第25讲 基因的自由组合定律
[课标要求]
阐明有性生殖中基因的自由组合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。
考点 基因自由组合定律的发现
1.两对相对性状杂交实验的“假说—演绎”分析
(1)观察现象,提出问题。
①两对相对性状杂交实验的过程。
②对杂交实验结果的分析。
③提出问题。
F2中为什么会出现新的性状组合呢 F2中不同性状的比(9∶3∶3∶1)与一对相对性状杂交实验中F2的3∶1的数量比有联系吗
(2)提出假说,解释问题。
①假说内容。
a.两对相对性状分别由 遗传因子控制。
b.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 。
c.F1产生的雌配子和雄配子各有4种: ,且数量比为 。
d.受精时,雌雄配子的结合是 的。雌雄配子的结合方式有 ,遗传因子的组合形式有 ,性状表现有 ,且比例为 。
②遗传图解。
棋盘格式:
分解组合式:
③结果分析。
[思考] F2中重组类型指的是与亲本(P)不同的表型还是与F1不同的表型 含两对相对性状的纯合亲本杂交,F2中重组类型所占比例一定是6/16吗 并说明理由。
(3)演绎推理,验证假说。
①演绎推理图解——测交。
②实验验证:孟德尔所做的测交实验,无论是以F1作母本还是作父本,结果 。
(4)归纳总结,得出结论:实验结果与演绎结果相符,假说成立。
[思考] yyRr×Yyrr是否属于测交
2.基因自由组合定律的实质
(1)内容解读。
研究对象 位于 的非等位基因
发生时间 而非配子结合时
实质 自由组合
适用生物 进行 的 生物的遗传
适用遗 传方式 适用于 遗传,不适用于 遗传,也不适用于原核生物和病毒
(2)细胞学基础(以精细胞的形成为例)。
(3)基因自由组合定律实质与比例的关系。
3.孟德尔获得成功的原因
4.孟德尔遗传规律的应用
(1)应用:有助于人们正确地解释生物界普遍存在的遗传现象,还能够预测杂交后代的
和它们出现的 ,这在动植物育种和医学实践等方面都具有重要意义。
(2)实例。
①杂交育种:人们有目的地将具有 的两个亲本杂交,使两个亲本的 组合在一起,再筛选出所需要的优良品种。例如既抗倒伏又抗条锈病的纯种小麦的选育。
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 作出科学的推断,从而为 提供理论依据。
1.判断正误
(1)(必修2 P10正文)两对相对性状的杂交实验中,F1(YyRr)产生配子时,成对的遗传因子可以自由组合。( )
(2)(必修2 P11正文)“将F1(黄色圆粒豌豆)与隐性纯合子(绿色皱粒豌豆)进行正反交,统计实验结果显示后代均出现了四种表型且比例接近1∶1∶1∶1”属于孟德尔在研究两对相对性状杂交实验过程中的“演绎”环节。( )
(3)(必修2 P32正文)如图中①②④⑤过程可以体现分离定律,③⑥过程体现了自由组合定律。( )
2.规范表达
(1)(必修2 P10旁栏思考)两种单杂合子杂交,如Yyrr(黄皱)×yyRr(绿圆),后代表型及比例为黄圆∶绿皱∶黄皱∶绿圆=1∶1∶1∶1, (填“能”或“不能”)说明控制两对相对性状的基因遵循基因的自由组合定律,原因是 。
(2)(必修2 P13正文)某兴趣小组利用现有抗病抗倒伏小麦(yyRr),简要写出获得纯合的抗病抗倒伏小麦的实验思路: 。
1.基因自由组合定律的验证方法
(1)自交法:F1自交后代的分离比为9∶3∶3∶1,则符合基因的自由组合定律,由位于两对同源染色体上的两对等位基因控制。
(2)测交法:F1测交后代的性状比例为1∶1∶1∶1,由位于两对同源染色体上的两对等位基因控制。
(3)花粉鉴定法:F1若有四种花粉,比例为1∶1∶1∶1,则符合自由组合定律。
2.基因分离定律与自由组合定律的关系及相关比例图解分析
能力1 通过两对相对性状的杂交实验,培养科学思维
1.(2024·四川眉山模拟)孟德尔在两对相对性状的豌豆杂交实验中,用纯种黄色圆粒豌豆和纯种绿色皱粒豌豆杂交获得F1,F1自交得F2。下列有关叙述正确的是( )
[A] 黄色与绿色、圆粒与皱粒的遗传都遵循分离定律,故这两对性状的遗传遵循自由组合定律
[B] F1产生的雄配子总数与雌配子总数相等,是F2出现9∶3∶3∶1性状分离比的前提
[C] 从F2的绿色圆粒植株中任取两株,这两株基因型不同的概率为4/9
[D] 若自然条件下将F2中黄色圆粒植株混合种植,后代出现绿色皱粒的概率为1/81
能力2 围绕自由组合定律的实质,培养理解能力
2.(2024·云南昆明模拟)下列关于基因自由组合定律的叙述,正确的是( )
[A] 若基因型为aaBb和Aabb的个体杂交,后代表型比例为1∶1∶1∶1,说明两对基因能自由组合
[B] 若基因型为AaBb的个体产生基因型为AB、Ab、aB、ab的四种配子,说明两对基因能自由组合
[C] 若基因型为AaBb的个体自交,后代表型比例不为9∶3∶3∶1,则两对基因一定不能自由组合
[D] 若基因型为AaBb和aaBb的个体杂交,后代表型比例为3∶1∶3∶1,说明两对基因能自由组合
能力3 分析多对等位基因的遗传现象,培养理解能力
3.(2024·安徽宿州期中)某种二倍体植物的n个不同性状由n对独立遗传的基因控制(杂合子表现显性性状)。已知植株A的n对基因均杂合。理论上,下列说法错误的是( )
[A] 植株A的测交子代会出现2n种不同表型的个体
[B] n越大,植株A测交子代中不同表型个体数目彼此之间的差异越大
[C] 植株A测交子代中n对基因均杂合的个体数和纯合子的个体数相等
[D] n≥2时,植株A的测交子代中杂合子的个体数多于纯合子的个体数
判断控制性状的等位基因对数的方法
(1)若F2中显性性状的比例为(3/4)n,则该性状由n对等位基因控制。
(2)若F2中子代性状分离比之和为4n,则该性状由n对等位基因控制。
考向一 基于遗传现象的分析,考查自由组合定律的实质
