2023-2024学年高一生物人教版（2019）必修第二册 学案 1.1 第1课时 一对相对性状的杂交实验过程和解释

第1节　孟德尔的豌豆杂交实验(一)
【学习目标】
1.基于豌豆花的特点,联系人工授粉,归纳豌豆作为遗传实验材料的优点。(生命观念、科学思维)
2.写出一对相对性状的杂交实验过程及结果并进行分析和解释,通过设计测交实验验证分离定律,掌握验证分离定律的方法。(科学思维、科学探究)
3.基于一对相对性状的杂交实验的分析,提出假说对实验结果进行解释,培养假说—演绎法的科学思维,认同勇于创新、探索求真的科学精神。(科学思维、科学探究)
4.通过对性状分离比的模拟实验,学会分析后代相关遗传因子组成及计算相对性状的比例。(科学思维)
第1课时　一对相对性状的杂交实验过程和解释
【自主预习】
一、遗传规律中常用的符号及概念
1.遗传学常用符号及含义
符号 P F1 F2 × ♀ ♂
含义 亲代 子一代 子二代 自交 杂交 雌性 雄性
2.基本概念辨析
(1)传粉类
Ⅰ.两性花和单性花
Ⅱ.　自花传粉　:两性花的花粉落到同一朵花的雌蕊的柱头上的传粉方式。
Ⅲ.　异花传粉　:两朵花之间的传粉过程。
Ⅳ.父本和母本:不同植株的花进行异花传粉时,供应花粉的植株叫作　父本　,接受花粉的植株叫作　母本　。
(2)交配类
Ⅰ.杂交:不同种、属的动物或植物进行交配或结合。广义上是指　遗传因子组成不同　的个体间相互交配的过程,如AA×aa、Aa×AA。
Ⅱ.自交:植物体中自花传粉和雌雄异花的同株传粉。广义上讲,遗传因子组成　相同　的个体间进行的交配均可称为自交,如AA×AA、Aa×Aa、aa×aa。
Ⅲ.测交:F1与　隐性纯合子　杂交,主要用来推测F1的遗传因子组成。
Ⅳ.正交与反交:若甲(♀)×乙(♂)为正交,则乙(♀)×甲(♂)为反交,正、反交是相对而言的,如正交为Aa(♀)×aa(♂),则反交为　aa(♀)×Aa(♂)　。
(3)性状类
性状:生物体的形态特征和生理特性的总称。
Ⅰ.相对性状:一种生物的　同一　性状的不同表现类型。
Ⅱ.显性性状:具有相对性状的两纯种亲本杂交,F1　显现出来　的性状。
Ⅲ.隐性性状:具有相对性状的两纯种亲本杂交,F1未显现出来的性状。
Ⅳ.性状分离:杂种后代中,同时出现　显性性状　和　隐性性状　的现象。
(4)遗传因子类
Ⅰ.显性遗传因子:控制显性性状的遗传因子。
Ⅱ.隐性遗传因子:控制　隐性性状　的遗传因子。
(5)个体类
Ⅰ.纯合子(纯种):遗传因子组成相同的个体,自交后代　不发生　性状分离。
Ⅱ.杂合子(杂种):遗传因子组成不同的个体,自交后代　发生　性状分离。
二、豌豆用作遗传实验材料的优点和操作方法
1.优点
(1)自花传粉,闭花受粉(自交),自然状态下一般都是　纯种　。
(2)具有多对　易于区分　的相对性状,且能　稳定　地遗传给后代。
(3)豌豆花较大,便于人工杂交操作。
2.人工异花传粉的过程
去雄:除去母本　未成熟　花的全部雄蕊
↓
套袋:套上纸袋,　避免外来花粉的干扰　
↓
　传粉　:待去雄花的雌蕊成熟时,采集另一植株的花粉,涂(撒)在去雄花的雌蕊的柱头上
↓
再套袋:　防止外来花粉的干扰　,保证杂交所得到的种子是人工授粉后所结
三、一对相对性状的杂交实验及对分离现象的解释
1.实验过程
正(反)交:
P(亲本)　　　　(♀)高茎×矮茎(♂)
　　　　↓
F1(子一代) 　　　高茎
　　　　↓
F2(子二代) 　　高茎∶矮茎
性状分离比 　　　3 ∶ 1
反(正)交:
P(亲本)　　　　(♂)高茎×矮茎(♀)
　　　　↓
F1(子一代) 　　　高茎　
　　　　↓
F2(子二代) 　　高茎∶矮茎
性状分离比 　　　3 ∶ 1　
2.对分离现象的解释
