第23讲 基因的分离定律
(时间:30分钟 满分:38分)
基础强化练
选择题:1~7题,每题2分。
1.(豌豆杂交实验|2024·安阳模拟)《本草纲目》记载豌豆“其苗柔弱宛宛,故得豌名。”豌豆营养价值高,具有抗氧化、降血压等功能,在遗传学研究中更是一种重要的实验材料。下列有关叙述正确的是( )
[A] 同一株豌豆上的自花传粉和同一株玉米上的异花传粉,都属于自交
[B] 豌豆体细胞中成对的常染色体和性染色体均可分离进入不同的配子中
[C] 孟德尔在实施测交实验来验证性状分离的解释时,隐性纯合亲本均要去雄
[D] 纯种黄豆荚豌豆与纯种绿豆荚豌豆杂交,结的豆荚全是黄色的,可判断豆荚颜色中黄色对绿色为显性
2.(假说—演绎法|2024·深圳模拟)孟德尔在探索遗传规律时,运用了“假说—演绎法”。下列相关叙述正确的是( )
[A] 孟德尔的“演绎推理”过程是依据减数分裂的相关原理进行的
[B] 设计“测交实验”预测结果表型之比是1∶1属于假说内容
[C] “生物性状是由遗传因子决定的”“受精时雌雄配子随机结合”属于假说内容
[D] “一对相对性状的遗传实验和结果”属于假说的验证过程
3.(豌豆杂交实验|2024·兰州月考)下列关于孟德尔的一对相对性状的豌豆杂交实验的叙述,正确的是( )
[A] F1高茎自交出现了性状分离是基因重组的结果
[B] 等位基因随同源染色体的分离而分开属于假说内容
[C] 测交实验结果为两种表型比例约为1∶1,属于实验验证
[D] F2出现3∶1的性状分离比的结果能直接体现孟德尔分离定律的实质
4.(纯合子与杂合子判断实验|2024·黄石三模)现有一只黑豚鼠,研究人员希望确定它是否携带白毛的隐性等位基因。已知该黑豚鼠的亲本都为黑豚鼠。以下方法中最佳的是( )
[A] 将该黑豚鼠与另一只黑豚鼠交配,寻找白毛后代
[B] 寻找该黑豚鼠身上的白色毛发
[C] 将该黑豚鼠与白毛豚鼠交配,寻找白毛后代
[D] 寻找该黑豚鼠的亲本所产后代中是否存在白毛后代
5.(假说—演绎法|2024·重庆期中)孟德尔的实验研究运用了“假说—演绎法”,该方法的基本内容是(观察/分析)提出问题→(推理/想象)提出假说→演绎推理→实验验证。下列叙述正确的是( )
[A] “F1自交得F2,F2中高茎∶矮茎=787∶277”属于实验现象部分,可据此现象提出问题
[B] “进行测交实验,结果得到高茎∶矮茎≈1∶1”属于演绎推理环节
[C] “一般情况下,自花传粉的豌豆在自然状态下是纯合子”属于提出假说环节
[D] “体细胞中基因成对存在,位于同源染色体的相同位置”属于实验验证环节
6.(基因的分离定律|2024·贵阳月考)在一对相对性状的遗传实验中,会导致F2不符合3∶1的性状分离比的情况是( )
[A] 显性基因相对于隐性基因为完全显性
[B] F1产生的雌配子中2种类型配子数目相等,雄配子中也相等
[C] F1产生的雄配子中2种类型配子活力有差异,雌配子无差异
[D] 统计时F2 3种基因型个体的存活率相等
7.(基因分离定律的实质及应用|2024·汕头三模)某种玉米存在单向异交不亲和现象,即可为不同品种的其他玉米传粉使之结实,却不能接受不同品种的其他玉米的花粉而结出果实。该性状由一对等位基因H、h控制。科研人员利用甲(HH)、乙(Hh)、丙(hh)三种植株进行了如下四组实验:
①hh(♂)×HH(♀)→不结实;
②HH(♂)×hh(♀)→结实;
③HH(♂)×Hh(♀)→结实;
④Hh(♂)×HH(♀)→结实。
下列分析正确的是( )
[A] 表现为单向异交不亲和植株的基因型为hh
[B] ①②组结果表明,H的精子无法参与受精作用
[C] ①②组实验中,雌配子h不能与雄配子H结合
[D] ③④组实验中,第③组的传粉成功率更高
能力提升练
选择题:8~10题,每题4分。
8.(性状分离比的模拟实验|2024·沈阳月考)在“性状分离比的模拟实验”中,某小组将两色的围棋棋子放到不透明的箱子中,通过抓取棋子模拟性状分离比的实验。下列叙述错误的是( )
[A] 每做完一次模拟实验必须摇匀棋子,然后再做下一次实验
[B] 每个箱子中两色的棋子代表两种类型的配子,数量一定相等
[C] 从每个箱子抓取棋子并统计后,为了符合实际的受精情况,抓取后不必放回
[D] 多次抓取后,同色棋子组合与不同色棋子组合出现的比例均约为1/2
9.(基因分离定律的实质及应用|2024·郑州模拟)人类的一对等位基因D和d,基因D编码红细胞表面的RhD蛋白,等位基因d不编码蛋白质。DD或Dd为Rh+、dd为Rh-。人的血清中不存在抗RhD的天然抗体,当Rh-的母亲怀有Rh+的胎儿时,胎儿的少量红细胞或RhD蛋白可以在妊娠末期或分娩时进入母体,使母体产生抗体。此抗体可透过胎盘进入胎儿的循环系统使其红细胞发生溶血,造成新生儿溶血。下列叙述错误的是( )
[A] 轻度的新生儿溶血可通过新生儿血浆置换来治疗
[B] 母体产生抗RhD抗体的抗原是来源于自身红细胞表面的RhD蛋白
[C] 血型为Rh-的妻子与血型为Rh+的丈夫(Dd)生育Rh+的孩子后,生二胎时应做基因诊断避免新生儿溶血
[D] Rh阴性者不能多次输入Rh阳性者的血液
10.(基因分离定律的实质和应用|2024·福州期中)秀丽隐杆线虫从卵发育到成虫大约需要3 d,利用秀丽隐杆线虫的突变体(基因型为dpy5,表型为体型短粗)验证基因分离定律的实验交配方案如图所示,其中“”代表雌雄同体,“+”代表野生型基因。雌雄同体个体能自体受精或与雄虫交配,但雌雄同体的不同个体之间不能交配,且具有突变性状的雄虫交配能力弱。下列相关叙述正确的是( )
[A] 繁殖周期较长、性状易于区分是秀丽隐杆线虫作为遗传学材料的优点
[B] 本实验也可采用野生型雌雄同体个体与基因型为dpy5的雄虫杂交的反交设计
[C] 若F1中出现雌雄同体个体与雄虫的数目比例接近1∶1的结果,则可验证分离定律
[D] 对F2计数统计后,若体型正常∶体型短粗=598∶210,则可验证分离定律
11.(12分)(基因的分离定律|2024·天津调研)通常母鸡的羽毛宽、短、钝且直,叫母羽;雄鸡的羽毛细、长、尖且弯曲,叫雄羽。所有的母鸡都只具有母羽,而雄鸡可以是母羽也可以是雄羽。鸡的这种羽毛性状由位于常染色体上的一对等位基因控制(用H、h表示)。现用一对母羽亲本进行杂交,发现子代中的母鸡都为母羽,而雄鸡中母羽∶雄羽=3∶1。请回答下列问题。
(1)亲本都为母羽,子代中出现雄羽,这一现象在遗传学上称为 。母羽和雄羽中显性性状是 。
(2)在子代中,母羽鸡的基因型为 。将子代的所有母鸡分别和雄羽鸡杂交,理论上后代雄鸡的表型及比例是 。
(3)现有各种表型鸡的品种,为进一步验证亲本中的母鸡是杂合子,请另行设计一杂交实验,用遗传图解表示(请写出配子)。
第23讲 基因的分离定律
