【同步学案】1.2 孟德尔的豌豆杂交实验（二）

第2节 孟德尔的豌豆杂交实验（二）
一、两对相对性状的杂交实验
1．杂交实验图解
2．性状的显隐性
(1)
(2)
3．相对性状的分离比
(1)每对性状都遵循分离定律。
(2)两对性状自由组合，共有4种不同性状表现，即：
①两种亲本类型：黄色圆粒、绿色皱粒。
②两种新类型(重组类型)：黄色皱粒、绿色圆粒。
二、对自由组合现象的解释和验证
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，且它们之间的数量比为1∶1∶1∶1。
(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)F2中各种性状表现对应的遗传因子组成类型
①双显性：黄色圆粒：YYRR、YyRR、YYRr、YyRr。
②一显性一隐性
③双隐性：绿色皱粒：yyrr。
【拓展延伸】　F2出现9∶3∶3∶1的条件
(1)所研究的每一对相对性状只受一对遗传因子控制，且遗传因子要完全显性。
(2)F1能产生1∶1∶1∶1的配子。
(3)不同类型的雌雄配子都能发育良好，且受精的机会均等。
(4)所有后代都应处于比较一致的环境中，且存活率相同。
(5)实验的群体要足够大，个体数量要足够多。
3．验证方法：测交。
(1)遗传图解
(2)通过测交实验的结果可证实
①杂种子一代产生4种类型且比例为1∶1∶1∶1的配子，杂种子一代是双杂合子。
②杂种子一代在产生配子时，每对遗传因子彼此分离，不同对的遗传因子可以自由组合。
【易错警示】　明确重组类型的含义及比例
(1)明确重组类型的含义：重组类型是指F2中性状表现与亲本不同的个体，而不是遗传因子组成与亲本不同的个体。
(2)含两对性状的纯合亲本杂交，F2中重组类型所占比例并不都是6/16。
①当亲本的遗传因子组成为YYRR和yyrr时，F2中重组类型所占比例是6/16。
②当亲本的遗传因子组成为YYrr和yyRR时，F2中重组类型所占比例是1/16＋9/16＝10/16。
强化记忆：请结合孟德尔豌豆杂交实验(二)回答下列问题：
(1)通过对两对相对性状的豌豆杂交实验进行分析发现：
两对遗传因子在遗传时，每对遗传因子仍遵循分离定律，不同对的遗传因子可以自由组合。所以可以采用先拆后合的思路来推导F2的情况：
①F1自交后，子叶颜色的遗传因子组成有3种，种子形状的遗传因子组成有3种，因此F2的遗传因子组成有9种。
②F1自交后，子叶颜色的性状表现有2种，种子形状的性状表现有2种，因此F2的性状表现有4种。
③F1自交后，黄色豌豆出现的概率为，圆粒豌豆出现的概率为，因此F2中黄色圆粒豌豆出现的概率为。
(2)孟德尔做正反交的测交实验，说明无论F1作母本还是父本，均能产生4种类型的配子，且数量比为1∶1∶1∶1。只有F1既能产生4种等量的雌配子，又能产生4种等量的雄配子，F2中才会出现9∶3∶3∶1的数量比。
三、自由组合定律
1．发生时间：形成配子时。
2．遗传因子间的关系：控制不同性状的遗传因子的分离和组合是互不干扰的。
3．实质：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。
4.
强化记忆：
1．最能体现自由组合定律实质的是：F1产生1∶1∶1∶1的四种配子。
2．请归纳两对遗传因子的遗传是否遵循自由组合定律的方法：
(1)自交法：F1自交后代的性状分离比为9∶3∶3∶1，则符合自由组合定律，性状由独立遗传的两对遗传因子控制。
(2)测交法：F1测交后代的性状比为1∶1∶1∶1，则符合自由组合定律，性状由独立遗传的两对遗传因子控制。
(3)花粉鉴定法：若有四种花粉，比例为1∶1∶1∶1，则符合自由组合定律。
必背知识：
1．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。
2．具有两对相对性状的纯种豌豆杂交，F1(YyRr)分别产生4种雄配子和4种雌配子，4种雌雄配子的比例都是YR∶Yr∶yR∶yr＝1∶1∶1∶1，F2出现9种遗传因子组成，4种性状表现。4种性状表现的比例是(3∶1)(3∶1)＝9∶3∶3∶1，即(3Y_∶1yy)(3R_∶1rr)＝9Y_R_∶3Y_rr∶3yyR_∶1yyrr。
四、孟德尔实验方法的启示及遗传规律的再发现
1．孟德尔成功的原因
