生物（2019版）必修二同步学案：1.2.1孟德尔两对相对性状的杂交实验过程、解释和验证

生物（2019版）必修二知识梳理及训练
1.2.1孟德尔两对相对性状的杂交实验过程、解释和验证
1.阐明孟德尔的两对相对性状的杂交实验及自由组合定律。
2.分析两对相对性状的杂交实验过程,体会假说—演绎法。
3.阐明对自由组合现象的解释和对解释的验证,并能画出遗传图解。
新知探究一　两对相对性状的杂交实验
资料:孟德尔完成一对相对性状的豌豆杂交实验后,进行了两对相对性状的豌豆杂交实验,根据两对相对性状的豌豆杂交实验过程回答下列问题。
问题(1):F1全为黄色圆粒,说明子叶颜色中哪种性状为显性 种子形状中哪种性状为显性
提示:黄色。圆粒。
问题(2):F2有4种表现类型,其中亲本类型所占的比例为多少 重组类型所占的比例为多少
提示:10/16。6/16。
问题(3):F2中黄色∶绿色=3∶1,圆粒∶皱粒=3∶1,该比例关系说明每一对相对性状的遗传都　　　　(填“遵循”或“不遵循”)分离定律。
提示:遵循。
问题(4):孟德尔在F2中观察到了什么现象
提示:不同性状之间的自由组合,即黄色既可以与圆粒组合又可以与皱粒组合,绿色也可以与圆粒和皱粒组合。
问题(5):请推测F1产生配子时,遗传因子的行为。
提示: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。
(1)亲本具有两对相对性状
①粒色:黄色与绿色。
②粒形:圆粒与皱粒。
(2)F1的性状为显性
①粒色:黄色对绿色为显性。
②粒形:圆粒对皱粒为显性。
(3)F2的性状
①每对相对性状都遵循分离定律,即黄色∶绿色=3∶1,圆粒∶皱粒=3∶1。
②黄色圆粒∶绿色圆粒∶黄色皱粒∶绿色皱粒=9∶3∶3∶1,其中黄色皱粒、绿色圆粒是不同于亲本性状的重组类型。
1.用纯种黄色皱粒豌豆(YYrr)和纯种绿色圆粒豌豆(yyRR)作亲本进行杂交,F1再进行自交,F2中与亲本性状表现相同的比例是(　D　)
A.1/2 B.1/4 C.5/8 D.3/8
解析:纯种黄色皱粒豌豆(YYrr)和纯种绿色圆粒豌豆(yyRR)作亲本进行杂交,F1的遗传因子组成为YyRr,其再自交产生F2,则F2出现9∶3∶3∶1的分离比,其中黄色圆粒和绿色皱粒为重组类型,占(9+1)/16=5/8,F2中与亲本性状表现相同的比例为(3+3)/16=3/8。
2.孟德尔用纯种黄圆豌豆与纯种绿皱豌豆做杂交实验,下列能体现不同性状自由组合的是(　A　)
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中出现了黄圆和绿皱2种类型
D.F2中黄圆和绿皱各占总数的3/16
解析:子叶颜色有两种性状,黄色与绿色,种子形状有两种性状,圆粒与皱粒。在F2中,种子形状与子叶颜色自由组合出现4种性状组合,所以A符合题意。
新知探究二　对自由组合现象的解释和验证
活动:阅读教材P10～11,回答下列问题。
问题(1):请写出F1所产生配子的遗传因子组成及比例。
提示:YR∶yR∶Yr∶yr=1∶1∶1∶1。
问题(2):完成下面关于F2遗传因子组成及性状表现对应关系表。
黄色圆粒(9) YYRR(1)、YYRr(　　)、 YyRR(2)、　　　
黄色皱粒(3) YYrr(1)、Yyrr(　　)
绿色圆粒(3) yyRR(1)、　　　
绿色皱粒(1) 　　　
