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第1课时 孟德尔两对相对性状的杂交实验、
对自由组合现象的解释和验证
2019版高中生物
同步学案
目标素养
1.通过对两对相对性状杂交实验过程的分析,学会用先分离再组合的思路分析问题,培养归纳分析能力
2.通过遗传图解理解孟德尔所做的两对相对性状的杂交实验及对自由组合现象解释的验证实验,并能规范、熟练地书写遗传图解
知识概览
一、两对相对性状的杂交实验
1.过程与结果
2.分析
(1)性状的显隐性。
(2)相对性状的分离比。
孟德尔在F2中观察到了什么现象
提示:不同性状之间可以发生自由组合,即黄色既可以与圆粒组合,又可以与皱粒组合,绿色也可以分别与圆粒和皱粒组合。
二、对自由组合现象的解释
1.理论解释
(1)两对相对性状分别由 两对 遗传因子控制。
(2)F1在产生配子时,每对遗传因子彼此 分离 ,不同对的遗传因子可以 自由组合 。
(3)F1产生的雌配子和雄配子各有 4 种,且数量 相等 。
(4)受精时,雌雄配子的结合是 随机 的。
2.遗传图解
(1)过程图解。
(2) F1产生的雌雄配子的结合方式有 16 种;F2遗传因子的组合形式有 9 种,性状表现有 4 种:黄色圆粒∶黄色皱粒∶绿色圆粒∶绿色皱粒= 9∶3∶3∶1 。
三、对自由组合现象解释的验证
1.验证方法: 测交法 。
2.遗传图解
(1)由测交后代的遗传因子组成及比例可推知:
①杂种子一代产生的配子的比例为 1∶1∶1∶1 ;
②杂种子一代的遗传因子组成为 YyRr 。
(2)通过测交实验的结果可证实:
①F1产生 4 种类型且比例 相等 的配子;
②F1在形成配子时,成对的遗传因子发生了 分离 ,不同对的遗传因子 自由组合 。
在两对相对性状杂交实验中,F2的9∶3∶3∶1的数量比与一对相对性状杂交实验中的3∶1的数量比有什么联系
提示:从数学角度分析,9∶3∶3∶1=(3∶1)2,即两对相对性状的遗传结果是这两对相对性状独立遗传结果(3∶1)的乘积。
一 两对相对性状的杂交实验
重难归纳
1.两对相对性状是指豌豆的粒色(黄色和绿色)和粒形(圆粒和皱粒)。
2.实验过程及分析
综合分析两对相对性状:黄色圆粒所占的比例为(3/4)×(3/4)=9/16,绿色圆粒所占的比例为(1/4)×(3/4)=3/16,黄色皱粒所占的比例为(3/4)×(1/4)=3/16,绿色皱粒所占的比例为(1/4)×(1/4)=1/16,即黄色圆粒∶绿色圆粒∶黄色皱粒∶绿色皱粒=9∶3∶3∶1。
孟德尔两对相对性状的杂交实验中,F2的重组性状和亲本性状分别有哪些 它们在F2中所占的比例分别是多少
提示:重组性状为黄色皱粒和绿色圆粒,两种重组性状在F2中所占的比例均为3/16,因此重组性状在F2中所占的比例共为3/8;亲本性状为黄色圆粒和绿色皱粒,其中黄色圆粒在F2中所占的比例为9/16,而绿色皱粒在F2中所占的比例为1/16,因此亲本性状在F2中所占的比例共为5/8。
典例剖析
孟德尔用豌豆做两对相对性状的杂交实验时,不必考虑的是( )
A.亲本双方都必须是纯合子
B.两对相对性状各自要有显隐性关系
C.对母本去雄,授以父本的花粉
D.显性亲本作父本,隐性亲本作母本
答案:D
解析:做两对相对性状的杂交实验时,要求是纯合亲本杂交;两对相对性状中每一对相对性状的遗传都遵循分离定律,即两对相对性状各自有显隐性关系;以豌豆为实验材料,为避免自然条件下的自花传粉,要对母本去雄,授以父本的花粉;用纯合亲本进行杂交实验,不管是正交还是反交,结果都一样,故不一定是显性亲本作父本,隐性亲本作母本。