提出假说:
(1)生物的性状是由　遗传因子　决定的。显性遗传因子决定显性性状,用大写字母(如D)表示;隐性遗传因子决定隐性性状,用小写字母(如d)表示。
(2)在体细胞中,遗传因子是　成对　存在的。
(3)生物体在形成生殖细胞——配子时,成对的遗传因子彼此　分离　,分别进入不同的配子中。配子中只含有每对遗传因子中的　一个　。
(4)受精时,雌雄配子的结合是　随机　的。
【合作探究】
任务1　探究一对相对性状的杂交实验
活动1　阅读课本P2~3,了解孟德尔的学习背景及植物杂交实验的历程。下图为人工异花传粉的示意图,结合下图回答问题
1.根据你对豌豆的了解,试分析豌豆作为实验材料能成功的原因。
提示　①豌豆是两性花植物,自花传粉、闭花受粉,自然状态下一般为纯种,用豌豆做人工杂交实验,结果可靠且容易分析;②豌豆有易于区分的性状,便于观察和分析实验结果;③豌豆的花大,易于进行人工杂交实验;④豌豆的生长周期短,所以实验周期短,得出实验结果的时间也短;⑤豌豆易于栽培,实验成本低,容易进行;⑥豌豆的籽粒多,进行数学统计时得出的实验结果更接近理论值;⑦豌豆籽粒包裹在豆荚中,不会散落种子,实验结果更真实。
2.图中的高茎豌豆花是父本还是母本 操作①是什么 应该在什么时候进行 为什么
提示　图中的高茎豌豆花是母本。操作①是去雄。应该在花蕊成熟前进行。因为在雄蕊成熟前去雄才能避免豌豆闭花受粉。
3.图中的操作①②能否连续进行 操作②前后有什么特殊操作 为什么
提示　不能,操作①完成时雌蕊还未成熟,要等雌蕊成熟后才能进行操作②。操作②前后均要套袋处理。避免外来花粉对实验结果的影响。
4.试分析玉米作为遗传实验材料的优点并完成下表。
玉米的特点 作为遗传实验材料的优点
雌雄同株异花
有易于区分的性状
生长周期短
籽粒较多
提示　单性花便于人工授粉　易于观察和分析实验结果　实验周期短,得出实验结果的时间短　产生的后代数量多,统计更准确
5.根据上表中玉米的特点,推测对玉米进行人工异花传粉的流程,尝试用文字和箭头进行书写。
提示　开花前套袋→传粉→套袋。
活动2　阅读课本P4~5,了解一对相对性状杂交实验的过程,观察并分析实验结果,思考以下问题
1.子一代高茎性状是否只由母本决定 为什么
提示　不是。无论是用高茎豌豆作母本(正交),还是作父本(反交),杂交后产生的第一代总是高茎。
2.为什么子一代只表现为高茎,而F2又出现了矮茎
提示　高茎是显性性状,矮茎是隐性性状,矮茎性状在子一代中只是隐而未现,并没有消失。
3.与一般的研究方法相比,孟德尔还采取了哪些措施
提示　孟德尔没有停留在对实验现象的观察与描述上,而是对F2中不同相对性状的个体进行数量统计,分析F2中高茎植株与矮茎植株之间的数量关系。
4.豌豆的一对相对性状杂交实验的结果能否定融合遗传的观点吗 为什么
提示　能。豌豆杂交实验中F2表现出了一定的性状分离比,而融合遗传的观点表明两亲本的遗传物质融合在一起,F2不会表现出一定的性状分离比。
5.3∶1的性状分离比是偶然得出的吗
提示　不是,孟德尔还对豌豆的其他6对相对性状进行了杂交实验,结果也都接近3∶1。
例1　孟德尔通过做豌豆的一对相对性状(高茎和矮茎)的杂交实验所发现的问题是(　　)。
A.高茎为显性,由显性遗传因子决定
B.高茎受遗传因子的控制,矮茎不受遗传因子的控制
C.F1只有高茎豌豆,F2中同时出现了高茎和矮茎豌豆,且高茎∶矮茎=3∶1
D.豌豆的体细胞中遗传因子成对存在,配子中的遗传因子单个存在
【答案】　C
【解析】　孟德尔在做豌豆的高茎和矮茎的杂交实验时,所发现的问题是F1中只有高茎豌豆,但F2中同时出现了高茎和矮茎豌豆,且高茎∶矮茎=3∶1,C符合题意。
对点练1　具有一对相对性状的纯合亲本杂交,子二代中(　　)。