1.A 豌豆花是两性花,在未开放时完成自花传粉,属于自交,玉米花是单性花,雌雄同株,同株的雄花与雌花间进行的异花传粉,也属于自交;豌豆花是两性花,植株之间没有性别分化,所以其染色体没有常染色体和性染色体的划分;孟德尔为了验证性状分离现象的解释,实施了测交实验,用F1植株分别作为父本和母本与隐性纯合子杂交,所以当用F1植株作母本与隐性纯合子杂交时,隐性纯合亲本作父本不可以去雄;豌豆的豆荚是果皮,果皮是由母本的子房壁直接发育而来,纯种黄豆荚豌豆与纯种绿豆荚豌豆杂交时,所结的豆荚的颜色应该与母本的豆荚颜色一致,无法判断豆荚颜色的显隐性。
2.C 孟德尔未发现减数分裂过程;孟德尔设计了测交实验,预测实验结果为高茎和矮茎豌豆植株的比例约为1∶1,这是“演绎推理”过程;孟德尔提出的假说的内容为“生物性状是由遗传因子决定的”“体细胞中遗传因子成对存在”“配子中遗传因子成单存在”“受精时雌雄配子随机结合”;孟德尔通过观察“一对相对性状的遗传实验和结果”,发现了性状分离的现象,并提出了问题,之后才对性状分离的现象进行解释,即作出假说。
3.C F1高茎自交出现了性状分离只涉及一对等位基因,不是基因重组的结果;孟德尔所在的年代还没有“基因”一词,也不知道等位基因位于同源染色体上;测交实验结果为两种表型比例约为1∶1,属于实验验证;F2出现3∶1的性状分离比的结果间接体现孟德尔分离定律的实质。
4.C 检测待测个体基因型最常用的方法为测交法,即用待测的黑豚鼠个体与隐性个体白毛豚鼠杂交,若后代出现白毛豚鼠,则该黑豚鼠携带白毛的隐性等位基因;若后代全为黑豚鼠,则该黑豚鼠很可能不携带白毛的隐性等位基因。
5.A “进行测交实验,结果得到高茎∶矮茎≈1∶1”是实验验证的过程,若实验结果与推理结果一致,则说明假说是正确的;“一般情况下,自花传粉的豌豆在自然状态下是纯合子”属于自然界中的一般现象;孟德尔提出遗传规律时还没有基因这一概念。
6.C F1产生的雄配子中2种类型配子活力有差异,会使2种类型配子比例偏离1∶1,从而导致F2不符合3∶1的性状分离比。
7.D ①②组属于正反交实验,③④组属于正反交实验,其中hh作父本,则雌穗不能结实,若用其作母本,则可以结实,而Hh无论作父本还是作母本,雌穗均可结实,说明应是含h的精子无法参与受精作用,据①②实验结果可以得出,表现为单向异交不亲和植株的基因型为HH,从配子的角度看单向异交不亲和现象是雌配子H不能与雄配子h结合导致的;第③组和第④组实验中,由于雌配子H不能与雄配子h结合,故第③组的传粉成功率更高。
8.C 从每个箱子抓取棋子并统计后,要将抓取的棋子放回容器中,摇匀后才能进行下一次抓取实验,这样可以保证每次抓取每种棋子的概率均为50%;每个箱子中两色的棋子代表两种类型的配子,数量要相等,模拟亲本产生两种配子的比例为1∶1;多次抓取后,同色棋子组合与不同色棋子组合出现的比例大致相等,即杂合子与纯合子出现的概率相等,约为1/2。
9.B 新生儿溶血病是指由于母子血型不合,母亲体内产生与胎儿血型抗原相应的血型抗体,这种抗体通过胎盘进入胎儿体内引起溶血,轻度的新生儿溶血可通过新生儿血浆置换来治疗;由题意可知,使母体产生抗RhD抗体的抗原是来自胎儿的少量红细胞或RhD蛋白;血型为Rh-妻子的基因型是dd,血型为Rh+丈夫的基因型是Dd,他们所生基因型为Dd的Rh+孩子血液中的RhD蛋白透过胎盘会刺激血型为Rh-的母亲产生抗RhD抗体,若该母亲再次怀孕产生血型为Rh+的胎儿时则会出现溶血性反应,所以在孕期应做基因诊断避免新生儿溶血;Rh阴性者不能多次接受Rh阳性者的血液,因为Rh阳性血液中的抗原将刺激Rh阴性人体产生抗RhD抗体,如果再次输入Rh阳性血液,即可导致溶血性输血反应。
10.D 据题干信息“秀丽隐杆线虫从卵发育到成虫大约需要3 d”可知,秀丽隐杆线虫繁殖周期短;据题干信息“具有突变性状的雄虫交配能力弱”可知,若采用野生型雌雄同体个体与基因型为dpy5的雄虫杂交的反交设计,则后代个体数量将严重不足,不便于统计分析;据题图可知,P为纯合子,只产生一种类型的配子,不存在等位基因的分离,故F1出现的表型及比例不能验证分离定律;对F2计数统计后,若体型正常∶体型短粗=598∶210≈3∶1,说明F1分别产生了两种类型且比例为1∶1的雌雄配子,故可验证分离定律。
11.【答案】 (除标注外,每空2分)
(1)性状分离 母羽
(2)HH、Hh、hh 母羽∶雄羽=1∶1
(3)
(4分)
【解析】 (1)亲本都为母羽,子代中出现雄羽,这一现象在遗传学上称为性状分离,说明母羽对雄羽是显性,亲本都是杂合子,即Hh。(2)在子代中,由于所有的母鸡都只具有母羽,所以母羽鸡的基因型为HH、Hh、hh。由于雄羽为隐性性状,所以雄羽鸡的基因型为hh。由于母鸡的基因型有HH、Hh、hh,比例为1∶2∶1,将子代的所有母鸡分别和雄羽鸡hh杂交,理论上后代雄鸡的基因型有Hh和hh,比例为1∶1,所以表型及比例是母羽∶雄羽=1∶1。(3)为进一步验证亲本中的母鸡是杂合子,可用母羽母鸡(Hh)与雄羽雄鸡(hh)杂交,统计子代雄鸡的表型,遗传图解见答案。第23讲 基因的分离定律
[课标要求]
1.阐明有性生殖中基因的分离使得子代的基因型和表型有多种可能,并可由此预测子代的遗传性状。
2.活动:模拟植物或动物性状分离的杂交实验。
考点一 基因分离定律的发现和实质
1.孟德尔遗传实验的选材与杂交操作方法
(1)豌豆用作遗传实验材料的优点。
豌豆的特点 优势
自花传粉,闭花受粉,自然状态下一般都是 用豌豆做人工杂交实验,结果既可靠,又容易分析
具有 且 易于观察和分析实验结果
花较大 易于做人工杂交实验
子代个体数量 用数学统计方法分析结果更可靠,且偶然性小
(2)孟德尔遗传实验的杂交操作方法。
[思考] 与豌豆相比,若使用玉米做杂交实验,操作过程有何优点 如果使用花特别小的水稻进行实验,有什么方法可以快速确定母本
2.一对相对性状杂交实验的“假说—演绎”分析
3.分离定律的实质
(1)分离定律的实质、发生时间及适用范围。
(2)分离定律实质与各种比例的关系。
1.判断正误
(1)(必修2 P4正文)“具有一对相对性状的纯合亲本杂交得F1,F1自交得F2,其表型之比接近3∶1”属于观察到的现象。( )
(2)(必修2 P5正文)孟德尔所作假设的核心内容是“生物体能产生数量相等的雌雄配子”。( )
(3)(必修2 P7正文)“若F1产生配子时成对的遗传因子彼此分离,则测交后代会出现两种性状,且性状比例接近1∶1”属于演绎推理内容。( )
(4)(必修2 P7正文)孟德尔巧妙设计的测交方法只能用于检测F1的基因型。( )
(5)(必修2 P32正文)F2的表型比为3∶1的结果最能说明基因分离定律的实质。( )
(6)(必修2 P32正文)基因分离定律的细胞学基础是减数分裂Ⅰ时染色单体分开。( )
2.规范表达
(必修2 P5正文)如图为豌豆杂交实验中部分遗传图解,请结合相关信息思考下列问题。
F1 高茎(Dd)
F2 ↓
雌配子 雄配子
1/2D 1/2d
1/2D 1/4DD高茎 1/4Dd高茎
1/2d 1/4Dd高茎 1/4dd矮茎
(1)上述杂交实验结果 (填“能”或“不能”)否定融合遗传 理由是
。
(2)若F2中只得到4株豌豆,则高茎与矮茎的数量比一定为3∶1吗 。理由是 。
(3)孟德尔一对相对性状的杂交实验中,实现3∶1的分离比必须同时满足的条件有
