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第20讲　基因自由组合定律及应用
必修2　遗传与进化
第四单元　遗传的基本规律
阐明有性生殖中基因的自由组合使得子代的基因型和表型有多种可能，并可由此预测子代的遗传性状。
一、两对相对性状杂交实验的“假说—演绎”分析
1．观察现象，提出问题
(1)两对相对性状杂交实验的过程
考点1　自由组合定律及发现
绿色圆粒　
绿色皱粒
9 ∶ 3 ∶ 3 ∶ 1
(2)对杂交实验结果的分析
黄色和圆粒　
分离　
分离
(3)提出问题
F2中为什么会出现新的性状组合呢？F2中不同性状的数量比(9∶3∶3∶1)与一对相对性状杂交实验中F2的3∶1的数量比有联系吗？
教材隐性知识
1．(人教版必修2 P10旁栏思考)孟德尔实验中为什么要用正交和反交进行实验？从数学的角度分析，9∶3∶3∶1与3∶1能否建立联系？
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提示：用正交和反交进行实验是为了证明性状的遗传是否和母本有关(排除细胞质遗传)。(黄色∶绿色)×(圆粒∶皱粒)＝(3∶1)(3∶1)＝黄色圆粒∶黄色皱粒∶绿色圆粒∶绿色皱粒＝9∶3∶3∶1
2．(人教版必修2 P10旁栏思考拓展)具有两对相对性状的纯合亲本杂交，F2中重组类型所占的比例一定是3/8(6/16)吗？
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提示：当亲本基因型为YYRR和yyrr时，F2中重组类型所占比例是3/8(6/16)；当亲本基因型为YYrr和yyRR时，F2中重组类型所占比例是5/8(10/16)
2．提出假说，解释现象
(1)假说内容
①两对相对性状分别由两对遗传因子控制。
②F1在产生配子时，每对遗传因子__________，不同对的遗传因子可以__________。
③F1产生的雌配子和雄配子各有4种：________________，且数量比为1∶1∶1∶1。
④受精时，雌雄配子的结合是________。
彼此分离
自由组合
YR、Yr、yR、yr　
随机的
(2)遗传图解
(3)结果分析
10/16
6/16
3．演绎推理，实验验证
YR
Yr　
yR
yr　
黄色皱粒
绿色圆粒　
绿色皱粒
4．分析结果，得出结论
实验结果与演绎结果相符，假说成立，得出自由组合定律。
二、自由组合定律
1．自由组合定律实质图解
真核生物
细胞核遗传
2．细胞学基础
等位基因
非同源染色体上的非等位基因
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．自由组合定律是指F1产生的4种类型的精子和4种卵细胞可以自由组合。 (　　)
提示：自由组合定律是指F1产生配子时决定同一性状的成对的遗传因子彼此分离，决定不同性状的遗传因子自由组合。
3．自由组合定律的实质是等位基因分离的同时，非等位基因自由组合。 (　　)
提示：自由组合定律的实质是同源染色体上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。
×
√
×
4．在自由组合遗传实质中，先进行等位基因的分离，再实现非等位基因的自由组合。 (　　)
提示：等位基因的分离和非同源染色体上的非等位基因的自由组合是同时进行的。
5．F1(基因型为YyRr)产生基因型为YR的卵细胞和基因型为YR的精子数量之比为1∶1。 (　　)
提示：一般情况下，精子的数量比卵细胞的数量多很多。
×
×
1．(人教版必修2 P11图1-8)图中过程________可以体现分离定律的实质，过程________体现了自由组合定律的实质。
提示：①②④⑤　④⑤
2．(人教版必修2 P11图1-9)Yyrr(黄皱)×yyRr(绿圆)，后代表型及比例为黄圆∶绿皱∶黄皱∶绿圆＝1∶1∶1∶1，这能说明控制两对相对性状的基因遵循基因的自由组合定律吗？为什么？____________
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提示：不能。Yyrr(黄皱)×yyRr(绿圆)，无论这两对基因位于一对同源染色体上还是两对同源染色体上，后代的表型及比例都为黄圆∶绿皱∶黄皱∶绿圆＝1∶1∶1∶1
3．(人教版必修2 P32基因自由组合定律的实质)某二倍体植物叶片的缺刻叶和马铃薯叶，果实的红色与黄色为两对相对性状，分别受基因A、a和B、b控制，基因型为AaBb个体表型为缺刻叶红果，请思考并回答下列问题：
(1)请在下图方框中补充标出基因型为AaBb的个体其他两种类型位置关系(用竖线表示染色体，黑点表示基因在染色体上的位点)。
(2)请分析预测上述(1)中三种位置下，该个体自交和测交所得子代的表型及比例(不考虑染色体互换)
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提示：(1)如图所示
(2)第一种类型自交结果为缺刻叶红果∶马铃薯叶红果∶缺刻叶黄果∶马铃薯叶黄果＝9∶3∶3∶1，测交结果为缺刻叶红果∶马铃薯叶红果∶缺刻叶黄果∶马铃薯叶黄果＝1∶1∶1∶1；第二种类型自交结果为缺刻叶红果∶马铃薯叶黄果＝3∶1，测交结果为缺刻叶红果∶马铃薯叶黄果＝1∶1；第三种类型自交结果为缺刻叶红果∶马铃薯叶红果∶缺刻叶黄果＝2∶1∶1，测交结果为马铃薯叶红果∶缺刻叶黄果＝1∶1
考向1　两对相对性状的遗传实验分析
1．(2025·广西柳州联考)在孟德尔两对相对性状的杂交实验中，纯合亲本杂交产生F1黄色圆粒豌豆(YyRr)，F1自交产生F2。下列叙述正确的是(　　)
A．亲本杂交和F1自交的实验中孟德尔都必须在豌豆开花前对母本进行去雄操作
B．配子只含有每对遗传因子中的一个，F1产生的雌配子有4种，这属于演绎的内容