提示:2　YyRr(4)　2　yyRr(2)　yyrr(1)
问题(3):孟德尔为了验证对自由组合现象的解释,设计了什么实验
提示:设计了测交实验,即F1(YyRr)与双隐性纯合子(yyrr)交配。
问题(4):孟德尔设计的测交实验有哪些作用
提示:测定F1产生的配子种类及比例;测定F1遗传因子的组成;判定F1在形成配子时遗传因子的行为。
问题(5):测交实验中,子代出现4种比例相等的表现类型的原因是什么
提示:F1是双杂合子,能产生4种数量相等的配子,隐性纯合子只产生一种配子。
问题(6):从测交亲本产生配子种类及比例的角度分析,为什么测交可以确定F1产生配子的种类及比例
提示:测交是让F1与隐性纯合子类型进行杂交,由于隐性纯合子产生的配子对F1个体产生的配子所决定的性状没有影响,所以测交后代出现的性状及比例与F1产生的配子种类及比例相符。
问题(7):若测交后代有两种性状,且数量之比为 1∶1,试分析F1的遗传因子组成是否唯一。
提示:隐性纯合子只产生一种配子yr,所以测交后代的性状与比例由F1决定,由于后代有两种性状且比例为1∶1,说明F1能够产生两种配子且比例为1∶1,其遗传因子组成不唯一,可以为yyRr或Yyrr或YYRr或YyRR。
(1)两对相对性状的杂交实验过程及分析
(2)F2四种性状表现、九种遗传因子组成及在F2中占比的归纳与概括
类型 四种性状表现 九种遗传 因子组成 F2中占比
Y　R　　(9/16) YYRR 1/16
YyRR 2/16
YYRr 2/16
YyRr 4/16
Y　rr　(3/16) YYrr 1/16
Yyrr 2/16
yyR　(3/16) yyRR 1/16
yyRr 2/16
yyrr　(1/16) yyrr 1/16
由表可知,九种遗传因子组成中,有四种纯合子,在F2中分别占1/16;有四种一对遗传因子纯合一对遗传因子杂合的杂合子,在F2中分别占2/16;有一种两对遗传因子均杂合的杂合子,在F2中占4/16。
1.F2中9∶3∶3∶1分离比成立的条件
(1)亲本必须是纯合子。
(2)两对相对性状由两对等位基因控制,且完全显性。
(3)配子全部发育良好,子代存活率相同。
(4)所有子代都应处于一致的环境中,存活率相同。
(5)子代数量足够多。
2.验证自由组合定律的方法
(1)测交法:让双杂合子与隐性纯合子杂交,若后代的性状分离比为1∶1∶1∶1,则说明遵循自由组合定律。
(2)双杂合子自交法:让双杂合子自交,若后代的性状分离比为9∶3∶3∶1,则说明遵循自由组合定律。
(3)花粉鉴定法:取双杂合子的花粉,对花粉进行特殊处理后,用显微镜观察并计数,若有四种花粉,比例为1∶1∶1∶1,则符合自由组合定律。
3.关于孟德尔豌豆自由组合定律的实验,下列解释正确的是(　A　)
①黄色Y对绿色y是显性,圆粒R对皱粒r是显性 ②亲代均为纯合子,F1遗传因子组成为YyRr,性状表现为黄色圆粒,F1为杂合子　③F1产生配子时,Y和y分离,R与r分离,4个遗传因子间自由组合　④F1雌雄各有4种配子,受精机会均等,因此F2有四种性状表现,比例为9∶3∶3∶1,有9种遗传因子组成
A.①②④ B.①③④
C.都对 D.只有①③
解析:根据子一代的性状表现可知黄色Y对绿色y是显性,圆粒R对皱粒r是显性,①正确;亲代(YYRR、yyrr),F1遗传因子组成为YyRr,性状表现为黄色圆粒,为杂合体,②正确;F1产生配子时,成对遗传因子Y和y分离,R与r分离;不成对的遗传因子Y与R、r,y与R、r自由组合,③错误;雌雄各有4种配子,受精机会均等,因此有16种结合方式。F2有4种性状表现,比例为 9∶3∶3∶1,有9种遗传因子组成,④正确。