1.(2023·北京卷,4)纯合亲本白眼长翅和红眼残翅果蝇进行杂交,结果如图。F2中每种表型都有雌、雄个体。根据杂交结果,下列推测错误的是( )
[A] 控制两对相对性状的基因都位于X染色体上
[B] F1雌果蝇只有一种基因型
[C] F2白眼残翅果蝇间交配,子代表型不变
[D] 上述杂交结果符合自由组合定律
考向二 从科学探究的角度,考查对实验结果的分析
2.(2024·河北卷,23)西瓜瓜形(长形、椭圆形和圆形)和瓜皮颜色(深绿、绿条纹和浅绿)均为重要育种性状。为研究两类性状的遗传规律,选用纯合体P1(长形深绿)、P2(圆形浅绿)和P3(圆形绿条纹)进行杂交。为方便统计,长形和椭圆形统一记作非圆,结果见表。回答下列问题。
实验 杂交 组合 F1表型 F2表型和比例
① P1×P2 非圆深绿 非圆深绿∶非圆浅绿∶圆形深绿∶圆形浅绿=9∶3∶3∶1
② P1×P3 非圆深绿 非圆深绿∶非圆绿条纹∶圆形深绿∶圆形绿条纹=9∶3∶3∶1
(1)由实验①结果推测,瓜皮颜色遗传遵循 定律,其中隐性性状为 。
(2)由实验①和②结果不能判断控制绿条纹和浅绿性状基因之间的关系。若要进行判断,还需从实验①和②的亲本中选用 进行杂交。若F1瓜皮颜色为 ,则推测两基因为非等位基因。
(3)对实验①和②的F1非圆形瓜进行调查,发现均为椭圆形,则F2中椭圆深绿瓜植株的占比应为 。若实验①的F2植株自交,子代中圆形深绿瓜植株的占比为 。
(4)SSR是分布于各染色体上的DNA序列,不同染色体具有各自的特异SSR。SSR1和SSR2分别位于西瓜的9号和1号染色体。在P1和P2中SSR1长度不同,SSR2长度也不同。为了对控制瓜皮颜色的基因进行染色体定位,电泳检测实验①F2中浅绿瓜植株、P1和P2的SSR1和SSR2的扩增产物,结果如图。据图推测控制瓜皮颜色的基因位于 染色体。检测结果表明,15号植株同时含有两亲本的SSR1和SSR2序列,同时具有SSR1的根本原因是 , 同时具有SSR2的根本原因是 。
(5)为快速获得稳定遗传的圆形深绿瓜株系,对实验①F2中圆形深绿瓜植株控制瓜皮颜色的基因所在染色体上的SSR进行扩增、电泳检测。选择检测结果为
的植株,不考虑交换,其自交后代即为目的株系。
第25讲 基因的自由组合定律
考点 基因自由组合定律的发现
必备知识·梳理
1.(1)①绿圆 绿皱 9∶3∶3∶1 ②黄色和圆粒 分离 分离 (2)①两对 自由组合 YR、Yr、yR、yr 1∶1∶1∶1
随机 16种 9种 4种 9∶3∶3∶1 ②1YYRR、2YyRR、2YYRr、4YyRr(黄圆) 1yyrr(绿皱) ③10/16 6/16
[思考] 亲本;不一定;当亲本基因型为YYRR和yyrr时,F2中重组类型所占比例是6/16;当亲本基因型为YYrr和yyRR时,F2中重组类型所占比例是10/16。
(3)①YR Yr yR yr YyRr Yyrr yyRr yyrr 黄色皱粒 绿色圆粒 绿色皱粒 1∶1∶1∶1 ②都与预测相符
[思考] 测交是指F1与隐性纯合子杂交。因此虽然YyRr×yyrr和yyRr×Yyrr这两对杂交组合的后代的基因型相同,但只有YyRr×yyrr称为测交。
2.(1)非同源染色体上 减数分裂Ⅰ后期 非同源染色体上的非等位基因 有性生殖 真核 细胞核 细胞质 (2)等位基因 非同源染色体上的非等位基因 (3)非同源染色体 非同源染色体 1∶1∶1∶1 9∶3∶3∶1 1∶1∶1∶1
3.豌豆 统计学 假说—演绎
4.(1)类型 概率 (2)①不同优良性状 优良性状 抗倒伏易感病 抗倒伏易感病 ②后代中的患病概率 遗传咨询
深挖教材
1.(1)× 两对相对性状的杂交实验中,F1(YyRr)在产生配子时,成对的遗传因子彼此分离,不成对的遗传因子可以自由组合。
(2)× “将F1(黄色圆粒豌豆)与隐性纯合子(绿色皱粒豌豆)进行正反交,统计实验结果显示后代均出现了四种表型且比例接近1∶1∶1∶1”属于孟德尔在研究两对相对性状杂交实验过程中的“验证”环节。
(3)× ①②④⑤过程可以体现分离定律,④⑤过程体现了自由组合定律,③⑥过程为雌雄配子的随机组合,不能体现自由组合定律。
2.(1)不能 Yyrr(黄皱)×yyRr(绿圆),无论这两对基因位于一对同源染色体上还是分别位于两对同源染色体上,后代的表型及比例都为黄圆∶绿皱∶黄皱∶绿圆=1∶1∶1∶1 (2)让抗病抗倒伏小麦(yyRr)自交,淘汰抗病不抗倒伏小麦,再连续自交并选择,直到不发生性状分离为止
关键能力·提升
能力1
1.C 连锁的两对等位基因也都遵循分离定律,故不能依据黄色与绿色、圆粒与皱粒的遗传都遵循分离定律,得出这两对性状的遗传遵循自由组合定律的结论;F1产生的雄配子总数往往多于雌配子总数;从F2的绿色圆粒植株yyRR和yyRr中任取两株,这两株基因型相同的概率为1/3×1/3+2/3×2/3=5/9,故不同的概率为4/9;若自然条件下将F2中黄色圆粒植株混合种植,由于豌豆是自花传粉植物,只有基因型为YyRr的个体才会产生基因型为yyrr的绿色皱粒豌豆,故后代出现绿色皱粒的概率为4/9×1/16=1/36。
能力2
2.D 若基因型为aaBb和Aabb的个体杂交,不管两对基因是否能自由组合,aaBb产生的配子基因型及比例均为ab∶aB=1∶1,Aabb产生的配子基因型及比例均为Ab∶ab=1∶1,后代表型比例均为1∶1∶1∶1;若两对基因能自由组合,基因型为AaBb的个体将产生基因型为AB、Ab、aB、ab的四种配子,且比值为1∶1∶1∶1,但如果基因连锁且发生互换,也能产生这四种配子;若基因型为AaBb的个体自交,后代表型比例不为9∶3∶3∶1,可能为12∶3∶1等变式,也能说明两对基因自由组合;基因型为AaBb和aaBb的个体杂交,若两对基因能自由组合,AaBb产生的配子基因型及比例为AB∶Ab∶aB∶ab=1∶1∶1∶1,aaBb产生的配子基因型及比例为aB∶ab=1∶1,则后代表型比例为3∶1∶3∶1。
能力3