C．F2中两对相对性状均出现3∶1的性状分离比，说明这两对相对性状的遗传都遵循分离定律
D．F2的黄色圆粒豌豆中能够稳定遗传的个体占1/16
√
C　[杂交实验时需要在豌豆开花前对母本进行去雄操作，而自交实验时不需要对母本去雄，A错误；“配子只含有每对遗传因子中的一个”是孟德尔依据实验现象提出的假说，通过测交实验演绎过程，推测了F1产生配子的种类及比例，B错误；在孟德尔两对相对性状的杂交实验中，逐对分析时，F2中黄色∶绿色≈3∶1，圆粒∶皱粒≈3∶1，说明这两对相对性状的遗传都遵循分离定律，C正确；F2的黄色圆粒豌豆(Y_R_)占后代总数的9/16，其中能稳定遗传的基因型只有YYRR，占黄色圆粒的1/9，D错误。]
2．(不定项)(2025·辽宁实验中学月考)孟德尔在两对相对性状的实验中，运用了“假说—演绎”的方法。下列叙述错误的是(　　)
A．设计两纯合亲本的正交、反交实验是为了验证假说
B．孟德尔在F1自交和测交实验结果的基础上提出问题
C．F2中不同性状类型的数量比接近9∶3∶3∶1属于假说的内容
D．测交后代的表型及比例，可反映F1所产生的配子类型及比例
√
√
√
ABC　[F1测交实验是为了验证假说而设计的，A错误；孟德尔是在纯合亲本杂交和F1自交的实验结果的基础上提出问题的，B错误；F1自交后代性状分离比接近9∶3∶3∶1属于实验现象，C错误；测交是F1与隐性纯合子杂交，由于隐性纯合子只产生一种含隐性基因的配子，所以测交后代表型及比例，可以反映F1产生的配子类型及比例，D正确。]
考向2　自由组合定律的实质和验证
3．(2025·河北邢台一中月考)某种昆虫长翅(A)对残翅(a)、直翅(B)对弯翅(b)、有刺刚毛(D)对无刺刚毛(d)为显性，控制这三对性状的基因位于常染色体上。如图表示某一个体的基因组成，若不考虑互换，以下判断正确的是(　　)
√
A．图中A与B互为等位基因，A与D互为非等位基因
B．该个体的一个初级精母细胞所产生的精细胞基因
型有四种
C．控制翅长与翅形的两对等位基因遗传时遵循自由组合定律
D．若该个体与隐性个体测交，后代基因型比例为1∶1∶1∶1
D　[图中A与B没有在同源染色体的同一位置，不属于等位基因，A错误；由于是该个体的一个初级精母细胞所产生的精细胞，且不考虑互换的情况，所以精细胞有4个，其基因型有两种，B错误；控制翅长与翅形的两对等位基因在一对同源染色体上，所以其遗传时遵循分离定律，C错误；若该个体与隐性个体测交，由于该个体产生4种比例相等的配子，所以后代基因型比例为1∶1∶1∶1，D正确。]
4．(不定项)某单子叶植物的非糯性(A)对糯性(a)为显性，抗病(T)对染病(t)为显性，花粉粒长形(D)对圆形(d)为显性，三对等位基因分别位于三对同源染色体上，非糯性花粉遇碘液变蓝黑色，糯性花粉遇碘液变橙红色。现有四种纯合子基因型分别为①AATTdd、②AAttDD、③AAttdd、④aattdd。下列说法正确的是 (　　)
A．若采用花粉鉴定法验证分离定律，应该用①和③杂交所得F1的花粉
B．若采用花粉鉴定法验证自由组合定律，可以观察①和②杂交所得F1的花粉
C．若培育糯性抗病优良品种，应选用①和④为亲本进行杂交
D．将②和④杂交后所得的F1的花粉涂在载玻片上，加碘液染色后，会看到4种类型的花粉
√
√
CD　[若采用花粉鉴定法验证分离定律，必须选取可以通过显微镜观察区分的性状，如非糯性(A)和糯性(a)、花粉粒长形(D)和圆形(d)，即选择①②③中的某一种和④杂交，或者选择①③④中的某一种和②杂交，而用①和③杂交，子代基因型为AATtdd，产生的基因型为T和t的花粉无法区别，A错误；采用花粉鉴定法验证自由组合定律，应选择糯性与非糯性、花粉粒长形与圆形两对相对性状，①和②具有两对相对性状，但抗病与非抗病这对相对性状通过花粉鉴定法无法区别，B错误。]
归纳提升　自由组合定律的验证方法
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
验证方法 结论
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
一、孟德尔获得成功的原因和遗传规律的再发现
1．孟德尔获得成功的原因
(1)材料：正确选择______作为实验材料。
(2)对象：对性状分析是由一对到多对，遵循由单因素到多因素的研究方法。
(3)结果处理：对实验结果进行________分析。
(4)方法：运用____________法这一科学方法。
考点2　孟德尔成功的原因及遗传定律的应用
豌豆
统计学　
假说—演绎
2．遗传规律的再发现
(1)1909年，丹麦生物学家约翰逊把“__________”叫作基因。
(2)因为孟德尔的杰出贡献，他被后人公认为“遗传学之父”。
遗传因子
二、孟德尔遗传规律的应用
1．应用：有助于人们正确地解释生物界普遍存在的遗传现象，还能够预测杂交后代的______和它们出现的______，这在动植物育种和医学实践等方面都具有重要意义。
类型
概率
2．实例
(1)杂交育种：人们有目的地将具有______________的两个亲本杂交，使两个亲本的__________组合在一起，再筛选出所需要的优良品种。例如既抗倒伏又抗条锈病的纯种小麦的选育。
不同优良性状
优良性状　
抗倒伏易感病
抗倒伏易感病
(2)医学实践：人们可以依据分离定律和自由组合定律，对某些遗传病在__________________作出科学的推断，从而为__________提供理论依据。例如，一个白化病(由隐性基因a控制)患者的双亲表型正常，患者的双亲一定都是杂合子(Aa)，则双亲的后代中患病概率是______。
后代中的患病概率
遗传咨询
1/4
1．孟德尔把数学方法引入生物学的研究，是超越前人的创新。 (　　)
2．孟德尔提出了遗传因子、基因型和表型的概念。 (　　)
提示：提出基因型和表型概念的是约翰逊。
3．基因型相同的生物，表型一定相同；基因型不同的生物，表型也不会相同。 (　　)