A.所有的统计结果都等于3∶1
B.统计的样本足够大时才符合3∶1
C.性状按3∶1的分离比出现
D.统计的样本越小,越接近3∶1
【答案】　B
【解析】　孟德尔之后,科学家们在继续研究中发现,只有满足大样本,即实验群体足够大时,才能实现孟德尔统计的比例关系。样本越小,一般越偏离3∶1;样本越大,一般越接近3∶1。
任务2　对分离现象的解释
活动3　阅读孟德尔对分离现象提出的假说,基于杂交实验的事实,完成图解并分析遗传因子传递的规律
1.若决定显性性状的遗传因子用大写字母(如D)表示,决定隐性性状的遗传因子用小写字母(如d)表示,那么高茎和矮茎该如何表示 据F2中出现性状分离的事实分析,体细胞中的遗传因子是单个存在的还是成对存在的 如何表示 思考上述问题并完成图1。
提示　高茎用D表示,矮茎用d表示。遗传因子在体细胞中是成对存在的。可用两个字母表示。图1填空:DD　dd　Dd　DD或Dd　dd。
2.生殖细胞中的遗传因子是单个存在的还是成对存在的 在产生F2的过程中,雌雄配子怎样结合才能使F2中出现性状分离且分离比为3∶1 请完成图2。
提示　F1中要产生d配子才能使F2中出现矮茎个体,这说明生殖细胞中的遗传因子是单个存在的。在产生F2的过程中,雌雄配子间应随机结合。
3.D、d两种雄配子的数目是否相等 雄配子D与雌配子D的数目是否相等
提示　D、d两种雄配子的数目是相等的。一般雄配子数目远远多于雌配子,所以雄配子D的数目要远多于雌配子D。
4.据图从配子的形成和随机组合的角度分析,F2中出现3∶1的性状分离比的原因是什么
提示　F1产生配子时D、d分离,雌雄个体中配子比例均为D∶d=1∶1,受精时雌雄配子随机结合,F2中有1/4DD、1/2Dd表现为显性性状,1/4dd表现为隐性性状,性状分离比为3∶1。
5.阅读课本P4表1-1,孟德尔的实验数据是否支持样本数量越大,结果越接近理论值
提示　支持。表中统计数量最少的是豆荚颜色(未成熟),绿色∶黄色=2.82∶1,自交结果偏差最大;表中统计数量最多的是子叶颜色,黄色∶绿色=3.01∶1,自交结果偏差最小。
6.结合上面的问题,F2要出现3∶1的性状分离比需要满足哪些条件
提示　(1)F1形成的配子数量相等且活力相等;(2)雌雄配子结合的机会相等;(3)F2中的不同遗传因子组成的个体存活率相等;(4)观察的子代样本数量足够大;(5)显性遗传因子对隐性遗传因子的显性作用是完全的,且这种显隐性关系始终是一致的。
认知生成
1.遗传图解的书写要求
(1)亲本:符号“P”、遗传因子组成、性状,杂交(×)、自交( )符号。
(2)配子:写出配子的种类,若过于复杂可省略配子。
(3)子代:符号“F1”、遗传因子组成及比例、性状及分离比。
2.规范的遗传图解应该包括以下几个基本要点
(1)左侧标注:一般在遗传图解的左侧用遗传学符号或文字作出鲜明的标识,代表这一行表示的内容,起到引领作用。如:P、配子、F1、F2等。
(2)明确写出亲代和子代的遗传因子组成、性状表现。有时还需要在旁边标上雄性、雌性等(或♂、♀符号),尤其是题中明确要求了须标注父本和母本、要区分正交和反交时。
(3)写出杂交(×)、自交( )符号,以及表示遗传因子在上下代之间传递关系的箭头(注意不是线段)。
(4)写出最后一代的相关比例。
例2　下图为某同学画出的某生物的遗传图解,不正确的评价是(　　)。
A.个体和配子的遗传因子书写都正确
B.箭头和连线都正确
C.符号齐全且都正确
D.漏写了亲代、子代的表型
【答案】　C
【解析】　图中缺少杂交符号,C不正确;遗传图解要求写出表型,图中漏写了亲代、子代的表型,D正确。