① ,
② ,
③ ,
④ ,
⑤ ,
⑥ 。
(4)在基因分离定律的现代解释中决定分离比3∶1出现的最核心的内容是
。
1.相同基因、等位基因与非等位基因
2.与交配方式相关的概念及其作用
3.验证基因分离定律的方法
(1)自交法。
(2)测交法。
(3)配子法(花粉鉴定法)。
有一定局限性,相应性状需在花粉中表现。
能力1 分析孟德尔豌豆杂交实验操作,培养实验操作能力
1.(2024·四川成都模拟)如图1为豌豆一对相对性状的杂交实验示意图,图2是玉米植株的示意图。下列相关叙述错误的是( )
[A] 豌豆的传粉方式是自花传粉,豌豆在自然条件下一般都是纯种
[B] 若用玉米做杂交实验,可不需要操作①
[C] 图1中红花是母本,白花是父本
[D] 玉米是单性花植物,只能进行杂交无法自交
2.(2024·福建福州期中)有些植物的花为两性花(即一朵花中既有雄蕊,也有雌蕊),有些植物的花为单性花(即一朵花中只有雄蕊或雌蕊)。下列有关植物人工杂交的说法,错误的是( )
[A] 对两性花的植物进行杂交需要对母本进行去雄
[B] 对单性花的植物进行杂交的基本操作程序是去雄→套袋→人工传粉→套袋
[C] 无论是两性花植物还是单性花植物,在杂交过程中母本都需要套袋
[D] 提供花粉的植株称为父本
两性花和单性花的结构和杂交实验操作
图1为两性花(豌豆花)的结构及相关传粉过程,图2为单性花(玉米花序)与传粉方式模式图。杂交实验中两性花母本必须去雄且要在花蕾期(花粉成熟前)进行,原因是豌豆为自花传粉植物,如果花成熟,花瓣开放,此时已经完成了自花传粉(自交)过程,达不到杂交的目的。单性花的植物两种传粉方式中,方式Ⅰ属于自交,方式Ⅱ属于杂交,因此自然状态下,玉米能进行随机传粉。
能力2 理解遗传学基本概念,形成科学的遗传观
3.(2024·四川眉山期中)假说—演绎法是现代科学研究中常用的方法,利用该方法孟德尔发现了两个遗传规律。下列有关叙述正确的是( )
[A] 孟德尔所作假设的核心内容是“性状是由位于染色体上的基因控制的”
[B] 孟德尔发现的遗传规律可以解释所有有性生殖生物的核遗传现象
[C] 孟德尔在发现分离定律时的“演绎”过程:若F1产生配子时成对的遗传因子分离,则F2中三种基因型个体的数量比接近1∶2∶1
[D] 提出问题是建立在豌豆纯合亲本杂交和F1自交遗传实验基础上的
能力3 理解分离定律的实质与验证思路,培养科学思维及探究能力
4.(2024·安徽合肥模拟)玉米中因含支链淀粉多而具有黏性(由基因W控制)的籽粒和花粉遇碘不变蓝色;含直链淀粉多不具有黏性(由基因w控制)的籽粒和花粉遇碘变蓝色。W对w为完全显性。把WW和ww杂交得到的种子播种下去,先后获取花粉和籽粒,分别滴加碘液观察统计,结果应为( )
[A] 花粉1/2变蓝色、籽粒3/4变蓝色
[B] 花粉、籽粒各3/4变蓝色
[C] 花粉1/2变蓝色、籽粒1/4变蓝色
[D] 花粉、籽粒全部变蓝色
5.(2024·安徽芜湖模拟)玉米是一种二倍体异花传粉作物,可作为研究遗传规律的实验材料。玉米籽粒的饱满与凹陷是一对相对性状,受一对等位基因控制。回答下列问题。
(1)在一对等位基因控制的相对性状中,杂合子通常表现的性状是 。
(2)现有在自然条件下获得的一些饱满的玉米籽粒和一些凹陷的玉米籽粒,若要用这两种玉米籽粒为材料验证分离定律,写出两种验证思路及预期结果。
验证分离定律的常用方法的核心逻辑
无论是自交法、测交法还是花粉鉴定法,验证分离定律的核心都是要验证杂合子的一对等位基因分别进入不同的配子中,形成的两种配子的比例为1∶1。如自交法中3∶1的逻辑关系是雌雄配子比例均为1∶1,雌雄配子随机结合,则4种配子组合机会相等,由于基因的显隐性关系,故子代的性状分离比为3∶1。
考点二 性状分离比的模拟实验
判断正误
(1)(必修2 P6探究·实践)性状分离比的模拟实验中,每个桶内两种颜色的彩球的数量必须相同。( )
(2)(必修2 P6探究·实践)性状分离比的模拟实验中,两个小桶内彩球的数量必须相同。( )
(3)(必修2 P6探究·实践)模拟实验的结果显示杂合子所占的比例约为50%。( )
(4)(必修2 P6探究·实践)做性状分离比模拟实验时,若前3次都从小桶中摸出D球,则第4次摸出d球的概率大。( )
(5)(必修2 P6探究·实践)每次抓出两个球记录好组合情况后,桶内剩余球应摇匀后再继续实验。( )
能力4 分析性状分离比的模拟实验,培养科学探究能力
6.(2024·重庆期中)在性状分离比的模拟实验中,某同学在2个小桶内各装入20个等大、质地相同的小球(红色、蓝色各10个,分别代表“配子”D、d)。分别从两桶内随机抓取1个小球并记录,直至抓完桶内小球。结果DD∶Dd∶dd=7∶6∶7,该同学感到很失望。你给他的建议和理由是( )
[A] 把小球改换为质地、大小相同的围棋,更有利于充分混合,避免人为误差
[B] 每次抓取后,应将抓取的小球放回原桶,保证每种配子被抓取的概率相等
[C] 将某桶内的2种小球各减少到1个,因为卵细胞的数量比精子少得多
[D] 改变桶内红、蓝色小球的比例,继续重复抓取,保证基因的随机分配和足够大的样本数
考向一 基于生产生活实践,考查对分离定律的理解
1.(2021·湖北卷,4)浅浅的小酒窝,笑起来像花儿一样美。酒窝是由人类常染色体的单基因所决定,属于显性遗传。甲、乙分别代表有、无酒窝的男性,丙、丁分别代表有、无酒窝的女性。下列叙述正确的是( )
[A] 若甲与丙结婚,生出的孩子一定都有酒窝
[B] 若乙与丁结婚,生出的所有孩子都无酒窝
[C] 若乙与丙结婚,生出的孩子有酒窝的概率为50%
[D] 若甲与丁结婚,生出一个无酒窝的男孩,则甲的基因型可能是纯合的
2.(经典高考)某种植物的羽裂叶和全缘叶是一对相对性状,某同学用全缘叶植株(植株甲)进行了下列四个实验。
①让植株甲进行自花传粉,子代出现性状分离
②用植株甲给另一全缘叶植株授粉,子代均为全缘叶
③用植株甲给羽裂叶植株授粉,子代中全缘叶与羽裂叶的比例为1∶1
④用植株甲给另一全缘叶植株授粉,子代中全缘叶与羽裂叶的比例为3∶1
其中能够判定植株甲为杂合子的实验是( )
[A] ①或② [B] ①或④
[C] ②或③ [D] ③或④
考向二 从科学探究角度,考查豌豆杂交实验的原理和操作
3.(2024·湖北卷,17)模拟实验是根据相似性原理,用模型来替代研究对象的实验。比如“性状分离比的模拟实验”(实验一)中用小桶甲和乙分别代表植物的雌雄生殖器官,用不同颜色的彩球代表D、d雌雄配子;“建立减数分裂中染色体变化的模型”模拟实验(实验二)中可用橡皮泥制作染色体模型,细绳代表纺锤丝;DNA分子的重组模拟实验(实验三)中可利用剪刀、订书钉和写有DNA序列的纸条等模拟DNA分子重组的过程。下列实验中模拟正确的是( )
[A] 实验一中可用绿豆和黄豆代替不同颜色的彩球分别模拟D和d配子
[B] 实验二中牵拉细绳使橡皮泥分开,可模拟纺锤丝牵引使着丝粒分裂
[C] 实验三中用订书钉将两个纸条片段连接,可模拟核苷酸之间形成磷酸二酯键
[D] 向实验一桶内添加代表另一对等位基因的彩球可模拟两对等位基因的自由组合