4.已知玉米籽粒黄色对红色为显性,非甜对甜为显性,两对相对性状独立遗传。纯合的黄色非甜玉米与红色甜玉米杂交得F1,F1自交或测交,预期结果不正确的是(　A　)
A.自交结果中黄色甜与红色非甜比例为9∶1
B.自交结果中黄色与红色比例为3∶1,非甜与甜比例为3∶1
C.测交结果是红色甜∶黄色非甜∶红色非甜∶黄色甜=1∶1∶1∶1
D.测交结果是红色与黄色比例为1∶1,甜与非甜比例为1∶1
解析:黄色甜和红色非甜都属于单显类型,它们的比例应为1∶1。
新知探究三　自由组合定律
活动:阅读教材P12,思考下列问题。
问题(1):自由组合定律发生在什么时间
提示:形成配子时。
问题(2):自由组合定律中遗传因子间具有什么关系
提示:控制不同性状的遗传因子的分离和组合是互不干扰的。
问题(3):具有2对相对性状的纯合亲本杂交,F2出现9∶3∶3∶1的性状分离比。符合要求的亲本杂交组合遗传因子组成有几种 分别是什么 (不考虑正反交,涉及的遗传因子分别用A/a、B/b、表示)
提示:2种;AABB×aabb和aaBB×AAbb。
(1)自由组合定律的内容
①控制不同性状的遗传因子的分离和组合是互不干扰的。
②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。
(2)已知子代性状表现及比例倒推亲代的遗传因子组成
子代性状表现比例 亲代遗传因子组成
3∶1 Aa×Aa
1∶1 Aa×aa
9∶3∶3∶1 AaBb×AaBb
1∶1∶1∶1 AaBb×aabb或Aabb×aaBb
3∶3∶1∶1 AaBb×aaBb或AaBb×Aabb
自由组合定律的适用条件
(1)有性生殖生物的性状遗传(细胞核遗传)。
(2)两对或两对以上的遗传因子独立遗传。
5.自由组合定律发生于图中哪个过程(　A　)
A.① B.①②
C.①②③ D.①②③④
解析:自由组合定律发生在形成配子时,即图中①过程。
6.已知豌豆的黄粒对绿粒为显性,受一对遗传因子Y、y控制;圆粒对皱粒为显性,受另一对遗传因子R、r控制;两对遗传因子独立遗传。现有黄色皱粒与绿色圆粒两品种杂交,其后代出现黄色圆粒 70株、绿色圆粒68株、黄色皱粒73株和绿色皱粒71株,则两亲本的遗传因子组成是(　D　)
A.YYrr×yyRr B.YYrr×yyRR
C.Yyrr×yyRR D.Yyrr×yyRr
解析:后代黄粒∶绿粒=(70+73)∶(68+71)≈1∶1,可推知亲本的相应遗传因子组成为黄粒 Yy×绿粒yy;同理,后代圆粒∶皱粒=(70+68)∶(73+71)≈1∶1,可推知亲本的相应遗传因子组成为圆粒Rr×皱粒rr;结合亲本性状表现为黄色皱粒与绿色圆粒,所以亲本的遗传因子组成为 Yyrr×yyRr。
　　　　　　 　　　　　 　　　　　
[生活情境]
某植物的花色由多对独立遗传的等位基因控制,每对等位基因至少都有一个显性基因时才开红花,其余开白花。某个每对基因均杂合的该植物个体自交,子代中红花∶白花=27∶37。
探究:(1)请分析该植物的花色至少由几对等位基因控制。
提示:3对。每对基因均杂合的个体自交,子代中红花∶白花=27∶37,即红花个体占全部个体的比例为27÷(27+37)=27/64=(3/4)3,所以可判断该植物的花色至少由3对等位基因控制。