学以致用
孟德尔用纯种黄色圆粒豌豆与纯种绿色皱粒豌豆做杂交实验,下列哪项能体现不同性状的自由组合 ( )
A.F2中有黄圆、黄皱、绿圆、绿皱4种性状表现
B.F1全部是黄色圆粒
C.F2中出现了黄皱和绿圆2种类型
D.F2中黄圆和绿皱各占总数的3/16
答案:A
解析:粒色有两种性状,即黄色与绿色,粒形有两种性状,即圆粒与皱粒。在F2中,粒形与粒色自由组合,出现4种性状组合。
二 对自由组合现象的解释和验证
重难归纳
1.对孟德尔两对相对性状杂交实验的分析
2.相关结论
(1)双显性状(黄色圆粒)可用直角三角形A的三条边表示,占9份,共有4种遗传因子组合形式,比例为YYRR∶YYRr∶YyRR∶YyRr=1∶2∶2∶4。
(2)一隐一显性状(绿色圆粒)可用直角三角形B的三个角表示,占3份,有2种遗传因子组合形式,比例为yyRR∶yyRr=1∶2。
(3)一显一隐性状(黄色皱粒)可用直角三角形C的三个角表示,占3份,有2种遗传因子组合形式,比例为YYrr∶Yyrr=1∶2。
(4)双隐性状(绿色皱粒)占1份,只有1种遗传因子组合形式,即yyrr。所以,黄色圆粒∶黄色皱粒∶绿色圆粒∶绿色皱粒=9∶3∶3∶1。
(5)①纯合子(YYRR、YYrr、yyRR、yyrr)共占(1/16)×4,即1/4。
②双杂合子(YyRr)占4/16,即1/4。
③单杂合子(YyRR、YYRr、Yyrr、yyRr)共占(2/16)×4,即1/2。
(6)亲本类型(Y_R_+yyrr),共占9/16+1/16=10/16,即5/8。
重组类型(Y_rr+yyR_),共占(3/16)×2=6/16,即3/8。
3.对自由组合现象解释的验证
(1)方法:测交,即让F1与隐性纯合子杂交。
(2)目的。
①测定F1产生的配子种类及其比例。
②测定F1的遗传因子组成。
③判定F1在形成配子时遗传因子的行为。
(3)结果及结论。
①F1经减数分裂产生4种配子,YR∶Yr∶yR∶yr=1∶1∶1∶1。
②F1的遗传因子组成为YyRr。
③证实在形成配子时,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。
在两对相对性状的杂交实验中,若测交后代有两种性状,且数量之比为1∶1,试分析F1的遗传因子组成。
提示:由于隐性纯合子只产生一种配子yr,所以测交后代的性状及其比例由F1产生的配子决定。测交后代表现出2种性状且比例为1∶1,说明F1能够产生2种配子且比例为1∶1,其遗传因子组成可能为yyRr、Yyrr、YYRr或YyRR。
典例剖析
1.孟德尔在做两对相对性状的豌豆杂交实验时,用纯种黄色圆粒豌豆和纯种绿色皱粒豌豆作亲本进行杂交,得到的F1自交,F2出现4种性状类型,数量比接近9∶3∶3∶1。产生上述结果的必要条件不包括( )
A.F1雌雄配子各有4种,数量比均为1∶1∶1∶1
B.F1雌雄配子的结合是随机的
C.F1雌雄配子的数量比为1∶1
D.F2的个体数量足够多
答案:C
解析:F1产生的雌配子和雄配子的数量不相等,雄配子的数量远远多于雌配子的数量。
两对相对性状的杂交实验中,F2出现9∶3∶3∶1分离比的条件
(1)亲本必须是纯种。
(2)两对相对性状由两对遗传因子控制。
(3)配子全部发育良好,后代存活率相同。
(4)所有后代都应处于一致的环境中,而且存活率相同。
(5)后代数量足够多。
2.番茄果实的红色对黄色为显性,两室对一室为显性,两对性状遗传时可进行自由组合。育种工作者用纯合的具有这两对相对性状的亲本杂交,则F2中重组类型的个体数占F2总数的( )