第23讲 基因的分离定律
考点一 基因分离定律的发现和实质
必备知识·梳理
1.(1)纯种 易于区分的性状 能够稳定地遗传给后代 较多
(2)雄蕊 自花传粉 花蕾期(开花前) 外来花粉 传粉 再套袋隔离
[思考] 玉米为雌雄同株异花植物,杂交操作过程为套袋→人工传粉→再套袋,不需要开花前对母本去雄。可以培育雄性不育的水稻作母本。
2.相对 高茎 显性 性状分离 成对 彼此分离 随机结合 4 1∶1
3.(1)等位 相同 等位基因 有性生殖 染色体 (2)等位基因随同源染色体 1∶1 3∶1 1∶1 1∶1 1∶1
深挖教材
1.(1)√
(2)× 孟德尔所作假设的核心内容是“生物体在形成配子时成对的遗传因子彼此分离,分别进入不同的配子中”,生物体产生的雄配子数量多于雌配子数量。
(3)√
(4)× 在实践中,测交也可用来鉴定某一显性个体的基因型和它形成的配子类型及其比例。
(5)× 基因分离定律的实质是等位基因随同源染色体的分开而分离,因此F2的表型比为3∶1的结果并不能说明基因分离定律的实质。
(6)× 基因分离定律的细胞学基础是减数分裂Ⅰ时同源染色体分开,即等位基因分离,而染色单体在减数分裂Ⅱ后期分开。
2.(1)能 F2出现了性状分离现象 (2)不一定 样本数太少,容易造成误差,则高茎与矮茎的数量比不一定为3∶1 (3)F1体细胞中各基因表达的机会相等 F1形成的两种配子的数目相等且生活力相同 雌、雄配子结合的机会相等 F2不同基因型的个体的存活率相等 等位基因间的显隐性关系是完全的 观察的子代样本数目足够多 (4)等位基因随着同源染色体的分开而分离
关键能力·提升
能力1
1.D 单性花植物可以同株异花传粉进行自交。
2.B 对两性花的植物进行杂交需要对母本进行去雄,防止其自交影响实验结果;对单性花的植物进行杂交时,通常不需要进行去雄操作;无论是两性花植物还是单性花植物,在杂交过程中对母本都需要套袋,以防止外来花粉干扰;提供花粉的植株称为父本。
能力2
3.D 孟德尔未提出基因和染色体的概念;孟德尔的遗传规律不能解释连锁互换现象;孟德尔在发现分离定律时的“演绎”过程为若F1产生配子时成对的遗传因子分离,则测交后代会出现两种性状,分离比接近1∶1。
能力3
4.C WW和ww杂交,F1的基因型为Ww,其能产生W和w两种比例相等的配子,其中含基因W的花粉遇碘不变蓝色,含基因w的花粉遇碘变蓝色,即产生的花粉遇碘1/2不变蓝色、1/2变蓝色。F1的基因型为Ww,其自交后代的基因型及比例为WW∶Ww∶ww=1∶2∶1,其中基因型为WW和Ww的籽粒遇碘不变蓝色,基因型为ww的籽粒遇碘变蓝色,即所得籽粒遇碘3/4不变蓝色、1/4变蓝色。
5.【答案】 (1)显性性状
(2)思路及预期结果:
①两种玉米分别自交,若某些玉米自交后,子代出现3∶1的性状分离比,则可验证分离定律。
②两种玉米分别自交,若子代都没有出现性状分离,在子代中选择两种性状的纯合子进行杂交,F1自交,得到F2,若F2中出现3∶1的性状分离比,则可验证分离定律。
③让籽粒饱满的玉米和籽粒凹陷的玉米杂交,如果F1都表现一种性状,则用F1自交,得到F2,若F2中出现3∶1的性状分离比,则可验证分离定律。
④让籽粒饱满的玉米和籽粒凹陷的玉米杂交,如果F1表现两种性状,且表现为1∶1的性状分离比,则可验证分离定律。(任答两种即可)
【解析】 (1)在一对等位基因控制的相对性状中,杂合子通常表现为显性性状。(2)欲验证基因的分离定律,可采用自交法或测交法。根据题意,现有在自然条件下获得的具有一对相对性状的玉米籽粒若干,其显隐性未知,若要用这两种玉米籽粒为材料验证分离定律,可让两种性状的玉米分别自交,若某些亲本自交后,子代出现3∶1的性状分离比,则可验证分离定律;若子代没有出现3∶1的性状分离比,说明亲本均为纯合子,在子代中选择两种性状的纯合子玉米杂交得F1,F1自交得F2,若F2出现3∶1的性状分离比,则可验证分离定律。也可让两种性状的玉米杂交,若F1只表现一种性状,说明亲本均为纯合子,让F1自交得F2,若F2出现3∶1的性状分离比,则可验证分离定律;若F1表现两种性状,且表现为1∶1的性状分离比,说明该亲本分别为杂合子和隐性纯合子,则可验证分离定律。
考点二 性状分离比的模拟实验
必备知识·梳理
雌、雄生殖器官 雌、雄配子 随机结合 充分混合 随机
字母组合 1∶2∶1 3∶1
深挖教材
(1)√
(2)× 因为自然界雌配子的数量和雄配子数量一般不相等,故两个小桶内彩球数目无须相等。
(3)√
(4)× 做性状分离比模拟实验时,若前3次都从小桶中摸出D球,第4次摸出d球的概率仍为1/2。
(5)× 抓取完一次记录好组合情况后,应将抓到的球放回原桶里,再将两桶内小球摇匀后继续实验。
关键能力·提升
能力4
6.B 等大、质地相同的小球能混合均匀,把小球改换为质地、大小相同的围棋,不会更有利于充分混合;如果每次抓取后没有将抓取的小球放回原桶,会使每种配子被抓取的概率不相等,所以每次抓取后,应将抓取的小球放回原桶,以保证每种配子被抓取的概率相等;若将某桶内的2种小球各减少到1个,使小桶中两种小球的数目各只有1个,不符合雌配子产生实际情况,会导致误差变大;桶内红、蓝色小球的比例必须保持1∶1,不能改变桶内红、蓝色小球的比例。
研练真题·感悟高考
考向一
1.B 假设用A、a表示控制酒窝这一性状的基因,则甲为有酒窝男性,基因型为AA或Aa,丙为有酒窝女性,基因型为AA或Aa,若两者均为Aa,则生出的孩子基因型为aa时,表现为无酒窝;乙为无酒窝男性,基因型为aa,丁为无酒窝女性,基因型为aa,两者结婚,生出的孩子基因型均为aa,表现为无酒窝;乙为无酒窝男性,基因型为aa,丙为有酒窝女性,基因型为AA或Aa,两者婚配,若女性基因型为AA,则生出的孩子均为有酒窝,若女性基因型为Aa,则生出的孩子有酒窝的概率为50%;甲为有酒窝男性,基因型为AA或Aa,丁为无酒窝女性,基因型为aa,生出一个无酒窝的男孩aa,则甲的基因型只能为Aa,是杂合子。
2.B 让全缘叶植株甲进行自花传粉,子代出现性状分离,说明植株甲为杂合子,杂合子表现为显性性状,新出现的性状为隐性性状;用植株甲给另一全缘叶植株授粉,子代均为全缘叶,说明双亲可能都是纯合子,既可能是显性纯合子,也可能是隐性纯合子,或双亲均表现为显性性状,其中之一为杂合子,另一个为显性纯合子,因此不能判断植株甲为杂合子;用植株甲给羽裂叶植株授粉,子代中全缘叶与羽裂叶的比例为1∶1,只能说明一个亲本为杂合子,另一个亲本为隐性纯合子,但谁是杂合子、谁是纯合子无法判断;用植株甲给另一全缘叶植株授粉,子代中全缘叶与羽裂叶的比例为3∶1,说明植株甲与另一全缘叶植株均为杂合子。
考向二
3.C 实验一中,绿豆和黄豆大小不同,因此无法模拟D和d配子;实验二中牵拉细绳使橡皮泥分开,可模拟纺锤丝牵引姐妹染色单体分离形成染色体,而着丝粒的分裂不是纺锤丝牵引导致的;实验三中用订书钉将两个纸条片段连接,可模拟核苷酸之间形成磷酸二酯键;实验一应另取一个小桶向桶内添加代表另一对等位基因的彩球,分别从两个小桶中各取出一个彩球组合在一起可模拟两对等位基因的自由组合。(共77张PPT)
