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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）第2课时　对分离现象解释的验证和分离定律
课时目标 1.采用演绎和推理的方法，阐明测交实验的设计，验证孟德尔的假说。(科学思维)
2．结合性状分离比的模拟实验，利用孟德尔假说解释性状分离现象。(科学探究)
3．运用分离定律原理，解释一些生活中的遗传现象。(社会责任)
一、性状分离比的模拟实验
1．模拟内容
用具或操作 模拟对象或过程
甲、乙两个小桶
小桶内的彩球
不同彩球的随机组合 雌、雄配子的
雌、雄生殖器官
雌、雄配子
随机结合
2.操作步骤
3．分析结果，得出结论
(1)彩球组合类型数量比为DD∶Dd∶dd≈ 。
(2)彩球组合类型所代表的显、隐性性状的数量比为显性∶隐性≈ 。
1∶2∶1
3∶1
二、对分离现象解释的验证
1．方法： 法，即F1与 杂交。
2．实验过程分析及实验的结果和结论
测交
隐性纯合子
实验过程 实验的结果和结论
①实验结果：测交后代中高茎与矮茎植株的数量比接近
②实验结论：验证了孟德尔的假说是正确的
1∶1
三、分离定律
1．分离定律的内容
(1)描述对象： 生物。
(2)发生时间：在形成 时。
有性生殖
配子
(3)内容
(4)特点：分离定律在生物的遗传中具有 。
2．假说—演绎法
基本程序：观察分析，提出问题→推理想象， → ，推出预测的结果→实验验证→得出结论。
普遍性
提出假说
演绎推理
◆名师点睛
1．性状分离比的模拟实验的操作提醒
(1)两个小桶中的小球总数可以不相等，因为F1产生的雄配子数量远大于雌配子的数量。
(2)每个小桶中代表D和d的小球数量一定相等，因为雌配子中D∶d＝1∶1，雄配子中D∶d＝1∶1。
(3)实验中能使代表雌、雄配子的两种彩球被抓出的机会相等的操作：
①每次抓取前，要摇动两个小桶，使小桶内的彩球混合均匀。
②每次把抓取的彩球放回原来的小桶内，充分摇匀彩球，方可再次抓取。
(4)实验需重复30次以上的目的：保证观察到的样本数目足够多。
2．假说—演绎法的两个易错点
(1)演绎过程是用假说对设计测交实验进行的分析，而不是用假说对杂交实验进行的解释。
(2)假说—演绎法最后的结论可以是对假说的肯定，也可以是对假说的否定。
◆基础速判(对的画“√”，错的画“×”)
×
√
×
√
×
◆思维启迪
1．为什么用测交法可以检测F1的遗传因子组成？
提示：测交即F1与隐性纯合子杂交，由于隐性纯合子只产生一种含隐性遗传因子的配子，分析测交后代的性状表现类型及比例即可推知被测个体产生的配子种类及比例，从而检测F1的遗传因子组成。
2．在一个花卉基地，一种全是开白花的花卉中出现了一株开紫花的植株，这株开紫花的植株自交后产生了126株紫花和46株白花。推测：126株紫花植株中纯合子与杂合子的比例是多少？如何提高紫花中纯合子的比例？
提示：纯合子与杂合子的比例是1∶2，可以使用连续自交的方法提高紫花中纯合子的比例。
任务一 对分离现象解释的验证
下图为一对相对性状测交实验的遗传图解。
[问题探究]
1．孟德尔在对分离现象的解释进行验证时，设计了以上测交实验，测交必须让F1与隐性纯合子杂交的原因是什么？
答案：测交时隐性个体(纯合子)产生的配子只含控制该性状的隐性遗传因子，故后代的性状表现及比例能真实地反映F1产生的配子种类和比例。
2．结合以上实验，分析孟德尔测交实验的作用
(1)推测F1的遗传因子组成：测交实验中，测交后代分离比接近__________，证实F1的遗传因子组成为________。