对点练2　进行豌豆杂交实验时,孟德尔选择的一对性状是子叶颜色,豌豆子叶黄色(Y)对绿色(y)为显性。下表是孟德尔用杂交法得到的子一代(F1)分别作父本、母本进行杂交的实验结果,下列说法正确的是(　　)。
A.图示雌配子Y与雄配子Y数目相等
B.③的子叶颜色与F1相同
C.①和②都是黄色子叶,③是绿色子叶
D.产生F1的亲本一定是YY(♀)和yy(♂)
【答案】　C
【解析】　豌豆产生的雄配子数目多于雌配子,A错误;F2中①②③的遗传因子组成分别是Yy、Yy、yy,故①②的子叶颜色为黄色,③的子叶颜色为绿色,B错误,C正确;产生F1的亲本的遗传因子组成可能是YY(♀)和yy(♂),也可能是YY(♂)和yy(♀),D错误。
素能提升　花粉鉴定法验证分离定律问题(科学解释能力)
　　水稻的非糯性和糯性是一对相对性状,非糯性花粉中所含的淀粉为直链淀粉,遇碘变蓝黑色,而糯性花粉中所含的是支链淀粉,遇碘变橙红色。现在用纯种的非糯性水稻和纯种的糯性水稻杂交,取F1花粉加碘液染色,并在显微镜下观察,得到的实验结果为半数花粉呈蓝黑色,半数呈橙红色。玉米、高粱等也都有类似的花粉分离现象。请回答下列问题:
1.F1花粉出现这种比例的原因是什么
提示　F1水稻细胞中含有一个控制支链淀粉合成的遗传因子和一个控制直链淀粉合成的遗传因子。在F1形成配子时,两个遗传因子分离,分别进入不同的配子中,含支链淀粉遗传因子的配子合成支链淀粉,遇碘变橙红色;含直链淀粉遗传因子的配子合成直链淀粉,遇碘变蓝黑色,其比例为1∶1。
2.实验结果验证了什么
提示　分离定律,即在F1形成配子时,成对的遗传因子发生分离,分离后的遗传因子分别进入不同的配子中。
3.如果让F1自交,F2中花粉有几种类型
提示　有两种类型。
例3　(不定项)水稻的非糯性和糯性是一对相对性状,其中非糯性对糯性为显性。非糯性的花粉和籽粒所含淀粉为直链淀粉,遇碘呈蓝黑色,糯性的花粉和籽粒所含淀粉为支链淀粉,遇碘呈橙红色。让纯种非糯性水稻和纯种糯性水稻杂交所得的F1自交,收集F1花粉和F2籽粒,分别滴加碘液并观察、统计结果。下列叙述错误的是(　　)。
A.观察花粉需要借助显微镜,而籽粒可用肉眼直接观察
B.观察、统计得到的蓝黑色和橙红色花粉的比例是1∶1
C.观察、统计得到的蓝黑色和橙红色籽粒的比例是3∶1
D.若用碘液进一步处理全部F2的花粉,则蓝黑色∶橙红色=5∶3
【答案】　D
【解析】　花粉是雄配子,是细胞,需要借助显微镜才能观察,而籽粒是种子,可用肉眼直接观察,A正确;若用A、a表示决定相关性状的遗传因子,则纯种非糯性水稻的遗传因子组成为AA,纯种糯性水稻的遗传因子组成为aa,杂交所得的F1遗传因子组成为Aa,即F1的花粉为A∶a=1∶1,结合题干可知,观察、统计得到的蓝黑色和橙红色花粉的比例是1∶1,B正确;结合B项的分析,F1的遗传因子组成为Aa,F1自交得到的F2遗传因子组成及比例为AA∶Aa∶aa=1∶2∶1,则观察、统计得到的蓝黑色籽粒(A_)和橙红色籽粒(aa)的比例是3∶1,C正确;结合C项的分析可知,F2的花粉遗传因子组成及比例为A∶a=1∶1,故若用碘液进一步处理全部F2的花粉,则蓝黑色∶橙红色=1∶1,D错误。
【随堂检测】
课堂小结 课堂小测
判断正误。 (1)豌豆是严格的自花传粉、闭花受粉植物,因此,难以进行人工杂交。 (×) (2)玉米是单性花,自然状态下不存在纯种。 (×) (3)人工授粉时,要将父本的雌蕊除去。 (×) (4)狗的长毛对兔的短毛是一对相对性状。 (×) (5)显性性状是比隐性性状优良的性状。 (×) (6)一对相对性状的杂交实验中,F2的性状分离比一定是3∶1。 (×)
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