提示：基因型相同的生物，表型不一定相同，因为环境影响生物的表型，基因型不同，表型可能相同。
×
√
×
4．分离定律和自由组合定律具有相同的细胞学基础。 (　　)
提示：前者的细胞学基础是同源染色体分离，后者的细胞学基础是非同源染色体自由组合。
5．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。 (　　)
提示：亲本的基因型也可能是Yyrr×yyRr。
×
×
1．(人教版必修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，结果并不理想，其主要原因有哪些？__________________________________________________________
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提示：(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
2．(人教版必修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？说明理由。_________________________________________________________________________________________________
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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
考向1　孟德尔成功的原因
1．(链接人教版必修2 P12思考·讨论)下列有关孟德尔杂交实验成功的原因分析中，错误的是(　　)
A．正确地选用实验材料是孟德尔获得成功的首要原因
B．由单因子到多因子的研究方法也是获得成功的重要原因
C．应用数学方法处理和分析实验结果是获得成功的重要原因
D．科学地设计了对照实验，控制变量是获得成功的重要原因
√
D　[正确地选用实验材料(豌豆)是孟德尔获得成功的首要原因，A正确；为了便于分析，孟德尔先研究豌豆的一对相对性状的遗传，再研究两对相对性状的遗传，由单因子到多因子的研究方法是孟德尔杂交实验获得成功的重要原因，B正确；应用数学方法(统计学方法)处理和分析实验结果是孟德尔杂交实验获得成功的重要原因之一，C正确；孟德尔杂交实验没有设计对照实验，也没有控制变量，D错误。]
考向2　孟德尔定律的应用
2．(链接人教版必修2 P13正文)普通小麦中有高秆抗病和矮秆易感病两个品种，控制两对相对性状的遗传因子独立遗传。高秆对矮秆为显性，抗病对易感病为显性。现用显性纯合高秆抗病小麦和隐性纯合矮秆易感病小麦杂交得F1，F1自交或测交，下列预期结果不正确的是(　　)
A．自交结果中高秆抗病与矮秆抗病的比例为9∶1
B．自交结果中高秆与矮秆的比例为3∶1，抗病与易感病的比例为3∶1
C．测交结果为矮秆抗病∶矮秆易感病∶高秆抗病∶高秆易感病＝1∶1∶1∶1
D．自交和测交后代中均出现四种性状表现
√
A　[高秆和矮秆分别用A、a表示，抗病与易感病分别用B、b表示，则显性纯合高秆抗病小麦(AABB)和隐性纯合矮秆易感病小麦(aabb)杂交得F1(AaBb)，F1自交结果是高秆抗病∶矮秆抗病∶高秆易感病∶矮秆易感病＝9∶3∶3∶1，自交结果中高秆抗病与矮秆抗病比例为3∶1，A错误；控制两对相对性状的基因分别位于两对同源染色体上，因此这两对基因的遗传都遵循分离定律，所以自交结果中高秆与矮秆的比例为3∶1，抗病与易感病的比例为3∶1，B正确；测交是指F1(AaBb)与隐性个体(aabb)杂交，其结果是矮秆抗病∶矮秆易感病∶高秆抗病∶高秆易感病＝1∶1∶1∶1，C正确；由以上分析可知，自交和测交后代均出现四种性状表现，分别为矮秆抗病、矮秆易感病、高秆抗病、高秆易感病，D正确。]
体验真题　感悟高考 · 有章可循
√
1．(2025·湖北卷)某学生重复孟德尔豌豆杂交实验，取一粒黄色圆粒F1种子(YyRr)，培养成植株，成熟后随机取4个豆荚，所得32粒豌豆种子表型计数结果如表所示。下列叙述最合理的是(　　)
性状 黄色 绿色 圆粒 皱粒
个数(粒) 25 7 20 12
A．32粒种子中有18粒黄色圆粒种子，2粒绿色皱粒种子
B．实验结果说明含R基因配子的活力低于含r基因的配子
C．不同批次随机摘取4个豆荚，所得种子的表型比会有差别
D．该实验豌豆种子的圆粒与皱粒表型比支持孟德尔分离定律
C　[分析可知，理论上F1(YyRr)自交后代中会出现9∶3∶3∶1的分离比，理论上32粒种子中有18粒黄色圆粒和2粒绿色皱粒，但由于子代数量太少，实际结果不一定恰好与理论结果吻合，A不符合题意；理论上子代中圆粒种子个数为32×3/4＝24个，皱粒种子个数为32×1/4＝8个，实际圆粒种子个数少于理论值，皱粒种子个数多于理论值，但由于样本数量少，实际结果可能与理论不符，故该实验结果不能说明含R基因配子的活力低于含r基因的配子，B不符合题意；样本数量较少时，实际比例可能偏离理论比例，不同批次随机摘取4个豆荚，每个豆荚中种子数量和表型可能不同，所得种子的表型比会有差别，C符合题意；圆粒(20粒)与皱粒(12粒)个数的比例为20∶12＝5∶3，与孟德尔分离定律中3∶1的比例偏差较大，不能很好地支持孟德尔分离定律，D不符合题意。]
2．(2025·陕晋青宁卷)某芸香科植物分泌腔内的萜烯等化合物可抗虫害。纯合栽培品种(X)果实糖分含量高，叶全缘，但没有分泌腔；而野生纯合植株(甲)叶缘齿状，具有发达的分泌腔。我国科研人员发现A基因和B基因与该植物叶缘形状、分泌腔形成有关。对植株甲进行基因敲除后得到植株乙、丙、丁，其表型如表。回答下列问题。
植株 叶缘 分泌腔
甲(野生型) 齿状 有
乙(敲除A基因) 全缘 无
丙(敲除B基因) 齿状 无