(2)证明F1产生配子的类型及比例：因为隐性个体所产生的配子中的遗传因子为__________性，它不会影响F1产生的配子中所含遗传因子的表达，所以测交后代决定于F1所产生的配子的__________及________。
答案：(1)1∶1　Dd　(2)隐　类型　比例
3．孟德尔设计、预测测交实验并完成测交实验属于假说—演绎法的什么阶段？
答案：设计测交实验，根据假说内容预测测交结果属于演绎推理阶段；完成测交实验并分析实验结果属于实验验证阶段。
1．孟德尔设计测交实验的目的
(1)测定F1产生的配子种类及比例。
(2)测定F1的遗传因子组成。
2．孟德尔用假说—演绎法提出分离定律的过程
(1)提出问题：为什么F2中总是出现3∶1的性状分离比？
(2)提出假说：生物的性状是由遗传因子决定的；体细胞中遗传因子成对存在；配子中遗传因子成单存在；受精时雌雄配子随机结合。
(3)演绎推理：F1为杂合子，设计测交实验并预测后代的性状表现类型比接近1∶1。
(4)实验验证：进行测交实验，验证演绎推理内容。
(5)得出结论：通过实验结果验证了假说成立。
3．分离定律的验证方法
(1)测交法
F1×隐性纯合子 子代性状分离比为1∶1 F1产生两种数量相等的配子，遵循分离定律。
(2)自交法
F1自交 子代性状分离比为3∶1 F1产生两种数量相等的配子，遵循分离定律。
(3)花粉鉴定法
①原理及过程：非糯性与糯性水稻的花粉遇碘呈现不同的颜色；取F1的花粉放在载玻片上，加一滴碘液。
②结果：一半花粉呈蓝黑色，一半花粉呈橙红色。
③结论：F1产生两种数量相等的配子，遵循分离定律。
演绎推理不等同于测交实验，前者只是设计测交实验，预测测交结果，后者则是进行实验结果的验证。
D
解析：
生物的性状是由遗传因子决定的，这是孟德尔提出的假说，A不符合题意；由F2出现了“3∶1”推测生物体产生配子时，成对的遗传因子彼此分离，这是孟德尔提出的假说，B不符合题意；若F1产生配子时成对的遗传因子分离，则F2中三种遗传因子组成的个体比例接近1∶2∶1，这不属于演绎过程，C不符合题意；若F1产生配子时成对的遗传因子分离，则测交后代中两种性状比例接近1∶1，这是孟德尔演绎推理的过程，D符合题意。
C
[答题指导]
解析：
设相关遗传因子为A、a，紫茎为显性，令其自交，若后代全为紫茎，则为纯合子，若后代有紫茎也有绿茎，则为杂合子，A不符合题意；可通过与绿茎纯合子(aa)杂交来鉴定，如果后代都是紫茎，则是纯合子，如果后代有紫茎也有绿茎，则是杂合子，B不符合题意；与紫茎纯合子(AA)杂交，后代都是紫茎，故不能通过与紫茎纯合子杂交来鉴定，C符合题意；可通过与紫茎杂合子(Aa)杂交来鉴定，如果后代都是紫茎，则是纯合子，如果后代有紫茎也有绿茎，则是杂合子，D不符合题意。
任务二 分离定律的实质及应用
观察下列图示。
[问题探究]
1．图①～④中能正确表示分离定律实质的是哪个？其具体内涵是什么？
答案：③可表示分离定律的实质，其内涵是控制同一性状的成对的遗传因子在形成配子时彼此分离。
2．请写出分离定律的适用范围。
答案：真核生物进行有性生殖时细胞核中的遗传因子的遗传。
1．对分离定律的理解
(1)适用范围：一对相对性状的遗传，只适用于性状由细胞核中的遗传因子控制的真核生物的有性生殖过程。
(2)实质：形成配子时，细胞中控制同一性状的成对的遗传因子彼此分离。
2．分离定律的应用
(1)由亲本推断子代的遗传因子组成和性状表现类型(正推法)
亲本组合 子代遗传因子
组成及比例 子代性状表现
类型及比例
AA×AA AA 全是显性
AA×Aa AA∶Aa＝1∶1 全是显性
