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1.2


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1.2 孟德尔的豌豆杂交实验(二)学案(人教版必修 2)
知识·巧学 一、两对相对性状的杂交实验 孟德尔选择纯种的黄色圆粒豌豆和绿色皱粒豌豆作亲本让它们进行杂交, 杂交前要对母 本植株进行严格地去雄和套袋处理, 然后把父本植株的花粉授在母本植株雌蕊的柱头上, 再 套袋。这样以保证实

验结果的准确性。 杂交时,无论正交还是反交,得到的 F1 都表现为黄色圆粒。说明豌豆种子的黄色对绿 色为显性,圆粒对皱粒为显性。F1 自交得到的 F2(子二代)出现四种类型:黄色圆粒、绿色 圆粒、黄色皱粒和绿色皱粒,其数量比接近于 9∶3∶3∶1。 疑点突破 两对相对性状豌豆杂交后,子二代的 9∶3∶3∶1 的比例是否符合孟德尔分离比呢? 我们来验证一下,把两对相对性状分开来看,子二代中黄色种子占 9/16+3/16=12/16, 绿 色 种 子 占 3/16+1/16=4/16 , 其 比 为 (12/16) ∶ (4/16)=3 ∶ 1 ; 子 二 代 中 圆 粒 种 子 占 9/16+3/16=12/16,皱粒种子占 3/16+1/16=4/16,其比为(12/16)∶(4/16)=3∶1。因此,多 对相对性状遗传时每一对相对性状的遗传都符合分离定律。 从数学角度看,(3∶1) 的展开式为 9∶3∶3∶1,即 9∶3∶3∶1 的比例可以表示为两 个 3∶1 的乘积。对于两对相对性状的遗传表现,如果将每一对性状单独分析其分离比分别 为:圆粒∶皱粒=3∶1,黄色∶绿色=3∶1,即每对性状遗传都遵循了分离定律。这也说明了 两对相对性状的遗传结果可以表示为它们各自遗传结果的乘积。 二、对自由组合现象的解释 豌豆种子黄色和绿色这对相对性状是由一对遗传因子控制的, Y 和 y 来表示; 用 豌豆种 子的圆粒和皱粒这对相对性状是由另一对遗传因子控制的, R 和 r 表示, 用 所以纯种黄色圆 粒豌豆和绿色皱粒豌豆的遗传因子组成分别为 YYRR 和 yyrr。 它们产生的配子类型分别为 YR 和 yr,F1 的遗传因子组成即为 YyRr。 F1 在产生配子时,每对遗传因子彼此分离,不同对的遗传因子自由组合,也就是 Y 和 y、 R 和 r 一定分离,Y 和 R 或 r 组合,y 和 r 或 R 组合,因此形成四种数目相等的配子,分别 是 YR、Yr、yR、yr。受精时雌、雄配子的结合机会是均等的,有 16 种结合方式,形成 9 种 基因组成,性状表现型有四种,比例为 9∶3∶3∶1。 方法点拨 记忆 F1 产生配子的组合方式,2 的遗传因子组成情况和性状表现及其所占的比例可采用 F
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棋盘法记忆。

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可先画一个九格棋盘,在棋盘上可以走棋子的位置一共有 16 个(用阿拉伯数字标出), 表示配子的 16 种组合方式。先从 16 号位置记起,此位置为绿色皱粒的性状表现,遗传因子 组成为 yyrr,占 F2 的 1/16。然后在棋盘上以 16 号为中心向外扩展一周,围绕 16 号的有 3 个,即 11 号、12 号和 15 号,都是黄色皱粒的性状表现占 3/16,其中,中央 11 号为黄色皱 粒的纯合子,其遗传因子组成为 YYrr 占 1/16,其他两个相互对称的点即 12 号和 15 号的遗 传因子组成相同,都为黄色皱粒的杂合子即 Yyrr 占 2/16。然后,再向外扩展一圈,6 号、8 号、 号这 3 个, 14 都是绿色圆粒的性状占 3/16, 其中, 中央的 6 号为绿色圆粒的纯合子 yyRR 占 1/16,其余两个是相互对称的绿色圆粒的杂合子,遗传因子组成为 yyRr,占 2/16。剩下 的 1、2、3、4、5、7、9、10、13 号这 9 个全在一个三角形边上,是黄色圆粒的性状占 9/16, 其中,中间左上方的 1 号为黄色圆粒的纯合子 YYRR,占 1/16,2 号和 5 号相同为 YyRR,占 2/16,3 号和 9 号相同为 YYRr,占 2/16,4、7、10、13 号相同为 YyRr,占 4/16。 如下图:

采用棋盘法记忆, 能更系统详细地了解两对相对性状的遗传表现特点, 及各遗传因子组 成和性状表现及其比例。 三、对自由组合现象解释的验证 对自由组合现象解释的验证:测交法,即让子一代与隐性纯合子杂交,通过观察测交后 代的性状表现来推测 F1 的遗传因子组成, 若后代性状表现有四种类型且比例为 1∶1∶1∶1, 则可推测 F1 能产生四种数目相等的配子,也就进一步推测 F1 的遗传因子组成为 YyRr。如下 图:

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上图表示了孟德尔进行的对自由组合现象解释的验证实验, 也就是测交实验的过程和结 果,子一代在产生配子的过程中能产生四种数量相等的配子:YR、yR、Yr、yr,隐性纯合子 能产生一种配子 yr,通过受精作用,产生了四种数目相等的后代类型:YyRr、Yyrr、yyRr 和 yyrr,比例为 1∶1∶1∶1。 孟德尔的实验结果符合预期的设想,说明解释成立。 深化升华 孟德尔在对子一代进行测交的时候,用的是双隐性个体。由于使用双隐性个 体,根据孟德尔的假设,其只能产生出一种配子,并且只含有隐性基因,所以这样的配子产 生的后代的表现型就要看与其结合的配子的基因, 如果遇到显性基因就表现显性性状, 如果 遇到隐性基因就表现隐性性状,由于配子间的结合都是随机的,所以,后代表现型的种类反 映的是子一代个体产生配子的种类, 比值反映的是子一代产生配子数量的比值。 因此利用测 交方法可以用来检测个体的基因型。 四、自由组合定律 控制不同性状的遗传因子的分离和组合是互不干扰的, 在形成配子时, 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。 辨析比较 分离定律和自由组合定律的比较 比较项目 研究性状 等位基因 F1 产生的配子种类及比例 F2 表现型种类及比例 F2 基因型种类及比例 F1 测交后代表现型种类及比例 F2 测交后代基因型种类及比例 五、孟德尔实验方法的启示
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分离定律 一对 一对 两种 1∶1 两种 3∶1 三种 1∶2∶1 两种 1∶1 两种 1∶1

自由组合定律 两对或两对以上 两对或两对以上 四种,1∶1∶1∶1 四种,9∶3∶3∶1 九种,1∶1∶1∶1∶2∶2∶2∶2∶4 四种,1∶1∶1∶1 四种,1∶1∶1∶1