丁(敲除A基因和B基因) 全缘 无
(1)由表分析可知，控制叶缘形状的基因是________，控制分泌腔形成的基因是______________。
A基因
A基因和B基因
(2)为探究A基因和B基因之间的调控关系，在植株乙中检测到B基因的表达量显著减少，而植株丙中A基因的表达量无变化，说明__________________________________________________________
__________________________________________________________。
A基因表达的产物促进B基因的表达，B基因表达的产物对A基因无影响
(3)为探究A基因与B基因在染色体上的位置关系，不考虑突变及其他基因的影响，选择表中的植株进行杂交，可选择的亲本组合是
__________________________，F1自交得到F2，若F2的表型及比例为_______________________________________________________
______________，则A、B基因位于两对同源染色体上。在此情况下结合图中杂交结果，可推测栽培品种(X)的______(填“A”“B”或“A和B”)基因功能缺陷，可引入相应基因来提高栽培品种的抗虫品质。
甲×丁(或乙×丙)　
叶缘齿状有分泌腔∶叶缘齿状无分泌腔∶叶全缘无分泌腔＝
9∶3∶4
A
[解析]　(1)分析表格信息，与甲(野生型)相比，丙(敲除B基因)的叶缘形状仍为齿状，但无分泌腔，说明B基因与植株的叶缘形状无关(即控制叶缘形状的基因是A基因)，与分泌腔的形成有关；与甲(野生型)相比，乙(敲除A基因)的叶缘形状和分泌腔均发生变化，说明A基因既控制叶缘形状，也控制分泌腔形成。因此，控制叶缘形状的基因是A基因，控制分泌腔形成的基因是A基因和B基因。(2)植株乙敲除了A基因，但B基因的表达量显著减少，说明B基因的表达受A基因的调控；植株丙敲除了B基因，但A基因的表达量无变化，说明A基因的表达与B基因无关。(3)已知甲为野生纯合植株，敲除A(B)
基因之后植株的基因型用aa(bb)表示，可选择甲(AABB)和丁(aabb)或乙(aaBB)和丙(AAbb)作为亲本，杂交得到F1(AaBb)，F1自交得到F2，F2的基因型及比例为A_B_(叶缘齿状有分泌腔)∶A_bb(叶缘齿状无分泌腔)∶aaB_(叶全缘无分泌腔)∶aabb(叶全缘无分泌腔)＝9∶3∶3∶1，因此若F2的表型及比例为叶缘齿状有分泌腔∶叶缘齿状无分泌腔∶叶全缘无分泌腔＝9∶3∶4，则A、B基因位于两对同源染色体上。根据题干信息可知，纯合栽培品种(X)的叶表现为全缘，没有分泌腔。结合表格信息可知纯合栽培品种(X)的基因型为aaBB或aabb。若纯合栽培品种(X)的基因型为aabb，其与甲杂交后代F2中有分泌腔∶无分泌腔＝9∶7，不符合图中杂交结果；若纯合栽培品种(X)的基因型为aaBB，其与甲杂交后代F2中有分泌腔∶无分泌腔＝3∶1，符合图中杂交结果，因此纯合栽培品种(X)为A基因功能缺陷植株。
3．(2024·全国新课标卷)某种瓜的性型(雌性株/普通株)和瓜刺(黑刺/白刺)各由1对等位基因控制。雌性株开雌花，经人工诱雄处理可开雄花，能自交；普通株既开雌花又开雄花。回答下列问题。
(1)黑刺普通株和白刺雌性株杂交得F1，根据F1的性状不能判断瓜刺性状的显隐性，则F1瓜刺的表型及分离比是__________________。若要判断瓜刺的显隐性，从亲本或F1中选择材料进行的实验及判断依据是_____________________________________________________
__________________________________________________________
___________。
黑刺∶白刺＝1∶1　
从亲本或F1中选取表型相同的个体进行自交，若后代发生性状分离，则该个体性状为显性，若不发生性状分离，则该性状为隐性　
(2)王同学将黑刺雌性株和白刺普通株杂交，F1均为黑刺雌性株，F1经诱雄处理后自交得F2，能够验证“这2对等位基因不位于1对同源染色体上”这一结论的实验结果是_______________________________________________________________________________________。
(3)白刺瓜受消费者青睐，雌性株的产量高。在王同学实验所得杂交子代中，筛选出白刺雌性株纯合体的杂交实验思路是__________________________________________________________
___________________________________________________________
__________________________________。
F2的表型及比例为黑刺雌性株∶黑刺普通株∶白刺雌性株∶白刺普通株＝9∶3∶3∶1　
选择F2中白刺雌性株分别与白刺普通株测交，若后代都为白刺雌性株，则该白刺雌性株为纯合体；若后代白刺雌性株∶白刺普通株＝1∶1，则为白刺雌性株杂合体
[解析]　(1)黑刺普通株和白刺雌性株杂交得F1，根据F1的性状不能判断瓜刺性状的显隐性，说明F1中性状有白刺也有黑刺，则亲本显性性状为杂合子，F1瓜刺的表型及分离比是黑刺∶白刺＝1∶1。若要判断瓜刺的显隐性，从亲本或F1中选择材料进行实验，即从亲本或F1中选取表型相同的个体进行自交，若后代发生性状分离，则该个体性状为显性，若不发生性状分离，则该性状为隐性。(2)黑刺雌性株和白刺普通株杂交，F1均为黑刺雌性株，说明在瓜刺这对相对性状中黑刺为显性，在性别这对相对性状中雌性株为显性，若控制瓜刺的基因用A/a表示，控制性别的基因用B/b表示，则亲本的基因
