开花(aabb)亲本杂交，子代表型及比例为连续开花∶非连续开花＝1∶1，则F1的基因型是Aabb或aaBb，则非连续开花亲本的基因型AAbb或aaBB，C错误。若月季这一相对性状由位于一对常染色体上的两对等位基因(A、a，B、b)控制，则纯合连续开花(aabb)与纯合非连续开花(AABB)月季杂交，所得F1(AaBb)相互传粉，如果F1形成配子时不发生互换现象，会产生配子类型及比例为AB∶ab＝1∶1，相互传粉后，后代表型及比例为连续开花∶非连续开花＝1∶3，与题意不符，故F1通过减数分裂产生配子时发生互换现象，由后代连续开花∶非连续开花＝16∶84得aabb占16/100，可得配子比例为4/10ab、4/10AB、1/10Ab、1/10aB，配子的类型及比例为AB∶ab∶Ab∶aB＝4∶4∶1∶1，D错误。
12．(2022·泰安一模)豌豆的高茎对矮茎为完全显性，由一对等位基因B、b控制；花腋生对顶生为完全显性，由另一对等位基因D、d控制。某生物兴趣小组取纯合豌豆做了如下实验：
高茎腋生×矮茎顶生→F1：高茎腋生，F1自交→F2：高茎腋生∶高茎顶生∶矮茎腋生∶矮茎顶生＝66∶9∶9∶16，分析实验结果可以得出以下结论：
(1)因为____________________________________，所以，高茎和矮茎、腋生和顶生分别由一对等位基因控制，遵循基因的分离定律。
(2)因为____________________________________，所以，高茎和矮茎、腋生和顶生两对基因的遗传不遵循基因的自由组合定律。
(3)该小组同学针对上述实验结果提出了假说：
①控制上述性状的两对等位基因位于________对同源染色体上；
②F1通过减数分裂产生的雌雄配子的比例都是BD∶Bd∶bD∶bd＝4∶1∶1∶4；
③雌雄配子随机结合。
为验证上述假说，请设计一个实验并写出预期实验结果。
实验设计：_______________________________________。
预期结果：______________________________。
解析：(1)分析实验结果，F2中高茎和矮茎的比＝(66＋9)∶(9＋16)＝3∶1，腋生和顶生的比＝(66＋9)∶(9＋16)＝3∶1，所以高茎和矮茎、腋生和顶生分别由一对等位基因控制，遵循基因的分离定律。(2)但F2中四种表型的比不等于9∶3∶3∶1，所以高茎和矮茎、腋生和顶生两对基因的遗传不遵循基因的自由组合定律。(3)针对上述实验结果可提出假说：控制上述性状的两对等位基因位于同一对同源染色体上；F1通过减数分裂过程中部分同源染色体的非姐妹染色单体发生互换，产生的雌雄配子的比例都是BD∶Bd∶bD∶bd＝4∶1∶1∶4，雌雄配子随机结合产生的结果。为验证上述假说，可设置测交实验进行验证，即将两纯合亲本杂交得到的F1与纯合矮茎顶生的豌豆杂交，观察并统计子代的表型及比例。若所得子代出现四种表型，且比例为：高茎腋生∶高茎顶生∶矮茎腋生∶矮茎顶生＝4∶1∶1∶4，则上述假设成立。
答案：(1)F2中高茎和矮茎的比为3∶1，腋生和顶生的比也为3∶1　(2)F2中四种表型的比不等于9∶3∶3∶1　(3)①一　③将两纯合亲本杂交得到的F1与纯合矮茎顶生的豌豆杂交，观察并统计子代的表型及比例　所得子代出现四种表型，且比例为：高茎腋生∶高茎顶生∶矮茎腋生∶矮茎顶生＝4∶1∶1∶4

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