3.B 每对等位基因测交后会出现2种表型,故n对等位基因杂合的植株A的测交子代会出现2n种不同表型的个体;n越大,植株A测交子代中表型的种类数目越多,但各表型的比例相等,与n的大小无关;植株A测交子代中n对基因均杂合的个体数为1/2n,纯合子的个体数也是1/2n,两者相等;n≥2时,植株A的测交子代中纯合子的个体数是1/2n,杂合子的个体数为1-1/2n,故杂合子的个体数多于纯合子的个体数。
研练真题·感悟高考
考向一
1.A 白眼雌果蝇与红眼雄果蝇杂交,产生的F1中白眼均为雄性,红眼均为雌性,说明性状表现与性别有关,则控制眼色的基因位于X染色体上,同时说明红眼对白眼为显性;长翅果蝇与残翅果蝇杂交,F1无论雌雄均表现为长翅,说明长翅对残翅为显性,F2中无论雌雄均表现为长翅∶残翅=3∶1,说明控制果蝇翅形的基因位于常染色体上;若控制长翅和残翅的基因用A/a表示,控制眼色的基因用B/b表示,则亲本的基因型可表示为AAXbXb、aaXBY,二者杂交产生的F1中雌性个体的基因型为AaXBXb;亲本的基因型可表示为AAXbXb、aaXBY,F1个体的基因型为AaXBXb、AaXbY,则F2白眼残翅果蝇的基因型为aaXbXb、aaXbY,这些雌雄果蝇交配的结果依然为白眼残翅,即子代表型不变;控制眼色的基因位于X染色体上,控制翅形的基因位于常染色体上,可见,题述杂交结果符合自由组合定律。
考向二
2.【答案】 (1)分离 浅绿
(2)P2、P3 深绿
(3)3/8 15/64
(4)9号 F1在减数分裂Ⅰ前期发生染色体片段互换,产生了含P1的SSR1的配子和含P2的SSR1的配子 F1产生的具有来自P1的1号染色体的配子与具有来自P2的1号染色体的配子受精
(5)SSR1的扩增产物条带与P1亲本相同
【解析】 (1)由实验①结果可知,只考虑瓜皮颜色,F1为深绿,F2中深绿∶浅绿=3∶1,说明该性状的遗传遵循基因的分离定律,且浅绿为隐性。(2)据题表分析可知,由实验①和实验②的结果不能判断控制浅绿和绿条纹性状的基因之间的关系。若想进行判断,需选择分别具有浅绿性状和绿条纹性状的个体进行杂交,故可选择实验①和实验②亲本中的P2和P3进行杂交,若两基因为非等位基因,设分别为A/a、B/b,则浅绿的基因型可能为AAbb(或aaBB),而绿条纹的基因型可能为aaBB(或AAbb),则二者杂交得到的F1基因型为AaBb,表现为深绿色。(3)调查实验①和②的F1发现全为椭圆形瓜,亲本长形和圆形均为纯合子,F1椭圆形为杂合子,则F2非圆形瓜中有1/3为长形、2/3为椭圆形,故椭圆深绿瓜植株占比为9/16×2/3=3/8。由题意可设瓜形基因为D/d,瓜皮颜色基因为B/b,P1基因型为BBDD,P2基因型为bbdd,由实验①中F2的表型和比例可知,圆形深绿瓜的基因型为B dd。实验①中F2植株自交能产生圆形深绿瓜植株的基因型有BBDd、BbDd、BBdd、Bbdd,故子代中圆形深绿瓜植株所占比例为1/8×1/4+1/4×3/16+1/16×1+1/8×3/4=15/64。(4)电泳检测实验①F2中浅绿瓜植株、P1和P2的SSR1和SSR2的扩增产物,由电泳图谱可知,F2浅绿瓜植株中都含有P2亲本的SSR1,而SSR1和SSR2分别位于西瓜的9号和1号染色体上,故推测控制瓜皮颜色的基因位于9号染色体上。由电泳图谱可知,F2浅绿瓜植株中只有15号植株含有亲本P1的SSR1,推测根本原因是F1在减数分裂Ⅰ前期发生染色体片段互换,产生了含P1的SSR1的配子和含P2的SSR1的配子;而包括15号植株在内的半数植株同时含有两亲本的SSR2,根本原因是F1产生的具有来自P1的1号染色体的配子与具有来自P2的1号染色体的配子受精。(5)为快速获得稳定遗传的圆形深绿瓜株系,对实验①F2中圆形深绿瓜植株控制瓜皮颜色的基因所在染色体上的SSR进行扩增、电泳检测。稳定遗传的圆形深绿瓜株系应是纯合子,其深绿基因最终来源于亲本P1,故应选择SSR1的扩增产物条带与P1亲本相同的植株。 (共70张PPT)
第25讲
基因的自由组合定律
[课标要求]
阐明有性生殖中基因的自由组合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。
基因自由组合定律的发现
考点
1.两对相对性状杂交实验的“假说—演绎”分析
(1)观察现象,提出问题。
①两对相对性状杂交实验的过程。
绿圆
绿皱
9 : 3 : 3 : 1
②对杂交实验结果的分析。
黄色和圆粒
分离
分离
③提出问题。
F2中为什么会出现新的性状组合呢 F2中不同性状的比(9∶3∶3∶1)与一对相对性状杂交实验中F2的3∶1的数量比有联系吗
(2)提出假说,解释问题。
①假说内容。
a.两对相对性状分别由 遗传因子控制。
b.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 。
c.F1产生的雌配子和雄配子各有4种: ,且数量比为
。
d.受精时,雌雄配子的结合是 的。雌雄配子的结合方式有 ,遗传因子的组合形式有 ,性状表现有 ,且比例为 。
两对
自由组合
YR、Yr、yR、yr
1∶1∶1∶1
随机
16种
9种
4种
9∶3∶3∶1
②遗传图解。
棋盘格式:
分解组合式:
1YYRR、2YyRR、2YYRr、4YyRr(黄圆)
1yyrr(绿皱)
③结果分析。
10/16
6/16
[思考] F2中重组类型指的是与亲本(P)不同的表型还是与F1不同的表型 含两对相对性状的纯合亲本杂交,F2中重组类型所占比例一定是6/16吗 并说明理由。
【提示】 亲本;不一定;当亲本基因型为YYRR和yyrr时,F2中重组类型所占比例是6/16;当亲本基因型为YYrr和yyRR时,F2中重组类型所占比例是10/16。
(3)演绎推理,验证假说。
①演绎推理图解——测交。
YR
Yr
yR
yr
YyRr
Yyrr
yyRr
yyrr
黄色皱粒
绿色圆粒
绿色皱粒
1 ∶ 1 ∶ 1 ∶ 1
②实验验证:孟德尔所做的测交实验,无论是以F1作母本还是作父本,结果