(2)由此我们可以得出分离定律和自由组合定律有什么联系
提示:①两定律同时进行,同时发挥作用;②分离定律是自由组合定律的基础。
课堂小结
完善概念图 关键语句
1.具有两对相对性状的纯合亲本杂交,子二代中出现和亲本相同的性状,也出现了重组性状。4种性状的数量分离比接近9∶3∶3∶1。 2.产生性状自由组合的原因是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。
随堂反馈
　　　　　　 　　　　　 　　　　　
1.让独立遗传的黄色非甜玉米YYSS与白色甜玉米yyss杂交,得F1,F1自交得F2,在F2中得到白色甜玉米80株,那么F2中性状表现为黄色甜玉米的植株应约为(　B　)
A.160株 B.240株 C.320株 D.480株
解析:让独立遗传的黄色非甜玉米YYSS与白色甜玉米yyss杂交,F1的遗传因子组成为YySs,其自交所得F2的性状表现及比例为黄色非甜(Y　S　)∶黄色甜粒(Y　ss)∶白色非甜(yyS　)∶白色甜粒 (yyss)=9∶3∶3∶1。F2中白色甜玉米占1/16,性状表现为黄色甜玉米占3/16,所以F2中性状表现为黄色甜玉米的植株应约为80×3=240(株)。
2.用纯合的黄色皱粒和绿色圆粒豌豆作亲本进行杂交,F1全部表现为黄色圆粒,F1自交获得F2,从F2黄色皱粒豌豆和绿色圆粒豌豆中各取一粒,两粒豌豆都为杂合子的概率为(　C　)
A.1/9 B.2/9 C.4/9 D.1/3
解析:豌豆子叶的黄色(Y)对绿色(y)为显性,圆粒种子(R)对皱粒种子(r)为显性,所以纯合黄色皱粒的遗传因子组成为YYrr,绿色圆粒的遗传因子组成为yyRR,这两种豌豆进行杂交,F1为黄色圆粒,遗传因子组成为YyRr。F1自交,F2后代出现4种类型,分别是黄色圆粒(1YYRR、2YyRR、2YYRr、4YyRr)、黄色皱粒(1YYrr、2Yyrr)、绿色圆粒(1yyRR、2yyRr)和绿色皱粒(1yyrr),数量比为9∶3∶3∶1。因此,黄色皱粒的遗传因子组成及比例为1/3YYrr、2/3Yyrr,绿色圆粒遗传因子组成及比例为1/3yyRR、2/3yyRr。因此它们都是杂合子的概率为2/3×2/3=4/9。
3.在孟德尔两对相对性状杂交实验中,F1黄色圆粒豌豆(YyRr)自交产生F2。下列表述正确的是(　D　)
A.F1产生4个配子
B.F1产生遗传因子组成YR的卵细胞和遗传因子组成YR的精子数量之比为1∶1
C.自由组合定律是指F1产生的4种类型的精子和卵细胞可以自由组合
D.F1产生的精子中,遗传因子组成为YR和遗传因子组成为yr的比例为1∶1
解析:在孟德尔的两对相对性状的遗传实验中,F1会产生4种、多个配子,且精子数目远远多于卵细胞数目;自由组合定律是在F1产生配子时起作用,其内容是形成配子时,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;F1(YyRr)产生的配子遗传因子组成及比例为 YR∶yr∶Yr∶yR=1∶1∶1∶1,即YR∶yr=1∶1。
4.如图表示孟德尔的两对相对性状的杂交实验,黄色、绿色相关遗传因子分别用Y、y表示,圆粒、皱粒相关遗传因子分别用R、r表示,图中的序号对应遗传因子组成或性状表现。下列相关叙述不正确的是(　D　)
A.①产生配子时遗传因子Y、y分开,且Y、y可以与R、r随机组合