型为AABB和aabb，F1的基因型为AaBb，F1经诱雄处理后自交得F2 ，若这2对等位基因不位于1对同源染色体上，则瓜刺和性型的遗传遵循基因的自由组合定律，即F2的表型及比例为黑刺雌性株∶黑刺普通株∶白刺雌性株∶白刺普通株＝9∶3∶3∶1。(3)在王同学实验所得杂交子代中，F2中白刺雌性株的基因型为aaBB和aaBb，若想筛选出白刺雌性株纯合体，可选用测交实验，即选择F2中白刺雌性株分别与白刺普通株进行测交，若后代都为白刺雌性株(aaBb)，则该白刺雌性株为纯合体，若后代白刺雌性株∶白刺普通株＝1∶1，则为白刺雌性株杂合体。
1．(2025·梅州高三开学考)下列有关孟德尔两对相对性状(豌豆的黄色与绿色、圆粒与皱粒)杂交实验的分析，正确的是 (　　)
A．孟德尔对F2植株上收获的556粒种子进行统计，发现4种表型的数量比接近9∶3∶3∶1
B．基因型为YyRr的豌豆产生的Yr卵细胞和Yr精子的数量之比约为1∶1
C．基因型为YyRr的豌豆产生的雌、雄配子随机结合，体现了自由组合定律的实质
D．黄色与绿色、圆粒与皱粒的遗传都遵循分离定律，故这两对性状的遗传遵循自由组合定律
√
课时数智作业(二十)　基因自由组合定律及应用
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题号
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A　[基因型为YyRr的豌豆产生的Yr卵细胞和Yr精子的数量不等，一般精子的数量远多于卵细胞的数量，B错误；自由组合定律的实质体现在减数分裂过程中，同源染色体上的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，雌、雄配子随机结合没有体现自由组合定律的实质，C错误；黄色与绿色、圆粒与皱粒的遗传都遵循分离定律，只有控制这两对性状的基因分别位于两对同源染色体上，这两对性状的遗传才遵循自由组合定律，D错误。]
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2．(2025·重庆巴蜀中学期中)孟德尔用豌豆进行了大量的杂交实验，最终成功地揭示了遗传的分离定律和自由组合定律，下列相关叙述正确的是(　　)
A．测交后代同时出现高茎和矮茎豌豆的现象叫作性状分离
B．孟德尔对山柳菊的遗传学研究，同样取得了理想的结果
C．孟德尔高茎豌豆和矮茎豌豆杂交实验的分析图解属于提出假说的步骤
D．任意具有两对相对性状的豌豆进行杂交实验，F2均出现9∶3∶3∶1的结果
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题号
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√
C　[性状分离现象指的是杂合子自交后代同时出现显性性状和隐性性状的现象，A错误；山柳菊有时进行有性生殖，有时进行无性生殖，孟德尔对其进行了几年的研究，结果并不理想，B错误；孟德尔对高茎豌豆和矮茎豌豆杂交实验的分析图解属于假说—演绎法的提出假说的步骤，C正确；只有独立遗传的两对相对性状(由两对等位基因控制，且独立遗传)进行杂交实验时，F2才可能出现9∶3∶3∶1的结果，D错误。]
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题号
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3．下列关于基因自由组合定律的叙述，正确的是(　　)
A．若基因型为aaBb和Aabb的个体杂交，后代表型比例为1∶1∶1∶1，说明两对基因能自由组合
B．若基因型为AaBb的个体产生基因型为AB、Ab、aB、ab的四种配子，说明两对基因能自由组合
C．若基因型为AaBb的个体自交，后代表型比例不为9∶3∶3∶1，则两对基因一定不能自由组合
D．若基因型为AaBb和aaBb的个体杂交，后代表型比例为3∶1∶3∶1，说明两对基因能自由组合
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√
D　[若基因型为aaBb和Aabb的个体杂交，不管两对基因是否能自由组合，aaBb产生的配子基因型及比例均为ab∶aB＝1∶1，Aabb产生的配子基因型及比例均为Ab∶ab＝1∶1，后代表型比例均为1∶1∶1∶1，A错误；若两对基因能自由组合，基因型为AaBb的个体将产生基因型为AB、Ab、aB、ab的四种配子，但如果基因连锁且发生互换，也能产生这四种配子，B错误；若基因型为AaBb的个体自交，后代表型比例不为9∶3∶3∶1，可能为12∶3∶1等变式，也能说明两对基因自由组合，C错误；基因型为AaBb和aaBb的个体杂交，若两对基因能自由组合，AaBb产生的配子基因型及比例为AB∶Ab∶aB∶ab＝1∶1∶1∶1，aaBb产生的配子基因型及比例为aB∶ab＝1∶1，则后代表型比例为3∶1∶3∶1，D正确。]
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题号
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4．如图为孟德尔两对相对性状杂交实验的遗传图解。下列叙述正确的是(　　)
A．图中“甲”和“乙”的表型相同
B．图中比例“丙”为“9∶3∶3∶1”
C．图中F2黄色圆粒豌豆中纯合子占4/9
D．“甲”与绿色皱粒杂交，子代有2种基因型
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√