。
(4)归纳总结,得出结论:实验结果与演绎结果相符,假说成立。
都与预测相符
[思考] yyRr×Yyrr是否属于测交
【提示】 测交是指F1与隐性纯合子杂交。因此虽然YyRr×yyrr和yyRr×
Yyrr这两对杂交组合的后代的基因型相同,但只有YyRr×yyrr称为测交。
2.基因自由组合定律的实质
(1)内容解读。
研究对象 位于 的非等位基因
发生时间 而非配子结合时
实质 自由组合
适用生物 进行 的 生物的遗传
适用遗 传方式 适用于 遗传,不适用于 遗传,也不适用于原核生物和病毒
非同源染色体上
减数分裂Ⅰ后期
非同源染色体上的非等位基因
有性生殖
真核
细胞核
细胞质
(2)细胞学基础(以精细胞的形成为例)。
等位基因
非同源染色体上的非等位基因
(3)基因自由组合定律实质与比例的关系。
非同源染色体
非同源染色体
1∶1∶1∶1
9∶3∶3∶1
1∶1∶1∶1
3.孟德尔获得成功的原因
豌豆
统计学
假说—演绎
4.孟德尔遗传规律的应用
(1)应用:有助于人们正确地解释生物界普遍存在的遗传现象,还能够预测杂交后代的 和它们出现的 ,这在动植物育种和医学实践等方面都具有重要意义。
类型
概率
(2)实例。
①杂交育种:人们有目的地将具有 的两个亲本杂交,使两个亲本的 组合在一起,再筛选出所需要的优良品种。例如既抗倒伏又抗条锈病的纯种小麦的选育。
优良性状
不同优良性状
抗倒伏
易感病
抗倒伏易感病
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
作出科学的推断,从而为 提供理论依据。
后代中的患病概率
遗传咨询
深挖教材
1.判断正误
(1)(必修2 P10正文)两对相对性状的杂交实验中,F1(YyRr)产生配子时,成对的遗传因子可以自由组合。( )
×
【提示】 两对相对性状的杂交实验中,F1(YyRr)在产生配子时,成对的遗传因子彼此分离,不成对的遗传因子可以自由组合。
(2)(必修2 P11正文)“将F1(黄色圆粒豌豆)与隐性纯合子(绿色皱粒豌豆)进行正反交,统计实验结果显示后代均出现了四种表型且比例接近1∶1∶1∶1”属于孟德尔在研究两对相对性状杂交实验过程中的“演绎”环节。( )
×
【提示】 “将F1(黄色圆粒豌豆)与隐性纯合子(绿色皱粒豌豆)进行正反交,统计实验结果显示后代均出现了四种表型且比例接近1∶1∶1∶1”属于孟德尔在研究两对相对性状杂交实验过程中的“验证”环节。
(3)(必修2 P32正文)如图中①②④⑤过程可以体现分离定律,③⑥过程体现了自由组合定律。( )
×
【提示】 ①②④⑤过程可以体现分离定律,④⑤过程体现了自由组合定律,③⑥过程为雌雄配子的随机组合,不能体现自由组合定律。
2.规范表达
(1)(必修2 P10旁栏思考)两种单杂合子杂交,如Yyrr(黄皱)×yyRr(绿圆),后代表型及比例为黄圆∶绿皱∶黄皱∶绿圆=1∶1∶1∶1, (填“能”或“不能”)说明控制两对相对性状的基因遵循基因的自由组合定律,原因是
。
不能
Yyrr(黄皱)×yyRr(绿圆),无论这两对基因位于一对同源染色体上还是分别位于两对同源染色体上,后代的表型及比例都为黄圆∶绿皱∶黄皱∶绿圆=1∶1∶1∶1
(2)(必修2 P13正文)某兴趣小组利用现有抗病抗倒伏小麦(yyRr),简要写出获得纯合的抗病抗倒伏小麦的实验思路:
。
让抗病抗倒伏小麦(yyRr)自交,
淘汰抗病不抗倒伏小麦,再连续自交并选择,直到不发生性状分离为止
1.基因自由组合定律的验证方法
(1)自交法:F1自交后代的分离比为9∶3∶3∶1,则符合基因的自由组合定律,由位于两对同源染色体上的两对等位基因控制。
(2)测交法:F1测交后代的性状比例为1∶1∶1∶1,由位于两对同源染色体上的两对等位基因控制。
(3)花粉鉴定法:F1若有四种花粉,比例为1∶1∶1∶1,则符合自由组合定律。
2.基因分离定律与自由组合定律的关系及相关比例图解分析
能力1 通过两对相对性状的杂交实验,培养科学思维
1.(2024·四川眉山模拟)孟德尔在两对相对性状的豌豆杂交实验中,用纯种黄色圆粒豌豆和纯种绿色皱粒豌豆杂交获得F1,F1自交得F2。下列有关叙述正确的是( )
[A] 黄色与绿色、圆粒与皱粒的遗传都遵循分离定律,故这两对性状的遗传遵循自由组合定律
[B] F1产生的雄配子总数与雌配子总数相等,是F2出现9∶3∶3∶1性状分离比的前提
[C] 从F2的绿色圆粒植株中任取两株,这两株基因型不同的概率为4/9
[D] 若自然条件下将F2中黄色圆粒植株混合种植,后代出现绿色皱粒的概率为1/81
C
【解析】 连锁的两对等位基因也都遵循分离定律,故不能依据黄色与绿色、圆粒与皱粒的遗传都遵循分离定律,得出这两对性状的遗传遵循自由组合定律的结论;F1产生的雄配子总数往往多于雌配子总数;从F2的绿色圆粒植株yyRR和yyRr中任取两株,这两株基因型相同的概率为1/3×1/3+2/3×2/3=
5/9,故不同的概率为4/9;若自然条件下将F2中黄色圆粒植株混合种植,由于豌豆是自花传粉植物,只有基因型为YyRr的个体才会产生基因型为yyrr的绿色皱粒豌豆,故后代出现绿色皱粒的概率为4/9×1/16=1/36。
能力2 围绕自由组合定律的实质,培养理解能力
2.(2024·云南昆明模拟)下列关于基因自由组合定律的叙述,正确的是( )
[A] 若基因型为aaBb和Aabb的个体杂交,后代表型比例为1∶1∶1∶1,说明两对基因能自由组合
[B] 若基因型为AaBb的个体产生基因型为AB、Ab、aB、ab的四种配子,说明两对基因能自由组合
[C] 若基因型为AaBb的个体自交,后代表型比例不为9∶3∶3∶1,则两对基因一定不能自由组合
[D] 若基因型为AaBb和aaBb的个体杂交,后代表型比例为3∶1∶3∶1,说明两对基因能自由组合
D