第23讲
基因的分离定律
[课标要求]
1.阐明有性生殖中基因的分离使得子代的基因型和表型有多种可能,并可由此预测子代的遗传性状。
2.活动:模拟植物或动物性状分离的杂交实验。
基因分离定律的发现和实质
考点一
1.孟德尔遗传实验的选材与杂交操作方法
(1)豌豆用作遗传实验材料的优点。
豌豆的特点 优势
自花传粉,闭花受粉,自然状态下一般都是 用豌豆做人工杂交实验,结果既可靠,又容易
分析
具有 且 易于观察和分析实验结果
花较大 易于做人工杂交实验
子代个体数量 用数学统计方法分析结果更可靠,且偶然性小
纯种
易于区分的性状
能够稳定地遗传给后代
较多
(2)孟德尔遗传实验的杂交操作方法。
雄蕊
自花
传粉
花蕾期(开花前)
外来花粉
传粉
再套袋
隔离
[思考] 与豌豆相比,若使用玉米做杂交实验,操作过程有何优点 如果使用花特别小的水稻进行实验,有什么方法可以快速确定母本
【提示】 玉米为雌雄同株异花植物,杂交操作过程为套袋→人工传粉→再套袋,不需要开花前对母本去雄。可以培育雄性不育的水稻作母本。
2.一对相对性状杂交实验的“假说—演绎”分析
相对
高茎
显性
性
状分离
成对
彼此
分离
随机结合
4
1∶1
3.分离定律的实质
(1)分离定律的实质、发生时间及适用范围。
等位
相同
等位基因
有性生殖
染色体
(2)分离定律实质与各种比例的关系。
等位基因随同源染色体
1∶1
3∶1
1∶1
1∶1
1∶1
深挖教材
1.判断正误
(1)(必修2 P4正文)“具有一对相对性状的纯合亲本杂交得F1,F1自交得F2,其表型之比接近3∶1”属于观察到的现象。( )
√
(2)(必修2 P5正文)孟德尔所作假设的核心内容是“生物体能产生数量相等的雌雄配子”。( )
×
【提示】 孟德尔所作假设的核心内容是“生物体在形成配子时成对的遗传因子彼此分离,分别进入不同的配子中”,生物体产生的雄配子数量多于雌配子数量。
(3)(必修2 P7正文)“若F1产生配子时成对的遗传因子彼此分离,则测交后代会出现两种性状,且性状比例接近1∶1”属于演绎推理内容。( )
(4)(必修2 P7正文)孟德尔巧妙设计的测交方法只能用于检测F1的基因型。
( )
【提示】 在实践中,测交也可用来鉴定某一显性个体的基因型和它形成的配子类型及其比例。
×
√
(5)(必修2 P32正文)F2的表型比为3∶1的结果最能说明基因分离定律的实质。
( )
【提示】 基因分离定律的实质是等位基因随同源染色体的分开而分离,因此F2的表型比为3∶1的结果并不能说明基因分离定律的实质。
×
(6)(必修2 P32正文)基因分离定律的细胞学基础是减数分裂Ⅰ时染色单体分开。( )
【提示】 基因分离定律的细胞学基础是减数分裂Ⅰ时同源染色体分开,即等位基因分离,而染色单体在减数分裂Ⅱ后期分开。
×
2.规范表达
(必修2 P5正文)如图为豌豆杂交实验中部分遗传图解,请结合相关信息思考下列问题。
F1 高茎(Dd)
F2 ↓
雌配子 雄配子
1/2D 1/2d
1/2D 1/4DD高茎 1/4Dd高茎
1/2d 1/4Dd高茎 1/4dd矮茎
(1)上述杂交实验结果 (填“能”或“不能”)否定融合遗传 理由是
。
(2)若F2中只得到4株豌豆,则高茎与矮茎的数量比一定为3∶1吗 。理由是 。
能
F2出现了
性状分离现象
不一定
样本数太少,容易造成误差,则高茎与矮茎的数量比不一定为3∶1
(3)孟德尔一对相对性状的杂交实验中,实现3∶1的分离比必须同时满足的条件有① ,②
,③ ,④
,⑤ ,
⑥ 。
(4)在基因分离定律的现代解释中决定分离比3∶1出现的最核心的内容是
。
F1体细胞中各基因表达的机会相等
F1形成的两种配子的数
目相等且生活力相同
雌、雄配子结合的机会相等
F2不同基因型的
个体的存活率相等
等位基因间的显隐性关系是完全的
观察的子代样本数目足够多
等位基因随着同源染色体的分开而分离
1.相同基因、等位基因与非等位基因
2.与交配方式相关的概念及其作用
3.验证基因分离定律的方法
(1)自交法。
(2)测交法。
(3)配子法(花粉鉴定法)。
有一定局限性,相应性状需在花粉中表现。
能力1 分析孟德尔豌豆杂交实验操作,培养实验操作能力
1.(2024·四川成都模拟)如图1为豌豆一对相对性状的杂交实验示意图,图2是玉米植株的示意图。下列相关叙述错误的是( )
[A] 豌豆的传粉方式是自花传粉,豌豆在自然条件下一般都是纯种
[B] 若用玉米做杂交实验,可不需要操作①
[C] 图1中红花是母本,白花是父本
[D] 玉米是单性花植物,只能进行杂交无法自交
D
【解析】 单性花植物可以同株异花传粉进行自交。
2.(2024·福建福州期中)有些植物的花为两性花(即一朵花中既有雄蕊,也有雌蕊),有些植物的花为单性花(即一朵花中只有雄蕊或雌蕊)。下列有关植物人工杂交的说法,错误的是( )
[A] 对两性花的植物进行杂交需要对母本进行去雄
[B] 对单性花的植物进行杂交的基本操作程序是去雄→套袋→人工传粉→套袋
[C] 无论是两性花植物还是单性花植物,在杂交过程中母本都需要套袋
[D] 提供花粉的植株称为父本
B
【解析】 对两性花的植物进行杂交需要对母本进行去雄,防止其自交影响实验结果;对单性花的植物进行杂交时,通常不需要进行去雄操作;无论是两性花植物还是单性花植物,在杂交过程中对母本都需要套袋,以防止外来花粉干扰;提供花粉的植株称为父本。
归纳总结
两性花和单性花的结构和杂交实验操作
图1为两性花(豌豆花)的结构及相关传粉过程,图2为单性花(玉米花序)与传粉方式模式图。
归纳总结
杂交实验中两性花母本必须去雄且要在花蕾期(花粉成熟前)进行,原因是豌豆为自花传粉植物,如果花成熟,花瓣开放,此时已经完成了自花传粉(自交)过程,达不到杂交的目的。单性花的植物两种传粉方式中,方式Ⅰ属于自交,方式Ⅱ属于杂交,因此自然状态下,玉米能进行随机传粉。
能力2 理解遗传学基本概念,形成科学的遗传观
3.(2024·四川眉山期中)假说—演绎法是现代科学研究中常用的方法,利用该方法孟德尔发现了两个遗传规律。下列有关叙述正确的是( )
[A] 孟德尔所作假设的核心内容是“性状是由位于染色体上的基因控制的”
[B] 孟德尔发现的遗传规律可以解释所有有性生殖生物的核遗传现象
[C] 孟德尔在发现分离定律时的“演绎”过程:若F1产生配子时成对的遗传因子分离,则F2中三种基因型个体的数量比接近1∶2∶1
[D] 提出问题是建立在豌豆纯合亲本杂交和F1自交遗传实验基础上的
D
【解析】 孟德尔未提出基因和染色体的概念;孟德尔的遗传规律不能解释连锁互换现象;孟德尔在发现分离定律时的“演绎”过程为若F1产生配子时成对的遗传因子分离,则测交后代会出现两种性状,分离比接近1∶1。
能力3 理解分离定律的实质与验证思路,培养科学思维及探究能力