(1)正确选用豌豆作实验材料是成功的首要条件。
(2)对相对性状遗传的研究，从一对到多对
①生物的性状多种多样，根据自由组合定律，如果有n对性状自由组合，后代的性状组合会有2n种，这是很难统计的。
②孟德尔采取了由单因素(即一对相对性状)到多因素(即两对或两对以上相对性状)的研究方法。
(3)对实验结果进行统计学分析
孟德尔运用了统计学的方法对实验结果进行了统计，从而发现了生物性状的遗传在数量上呈现一定的比例，并最终解释了这些现象。
(4)运用假说—演绎法这一科学方法。
(5)创新地验证假说
孟德尔创新性地设计了测交实验，证实了对实验现象的解释，验证了假说的正确性，并归纳出了分离定律和自由组合定律。
2．孟德尔遗传规律的再发现
(1)1909年，丹麦生物学家约翰逊将“遗传因子”命名为基因，并提出了表型和基因型的概念。
①表型：指生物个体表现出来的性状，如豌豆的高茎和矮茎。
②基因型：指与表型有关的基因组成，如DD、Dd、dd等。
③等位基因：指控制相对性状的基因，如D和d。
(2)孟德尔被后人公认为“遗传学之父”。
五、孟德尔遗传规律的应用
1．杂交育种
(1)概念：有目的地将具有不同优良性状的两个亲本杂交，使两个亲本的优良性状组合在一起，再筛选出所需要的优良品种。
(2)优点：可以把多个亲本的优良性状集中在一个个体上。
2．医学实践
人们可以依据分离定律和自由组合定律，对某些遗传病在后代中的患病概率作出科学的推断，从而为遗传咨询提供理论依据。
强化记忆：
1．思考有关培育显性纯合品种的问题：
(1)在家兔中黑毛(B)对褐毛(b)是显性，短毛(E)对长毛(e)是显性，遵循基因的自由组合定律。现有纯合黑色短毛兔、褐色长毛兔、褐色短毛兔三个品种。
①设计培育出能稳定遗传的黑色长毛兔的育种方案：
第一步：让基因型为BBEE的兔子和基因型为bbee的异性兔子杂交，得到F1。
第二步：让F1雌雄个体相互交配，得到F2。
第三步：选出F2中表型为黑色长毛的个体，让它们各自与表型为褐色长毛(或褐色短毛)的雌性或雄性兔子杂交，分别观察每对兔子产生的子代，若子代足够多且不出现性状分离，则该F2中的黑色长毛兔即为能稳定遗传的黑色长毛兔。
②在上述方案的第三步能否改为让F2中表型为黑色长毛的雌雄兔子两两相互交配，若两只兔子所产生的子代均为黑色长毛，则这两只兔子就是能稳定遗传的黑色长毛兔？为什么？不能(填“能”或“不能”)，原因：两只黑色长毛的雌雄兔子交配，所产生的子代均为黑色长毛，只能说明这两只黑色长毛兔中至少有一只是能稳定遗传的。
(2)在一年生植物烟草的杂交育种中，用AAbb(宽叶不抗病)和aaBB(窄叶抗病)培育符合要求的宽叶抗病纯合子(AABB)时，一般是先用AAbb和aaBB杂交获得F1，再用F1自交得F2，最后筛选出表型为宽叶抗病的植株连续自交来提高纯合子比例，这种方法年限很长，为了快速培育出能稳定遗传的宽叶抗病品种，某同学以F1为材料设计了一种方案：
请你帮他写出一种方案：将F1自交得到的种子播种，再将其中每株宽叶抗病植株上所结种子分开留种和播种，选出后代不出现性状分离的即为纯种。
(3)总结：选育优良品种的时间从F2开始，原因是F2开始出现性状分离。
2．思考有关培育隐性纯合品种的问题：
现有小麦品种AAbb和aaBB，为培育出aabb的优良品种，是否需要连续自交？
提示　不需要。
【归纳总结】
(1)显性性状作为选育对象：有显性性状的个体连续自交，直到不发生性状分离，即得到的都是纯合子，方可作为推广种。
(2)隐性性状作为选育对象：有隐性性状的个体一旦出现即可作为种子推广使用。
(3)如果优良个体为杂合子：两个具有相对性状的纯合子的杂交后代就是杂合子，可留种推广，但需要每年育种。
(4)植物杂交育种中显性纯合子的获得不能通过测交，只能通过逐代自交的方法获得；而动物杂交育种中显性纯合子的获得不通过逐代自交，而通过测交的方法进行确认后获得。
必背知识：
1．生物个体的基因型相同，表型不一定相同；表型相同，基因型也不一定相同。表型受基因型和环境的共同影响。
2．杂交育种是有目的地将具有不同优良性状的两个亲本杂交，使两个亲本的优良性状组合在一起，再筛选出所需要的优良品种。
六、运用分离定律解决自由组合问题
分离定律是自由组合定律的基础，要学会运用分离定律的方法解决自由组合的问题。请结合下面给出的例子归纳自由组合问题的解题规律：