【解析】 若基因型为aaBb和Aabb的个体杂交,不管两对基因是否能自由组合,aaBb产生的配子基因型及比例均为ab∶aB=1∶1,Aabb产生的配子基因型及比例均为Ab∶ab=1∶1,后代表型比例均为1∶1∶1∶1;若两对基因能自由组合,基因型为AaBb的个体将产生基因型为AB、Ab、aB、ab的四种配子,且比值为1∶1∶1∶1,但如果基因连锁且发生互换,也能产生这四种配子;若基因型为AaBb的个体自交,后代表型比例不为9∶3∶3∶1,可能为12∶3∶1等变式,也能说明两对基因自由组合;基因型为AaBb和aaBb的个体杂交,若两对基因能自由组合,AaBb产生的配子基因型及比例为AB∶Ab∶aB∶ab=1∶1∶1∶1,aaBb产生的配子基因型及比例为aB∶ab=1∶1,则后代表型比例为3∶1∶3∶1。
能力3 分析多对等位基因的遗传现象,培养理解能力
3.(2024·安徽宿州期中)某种二倍体植物的n个不同性状由n对独立遗传的基因控制(杂合子表现显性性状)。已知植株A的n对基因均杂合。理论上,下列说法错误的是( )
[A] 植株A的测交子代会出现2n种不同表型的个体
[B] n越大,植株A测交子代中不同表型个体数目彼此之间的差异越大
[C] 植株A测交子代中n对基因均杂合的个体数和纯合子的个体数相等
[D] n≥2时,植株A的测交子代中杂合子的个体数多于纯合子的个体数
B
【解析】 每对等位基因测交后会出现2种表型,故n对等位基因杂合的植株A的测交子代会出现2n种不同表型的个体;n越大,植株A测交子代中表型的种类数目越多,但各表型的比例相等,与n的大小无关;植株A测交子代中n对基因均杂合的个体数为1/2n,纯合子的个体数也是1/2n,两者相等;n≥2时,植株A的测交子代中纯合子的个体数是1/2n,杂合子的个体数为1-1/2n,故杂合子的个体数多于纯合子的个体数。
方法技巧
判断控制性状的等位基因对数的方法
(1)若F2中显性性状的比例为(3/4)n,则该性状由n对等位基因控制。
(2)若F2中子代性状分离比之和为4n,则该性状由n对等位基因控制。
考向一 基于遗传现象的分析,考查自由组合定律的实质
1.(2023·北京卷,4)纯合亲本白眼长翅和红眼残翅果蝇进行杂交,结果如图。F2中每种表型都有雌、雄个体。根据杂交结果,下列推测错误的是( )
[A] 控制两对相对性状的基因都位于X染色体上
[B] F1雌果蝇只有一种基因型
[C] F2白眼残翅果蝇间交配,子代表型不变
[D] 上述杂交结果符合自由组合定律
研练真题·感悟高考
A
【解析】 白眼雌果蝇与红眼雄果蝇杂交,产生的F1中白眼均为雄性,红眼均为雌性,说明性状表现与性别有关,则控制眼色的基因位于X染色体上,同时说明红眼对白眼为显性;长翅果蝇与残翅果蝇杂交,F1无论雌雄均表现为长翅,说明长翅对残翅为显性,F2中无论雌雄均表现为长翅∶残翅=3∶1,说明控制果蝇翅形的基因位于常染色体上;若控制长翅和残翅的基因用A/a表示,控制眼色的基因用B/b表示,则亲本的基因型可表示为AAXbXb、aaXBY,二者杂交产生的F1中雌性个体的基因型为AaXBXb;亲本的基因型可表示为AAXbXb、aaXBY,F1个体的基因型为AaXBXb、AaXbY,则F2白眼残翅果蝇的基因型为aaXbXb、aaXbY,这些雌雄果蝇交配的结果依然为白眼残翅,即子代表型不变;控制眼色的基因位于X染色体上,控制翅形的基因位于常染色体上,可见,题述杂交结果符合自由组合定律。
考向二 从科学探究的角度,考查对实验结果的分析
2.(2024·河北卷,23)西瓜瓜形(长形、椭圆形和圆形)和瓜皮颜色(深绿、绿条纹和浅绿)均为重要育种性状。为研究两类性状的遗传规律,选用纯合体P1(长形深绿)、P2(圆形浅绿)和P3(圆形绿条纹)进行杂交。为方便统计,长形和椭圆形统一记作非圆,结果见表。回答下列问题。
实验 杂交组合 F1表型 F2表型和比例
① P1×P2 非圆深绿 非圆深绿∶非圆浅绿∶圆形深绿∶圆形浅绿=
9∶3∶3∶1
② P1×P3 非圆深绿 非圆深绿∶非圆绿条纹∶圆形深绿∶圆形绿条纹=
9∶3∶3∶1
(1)由实验①结果推测,瓜皮颜色遗传遵循 定律,其中隐性性状为 。
分离
浅绿
【解析】 (1)由实验①结果可知,只考虑瓜皮颜色,F1为深绿,F2中深绿∶浅绿=3∶1,说明该性状的遗传遵循基因的分离定律,且浅绿为隐性。
(2)由实验①和②结果不能判断控制绿条纹和浅绿性状基因之间的关系。若要进行判断,还需从实验①和②的亲本中选用 进行杂交。若F1瓜皮颜色为 ,则推测两基因为非等位基因。
P2、P3
深绿
【解析】 (2)据题表分析可知,由实验①和实验②的结果不能判断控制浅绿和绿条纹性状的基因之间的关系。若想进行判断,需选择分别具有浅绿性状和绿条纹性状的个体进行杂交,故可选择实验①和实验②亲本中的P2和P3进行杂交,若两基因为非等位基因,设分别为A/a、B/b,则浅绿的基因型可能为AAbb(或aaBB),而绿条纹的基因型可能为aaBB(或AAbb),则二者杂交得到的F1基因型为AaBb,表现为深绿色。
(3)对实验①和②的F1非圆形瓜进行调查,发现均为椭圆形,则F2中椭圆深绿瓜植株的占比应为 。若实验①的F2植株自交,子代中圆形深绿瓜植株的占比为 。
3/8
15/64
【解析】 (3)调查实验①和②的F1发现全为椭圆形瓜,亲本长形和圆形均为纯合子,F1椭圆形为杂合子,则F2非圆形瓜中有1/3为长形、2/3为椭圆形,故椭圆深绿瓜植株占比为9/16×2/3=3/8。由题意可设瓜形基因为D/d,瓜皮颜色基因为B/b,P1基因型为BBDD,P2基因型为bbdd,由实验①中F2的表型和比例可知,圆形深绿瓜的基因型为B dd。实验①中F2植株自交能产生圆形深绿瓜植株的基因型有BBDd、BbDd、BBdd、Bbdd,故子代中圆形深绿瓜植株所占比例为1/8×1/4+1/4×3/16+1/16×1+1/8×3/4=15/64。
(4)SSR是分布于各染色体上的DNA序列,不同染色体具有各自的特异SSR。SSR1和SSR2分别位于西瓜的9号和1号染色体。在P1和P2中SSR1长度不同,SSR2长度也不同。为了对控制瓜皮颜色的基因进行染色体定位,电泳检测实验①F2中浅绿瓜植株、P1和P2的SSR1和SSR2的扩增产物,结果如图。据图推测控制瓜皮颜色的基因位于 染色体。检测结果表明,15号植株同时含有两亲本的SSR1和SSR2序列,同时具有SSR1的根本原因是