B　[假设豌豆的黄色和绿色分别由遗传因子Y、y控制，圆粒和皱粒分别由遗传因子R、r控制，则亲本纯种的黄色圆粒豌豆和绿色皱粒豌豆的基因型分别是YYRR和yyrr，二者杂交产生的F1的基因型为YyRr，即甲的基因型是YyRr，表型为黄色圆粒；F1(YyRr)自交所得F2的表型及比例为黄色圆粒∶黄色皱粒∶绿色圆粒∶绿色皱粒＝9∶3∶3∶1，则乙的表型为黄色皱粒，图中“丙”为“9∶3∶3∶1”，A错误，B正确。图中F2黄色圆粒豌豆的基因型及比例为YYRR∶YyRR∶YYRr∶YyRr＝1∶2∶2∶4，其中纯合子占1/9，C错误。图中甲的基因型是YyRr，绿色皱粒豌豆的基因型是yyrr，则甲(YyRr)与绿色皱粒豌豆(yyrr)杂交，子代的基因型及比例为YyRr∶Yyrr∶yyRr∶yyrr＝1∶1∶1∶1，共四种基因型，D错误。]
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5．(2025·广东佛山期末)已知水稻的高秆(D)对矮秆(d)为显性，抗病(R)对易感病(r)为显性。纯合品种甲与纯合品种乙杂交得F1，再让F1与水稻丙(ddRr)杂交，所得子代的表型及比例如图所示，下列分析正确的是(　　)
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A．D/d、R/r基因是位于一对同源染色体上的非等位基因
B．亲代的基因型组合一定为DDRR×ddrr
C．F2中杂合子占3/4，且杂合子中高矮植株比例为2∶1
D．若F1自交，其子代中基因型不同于F1的个体占7/16
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√
C　[根据F2的比例3∶1∶3∶1判断D/d、R/r基因位于两对同源染色体上，A错误；F1的基因型为DdRr，亲代的基因型组合为DDRR× ddrr或DDrr×ddRR，B错误；F1的基因型为DdRr，丙的基因型为ddRr，故二者的杂交后代F2的基因型为DdRR∶2DdRr∶ Ddrr∶ddRR∶2ddRr∶ddrr，根据基因型判断F2中杂合子占3/4，且杂合子中高矮植株比例为2∶1，C正确；若F1自交，其子代中基因型与F1相同的个体占1/2×1/2＝1/4，其子代中基因型不同于F1的个体占3/4，D错误。]
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6．(2025·广东湛江联考)已知桃树中，树体乔化与矮化为一对相对性状(由等位基因A、a控制)，蟠桃果形与圆桃果形为一对相对性状(由等位基因B、b控制)，以下是相关的两组杂交实验。
杂交实验一：乔化蟠桃(甲)×矮化圆桃(乙)→F1：乔化蟠桃∶矮化圆桃＝1∶1。
杂交实验二：乔化蟠桃(丙)×乔化蟠桃(丁)→F1：乔化蟠桃∶矮化圆桃＝3∶1。
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根据上述实验判断，以下关于甲、乙、丙、丁四个亲本的基因在染色体上的分布情况正确的是(　　)
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D　[由实验二可知，乔化×乔化→F1出现矮化，说明乔化对矮化为显性，亲本的基因型为Aa×Aa，蟠桃×蟠桃→F1出现圆桃，说明蟠桃对圆桃为显性，亲本的基因型为Bb×Bb，丙、丁后代出现两种表型，说明两对等位基因不遵循自由组合定律，即两对等位基因位于同一对同源染色体上，由分析可知，丁中基因A与B连锁在同一条染色体上，基因a与b连锁在同一条染色体上，D正确。]
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7．(不定项)番茄的紫茎和绿茎是一对相对性状，缺刻叶和马铃薯叶是一对相对性状，两对基因独立遗传。选择三种不同基因型的番茄(甲、乙、丙)进行杂交，杂交组合及结果如表。下列分析正确的是
(　　)
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杂交编号 杂交组合 子代表型及比例
Ⅰ 紫茎缺刻叶(甲)×绿茎缺刻叶(乙) 紫茎缺刻叶∶紫茎马铃薯叶＝3∶1
Ⅱ 紫茎缺刻叶(丙)×绿茎缺刻叶(乙) 紫茎缺刻叶∶紫茎马铃薯叶∶绿茎缺刻叶∶绿茎马铃薯叶＝3∶1∶3∶1
A．紫茎对绿茎为显性，缺刻叶对马铃薯叶为显性
B．杂交Ⅰ中子代紫茎缺刻叶的基因型与甲相同
C．杂交Ⅱ中子代绿茎缺刻叶的基因型与乙相同的占2/3
D．杂交Ⅱ子代中纯合子所占比例为1/4
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ACD　[由杂交Ⅱ可知，这两对相对性状的遗传遵循基因的自由组合定律，设紫茎和绿茎受A/a控制，缺刻叶和马铃薯叶受B/b控制；由杂交Ⅰ：紫茎×绿茎→后代全为紫茎可知，紫茎为显性性状，绿茎为隐性性状，甲、乙的相关基因型分别为AA、aa；缺刻叶×缺刻叶→后代出现马铃薯叶，可知缺刻叶为显性性状，马铃薯叶为隐性性状，再结合杂交Ⅰ可知，甲、乙的相关基因型均为Bb，因此甲的基因型为AABb，乙的基因型为aaBb，A正确。杂交Ⅰ中子代紫茎缺刻叶的基因型为AaBB或AaBb，与甲的基因型(AABb)不同，B错误。杂交Ⅱ中子代绿茎缺刻叶的基因型为1/3aaBB、2/3aaBb，与乙的基因型(aaBb)相同的占2/3，C正确。3∶1∶3∶1＝(1∶1)×(3∶1)，乙的基因型为aaBb，丙的基因型为AaBb，乙、丙杂交子代中纯合子所占比例为1/2×1/2＝1/4，D正确。]
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8．(不定项)(2024·全国新课标卷改编)某种二倍体植物的P1和P2植株杂交得F1，F1自交得F2。对个体的DNA进行PCR检测，产物的电泳结果如图所示，其中①～⑧为部分F2个体，上部2条带是一对等位基因的扩增产物，下部2条带是另一对等位基因的扩增产物，这2对等位基因位于非同源染色体上。下列叙述正确的是(　　)
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A．①②个体均为杂合体，F2中③所占的比例大于⑤