AA×aa Aa 全是显性
Aa×Aa AA∶Aa∶aa＝1∶2∶1 显性∶隐性＝3∶1
亲本组合 子代遗传因子
组成及比例 子代性状表现
类型及比例
Aa×aa Aa∶aa＝1∶1 显性∶隐性＝1∶1
aa×aa aa 全是隐性
①若亲本中有显性纯合子(AA)，则子代一定表现为显性性状(A_)。
②若亲本中有隐性纯合子(aa)，则子代中一定含有隐性遗传因子(_a)。
(2)由子代推断亲本的遗传因子组成和性状表现类型(逆推法)
①遗传因子填充法
先根据亲本的性状表现类型写出能确定的遗传因子，如显性性状的遗传因子组成可用A_来表示，那么隐性性状的遗传因子组成只有aa一种，根据子代中一对遗传因子分别来自两个亲本，可推出亲本中未知的遗传因子组成。
②隐性突破法
如果子代中有隐性个体存在，隐性个体是纯合子(aa)，因此亲本遗传因子组成中必然都有一个a，再根据亲本的性状表现类型做进一步的推断。
③根据分离定律中规律性比值来直接判断
a．若后代性状分离比为显性∶隐性＝3∶1，则双亲一定是杂合子(Aa)。即Aa×Aa→3A_∶1aa。
b．若后代性状分离比为显性∶隐性＝1∶1，则双亲一定是测交类型。即Aa×aa→1Aa∶1aa。
c．若后代只有显性性状，则双亲至少有一方为显性纯合子(AA)。即AA×AA或AA×Aa或AA×aa。
d．若后代只有隐性性状，则双亲一定都是隐性纯合子(aa)。即aa×aa→aa。
对分离定律理解及应用的两个易错点
(1)杂合子(Aa)产生的雌雄配子数量不相等。一般来说，生物产生的雄配子数远远多于雌配子数。
(2)符合分离定律并不一定就会出现特定性状分离比(针对完全显性)，原因如下：
①F2中3∶1的结果必须在统计大量子代后才能得到，若子代数目较少，不一定符合该比例。
②某些致死遗传因子可能导致性状分离比变化，如隐性致死、纯合致死、显性致死等。
C
解析：
根据题意可知，毛腿(B)对光腿(b)为显性，毛腿雌鸡甲与光腿雄鸡丙交配，后代有毛腿，也有光腿，且数量比为1∶1，故遗传因子的组合方式为Bb×bb，甲的遗传因子组成为Bb，丙的遗传因子组成为bb；毛腿雌鸡乙与光腿雄鸡丙交配，后代全部是毛腿，故遗传因子的组合方式为BB×bb，乙的遗传因子组成为BB。故选C。
A
[答题指导]
解析：
题中妻子的母亲遗传因子组成是Aa，父亲是aa，则正常表现的妻子的遗传因子组成是Aa的概率是(1/2×1/3)÷(1－1/2×2/3)＝1/4，丈夫的遗传因子组成是aa，其子女是Aa的概率是1/4×1/2＝1/8，子女中患病的概率是1/8×2/3＝1/12，A正确。
3．金鱼鳞片有珍珠鳞和普通鳞之分，控制该性状的遗传因子用A、a 表示。用多条遗传因子组成相同的珍珠鳞金鱼进行扩繁，统计子一代发现珍珠鳞金鱼∶普通鳞金鱼≈3∶1。请回答下列问题：
(1)金鱼的珍珠鳞是________(填“显性”或“隐性”)性状。
(2)亲代珍珠鳞金鱼的遗传因子组成是______，在子一代珍珠鳞金鱼中，杂合子的概率是______。
(3)亲代珍珠鳞金鱼的子一代同时出现珍珠鳞和普通鳞的现象，在遗传学上称为__________。
答案：(1)显性　(2)Aa　2/3　(3)性状分离
解析：
(1)根据题干信息可知，遗传因子组成相同的珍珠鳞金鱼与珍珠鳞金鱼杂交，子代出现珍珠鳞金鱼∶普通鳞金鱼≈3∶1，可知金鱼的珍珠鳞是显性性状，普通鳞是隐性性状。(2)亲代珍珠鳞金鱼是杂合子，遗传因子组成为Aa，子代为AA∶Aa∶aa＝1∶2∶1，因此珍珠鳞金鱼中杂合子的比例为2/3。(3)亲代珍珠鳞金鱼的子一代同时出现珍珠鳞和普通鳞的现象，在遗传学上称为性状分离。