, 同时具有SSR2的根本原因是
。
9号
F1在减数分裂Ⅰ前期发生染色体片段互换,产生了含P1的SSR1的配子和含P2的
F1产生的具有来自P1的1号染色体的配子
SSR1的配子
与具有来自P2的1号染色体的配子受精
【解析】 (4)电泳检测实验①F2中浅绿瓜植株、P1和P2的SSR1和SSR2的扩增产物,由电泳图谱可知,F2浅绿瓜植株中都含有P2亲本的SSR1,而SSR1和SSR2分别位于西瓜的9号和1号染色体上,故推测控制瓜皮颜色的基因位于9号染色体上。由电泳图谱可知,F2浅绿瓜植株中只有15号植株含有亲本P1的SSR1,推测根本原因是F1在减数分裂Ⅰ前期发生染色体片段互换,产生了含P1的SSR1的配子和含P2的SSR1的配子;而包括15号植株在内的半数植株同时含有两亲本的SSR2,根本原因是F1产生的具有来自P1的1号染色体的配子与具有来自P2的1号染色体的配子受精。
(5)为快速获得稳定遗传的圆形深绿瓜株系,对实验①F2中圆形深绿瓜植株控制瓜皮颜色的基因所在染色体上的SSR进行扩增、电泳检测。选择检测结果为 的植株,不考虑交换,其自交后代即为目的株系。
SSR1的扩增产物条带与P1亲本相同
【解析】 (5)为快速获得稳定遗传的圆形深绿瓜株系,对实验①F2中圆形深绿瓜植株控制瓜皮颜色的基因所在染色体上的SSR进行扩增、电泳检测。稳定遗传的圆形深绿瓜株系应是纯合子,其深绿基因最终来源于亲本P1,故应选择SSR1的扩增产物条带与P1亲本相同的植株。
(时间:30分钟 满分:36分)
基础强化练
选择题:1～6题,每题2分。
1.(自由组合定律的应用|2024·凉山模拟)A/a、B/b为独立遗传的两对等位基因,父本和母本的基因型均为AABb,通常情况下,F1不可能出现的基因型是( )
[A] AABb [B] AAbb
[C] AABB [D] aabb
D
【解析】 A/a、B/b为独立遗传的两对等位基因,父本和母本的基因型均为AABb,单独考虑AA×AA,子代都是AA,而单独考虑Bb×Bb,子代为BB、Bb、bb,因此子一代基因型为AABB、AABb、AAbb。
2.(两对相对性状的杂交实验|2024·佛山模拟)以下为孟德尔对豌豆两对相对性状杂交实验的假说—演绎图解。有关分析正确的是( )
A
[A] 甲、乙两图分别是假说推理过程、演绎推理过程
[B] 甲图的每对相对性状在F2中不出现一定的分离比,乙图的比例为9∶3∶3∶1
[C] 乙图的雌雄配子随机受精结合的过程遵循自由组合定律
[D] 孟德尔运用此科学思维方法解决问题并得出基因在染色体上的结论
【解析】 甲图是孟德尔利用假说解释提出的问题的过程,即为假说推理过程,乙图是设计测交实验进行演绎推理过程;甲图的每对相对性状在F2中出现一定的分离比,乙图的比例为1∶1∶1∶1;乙图的雌雄配子随机受精结合的过程没有体现自由组合定律,自由组合定律起作用的时间是减数分裂产生配子的过程中;摩尔根运用此科学思维方法,即假说—演绎法解决问题并得出基因在染色体上的结论。
3.(自由组合定律的应用|2024·海口期中)科研工作者将两个抗旱基因随机导入玉米细胞的染色体上,经过培育得到了一株抗旱玉米植株。若不考虑变异,该植株自交一代,则理论上后代中抗旱玉米植株所占的比例不可能是( )
[A] 1/2 [B] 3/4 [C] 15/16 [D] 1
A
【解析】 两个抗旱基因随机导入了玉米细胞的染色体上(设该基因为A,没有该基因的染色体用O表示),则可能出现以下三种情况:①两个抗旱基因导入一条染色体上,这两个抗旱基因等效于一个基因的遗传规律,则其基因型可表示为AO。该植株自交所得子代基因型及比例可表示为1AA∶2AO∶1OO,含A基因的个体表现为抗旱性,因此抗旱玉米植株所占比例为3/4;②两个抗旱基因导入两条同源染色体上,其基因型可表示为AA。该植株自交,所得子代全为AA,表现为抗旱性,因此抗旱玉米植株所占比例为1;③两个抗旱基因导入两条非同源染色体上(符合自由组合定律),其基因型可表示为A1OA2O。该植株自交,其子代基因型及比例可表示为9A1 A2 ∶3A1 OO∶3OOA2 ∶1OOOO,含A基因的表现为抗旱性,因此抗旱玉米植株所占比例为15/16。因此该植株自交一代的后代中抗旱玉米植株所占的比例可能为3/4、1或15/16。
4.(自由组合定律的验证|2024·重庆模拟)某植物的高茎(B)对矮茎(b)为显性,花粉粒长形(D)对花粉粒圆形(d)为显性,花粉粒非糯性(E)对花粉粒糯性(e)为显性,非糯性花粉遇碘变蓝黑色,糯性花粉遇碘变橙红色。现有品种甲(BBDDee)、乙(bbDDEE)、丙(BBddEE)和丁(bbddee),利用花粉鉴定法(检测F1花粉性状)验证自由组合定律,可选用的亲本组合有( )
[A] 乙×丁和甲×丙 [B] 甲×丁和甲×丙
[C] 丙×丁和甲×丙 [D] 乙×丙和甲×丙
A
【解析】 利用花粉鉴定法(即检测花粉性状)验证基因的自由组合定律,需要在显微镜下观察花粉的形状、颜色,故涉及的性状有花粉粒的形状和花粉粒的糯性,故需要得到子一代为DdEe的个体,可选用亲本组合甲(BBDDee)和丙(BBddEE)、乙(bbDDEE)和丁(bbddee),得到F1后,取F1的花粉加碘液染色后放在显微镜下观察并记录花粉粒的颜色和形状。
5.(假说—演绎法|2024·濮阳模拟)孟德尔在利用豌豆进行杂交实验时,用到了“假说—演绎法”,该方法的雏形可追溯到古希腊亚里士多德的归纳—演绎模式。按照这一模式,科学家应从要解释的现象中归纳出解释性原理,再从这些原理演绎出关于现象的陈述。下列说法错误的是( )
[A] 孟德尔认为遗传因子是一个个独立的颗粒,既不会相互融合,也不会在传递中消失
[B] “若对F1(Dd)测交,则子代显隐性性状比例为1∶1”属于演绎推理