4.(2024·安徽合肥模拟)玉米中因含支链淀粉多而具有黏性(由基因W控制)的籽粒和花粉遇碘不变蓝色;含直链淀粉多不具有黏性(由基因w控制)的籽粒和花粉遇碘变蓝色。W对w为完全显性。把WW和ww杂交得到的种子播种下去,先后获取花粉和籽粒,分别滴加碘液观察统计,结果应为( )
[A] 花粉1/2变蓝色、籽粒3/4变蓝色
[B] 花粉、籽粒各3/4变蓝色
[C] 花粉1/2变蓝色、籽粒1/4变蓝色
[D] 花粉、籽粒全部变蓝色
C
【解析】 WW和ww杂交,F1的基因型为Ww,其能产生W和w两种比例相等的配子,其中含基因W的花粉遇碘不变蓝色,含基因w的花粉遇碘变蓝色,即产生的花粉遇碘1/2不变蓝色、1/2变蓝色。F1的基因型为Ww,其自交后代的基因型及比例为WW∶Ww∶ww=1∶2∶1,其中基因型为WW和Ww的籽粒遇碘不变蓝色,基因型为ww的籽粒遇碘变蓝色,即所得籽粒遇碘3/4不变蓝色、1/4变蓝色。
5.(2024·安徽芜湖模拟)玉米是一种二倍体异花传粉作物,可作为研究遗传规律的实验材料。玉米籽粒的饱满与凹陷是一对相对性状,受一对等位基因控制。回答下列问题。
(1)在一对等位基因控制的相对性状中,杂合子通常表现的性状是 。
显性性状
【解析】 (1)在一对等位基因控制的相对性状中,杂合子通常表现为显性性状。
(2)现有在自然条件下获得的一些饱满的玉米籽粒和一些凹陷的玉米籽粒,若要用这两种玉米籽粒为材料验证分离定律,写出两种验证思路及预期结果。
【答案】
(2)思路及预期结果:
①两种玉米分别自交,若某些玉米自交后,子代出现3∶1的性状分离比,则可验证分离定律。
②两种玉米分别自交,若子代都没有出现性状分离,在子代中选择两种性状的纯合子进行杂交,F1自交,得到F2,若F2中出现3∶1的性状分离比,则可验证分离定律。
③让籽粒饱满的玉米和籽粒凹陷的玉米杂交,如果F1都表现一种性状,则用F1自交,得到F2,若F2中出现3∶1的性状分离比,则可验证分离定律。
④让籽粒饱满的玉米和籽粒凹陷的玉米杂交,如果F1表现两种性状,且表现为1∶1的性状分离比,则可验证分离定律。(任答两种即可)
【解析】 (2)欲验证基因的分离定律,可采用自交法或测交法。根据题意,现有在自然条件下获得的具有一对相对性状的玉米籽粒若干,其显隐性未知,若要用这两种玉米籽粒为材料验证分离定律,可让两种性状的玉米分别自交,若某些亲本自交后,子代出现3∶1的性状分离比,则可验证分离定律;若子代没有出现3∶1的性状分离比,说明亲本均为纯合子,在子代中选择两种性状的纯合子玉米杂交得F1,F1自交得F2,若F2出现3∶1的性状分离比,则可验证分离定律。也可让两种性状的玉米杂交,若F1只表现一种性状,说明亲本均为纯合子,让F1自交得F2,若F2出现3∶1的性状分离比,则可验证分离定律;若F1表现两种性状,且表现为1∶1的性状分离比,说明该亲本分别为杂合子和隐性纯合子,则可验证分离定律。
归纳总结
验证分离定律的常用方法的核心逻辑
无论是自交法、测交法还是花粉鉴定法,验证分离定律的核心都是要验证杂合子的一对等位基因分别进入不同的配子中,形成的两种配子的比例为1∶1。如自交法中3∶1的逻辑关系是雌雄配子比例均为1∶1,雌雄配子随机结合,则4种配子组合机会相等,由于基因的显隐性关系,故子代的性状分离比为3∶1。
考点二
性状分离比的模拟实验
雌、雄生殖器官
雌、雄配子
随机结合
充分混合
随机
字母组合
1∶2∶1
3∶1
深挖教材
判断正误
(1)(必修2 P6探究·实践)性状分离比的模拟实验中,每个桶内两种颜色的彩球的数量必须相同。( )
(2)(必修2 P6探究·实践)性状分离比的模拟实验中,两个小桶内彩球的数量必须相同。( )
√
×
【提示】 因为自然界雌配子的数量和雄配子数量一般不相等,故两个小桶内彩球数目无须相等。
(3)(必修2 P6探究·实践)模拟实验的结果显示杂合子所占的比例约为50%。
( )
(4)(必修2 P6探究·实践)做性状分离比模拟实验时,若前3次都从小桶中摸出D球,则第4次摸出d球的概率大。( )
√
×
【提示】 做性状分离比模拟实验时,若前3次都从小桶中摸出D球,第4次摸出d球的概率仍为1/2。
(5)(必修2 P6探究·实践)每次抓出两个球记录好组合情况后,桶内剩余球应摇匀后再继续实验。( )
×
【提示】 抓取完一次记录好组合情况后,应将抓到的球放回原桶里,再将两桶内小球摇匀后继续实验。
能力4 分析性状分离比的模拟实验,培养科学探究能力
6.(2024·重庆期中)在性状分离比的模拟实验中,某同学在2个小桶内各装入20个等大、质地相同的小球(红色、蓝色各10个,分别代表“配子”D、d)。分别从两桶内随机抓取1个小球并记录,直至抓完桶内小球。结果DD∶Dd∶dd=7∶6∶7,该同学感到很失望。你给他的建议和理由是( )
[A] 把小球改换为质地、大小相同的围棋,更有利于充分混合,避免人为误差
[B] 每次抓取后,应将抓取的小球放回原桶,保证每种配子被抓取的概率相等
[C] 将某桶内的2种小球各减少到1个,因为卵细胞的数量比精子少得多
[D] 改变桶内红、蓝色小球的比例,继续重复抓取,保证基因的随机分配和足够大的样本数
B
【解析】 等大、质地相同的小球能混合均匀,把小球改换为质地、大小相同的围棋,不会更有利于充分混合;如果每次抓取后没有将抓取的小球放回原桶,会使每种配子被抓取的概率不相等,所以每次抓取后,应将抓取的小球放回原桶,以保证每种配子被抓取的概率相等;若将某桶内的2种小球各减少到1个,使小桶中两种小球的数目各只有1个,不符合雌配子产生实际情况,会导致误差变大;桶内红、蓝色小球的比例必须保持1∶1,不能改变桶内红、蓝色小球的比例。
考向一 基于生产生活实践,考查对分离定律的理解
1.(2021·湖北卷,4)浅浅的小酒窝,笑起来像花儿一样美。酒窝是由人类常染色体的单基因所决定,属于显性遗传。甲、乙分别代表有、无酒窝的男性,丙、丁分别代表有、无酒窝的女性。下列叙述正确的是( )
[A] 若甲与丙结婚,生出的孩子一定都有酒窝
[B] 若乙与丁结婚,生出的所有孩子都无酒窝
[C] 若乙与丙结婚,生出的孩子有酒窝的概率为50%
[D] 若甲与丁结婚,生出一个无酒窝的男孩,则甲的基因型可能是纯合的
研练真题·感悟高考
B
【解析】 假设用A、a表示控制酒窝这一性状的基因,则甲为有酒窝男性,基因型为AA或Aa,丙为有酒窝女性,基因型为AA或Aa,若两者均为Aa,则生出的孩子基因型为aa时,表现为无酒窝;乙为无酒窝男性,基因型为aa,丁为无酒窝女性,基因型为aa,两者结婚,生出的孩子基因型均为aa,表现为无酒窝;乙为无酒窝男性,基因型为aa,丙为有酒窝女性,基因型为AA或Aa,两者婚配,若女性基因型为AA,则生出的孩子均为有酒窝,若女性基因型为Aa,则生出的孩子有酒窝的概率为50%;甲为有酒窝男性,基因型为AA或Aa,丁为无酒窝女性,基因型为aa,生出一个无酒窝的男孩aa,则甲的基因型只能为Aa,是杂合子。
2.(经典高考)某种植物的羽裂叶和全缘叶是一对相对性状,某同学用全缘叶植株(植株甲)进行了下列四个实验。
①让植株甲进行自花传粉,子代出现性状分离
②用植株甲给另一全缘叶植株授粉,子代均为全缘叶
③用植株甲给羽裂叶植株授粉,子代中全缘叶与羽裂叶的比例为1∶1