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1.科学地选择实验材料是科学研究取得成功的重要保障之一。 孟德尔用豌豆作实验材料 的优点是:具有稳定的易于区分的相对性状;豌豆严格自花传粉、闭花受粉,自然状态下获 得的都是纯种;花比较大,易于做人工杂交实验。 2.科学的实验思路: 先研究一对相对性状的遗传情况, 再研究多对相对性状的遗传情况。 3.利用统计学方法, 孟德尔发现了生物性状遗传在数量上呈现一定的数学比例, 这引发 他揭示其实质的兴趣; 同时也使孟德尔意识到数学概率也适用于遗传研究, 从而将数学方法 引入对遗传实验结果的处理和分析上。 4.科学严谨的实验程序和锲而不舍的精神是取得科研成就的重要因素。 六、孟德尔遗传规律的再发现 1900 年三位科学家分别重新发现了孟德尔的工作,认识到孟德尔提出的理论的重要意 义。1909 年,丹麦生物学家约翰逊把遗传因子命名为基因,并且提出了表现型和基因型的 概念。随着孟德尔遗传规律的再发现,基因的本质和作用原理成为遗传学研究的中心问题, 这些问题的研究使人们对生物的认识越来越接近生命活动的本质, 并且为基因工程等现代生 物技术的兴起奠定了理论基础。正是因为孟德尔的杰出贡献,他后来被世人公认为“遗传学 之父” 。 问题·探究 问题 1 孟德尔两对相对性状的杂交实验采用的是纯种黄色圆粒豌豆和纯种绿色皱粒豌 豆作亲本杂交, 通过分析子一代和子二代的特征得出存在的规律性的知识。 孟德尔对结果进 行统计学分析发现子二代出现四种表现型,比例为 9∶3∶3∶1。 此结果是否与分离定律毫无关系?若一对一对地分析会发现什么问题?在子二代中出 现了新类型,这些新类型有什么特点? 探究:如果一对一对地分析便可发现以下现象: 黄色∶绿色=(315+101)∶(108+32)=3∶1 圆粒∶皱粒=(315+108)∶(101+32)=3∶1 说明两对相对性状的遗传现象与基因分离定律有关, 其中一对相对性状的遗传, 子二代 表现型符合基因的分离定律。 在子二代中出现的新类型是亲代个体没有的性状, 是两种重组 性状。 问题 2 如何理解多对基因遗传的特点? 探究: 孟德尔两对相对性状的实验表明, 多对相对性状的遗传现象与一对相对性状的实 验结果是存在着一定联系的,以下表来表示:
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F1 产生的配子 等位基因的

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F2 基因型 结合 种 比例 方式 类 3 9 2∶2∶2∶4 3
3

F2 表现型 种 比例 类 2 4 3∶1
3

数目(对) 1 2 3 ? n 典题·热题

种类 2 4

比例 1∶1 1∶1∶ 16 1∶1 (1∶1) ? (1∶1)
n 3

4

1∶2∶1 1∶1∶1∶1∶2∶

3∶1 9∶3∶

2

3

4

3

(1∶2∶1) ? (1∶2∶1)

2

3

(3∶1) ? (3∶1)

3

? 2
n

? 4
n

? 3
n

?
n

2

n

n

例 1 豌豆子叶黄色(Y)对绿色(y)是显性,圆粒(R)对皱粒(r)是显性。下表是四 种不同杂交组合以及各种杂交组合所产生的子代数,请写出①~④的基因型。 子代表现型及数目 亲代 黄色圆粒 ①黄圆×绿皱 ②黄圆×绿圆 ③绿圆×绿圆 ④黄皱×绿圆 16 21 0 15 黄色皱粒 17 7 0 16 绿色圆粒 14 20 43 18 绿色皱粒 15 6 14 17

解析: 此题是已知亲代表现型和子代表现型及比例推导亲代基因型, 属逆推类型的遗传 问题。 答案:①YyRr×yyrr;②YyRr×yyRr;③yyRr×yyRr;④Yyrr×yyRr。 方法归纳 (1)基因填充法 第①组:根据表现型写出亲本的大体基因型:Y_R_×yyrr,再看子代有没有隐性类型: 绿色和皱粒, 若有就说明两亲本各含有一个 y 和一个 r。 因此亲本①的基因型为: YyRr×yyrr。 (2)分解组合法 第②组:将黄和绿与圆和皱分开研究。子代中,黄∶绿=(21+7)∶(20+6)=28∶26 ≈1∶1,说明两亲本基因组成为 Yy×yy;圆∶皱=(21+20)∶(7+6)=41∶13≈3∶1,说 明两亲本的基因组成为 Rr×Rr。综合以上两种情况,可知亲本②的基因型为 YyRr×yyRr。 (3)特殊分离法