[C] “F1产生配子时,等位基因分离,非等位基因自由组合”属于孟德尔“假说”的内容
[D] 孟德尔是在豌豆杂交和自交实验的基础上观察现象并提出问题的
C
【解析】 孟德尔认为遗传因子是一个个独立的颗粒,既不会相互融合,也不会在传递中消失,与当时的融合遗传不同;“若对F1(Dd)测交,则子代显隐性性状比例为1∶1”,属于根据假说进行的演绎推理;孟德尔没有提出基因的概念;孟德尔是在观察和分析纯合亲本杂交和F1自交遗传实验的基础上提出问题的。
6.(自由组合定律的应用|2024·湛江模拟)已知某植物种子的种皮是由母本的体细胞发育而来的,种皮的褐色(A)对黄色(a)为显性;该植物中还存在雄性可育基因(B)和雄性不育基因(b),两对基因都位于常染色体上。利用上述两对性状进行杂交实验:将褐色种皮可育植株(基因型为AABB)与黄色种皮不育植株(基因型为aabb)杂交,F1全为褐色种皮可育,让F1自交得F2。下列说法错误的是( )
[A] 亲本母本植株和F1植株上所结种子的种皮的基因型和表型都不相同
[B] F1自交,F2表型若为褐色种皮可育∶黄色种皮不育=3∶1,则A、a和B、b两对基因位于一对同源染色体上
[C] F1自交,若F2有4种表型,则A、a和B、b两对基因的遗传不一定遵循基因的自由组合定律
[D] 若两对基因遵循基因的自由组合定律,让F2中可育植株(♀)与黄色种皮不育植株( )杂交,后代中黄色种皮不育植株的比例是1/6
D
【解析】 种子的种皮是由母本的体细胞发育而来的,只分析种皮性状,黄色种皮不育植株只能作母本,亲本母本植株上所结种子的种皮的基因型为aa,表型为黄色,F1植株上所结种子的种皮的基因型为Aa,表型为褐色;F1自交,F2表型若为褐色种皮可育∶黄色种皮不育=3∶1,两对基因的遗传不遵循基因的自由组合定律,则A、a和B、b两对基因位于一对同源染色体上;F1自交,若F2有4种表型且比例为9∶3∶3∶1(或其变式),则A、a和B、b两对基因的遗传遵循基因的自由组合定律,否则不遵循基因的自由组合定律;黄色种皮不育植株由于雄性不育,不能作父本。
选择题:7～9题,每题4分。
7.(自由组合定律的应用|2024·中山模拟)金鱼草是一种二倍体植物,其花色由一对等位基因R、r控制,基因型为RR、Rr和rr的植株分别开红花、粉红花和白花;叶形(阔叶、狭叶)则由另一对基因D、d控制,D对d是完全显性。一株粉红花狭叶金鱼草(亲本)自交产生的800株后代(F1)中粉红花阔叶个体约100株。不考虑产生配子时发生染色体互换及其他变异,下列分析合理的是( )
[A] 亲本的基因型是Rrdd
[B] F1共有4种表型和9种基因型
[C] F1中开红花且狭叶的个体占3/8
[D] F1红花狭叶自交产生的F2中,D的基因频率为2/3
D
能力提升练
【解析】 亲本狭叶自交子代出现了阔叶,说明阔叶是隐性性状,且基因型Rr表现为粉红花,因此亲本的基因型是RrDd;亲本RrDd自交,子代有RRDD、RrDD、rrDD、RRDd、RrDd、rrDd、RRdd、Rrdd、rrdd 9种基因型,但DD、Dd表型一样,RR、Rr、rr表型不一样,因此有6种表型;亲本RrDd自交,用分离定律的方法求解自由组合定律,Rr自交子代RR∶Rr∶rr=1∶2∶1,Dd自交子代DD∶Dd∶dd=1∶2∶1,红花基因型为RR,狭叶为DD和Dd,所以F1中开红花且狭叶的个体为1/4×3/4=3/16;由于只需计算D的基因频率,因此只需考虑F1狭叶自交即可,F1狭叶基因型为1/3DD、2/3Dd,1/3DD自交得到1/3DD,2/3Dd自交计算方法是2/3×(1/4DD、2/4Dd、1/4dd)=1/6DD、2/6Dd、1/6dd,因此F1狭叶自交F2中DD=1/3+1/6=3/6,Dd=2/6,dd=1/6,D的基因频率=3/6+2/6×1/2=2/3。
8.(基因自由组合定律|2025·湛江期中)番茄青枯病是因为致病菌利用SLMLO1和SLMLO6基因的表达,两对基因位于非同源染色体上。研究人员利用CRISPR/Cas9基因编辑技术同时编辑这两对基因,获得下表M1、M2两突变抗病植株。用M1和M2为材料,验证两对基因的自由组合定律,下列实验和现象正确的是( )
植株 突变基因
M1 SLMLO1纯合突变体,SLMLO6为杂合型突变
M2 SLMLO6纯合突变体,SLMLO1为杂合型突变
[A] M1和M2分别自交,后代抗病植株占1/2
[B] M1和M2杂交,后代抗病植株占3/4
[C] M1和M2杂交后代中选取抗病植株自交,后代抗病植株占1/16
[D] M1和M2杂交后代中选取感病植株自交,后代抗病植株占7/16
D
【解析】 题意显示突变体中SLMLO1和SLMLO6杂合,但表现为抗病,判断发生的突变为隐性突变,假设SLMLO1和SLMLO6基因分别用A和B表示,则M1的基因型可表示为aaBb,M2的基因型可表示为Aabb,二者分别自交,后代100%抗病;M1和M2杂交,两对基因无论位于一对染色体上,还是两对染色体上,后代的基因型都为AaBb(感病)、aaBb(抗病)、Aabb(抗病)、aabb(抗病),后代抗病类型占3/4,不能验证自由组合定律;M1和M2杂交后代中抗病植株的基因型为aaBb、Aabb、aabb,这些抗病植株自交后代均表现抗病;用M1和M2为材料,验证两对基因的自由组合定律,一定要具有双杂合的材料,所以需要通过M1和M2进行杂交,杂交后代中选取双杂合的感病植株(AaBb)自交或者测交,自交后代抗病∶感病=7∶9(即抗病占7/16),测交后代抗病∶感病=3∶1,均能验证两对基因自由组合。
9.(自由组合定律的应用|2022·山东卷,17改编)某两性花二倍体植物的花色由3对等位基因控制,其中基因A控制紫色,a无控制色素合成的功能。基因B控制红色,b控制蓝色。基因I不影响上述2对基因的功能,但i纯合的个体为白色花。所有基因型的植株都能正常生长和繁殖,基因型为A B I 和A bbI 的个体分别表现紫红色花和靛蓝色花。现有该植物的3个不同纯种品系甲、乙、丙,它们的花色分别为靛蓝色、白色和红色。不考虑突变,根据表中杂交结果,下列推断正确的是( )