A.7/8或5/8 B.9/16或5/16
C.3/8或5/8 D.3/8
答案:C
解析:设控制两对相对性状的遗传因子分别为A、a和B、b。具有两对相对性状的纯合亲本杂交的情况有两种,即AABB×aabb或AAbb×aaBB。无论哪种情况,F1的遗传因子组成均为AaBb,F2的遗传因子组成有A_B_、A_bb、aaB_、aabb四种类型,比例为9∶3∶3∶1。若亲本为AABB×aabb,则重组类型占6/16=3/8;若亲本为AAbb×aaBB,则重组类型占10/16=5/8。
重组类型的确定及概率计算
(1)具有两对相对性状的纯合亲本的杂交组合有两种类型:一种是双显(AABB)和双隐(aabb),另一种是一显一隐(AAbb)和一隐一显(aaBB)。这两种情况下,F2中的重组类型及所占比例是不同的。
(2)概率计算要确定范围。若求重组类型中的纯合子所占的比例,则范围是重组类型,而不是全部F2个体。
学以致用
纯种白色盘状南瓜与黄色球形南瓜杂交,F1全是白色盘状,产生的F2中白色球形南瓜有300株,则纯合的黄色盘状南瓜有( )
A.100株 B.200株
C.300株 D.400株
答案:A
解析:由白色×黄色→白色可知,白色为显性性状;由盘状×球形→盘状可知,盘状为显性性状。假设A、a和B、b分别控制颜色和形状,则亲本的遗传因子组成为AABB、aabb。
黄色盘状南瓜的数量与白色球形南瓜的数量相等,为300株,其中纯合子占1/3,所以纯合的黄色盘状南瓜的数量为(1/3)×300=100(株)。
1.下列关于孟德尔两对相对性状杂交实验的叙述,错误的是( )
A.两对相对性状分别由两对遗传因子控制
B.每一对遗传因子的传递都遵循分离定律
C.F1中控制两对相对性状的遗传因子相互融合
D.F2中有16种配子组合方式、9种遗传因子组成和4种性状表现
答案:C
解析:F1中控制两对相对性状的遗传因子是独立的、互不干扰的,不相融合。
2.父本遗传因子组成为AABb,母本遗传因子组成为AaBb,其F1不可能出现的遗传因子组成是( )
A.AABb B.Aabb
C.AaBb D.aabb
答案:D
解析:父本的遗传因子组成为AABb,产生的配子的遗传因子组成为AB、Ab;母本的遗传因子组成为AaBb,产生的配子的遗传因子组成为AB、Ab、aB、ab,F1中不可能出现的遗传因子组成是aabb。
3.遗传因子组成为AaBb(这两对遗传因子独立遗传)的水稻自交,自交后代中两对遗传因子都是纯合子的个数占总数的( )
A.1/8 B.1/4
C.3/8 D.1/2
答案:B
解析: AaBb的自交后代有4种性状表现,每一种性状表现中都有1份是纯合子,共占4/16,即1/4。
4.遗传因子的自由组合发生于下图中的( )过程
A.① B.②
C.③ D.④
答案:A
解析:自由组合是在个体产生配子时发生的。图中①表示AaBb产生4种数量相等的配子,即决定同一性状的成对的遗传因子(A与a,B与b)分离,决定不同性状的遗传因子(A与B,A与b,a与B,a与b)自由组合,形成不同类型的配子。
5.番茄的高茎对矮茎为显性,红果对黄果为显性。控制这两对性状的遗传因子可自由组合。现有高茎黄果的纯合子(TTrr)和矮茎红果的纯合子(ttRR)杂交。请回答下列问题。
(1)F2中出现的重组类型个体占总数的 。
(2)F2中高茎红果番茄占总数的 ,矮茎红果番茄占总数的 ,高茎黄果番茄中纯合子占 。
(3)若F2共收获800个番茄,其中黄果番茄约有 个。
答案:(1)5/8 (2)9/16 3/16 1/3 (3)200