B．还有一种F2个体的PCR产物电泳结果有3条带
C．③和⑦杂交子代的PCR产物电泳结果与②⑧电泳结果相同　
D．①自交子代的PCR产物电泳结果与④电泳结果相同的占1/2
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ABC　[由题干信息可知，这2对等位基因位于非同源染色体上，假设A/a为上部2条带的等位基因，B/b为下部2条带的等位基因，由电泳图可知P1的基因型为AAbb，P2的基因型为aaBB，F1的基因型为AaBb，F2中①AaBB和②Aabb都为杂合子，③AABb占F2的比例为1/8，⑤AABB占F2的比例为1/16，A正确；电泳图中的F2的基因型依次为①AaBB、②Aabb、③AABb、④aaBB、⑤AABB、⑥AAbb、⑦aabb、⑧AaBb，未出现的基因型为aaBb，其个体的PCR产物电泳结果有3条带，B正确；③AABb和⑦aabb杂交后代为Aabb、 AaBb，其PCR产物电泳结果与②⑧电泳结果相同，C正确；①AaBB自交子代为AABB(1/4)、AaBB(1/2)、aaBB(1/4)，其PCR产物电泳结果与④aaBB电泳结果相同的占1/4，D错误。]
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9．(15分)(2025·浙江1月卷)谷子(2n＝18)俗称小米，是起源于我国的重要粮食作物，自花受粉。已知米粒颜色有黄色、浅黄色和白色，由等位基因E和e控制，其中白色(ee)是米粒中色素合成相关酶的功能丧失所致。锈病是谷子的主要病害之一。抗锈病和感锈病由等位基因R和r控制。现有黄色感锈病的栽培种和白色抗锈病的农家种，欲选育黄色抗锈病的品种。回答下列问题：
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(1)授粉前，将处于盛花期的栽培种谷穗浸泡在45～46 ℃温水中10 min，目的是________________，再授以农家种的花粉。为防止其他花粉的干扰，对授粉后的谷穗进行__________处理。同时，以栽培种为父本进行反交。
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人工去雄(1分)　
套袋(1分)
从F2中选出黄色抗锈病的甲和乙，浅黄色抗锈病的丙。甲自交子一代全为黄色抗锈病，乙自交子一代为黄色抗锈病和黄色感锈病，丙自交子一代为黄色抗锈病、浅黄色抗锈病和白色抗锈病。
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表型 黄色 抗锈病 浅黄色 抗锈病 白色 抗锈病 黄色 感锈病 浅黄色 感锈病 白色
感锈病
F2(株) 120 242 118 40 82 39
(2)正反交得到的F1全为浅黄色抗锈病，F2的表型及其株数如表所示。
①栽培种与农家种杂交获得的F1产生________种基因型的配子，甲的基因型是________，乙连续自交得到的子二代中，纯合黄色抗锈病的比例是________。杂交选育黄色抗锈病品种，利用的原理是________________。
②写出乙×丙杂交获得子一代的遗传图解。
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EERR
3/8
基因重组
(3)谷子的祖先是野生青狗尾草(2n＝18)。20世纪80年代开始，作物栽培中长期大范围施用除草剂，由于除草剂的_________________作用，抗除草剂的青狗尾草个体比例逐渐增加。若利用抗除草剂的青狗尾草培育抗除草剂的谷子，可采用的方法有_____________________________________________(答出2点即可)。
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选择(1分)
远缘杂交、体细胞杂交(填“基因工程”等也可)
[解析]　 (1)欲选育黄色抗锈病的品种，可以栽培种为母本，农家种为父本进行杂交，该杂交过程包括母本去雄、套袋、授粉、再套袋，以防止其他花粉干扰。授粉前，将处于盛花期的栽培种谷穗浸泡在45～46 ℃温水中10 min，目的是人工去雄，防止自花受粉。(2)亲本为黄色感锈病的栽培种和白色抗锈病的农家种，正反交得到的F1全为浅黄色抗锈病，因此推知黄色对白色为不完全显性，抗锈病对感锈病为完全显性，亲本的基因型为EErr和eeRR，F1的基因型为EeRr。①分析F2的表型，分别计算其性状分离比，黄色∶浅黄色∶
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白色≈1∶2∶1，抗锈病∶感锈病≈3∶1；两种性状一起分析表型比约为3∶6∶3∶1∶2∶1，因此两种性状的遗传满足孟德尔的自由组合定律。栽培种与农家种杂交获得的F1产生ER、Er、eR、er共4种基因型的配子。从F2中选出黄色抗锈病的甲和乙，基因型为EER_，浅黄色抗锈病的丙，基因型为EeR_。甲自交子一代全为黄色抗锈病，自交后代无性状分离，说明甲是纯合子，基因型为EERR；乙自交子一代为黄色抗锈病和黄色感锈病，自交后代出现性状分离，说明乙是杂合子，基因型为EERr；丙自交子一代为黄色抗锈病、浅黄色抗锈病和白色抗锈病，推知丙的基因型是EeRR。
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乙的基因型为EERr，自交得到子一代的基因型及比例是EERR∶ EERr∶EErr＝1∶2∶1，再连续自交得到的子二代中，纯合黄色抗锈病(EERR)的比例是1/4＋1/2×1/4＝3/8。杂交选育黄色抗锈病品种，利用的原理是基因重组。②遗传图解的书写要规范，见答案。(3)作物栽培中长期大范围施用除草剂，由于除草剂的选择作用，不抗除草剂的青狗尾草被淘汰，种群中抗除草剂的基因频率上升，导致后代中抗除草剂的青狗尾草个体比例逐渐增加。谷子(2n＝18)的祖先是野生青狗尾草(2n＝18)，若利用抗除草剂的青狗尾草培育抗除草剂的谷子，方法一：利用远缘杂交，即两种亲本杂交，通过有性生