④用植株甲给另一全缘叶植株授粉,子代中全缘叶与羽裂叶的比例为3∶1
其中能够判定植株甲为杂合子的实验是( )
[A] ①或② [B] ①或④
[C] ②或③ [D] ③或④
B
【解析】 让全缘叶植株甲进行自花传粉,子代出现性状分离,说明植株甲为杂合子,杂合子表现为显性性状,新出现的性状为隐性性状;用植株甲给另一全缘叶植株授粉,子代均为全缘叶,说明双亲可能都是纯合子,既可能是显性纯合子,也可能是隐性纯合子,或双亲均表现为显性性状,其中之一为杂合子,另一个为显性纯合子,因此不能判断植株甲为杂合子;用植株甲给羽裂叶植株授粉,子代中全缘叶与羽裂叶的比例为1∶1,只能说明一个亲本为杂合子,另一个亲本为隐性纯合子,但谁是杂合子、谁是纯合子无法判断;用植株甲给另一全缘叶植株授粉,子代中全缘叶与羽裂叶的比例为3∶1,说明植株甲与另一全缘叶植株均为杂合子。
考向二 从科学探究角度,考查豌豆杂交实验的原理和操作
3.(2024·湖北卷,17)模拟实验是根据相似性原理,用模型来替代研究对象的实验。比如“性状分离比的模拟实验”(实验一)中用小桶甲和乙分别代表植物的雌雄生殖器官,用不同颜色的彩球代表D、d雌雄配子;“建立减数分裂中染色体变化的模型”模拟实验(实验二)中可用橡皮泥制作染色体模型,细绳代表纺锤丝;DNA分子的重组模拟实验(实验三)中可利用剪刀、订书钉和写有DNA序列的纸条等模拟DNA分子重组的过程。下列实验中模拟正确的是( )
[A] 实验一中可用绿豆和黄豆代替不同颜色的彩球分别模拟D和d配子
[B] 实验二中牵拉细绳使橡皮泥分开,可模拟纺锤丝牵引使着丝粒分裂
[C] 实验三中用订书钉将两个纸条片段连接,可模拟核苷酸之间形成磷酸二酯键
[D] 向实验一桶内添加代表另一对等位基因的彩球可模拟两对等位基因的自由组合
C
【解析】 实验一中,绿豆和黄豆大小不同,因此无法模拟D和d配子;实验二中牵拉细绳使橡皮泥分开,可模拟纺锤丝牵引姐妹染色单体分离形成染色体,而着丝粒的分裂不是纺锤丝牵引导致的;实验三中用订书钉将两个纸条片段连接,可模拟核苷酸之间形成磷酸二酯键;实验一应另取一个小桶向桶内添加代表另一对等位基因的彩球,分别从两个小桶中各取出一个彩球组合在一起可模拟两对等位基因的自由组合。
(时间:30分钟 满分:38分)
基础强化练
选择题:1～7题,每题2分。
1.(豌豆杂交实验|2024·安阳模拟)《本草纲目》记载豌豆“其苗柔弱宛宛,故得豌名。”豌豆营养价值高,具有抗氧化、降血压等功能,在遗传学研究中更是一种重要的实验材料。下列有关叙述正确的是( )
[A] 同一株豌豆上的自花传粉和同一株玉米上的异花传粉,都属于自交
[B] 豌豆体细胞中成对的常染色体和性染色体均可分离进入不同的配子中
[C] 孟德尔在实施测交实验来验证性状分离的解释时,隐性纯合亲本均要去雄
[D] 纯种黄豆荚豌豆与纯种绿豆荚豌豆杂交,结的豆荚全是黄色的,可判断豆荚颜色中黄色对绿色为显性
A
【解析】 豌豆花是两性花,在未开放时完成自花传粉,属于自交,玉米花是单性花,雌雄同株,同株的雄花与雌花间进行的异花传粉,也属于自交;豌豆花是两性花,植株之间没有性别分化,所以其染色体没有常染色体和性染色体的划分;孟德尔为了验证性状分离现象的解释,实施了测交实验,用F1植株分别作为父本和母本与隐性纯合子杂交,所以当用F1植株作母本与隐性纯合子杂交时,隐性纯合亲本作父本不可以去雄;豌豆的豆荚是果皮,果皮是由母本的子房壁直接发育而来,纯种黄豆荚豌豆与纯种绿豆荚豌豆杂交时,所结的豆荚的颜色应该与母本的豆荚颜色一致,无法判断豆荚颜色的显隐性。
2.(假说—演绎法|2024·深圳模拟)孟德尔在探索遗传规律时,运用了“假说—演绎法”。下列相关叙述正确的是( )
[A] 孟德尔的“演绎推理”过程是依据减数分裂的相关原理进行的
[B] 设计“测交实验”预测结果表型之比是1∶1属于假说内容
[C] “生物性状是由遗传因子决定的”“受精时雌雄配子随机结合”属于假说内容
[D] “一对相对性状的遗传实验和结果”属于假说的验证过程
C
【解析】 孟德尔未发现减数分裂过程;孟德尔设计了测交实验,预测实验结果为高茎和矮茎豌豆植株的比例约为1∶1,这是“演绎推理”过程;孟德尔提出的假说的内容为“生物性状是由遗传因子决定的”“体细胞中遗传因子成对存在”“配子中遗传因子成单存在”“受精时雌雄配子随机结合”;孟德尔通过观察“一对相对性状的遗传实验和结果”,发现了性状分离的现象,并提出了问题,之后才对性状分离的现象进行解释,即作出假说。
3.(豌豆杂交实验|2024·兰州月考)下列关于孟德尔的一对相对性状的豌豆杂交实验的叙述,正确的是( )
[A] F1高茎自交出现了性状分离是基因重组的结果
[B] 等位基因随同源染色体的分离而分开属于假说内容
[C] 测交实验结果为两种表型比例约为1∶1,属于实验验证
[D] F2出现3∶1的性状分离比的结果能直接体现孟德尔分离定律的实质
C
【解析】 F1高茎自交出现了性状分离只涉及一对等位基因,不是基因重组的结果;孟德尔所在的年代还没有“基因”一词,也不知道等位基因位于同源染色体上;测交实验结果为两种表型比例约为1∶1,属于实验验证;F2出现3∶1的性状分离比的结果间接体现孟德尔分离定律的实质。
4.(纯合子与杂合子判断实验|2024·黄石三模)现有一只黑豚鼠,研究人员希望确定它是否携带白毛的隐性等位基因。已知该黑豚鼠的亲本都为黑豚鼠。以下方法中最佳的是( )
[A] 将该黑豚鼠与另一只黑豚鼠交配,寻找白毛后代
[B] 寻找该黑豚鼠身上的白色毛发
[C] 将该黑豚鼠与白毛豚鼠交配,寻找白毛后代
[D] 寻找该黑豚鼠的亲本所产后代中是否存在白毛后代
C
【解析】 检测待测个体基因型最常用的方法为测交法,即用待测的黑豚鼠个体与隐性个体白毛豚鼠杂交,若后代出现白毛豚鼠,则该黑豚鼠携带白毛的隐性等位基因;若后代全为黑豚鼠,则该黑豚鼠很可能不携带白毛的隐性等位基因。
5.(假说—演绎法|2024·重庆期中)孟德尔的实验研究运用了“假说—演绎法”,该方法的基本内容是(观察/分析)提出问题→(推理/想象)提出假说→演绎推理→实验验证。下列叙述正确的是( )
[A] “F1自交得F2,F2中高茎∶矮茎=787∶277”属于实验现象部分,可据此现象提出问题
[B] “进行测交实验,结果得到高茎∶矮茎≈1∶1”属于演绎推理环节
[C] “一般情况下,自花传粉的豌豆在自然状态下是纯合子”属于提出假说环节
[D] “体细胞中基因成对存在,位于同源染色体的相同位置”属于实验验证环节
A
【解析】 “进行测交实验,结果得到高茎∶矮茎≈1∶1”是实验验证的过程,若实验结果与推理结果一致,则说明假说是正确的;“一般情况下,自花传粉的豌豆在自然状态下是纯合子”属于自然界中的一般现象;孟德尔提出遗传规律时还没有基因这一概念。
6.(基因的分离定律|2024·贵阳月考)在一对相对性状的遗传实验中,会导致F2不符合3∶1的性状分离比的情况是( )
[A] 显性基因相对于隐性基因为完全显性
[B] F1产生的雌配子中2种类型配子数目相等,雄配子中也相等