解析:(1)高茎黄果纯合子和矮茎红果纯合子杂交,即TTrr×ttRR→TtRr,F1自交,F2中的重组类型为高茎红果和矮茎黄果。高茎红果(T_R_)所占比例为(3/4)×(3/4)=9/16,矮茎黄果(ttrr)所占比例为(1/4)×(1/4)=1/16,故F2中重组类型个体占总数的比例为9/16+1/16=10/16=5/8。
(2)F1自交,后代的性状表现及其比例为高茎红果(T_R_)∶高茎黄果(T_rr)∶矮茎红果(ttR_)∶矮茎黄果(ttrr)=9∶3∶3∶1。所以F2中高茎红果番茄占9/16,矮茎红果番茄占3/16。高茎黄果中,纯合子(TTrr)占1/3。
(3)F2中黄果番茄所占的比例为1/4,约有(1/4)×800=200(个)。新人教必修2课后习题
1.2.1孟德尔两对相对性状的杂交实验、对自由组合现象的解释和验证
一、选择题
1.遗传因子组成为YyRr、yyRr的两个体杂交时,雌雄配子的结合方式有( )
A.2种 B.4种
C.8种 D.16种
答案:C
解析:遗传因子组成为YyRr的个体产生的配子有4种,遗传因子组成为yyRr的个体产生的配子有2种,所以雌雄配子的结合方式有4×2=8(种)。
2.后代有YyRR、yyRR、YyRr、yyRr、Yyrr、yyrr 6种遗传因子组成的杂交组合是( )
A.YYRR×yyrr
B.YyRr×yyRr
C.YyRr×yyrr
D.YyRr×Yyrr
答案:B
解析:YYRR×yyrr的后代只有1种遗传因子组成。YyRr×yyrr的后代有4种遗传因子组成。YyRr×Yyrr的后代有6种遗传因子组成,但包括YYRr、YYrr,不包括YyRR、yyRR。
3.已知某玉米的遗传因子组成为YYRR,周围虽生长着具有其他遗传因子组成的玉米植株,但其子代的遗传因子组成不可能是( )
A.YYRR
B.YYRr
C.yyRr
D.YyRr
答案:C
解析:由于遗传因子组成为YYRR的个体产生的配子是YR,所以后代的遗传因子组成中肯定会有Y和R。
4.遗传因子组成分别为AABB和aabb的亲本杂交得F1,在F1自交产生的所有后代中,纯合子与杂合子的比例为( )
A.4∶5 B.1∶3
C.1∶8 D.9∶7
答案:B
解析:由分析可知,F1自交,后代(F2)的所有遗传因子组成及其比例为AABB∶AaBB∶AABb∶AaBb∶AAbb∶Aabb∶aaBB∶aaBb∶aabb=1∶2∶2∶4∶1∶2∶1∶2∶1,故纯合子与杂合子的比例为4∶12=1∶3。
5.在孟德尔的豌豆杂交实验中,将纯种的黄色圆粒(YYRR)豌豆与纯种的绿色皱粒(yyrr)豌豆杂交,得到的F2种子有556粒(以560粒计算)。从理论上推测,F2种子中遗传因子组成与其个体数基本相符的是( )
选项 A B C D
遗传因 子组成 YyRR yyrr YyRr yyRr
F2种子 数量/粒 140 140 315 70
答案:D
解析:亲本全为纯合子,F1的遗传因子组成为YyRr,F1形成YR、Yr、yR、yr 4种数量相等的配子,雌雄配子随机结合,F2有4种性状表现,9种遗传因子组成。遗传因子组成为YyRR的个体数≈(2/4)×(1/4)×560=70(粒);遗传因子组成为yyrr的个体数≈(1/4)×(1/4)×560=35(粒),遗传因子组成为YyRr的个体数≈(2/4)×(2/4)×560=140(粒),遗传因子组成为yyRr的个体数≈(1/4)×(2/4)×560=70(粒)。
6.下列有关黄色圆粒豌豆(YyRr)自交的叙述,正确的是( )
A.黄色圆粒豌豆(YyRr)自交,后代有9种性状表现
B.F1产生的精子中,遗传因子组成为YR和yr的比例为1∶1