1．思路：将自由组合问题转化为若干个分离定律问题
在独立遗传的情况下，有几对杂合基因就可分解为几个分离定律问题，如AaBb×Aabb可分解为Aa×Aa、Bb×bb。
2．常见题型
推断性状的显隐性关系及亲子代的基因型和表型，求相应基因型、表型的比例或概率。
3．根据亲本的基因型推测子代的基因型、表型及比例——正推型
(1)配子类型问题
求AaBbCc产生的配子种类，以及配子中ABC的概率。
产生的配子种类：
　Aa　　　　Bb　　　　Cc
　↓　　　　↓　　　　 ↓
2　　×　 2　　×　　2＝8种
产生ABC配子的概率为××＝。
【规律】某一基因型的个体所产生配子种类数等于2n种(n为等位基因对数)。
(2)配子间结合方式问题
AaBbCc与AaBbCC杂交过程中，配子间的结合方式有多少种？
①先求AaBbCc、AaBbCC各自产生多少种配子。
AaBbCc→8种配子、AaBbCC→4种配子。
②再求两性配子间的结合方式。由于雌雄配子间的结合是随机的，因而AaBbCc与AaBbCC配子之间有8×4＝32种结合方式。
【规律】　两基因型不同的个体杂交，配子间结合方式种类数等于各亲本产生配子种类数的乘积。
(3)子代基因型种类及概率问题
如AaBbCc与AaBBCc杂交，其后代有多少种基因型？
先分解为三个分离定律，再用乘法原理组合。
后代有3×2×3＝18种基因型
又如该双亲后代中，AaBBCC出现的概率为(Aa)×(BB)×(CC)＝。
(4)子代表型种类及概率问题
如AaBbCc×AabbCc，其杂交后代可能有多少种表型？
后代有2×2×2＝8种表型
又如该双亲后代中表型A_bbcc出现的概率为(A_)×(bb)×(cc)＝。
4．根据子代表型分离比推测亲本基因型——逆推型
(1)子代：9∶3∶3∶1＝(3∶1)(3∶1) AaBb×AaBb
(2)子代：1∶1∶1∶1＝(1∶1)(1∶1)
(3)子代：3∶1∶3∶1＝(3∶1)(1∶1)
(4)子代：3∶1＝(3∶1)×1
七、两对基因控制的性状遗传中异常分离比现象
条件 F1(AaBb)自交后代比例 F1(AaBb)测交后代比例
存在一种显性基因(A或B)时表现为同一种性状，其余正常表现 9∶6∶1 1∶2∶1
即A_bb和aaB_个体的表型相同
A、B同时存在时表现为一种性状，否则表现为另一种性状 9∶7 1∶3
即A_bb、aaB_、aabb个体的表型相同
a(或b)成对存在时表现同一种性状，其余正常表现 9∶3∶4 1∶1∶2
即A_bb和aabb的表型相同或aaB_和aabb的表型相同
只要存在显性基因(A或B)就表现为同一种性状，其余正常表现 15∶1 3∶1
即A_B_、A_bb和aaB_的表型相同
显性基因在基因型中的个数影响性状表现(累加效应) AABB∶(AaBB、AABb)∶(AaBb、aaBB、AAbb)∶(Aabb、aaBb)∶aabb＝1∶4∶6∶4∶1 AaBb∶(Aabb、aaBb)∶aabb＝1∶2∶1
致死类型(和小于16) ①AA和BB致死；②AA(或BB)致死；③aabb致死 ④aa(或bb)致死；⑤AB等配子致死
【方法技巧】“三步法”巧解自由组合定律中特殊分离比问题
第一步，判断是否遵循基因自由组合定律：若没有致死的情况，双杂合子自交后代的表型比例之和为16，则符合基因的自由组合定律，否则不符合基因的自由组合定律。
第二步，写出遗传图解：根据基因的自由组合定律，写出F2四种表型对应的基因型，并注明自交后代性状分离比(9∶3∶3∶1)，然后结合作用机理示意图推敲双显性、单显性、双隐性分别对应什么表型。
第三步，合并同类项：根据题意，将具有相同表型的个体进行“合并同类项”。
八、两种遗传病同时遗传时的概率计算
当两种遗传病之间具有“自由组合”关系时，各种患病情况的概率分析如下：
根据序号所示进行相乘得出相应概率，再进一步拓展如下表
序号 类型 计算公式
已知 患甲病概率为m 则不患甲病概率为1－m
患乙病概率为n 则不患乙病概率为1－n
① 同时患两病概率 m·n
② 只患甲病概率 m·(1－n)
③ 只患乙病概率 n·(1－m)
④ 不患病概率 (1－m)(1－n)
拓展求解 患病概率 ①＋②＋③或1－④
只患一种病概率 ②＋③或1－(①＋④)
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