植物的花色遗传——实验探究
某植物种群中，有开红花、粉花、白花三种花色的植株。某实验小组进行如下实验：
实验1：红花植株×红花植株→F1全部为红花植株；
实验2：白花植株×白花植株→F1全部为白花植株；
实验3：红花植株×白花植株→F1全部为粉花植株；
实验4：实验3的F1自由传粉→F2中有红花植株、粉花植株和白花植株。
设计1：考查知识迁移能力
(1)四个实验中，支持孟德尔遗传方式而否定融合遗传方式的是________。
设计2：考查长句表达能力与科学思维
(2)依据孟德尔遗传方式，对上述实验结果进行的解释：该植物的花色受一对遗传因子A、a控制，其中AA植株开红花，______________植株分别开白花和粉花；粉花植株形成配子时，____________________；受精时，____________的雌雄配子随机结合，产生AA、Aa、aa三种类型的受精卵，分别发育成相应花色的植株。
设计3：考查问题解决能力与科学探究
(3)若如设计2所述，实验4的F2应该为红花植株∶粉花植株∶白花植株≈____________，多次杂交实验的实际统计结果均为红花植株∶粉花植株∶白花植株≈2∶3∶1。从配子成活率的角度推测，出现这一结果的原因可能是____________________________________________________
_________________________________；若对给出的推测继续进行实验5，则实验5的设计为_______________________________________________
___________________________________________________。
答案：(1)实验4
(2)aa和Aa　A与a彼此分离　不同类型(或含A、a)
(3)1∶2∶1　在产生配子时，可能含a的雄配子(或雌配子)的成活率只有含A的雄配子(或雌配子)的一半　让实验4实际统计的F2自由传粉，观察统计F3植株的花色类型及比例
解析：
(1)分析可知，是支持孟德尔遗传方式还是融合遗传方式，需要看杂交后代的自交或测交是否会出现性状分离。实验1、2、3均没有性状分离，不能支持孟德尔遗传方式，实验4出现了性状分离，否定了融合遗传方式，支持孟德尔遗传方式。(2)依据孟德尔遗传方式，遗传因子的存在是相对独立的，AA植株开红花，说明A是显性遗传因子，控制红花的形成，则a为隐性遗传因子，控制白花的形成，aa植株开白花，而粉花植株的出现，说明A对a是不完全显性，则粉花植株的遗传因子组成为
解析：
Aa。粉花植株形成配子时，成对的遗传因子彼此分离，即A与a分离。受精时，雌雄配子的结合是随机的，即不同类型(或含A、a)的雌雄配子随机结合，产生AA、Aa、aa三种类型的受精卵，分别发育成相应花色的植株。(3)实验3为红花植株(AA)×白花植株(aa)→F1全部为粉花植株(Aa)，实验4是实验3的F1自由传粉，理论上后代中AA∶Aa∶aa≈1∶2∶1，即红花植株∶粉花植株∶白花植株≈1∶2∶1(可看作2∶4∶2)，多次杂交实验的实际统计结果均为红花植
解析：
株∶粉花植株∶白花植株≈2∶3∶1，说明白花植株和粉花植株减少，有致死现象，而红花没有影响，从配子成活率的角度推测，出现这一结果的原因可能是一个亲本正常产生配子，A∶a＝1∶1，另一个亲本中a有一半致死，A∶a＝2∶1，子代中AA∶Aa∶aa＝(1/2×2/3)∶(1/2×1/3＋1/2×2/3)∶(1/2×1/3)＝2∶3∶1，即产生配子时，可能含a的雄配子(或雌配子)的成活率只有含A的雄配子(或雌配子)的一半。若给出的推测是
解析：