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第④组, 两亲本杂交后代有四种表现型且比例为 1∶1∶1∶1。 说明亲本的基因型为 YyRr ×yyrr 或 Yyrr×yyRr,再考虑亲本的表现型,可最后确定亲本④的基因型为 Yyrr×yyRr。 例 2 白色盘状南瓜与黄色球状南瓜杂交,F1 全是白色盘状南瓜。F1 自交,F2 中杂合的白 色球状南瓜有 4 008 株,问理论让纯合的黄色盘状南瓜有多少株? 解析:解答本题可用棋盘法求解。也可以用其他方法,如分解组合法,将 F1(AaBb)的 两对基因分别研究,再综合求解。 (1)首先确定两对相对性状中的显性性状。白色盘状×黄色球状→F1 全是白色盘状, 说明白色与盘状分别对黄色、球状是显性。 (2)根据棋盘记忆法可知:F2 中杂合的白色球状(Aabb)植株占 F2 总数的 2/16,纯合 的黄色盘状植株占 F2 总数的 1/16, 二者之间是 2 倍关系, 所以纯合的黄色盘状南瓜应为 4 008 ÷2=2 004 株。 答案:2 004 株。 方法点拨 解决此题的关键是分析清楚题目中的已知条件和所求内容, 通过分析可得知, 上题中的已知条件和所求内容都属于子二代的个体, 它们之间存在着一定的数量关系, 只要 能够求出两者之间的关系,此题便迎刃而解。 例 3 人类的多指(A)对正常指(a)为显性,肤色正常(B)对白化(b)为显性,两 对基因的遗传符合自由组合定律。现有一个家庭,父亲为多指,母亲正常,他们却有一个白 化、手指正常的孩子,若他们再生一个孩子,患病的概率为多少? 解析:本题的关键是求出父母的基因型。父亲多指,其可能的基因型为? A_B_?,母 亲正常,其可能的基因型为 aaB_,他们的白化、手指正常的孩子的基因型一定是 aabb。由 此推出父母亲确定的基因型是 AaBb 和 aaBb。 然后求下一个孩子患病的概率, 有三种可能性, 只患白化病、只患多指病和两病皆患,再生一个孩子,患病的可能性是以上三种情况之和。 (此处运用的是加法原理,即当一个事件出现时,另一个事件就被排除,这样的两个事件称 为互斥或交互事件,这种互斥事件出现的概率是它们各自概率之和)

答案:5/8。 方法归纳 分离定律的习题主要有两类: 一是正推类型, 即已知双亲的基因型或表现型,
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推后代的基因型、表现型及其比例,此类型题目较简单。二是逆推类型,即根据后代的基因 型和表现型推双亲的基因型,这类题目最多也较复杂。 方法一:隐性纯合突破法:后代中有隐性个体出现,则双亲中一定都有一个隐性基因。 方法二:比例法: (1)若后代性状分离比为:显∶隐=3∶1,则双亲一定是杂合子。 (2) 若后代性状分离比为:显∶隐=1∶1,则双亲中一个为杂合子,一个为隐性纯合子。 (3)若 后代性状只有显性性状,则双亲至少有一方为显性纯合子,另一方不确定。 例 4 鸡的毛腿 F 对光腿 f 是显性,豌豆冠对单冠 e 是显性,现有一只公鸡甲与两只母 鸡乙和丙,这三只鸡都是毛腿豌豆冠,用甲与乙、丙分别进行杂交,它们产生的后代性状表 现如下: (1)甲×乙→毛腿豌豆冠,光腿豌豆冠 (2)甲×丙→毛腿豌豆冠,毛腿单冠 公鸡甲的基因型是_________。 A.FFEE B.FFEe C.FfEe D.FfEE 解析:本题可用化整为零法。由题干中给出甲、乙、丙的性状都是毛腿豌豆冠,可知公 鸡甲的基因型为:F_E_,又从一对相对性状分析,毛腿×毛腿→光腿,豌豆冠×豌豆冠→单 冠,推出甲的基因型一定是 FfEe。 答案:C

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