[C] F1产生的雄配子中2种类型配子活力有差异,雌配子无差异
[D] 统计时F2 3种基因型个体的存活率相等
C
【解析】 F1产生的雄配子中2种类型配子活力有差异,会使2种类型配子比例偏离1∶1,从而导致F2不符合3∶1的性状分离比。
7.(基因分离定律的实质及应用|2024·汕头三模)某种玉米存在单向异交不亲和现象,即可为不同品种的其他玉米传粉使之结实,却不能接受不同品种的其他玉米的花粉而结出果实。该性状由一对等位基因H、h控制。科研人员利用甲(HH)、乙(Hh)、丙(hh)三种植株进行了如下四组实验:
①hh( )×HH(♀)→不结实;
②HH( )×hh(♀)→结实;
③HH( )×Hh(♀)→结实;
④Hh( )×HH(♀)→结实。
♂
♂
♂
♂
下列分析正确的是( )
[A] 表现为单向异交不亲和植株的基因型为hh
[B] ①②组结果表明,H的精子无法参与受精作用
[C] ①②组实验中,雌配子h不能与雄配子H结合
[D] ③④组实验中,第③组的传粉成功率更高
D
【解析】 ①②组属于正反交实验,③④组属于正反交实验,其中hh作父本,则雌穗不能结实,若用其作母本,则可以结实,而Hh无论作父本还是作母本,雌穗均可结实,说明应是含h的精子无法参与受精作用,据①②实验结果可以得出,表现为单向异交不亲和植株的基因型为HH,从配子的角度看单向异交不亲和现象是雌配子H不能与雄配子h结合导致的;第③组和第④组实验中,由于雌配子H不能与雄配子h结合,故第③组的传粉成功率更高。
选择题:8～10题,每题4分。
8.(性状分离比的模拟实验|2024·沈阳月考)在“性状分离比的模拟实验”中,某小组将两色的围棋棋子放到不透明的箱子中,通过抓取棋子模拟性状分离比的实验。下列叙述错误的是( )
[A] 每做完一次模拟实验必须摇匀棋子,然后再做下一次实验
[B] 每个箱子中两色的棋子代表两种类型的配子,数量一定相等
[C] 从每个箱子抓取棋子并统计后,为了符合实际的受精情况,抓取后不必放回
[D] 多次抓取后,同色棋子组合与不同色棋子组合出现的比例均约为1/2
C
能力提升练
【解析】 从每个箱子抓取棋子并统计后,要将抓取的棋子放回容器中,摇匀后才能进行下一次抓取实验,这样可以保证每次抓取每种棋子的概率均为50%;每个箱子中两色的棋子代表两种类型的配子,数量要相等,模拟亲本产生两种配子的比例为1∶1;多次抓取后,同色棋子组合与不同色棋子组合出现的比例大致相等,即杂合子与纯合子出现的概率相等,约为1/2。
9.(基因分离定律的实质及应用|2024·郑州模拟)人类的一对等位基因D和d,基因D编码红细胞表面的RhD蛋白,等位基因d不编码蛋白质。DD或Dd为Rh+、dd为Rh-。人的血清中不存在抗RhD的天然抗体,当Rh-的母亲怀有Rh+的胎儿时,胎儿的少量红细胞或RhD蛋白可以在妊娠末期或分娩时进入母体,使母体产生抗体。此抗体可透过胎盘进入胎儿的循环系统使其红细胞发生溶血,造成新生儿溶血。下列叙述错误的是( )
[A] 轻度的新生儿溶血可通过新生儿血浆置换来治疗
[B] 母体产生抗RhD抗体的抗原是来源于自身红细胞表面的RhD蛋白
[C] 血型为Rh-的妻子与血型为Rh+的丈夫(Dd)生育Rh+的孩子后,生二胎时应做基因诊断避免新生儿溶血
[D] Rh阴性者不能多次输入Rh阳性者的血液
B
【解析】 新生儿溶血病是指由于母子血型不合,母亲体内产生与胎儿血型抗原相应的血型抗体,这种抗体通过胎盘进入胎儿体内引起溶血,轻度的新生儿溶血可通过新生儿血浆置换来治疗;由题意可知,使母体产生抗RhD抗体的抗原是来自胎儿的少量红细胞或RhD蛋白;血型为Rh-妻子的基因型是dd,血型为Rh+丈夫的基因型是Dd,他们所生基因型为Dd的Rh+孩子血液中的RhD蛋白透过胎盘会刺激血型为Rh-的母亲产生抗RhD抗体,若该母亲再次怀孕产生血型为Rh+的胎儿时则会出现溶血性反应,所以在孕期应做基因诊断避免新生儿溶血;Rh阴性者不能多次接受Rh阳性者的血液,因为Rh阳性血液中的抗原将刺激Rh阴性人体产生抗RhD抗体,如果再次输入Rh阳性血液,即可导致溶血性输血反应。
10.(基因分离定律的实质和应用|2024·福州期中)秀丽隐杆线虫从卵发育到成虫大约需要3 d,利用秀丽隐杆线虫的突变体(基因型为dpy-5,表型为体型短粗)验证基因分离定律的实验交配方案如图所示,其中“ ”代表雌雄同体,“+”代表野生型基因。雌雄同体个体能自体受精或与雄虫交配,但雌雄同体的不同个体之间不能交配,且具有突变性状的雄虫交配能力弱。
下列相关叙述正确的是( )
[A] 繁殖周期较长、性状易于区分是秀丽隐杆线虫作为遗传学材料的优点
[B] 本实验也可采用野生型雌雄同体个体与基因型为dpy-5的雄虫杂交的反交设计
[C] 若F1中出现雌雄同体个体与雄虫的数目比例接近1∶1的结果,则可验证分离定律
[D] 对F2计数统计后,若体型正常∶体型短粗=598∶210,则可验证分离定律
D
【解析】 据题干信息“秀丽隐杆线虫从卵发育到成虫大约需要3 d”可知,秀丽隐杆线虫繁殖周期短;据题干信息“具有突变性状的雄虫交配能力弱”可知,若采用野生型雌雄同体个体与基因型为dpy-5的雄虫杂交的反交设计,则后代个体数量将严重不足,不便于统计分析;据题图可知,P为纯合子,只产生一种类型的配子,不存在等位基因的分离,故F1出现的表型及比例不能验证分离定律;对F2计数统计后,若体型正常∶体型短粗=598∶210≈3∶1,说明F1分别产生了两种类型且比例为1∶1的雌雄配子,故可验证分离定律。
11.(12分)(基因的分离定律|2024·天津调研)通常母鸡的羽毛宽、短、钝且直,叫母羽;雄鸡的羽毛细、长、尖且弯曲,叫雄羽。所有的母鸡都只具有母羽,而雄鸡可以是母羽也可以是雄羽。鸡的这种羽毛性状由位于常染色体上的一对等位基因控制(用H、h表示)。现用一对母羽亲本进行杂交,发现子代中的母鸡都为母羽,而雄鸡中母羽∶雄羽=3∶1。请回答下列问题。
(1)亲本都为母羽,子代中出现雄羽,这一现象在遗传学上称为 。母羽和雄羽中显性性状是 。
性状分离
母羽
【解析】 (1)亲本都为母羽,子代中出现雄羽,这一现象在遗传学上称为性状分离,说明母羽对雄羽是显性,亲本都是杂合子,即Hh。
(2)在子代中,母羽鸡的基因型为 。将子代的所有母鸡分别和雄羽鸡杂交,理论上后代雄鸡的表型及比例是 。
HH、Hh、hh
母羽∶雄羽=1∶1
【解析】 (2)在子代中,由于所有的母鸡都只具有母羽,所以母羽鸡的基因型为HH、Hh、hh。由于雄羽为隐性性状,所以雄羽鸡的基因型为hh。由于母鸡的基因型有HH、Hh、hh,比例为1∶2∶1,将子代的所有母鸡分别和雄羽鸡hh杂交,理论上后代雄鸡的基因型有Hh和hh,比例为1∶1,所以表型及比例是母羽∶雄羽=1∶1。
(3)现有各种表型鸡的品种,为进一步验证亲本中的母鸡是杂合子,请另行设计一杂交实验,用遗传图解表示(请写出配子)。
【答案】 (3)
【解析】 (3)为进一步验证亲本中的母鸡是杂合子,可用母羽母鸡(Hh)与雄羽雄鸡(hh)杂交,统计子代雄鸡的表型,遗传图解见答案。