C.F1产生的遗传因子组成为YR的雌配子和遗传因子组成为YR的雄配子的数量比为1∶1
D.黄色圆粒豌豆(YyRr)自交,后代有4种遗传因子组成
答案:B
解析:黄色圆粒豌豆(YyRr)自交,后代有4种性状表现,有9种遗传因子组成。F1产生的4种雄配子的遗传因子组成分别是YR、yr、Yr和yR,比例为1∶1∶1∶1,其中YR和yr的比例为1∶1。F1产生的遗传因子组成为YR的雌配子的数量少于遗传因子组成为YR的雄配子的数量。
二、非选择题
7.观察两对相对性状杂交实验的图解,按不同的标准将图像中的遗传因子组成连接成了A、B、C三个直角三角形,据图完成下列问题。
(1)双显性性状用直角三角形 (填“A”“B”或“C”)的三条边表示,占 份,遗传因子组合形式有 种,比例为 。
(2)一隐一显性状用直角三角形 (填“A”“B”或“C”)的三个角表示,占 份,遗传因子组合形式有 种,比例为 。
(3)一显一隐性状用直角三角形 (填“A”“B”或“C”)的三个角表示,占 份,遗传因子组合形式有 种,比例为 。
(4)双隐性性状yyrr占 份,遗传因子组合形式有 种。
(5)由图解分析,每一对相对性状是否遵循分离定律 若是,分离比是多少 。
答案:(1)A 9 4 1∶2∶2∶4
(2)B 3 2 1∶2(或2∶1)
(3)C 3 2 1∶2(或2∶1)
(4)1 1
(5)是。每对相对性状的分离比都为3∶1
8.豌豆种子子叶的黄色和绿色分别由遗传因子Y和y控制,形状圆粒和皱粒分别由遗传因子R和r控制。科技小组在进行遗传实验的过程中,用黄色圆粒豌豆和绿色圆粒豌豆进行杂交,发现后代出现四种性状类型,该小组对每对性状作出统计,结果如下图所示。请回答下列问题。
(1)豌豆每对相对性状的遗传符合 定律。
(2)黄色圆粒亲本的遗传因子组成为 ,绿色圆粒亲本的遗传因子组成为 。
(3)后代中属于双隐性性状的是 ,它是 (填“纯合子”或“杂合子”)。
(4)杂交后代中,子叶黄色与绿色的数量比是 ;形状圆粒与皱粒的数量比是 。
(5)杂交后代中黄色皱粒所占的比例是 。
答案:(1)分离
(2)YyRr yyRr
(3)绿色皱粒 纯合子
(4)1∶1 3∶1
(5)1/8
等级考素养提升
一、选择题
1.自由组合定律中的“自由组合”是指( )
A.具有不同遗传因子的雌雄配子间的组合
B.决定同一性状的成对的遗传因子的组合
C.两亲本间的组合
D.决定不同性状的遗传因子之间的自由组合
答案:D
解析:自由组合定律的实质是生物在产生配子时,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。
2.(不定项选择题)番茄高茎(T)对矮茎(t)为显性,圆形果实(S)对梨形果实(s)为显性(控制两对相对性状的遗传因子独立遗传)。现将一株高茎圆形果植株的花粉授给另一株性状表现相同的植株,所得子代性状表现及其比例是高茎∶矮茎=3∶1,圆形果实∶梨形果实=3∶1。根据以上实验结果判断,下列叙述错误的是( )
A.上述亲本产生的子代的性状表现有4种
B.上述亲本产生的子代的遗传因子组成有4种
C.以上两株亲本可以分别通过不同杂交组合获得
D.以上两株性状表现相同的亲本,遗传因子组成不相同
答案:BD
解析:先利用分离定律分析每一对相对性状的遗传情况。由题中高茎(显)∶矮茎(隐)=3∶1,得出亲本的相应遗传因子组成均为Tt。由圆形果实(显)∶梨形果实(隐)=3∶1,得出亲本的相应遗传因子组成均为Ss。所以两亲本的遗传因子组成均为TtSs,其子代的性状表现有4种,遗传因子组成有9种。两株亲本可以分别通过TTSS×ttss和ttSS×TTss两种杂交组合获得。