正确的，则产生的配子会影响下一代个体的花色类型及比例，故可以继续进行实验5，让实验4实际统计的F2自由传粉，观察统计F3植株的花色类型及比例。
C
A．使用的甲、乙两个小桶分别代表雌、雄生殖器官
B．每个小桶中不同小球的数量必须相同
C．甲桶内小球的总数必须与乙桶内小球的总数相等
D．每次抓取记录后，应将抓取的小球放回原桶
解析：
在实验中，甲、乙两个小桶分别代表雌、雄生殖器官，小桶内标有D或d的小球代表雌、雄个体所能产生配子的种类，A正确；每个小桶模拟遗传因子组成为Dd的个体产生的配子种类及比值，D∶d＝1∶1，因此每个小桶中不同小球的数量必须相同，B正确；甲、乙两个小桶中小球的总数可以相等，也可以不相等，C错误；每次抓取后，应将抓取的小球放回原桶内，保证每次抓取时每个小球被抓取的概率相等，D正确。
D
解析：
测交时，与F1杂交的另一亲本必须是隐性纯合子，D错误。
C
解析：
BB×bb，子代遗传因子组成都为Bb，性状表现为非甜，A错误；Bb×bb，一半的子代遗传因子组成为Bb，性状表现为非甜，一半的子代遗传因子组成为bb，性状表现为甜，B错误；Bb×BB，子代遗传因子组成为Bb、BB，性状表现为非甜，C正确；Bb×Bb，子代性状表现为甜和非甜，D错误。
B
解析：
F1长尾猫之间相互交配，F2中有长尾猫和短尾猫(发生性状分离)，说明F1长尾猫为杂合子，杂合子表现为显性性状，即猫的长尾对短尾为显性性状。亲本长尾猫与短尾猫杂交，F1中有长尾猫和短尾猫，说明亲本长尾猫为杂合子，其遗传因子组成与F1中长尾猫的相同，A正确；F1中长尾猫都是杂合子，因此F2中长尾猫所占的比例为3/4，B错误；测交后代的性状表现类型及其比例与待测个体产生的配子的种类及其比例相同，
解析：
因此可用测交法判断F2中长尾猫是否是纯合子，C正确；甲中亲本长尾猫为杂合子，亲本短尾猫为隐性纯合子，所以甲杂交过程属于测交过程，D正确。
D
解析：
根据题意可知，灰身对黑身为显性，由F1出现1/3黑身果蝇(bb)和2/3灰身果蝇(Bb)可以推知，亲代灰身果蝇有两种遗传因子组成，分别为1/3BB和2/3Bb，A正确；F1灰身果蝇的遗传因子组成一定是Bb，B正确；F1中黑身果蝇均为隐性纯合子，C正确；F1灰身雌果蝇(Bb)与黑身雄果蝇(bb)杂交，子代中黑身果蝇约占1/2，D错误。
6．下表是有关豌豆种子形状的四组杂交实验结果(相关遗传因子用R、r表示)。据表分析回答：
组合序号 杂交组合类型 后代性状表现及植株数
圆粒 皱粒
A 圆粒×圆粒 108 0
B 皱粒×皱粒 0 102
C 圆粒×圆粒 125 40
D 圆粒×皱粒 152 141
(1)根据组合________的结果能推断出显性性状为________。
(2)组合________中的两亲本肯定都是纯合子，组合________的杂交方法称为测交。
(3)写出组合A中两亲本的可能遗传因子组合：____________________。
(4)写出上述组合D的遗传图解。
答案：(1)C　圆粒
(2)B　D
(3)RR×Rr或RR×RR
(4)
解析：
(1)组合C中，圆粒×圆粒→圆粒和皱粒，即发生了性状分离，说明圆粒是显性性状。(2)组合B中的两亲本肯定都是纯合子，遗传因子组成均为rr；组合D后代性状表现之比为1∶1，属于测交。(3)组合A中，圆粒(R_)×圆粒(R_)→后代均为圆粒，能确定亲本之一为纯合子，故两亲本的遗传因子组成为RR×Rr或RR×RR。(4)由分析可知，组合D为测交，其遗传图解见答案。

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