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殖获得抗除草剂的谷子；方法二：利用现代生物技术进行体细胞杂交，即将两种生物的体细胞去除细胞壁，获得原生质体，将原生质体融合，获得杂种细胞，然后利用植物组织培养技术获得杂种植株，经培养筛选获得目的植株；方法三：利用现代生物技术中的基因工程技术，从青狗尾草中获得抗除草剂基因，构建重组载体，将目的基因导入谷子的细胞中，经过培养筛选，最终获得抗除草剂的谷子。
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(教师用书独具)
1．(2023·深圳福田中学检测)孟德尔用豌豆(2n＝14)进行遗传实验时研究了豌豆的七对相对性状，相关性状及其控制基因在染色体上的位置如图所示。下列叙述正确的是(　　)
A．孟德尔所研究的七对相对性状在遗传时均遵循分离定律和自由组合定律
B．DDVV和ddvv杂交，F2中高茎豆荚不饱满个体所占的比例为3/16
C．孟德尔选用豌豆作为实验材料的原因之一是其体细胞中只具有14条染色体，遗传物质组成简单
D．纯合矮茎豆荚绿色豌豆和纯合高茎豆荚黄色豌豆进行杂交，F2中重组型性状所占的比例为5/8
√
D　[孟德尔所研究的七对相对性状在遗传时均遵循分离定律，只有非同源染色体上的非等位基因遵循自由组合定律，而位于一对同源染色体上的非等位基因不遵循自由组合定律，如红花/白花和子叶黄色/白色，A错误；由图示可知，高茎/矮茎和豆荚饱满/不饱满都位于Ⅳ号染色体上，故DDVV和ddvv杂交，F1为DdVv，F2为1DDVV(高茎豆荚饱满)、2DdVv(高茎豆荚饱满)、1ddvv(矮茎豆荚不饱满)，无高茎豆荚不饱满个体，B错误；豌豆体细胞中只有14条染色体不是孟德尔选用豌豆作为实验材料的原因之一，C错误；由图示可知，高茎/矮茎和豆荚绿色/黄色分别位于Ⅳ号和Ⅴ号染色体上，这两对基因遵循自由组合定律，纯合矮茎豆荚绿色豌豆(ddGG)和纯合高茎豆荚黄色豌豆(DDgg)进行杂交，F2中重组性状为矮茎黄色豆荚和高茎绿色豆荚，比例为1/16＋9/16＝5/8，D正确。]
2．(2025·内蒙古适应性测试)某品种鹦鹉大多数的胸羽是红色或黄色，偶尔也出现胸羽上既没有红色也没有黄色(无红黄羽)的个体，对其进行遗传分析。
(1)红、黄羽鹦鹉杂交结果如下表。
组合 ① ② ③
亲本 红羽×红羽 黄羽×红羽 黄羽×黄羽
子代 红羽 黄羽 黄羽和红羽
若上述杂交组合的性状受一对等位基因(A/a)控制，则黄羽为______(填“显性”或“隐性”)性状，判断的理由是___________________________________________________________________________________________________，纯种红羽鹦鹉与纯种黄羽鹦鹉杂交，子代间相互交配，预期子二代中红羽∶黄羽的比例是________。
显性
由组合②或③可知，黄羽×红羽子代全为黄羽，黄羽×黄羽子代同时出现黄羽和红羽　
1∶3　
(2)研究发现上述A基因的表达产物是催化红色素转变为黄色素的酶，而a基因无相应功能。鹦鹉红、黄羽色的形成还受D/d基因的控制。为研究D/d在色素形成中的功能，通过基因工程构建了3个酵母品系。检测其中的红、黄色素，结果如下表。
酵母品系 A基因 D基因 色素
① 有 有 红和黄
② 无 有 红
③ 有 无 无
则D基因的功能是____________________。鹦鹉的基因能在酵母中表达，表明在翻译过程中共用____________。酵母品系①中同时检测到红色素和黄色素，用同样的方法检测鹦鹉的黄色胸羽(各种基因型)，均可检测到黄色素和少量的红色素，原因是_____________________________________________________________________。
调控红色素的合成　
一套密码子
A基因的表达产物可催化红色素转变为黄色素，但该过程需要一定的时间
(3)另一个杂交组合的亲本为红羽鹦鹉和黄羽鹦鹉，子代有红羽、黄羽、无红黄羽三种类型，如果A/a和D/d这两对基因位于常染色体上且独立遗传，子代中无红黄羽个体的基因型是____________，预期此组合的子代中红羽∶黄羽∶无红黄羽的比例为________。
Aadd、aadd
3∶3∶2
[解析]　(1)由组合②或③可知，黄羽×红羽子代全为黄羽，黄羽×黄羽子代同时出现黄羽和红羽，若上述杂交组合的性状受一对等位基因(A/a)控制，则黄羽为显性性状。纯种红羽鹦鹉(aa)与纯种黄羽鹦鹉(AA)杂交，子代(Aa)间相互交配，预期子二代中红羽(aa)∶黄羽(A_)的比例是1∶3。(2)由表可知，有D基因时，可形成红色素，有A基因时，红色素可转变为黄色素，无D基因时，无色素形成，说明D基因的功能是调控红色素的合成。鹦鹉的基因能在酵母中表达，表明在翻译过程中共用一套密码子。酵母品系①中同时检测到红色素和黄色素，用同样的方法检测鹦鹉的黄色胸羽(各种基因型)，均
可检测到黄色素和少量的红色素，说明A基因的表达产物可催化红色素转变为黄色素，但该过程需要一定的时间。(3)红羽鹦鹉(aaD_)和黄羽鹦鹉(A_D_)杂交，子代有红羽、黄羽、无红黄羽三种类型，由于子代有dd，说明亲本均为Dd，由于子代有aa，说明亲本为aa和Aa，即亲本为aaDd和AaDd，预期此组合的子代中红羽∶黄羽∶无红黄羽的比例为3∶3∶2。
谢 谢 ！

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