3.用纯合的黄色皱粒和绿色圆粒豌豆作亲本进行杂交,F1全部为黄色圆粒,F1自交获得F2,从F2黄色皱粒和绿色圆粒豌豆中各取一粒,一个纯合一个杂合的概率为( )
A.1/9 B.2/9
C.1/3 D.4/9
答案:D
解析:由题意可知,F2中黄色皱粒的遗传因子组成为YYrr(1/3)或Yyrr(2/3),绿色圆粒的遗传因子组成为yyRR(1/3)或yyRr(2/3),黄色皱粒纯合、绿色圆粒杂合的概率为(1/3)×(2/3)=2/9,黄色皱粒杂合、绿色圆粒纯合的概率为(2/3)×(1/3)=2/9,则一个纯合一个杂合的概率为4/9。
4.已知豌豆中的某两对基因按照基因自由组合定律遗传,其子代的遗传因子组成及比例如下图所示,则双亲的遗传因子组成分别是( )
A.AABB、AABb B.AaBb、AaBb
C.AABb、AaBb D.AaBB、AABb
答案:C
解析:根据图示信息知:AaBb占2/8,AaBB占1/8,AAbb占1/8,AABb占2/8,AABB占1/8,Aabb占1/8。子代中AA∶Aa=1∶1,说明亲本的遗传因子组成是AA×Aa;子代中BB∶Bb∶bb=1∶2∶1,说明亲本的遗传因子组成是Bb×Bb,所以两亲本的遗传因子组成分别为AABb、AaBb,故C项正确。
二、非选择题
5.牵牛花的花色由基因R和r控制,叶的形态由基因H和h控制。下表是3组不同亲本的杂交组合及结果,请分析并回答下列问题。
杂交 组合 亲本 的表型 后代相应表型的数目/株
红色 阔叶 红色 窄叶 白色 阔叶 白色 窄叶
① 白色阔叶× 红色窄叶 403 0 397 0
② 红色窄叶× 红色窄叶 0 430 0 140
③ 白色阔叶× 红色窄叶 413 0 0 0
(1)根据组合 可判断阔叶对窄叶为显性;根据组合 可判断花色中 对 为显性。
(2)3个杂交组合中亲本的遗传因子组成分别是① 、② 、③ 。
(3)杂交组合③产生的红色阔叶植株自交,产生的后代的性状及比例是 。
(4)杂交组合①产生的红色阔叶与白色阔叶杂交,得到隐性纯合子的概率是 。
答案:(1)①或③ ②或③ 红色 白色
(2)rrHH×Rrhh Rrhh×Rrhh rrHH×RRhh
(3)红色阔叶∶红色窄叶∶白色阔叶∶白色窄叶=9∶3∶3∶1
(4)1/8
解析:(1)根据亲子代的表型及其比例,可确定两对性状的显隐性关系。单独分析每一对性状,如果亲本性状相同,杂交后代出现了性状分离,则亲本性状为显性性状;如果亲本性状不同,杂交后代只有一种性状表现,则后代的性状为显性性状。因此,根据组合①或③可确定阔叶为显性性状,根据组合②或③可确定红色为显性性状。(2)判断亲本的遗传因子组成时,可根据已知亲本的性状表现首先把确定的遗传因子写下来,待定的遗传因子先用空格表示,如组合①中两个亲本的遗传因子组成先写成rrH_和R_hh,再以隐性性状为突破口,综合分析写出双亲的遗传因子组成。根据组合①的后代中有白色性状出现,可确定红色窄叶亲本的遗传因子组成为Rrhh,后代中全为阔叶,则另一亲本的遗传因子组成为rrHH。其他杂交组合可根据上述方法解决,可得出组合②双亲的遗传因子组成为Rrhh×Rrhh,组合③双亲的遗传因子组成为rrHH×RRhh。(3)组合③产生的红色阔叶植株的遗传因子组成为RrHh,根据自由组合定律,自交后代中红色阔叶∶红色窄叶∶白色阔叶∶白色窄叶=9∶3∶3∶1。(4)组合①产生的红色阔叶与白色阔叶植株的遗传因子组成分别为RrHh和rrHh,它们杂交后产生的隐性纯合子(rrhh)的概率为(1/2)×(1/4)=1/8。