B.②中有4种遗传因子组成,其中与显性亲本相同的个体出现的概率为1/9
C.③④中纯合子和杂合子的比例为1∶2,杂合子自交后代的性状分离比为3∶1
D.利用⑤可以检测②中不同植株的遗传因子组成,且后代均会出现性状分离
解析:子一代产生配子时,成对的遗传因子彼此分离,不成对的遗传因子自由组合,所以①产生配子时遗传因子Y、y分开,且Y、y可以与R、r随机组合;②为黄色圆粒,有1YYRR、2YYRr、2YyRR、4YyRr共 4种遗传因子组成,其中与显性亲本(YYRR)相同的个体出现的概率为1/9;③④中纯合子(YYrr或yyRR)和杂合子(Yyrr或yyRr)的比例为1∶2,故杂合子自交后代的性状分离比为3∶1;②中遗传因子组成为YYRR、YYRr、YyRR、YyRr,利用⑤yyrr检测②中不同植株的遗传因子组成时,YYRR的后代不会出现性状分离。
5.豌豆种子的黄色(Y)对绿色(y)为显性,圆粒(R)对皱粒(r)为显性,用自然状态下的黄色圆粒与绿色皱粒豌豆杂交得F1,现选用不同品种分别与F1进行杂交,依次得到以下结果:
品种①×F1→黄圆∶黄皱∶绿圆∶绿皱=1∶1∶1∶1
品种②×F1→黄圆∶黄皱∶绿圆∶绿皱=9∶3∶3∶1
品种③×F1→黄圆∶黄皱∶绿圆∶绿皱=1∶1∶0∶0
品种④×F1→黄圆∶黄皱∶绿圆∶绿皱=1∶0∶1∶0
品种⑤×F1→黄圆∶黄皱∶绿圆∶绿皱=3∶0∶1∶0
品种⑥×F1→全为黄圆
(1)写出以下品种的遗传因子组成:
①　　　,②　　　　,④　　　　,⑤　　　　。
(2)若F1豌豆自交,则花粉的遗传因子组成有　　　种,子代遗传因子组成有　　　种,F2重组型个体中纯合子占　　　。
(3)将品种③与⑤杂交,则子代中纯合子比例为　　　,若子代个体分别自交,则下一代中纯合子比例为　　　。
解析:(1)自然状态下的黄色圆粒与绿色皱粒豌豆杂交得F1,则F1的遗传因子组成为YyRr。品种①×F1(YyRr)→黄圆∶黄皱∶绿圆∶绿皱=1∶1∶1∶1,属于测交,则品种①的遗传因子组成为yyrr;品种②×F1(YyRr)→黄圆∶黄皱∶绿圆∶绿皱=9∶3∶3∶1,属于双杂合子自交,则品种②的遗传因子组成为YyRr;品种③×F1(YyRr)→黄圆∶黄皱∶绿圆∶绿皱=1∶1∶0∶0,则品种③的遗传因子组成为YYrr;品种④×F1(YyRr)→黄圆∶黄皱∶绿圆∶绿皱=1∶0∶1∶0,则品种④的遗传因子组成为yyRR;品种⑤×F1(YyRr)→黄圆∶黄皱∶绿圆∶绿皱=3∶0∶1∶0,则品种⑤的遗传因子组成为YyRR;品种⑥×F1(YyRr)→全为黄圆,则品种⑥的遗传因子组成为YYRR。
(2)F1的遗传因子组成为YyRr,能产生4种遗传因子组成的花粉,即YR、Yr、yR、yr,子代的遗传因子组成种类数为3×3=9(种);F1自交所得F2为Y　R　∶Y　rr∶yyR　∶yyrr=9∶3∶3∶1,其中Y　rr和yyR　属于重组型,重组型的遗传因子组成及比例为2/16Yyrr、1/16YYrr、2/16yyRr、1/16yyRR,因此重组型个体中纯合子占1/3。
(3)品种③的遗传因子组成为YYrr,品种⑤的遗传因子组成为YyRR。品种③与⑤杂交,子代遗传因子组成为1/2YYRr、1/2YyRr,纯合子的概率为0。若子代个体分别自交,则下一代中纯合子比例为1/2×1/2+1/2×1/4=3/8。
答案:(1)yyrr　YyRr　yyRR　YyRR
(2)4　9　1/3
(3)0　3/8