B
杂交组合 F1表型 F2表型及比例
甲×乙 紫红色 紫红色∶靛蓝色∶白色=9∶3∶4
乙×丙 紫红色 紫红色∶红色∶白色=9∶3∶4
[A] 让只含隐性基因的植株与F2测交,可确定F2中各植株控制花色性状的基因型
[B] 让表中所有F2的紫红色植株都自交一代,白花植株在全体子代中的比例为1/6
[C] 若某植株自交子代中白花植株占比为1/4,则该植株可能的基因型最多有6种
[D] 若甲与丙杂交所得F1自交,则F2表型比例为9紫红色∶3靛蓝色∶3红色∶1蓝色
【解析】 据题意分析可知,基因型为A B I 和A bbI 的个体分别表现紫红色花和靛蓝色花,基因型aaB I 表现为红色花, ii表现为白色花。甲、乙杂交,F2的性状分离比为紫红色∶靛蓝色∶白色=9∶3∶4,为9∶3∶3∶1的变式,说明B、b与I、i两对等位基因的遗传符合基因自由组合定律,同理根据乙、丙杂交结果,也说明A、a与I、i两对等位基因的遗传符合基因自由组合定律。根据F2中性状表现可确定亲本甲、乙、丙的基因型依次为AAbbII、AABBii、aaBBII。F2中的白花植株基因型为AA ii或
BBii,与只含隐性基因的植株测交仍然是白花,无法鉴别具体的基因型;甲×乙杂交组合中F2的紫红色植株基因型为AABbIi∶AABBIi∶AABbII∶AABBII=4∶2∶2∶1,
乙×丙杂交组合中F2的紫红色植株基因型为AaBBIi∶AABBIi∶AaBBII∶AABBII=
4∶2∶2∶1,
其中II∶Ii都为1∶2,所以F2紫红色植株自交,白花植株在全体子代中的比例为2/3×1/4=1/6;若某植株自交子代中白花植株占比为1/4,则亲本基因型为
Ii,则该植株可能的基因型最多有9种(3×3);甲与丙杂交所得F1的基因型为AaBbII,若A、a与B、b两对等位基因位于两对同源染色体上,其自交得到的F2表型比例为紫红色(A B II)∶靛蓝色(A bbII)∶红色(aaB II)∶蓝色(aabbII)=9∶3∶3∶1,若A、a与B、b两对等位基因位于一对同源染色体上,则F1自交得到的F2表型比例为靛蓝色(AAbbII)∶紫红色(AaBbII)∶红色(aaBBII)=1∶2∶1。
10.(12分)(自由组合定律综合|2024·宁德期中)大麦是一种高度自交的农作物,很难通过杂交培育子代。研究人员偶然发现了位于大麦染色体上的雄性不育基因(ms),该基因导致植株不能产生花粉,野生型中可育基因Ms对其为完全显性。某实验室进行了如下表所示的杂交实验,表中的F2由F1个体自交获得。回答下列问题。
杂交 组合 P亲本 F1表型及比例 F2表型及比例
Ⅰ 甲(褐色可育)×乙(黄色不育) 褐色可育
Ⅱ 丙(椭圆粒可育)×丁(长粒不育) 椭圆粒可育∶椭圆粒不育=1∶1 椭圆粒可育∶椭圆粒不育∶长粒可育∶长粒不育=9∶3∶3∶1
Ⅲ 戊(褐色椭圆粒可育)×己(褐色长粒可育) 褐色椭圆粒可育∶黄色椭圆粒不育=3∶1
(1)种皮颜色和籽粒形状中,显性性状分别是 。雄性不育株用于杂交实验的优点在于
。
褐色、椭圆粒
杂交时无须去雄操作,即可避免自花传粉,确保完
成杂交
【解析】 (1)杂交组合Ⅰ中:亲本为褐色和黄色,子一代均为褐色,杂交组合Ⅲ中:亲本均为褐色,子一代褐色∶黄色=3∶1,说明褐色是显性性状;杂交组合Ⅲ中:亲本为椭圆粒和长粒,子一代均为椭圆粒,说明椭圆粒是显性性状。雄性不育株用于杂交实验的优点在于杂交时无须去雄操作,即可避免自花传粉,确保完成杂交。
(2)在不考虑染色体互换的情况下,组合Ⅰ中F2的基因型有 种,其表型及比例为 。
3
【解析】 (2)杂交组合Ⅰ中:甲(褐色可育)×乙(黄色不育),子一代为褐色可育,若用A、a表示种皮颜色,则甲的基因型为AAMsMs,乙的基因型为aamsms,子一代的基因型为AaMsms,子一代自交得到子二代,即AaMsms×AaMsms,
在不考虑互换的情况下,根据杂交组合Ⅲ可知,A和Ms连锁、a和ms连锁,其可产生AMs、ams配子,且比例为1∶1,则F2出现褐色可育(A Ms )∶黄色不育(aamsms)=3∶1,共有AAMsMs、aamsms、AaMsms 3种基因型。
褐色可育∶黄色不育=3∶1
(3)欲鉴定某椭圆粒不育个体是否为纯合子,最好选表型为 的个体与之杂交,若后代 ,则说明该个体是纯合子。
长粒可育
均为椭圆粒植株
【解析】 (3)野生型中可育基因Ms对雄性不育基因ms为完全显性,椭圆粒为显性性状,若用D/d表示椭圆粒和长粒,则某椭圆粒不育个体的基因型为DDmsms或Ddmsms,欲鉴定某椭圆粒不育个体是否为纯合子,最好选表型为长粒可育(ddMsMs)的个体与之杂交,若后代均为椭圆粒(可育)植株,则说明该个体是纯合子。 第25讲 基因的自由组合定律
(时间:30分钟 满分:36分)
基础强化练
选择题:1~6题,每题2分。
1.(自由组合定律的应用|2024·凉山模拟)A/a、B/b为独立遗传的两对等位基因,父本和母本的基因型均为AABb,通常情况下,F1不可能出现的基因型是( )
[A] AABb [B] AAbb
[C] AABB [D] aabb
2.(两对相对性状的杂交实验|2024·佛山模拟)以下为孟德尔对豌豆两对相对性状杂交实验的假说—演绎图解。有关分析正确的是( )
[A] 甲、乙两图分别是假说推理过程、演绎推理过程
[B] 甲图的每对相对性状在F2中不出现一定的分离比,乙图的比例为9∶3∶3∶1
[C] 乙图的雌雄配子随机受精结合的过程遵循自由组合定律
[D] 孟德尔运用此科学思维方法解决问题并得出基因在染色体上的结论
3.(自由组合定律的应用|2024·海口期中)科研工作者将两个抗旱基因随机导入玉米细胞的染色体上,经过培育得到了一株抗旱玉米植株。若不考虑变异,该植株自交一代,则理论上后代中抗旱玉米植株所占的比例不可能是( )
[A] 1/2 [B] 3/4 [C] 15/16 [D] 1
4.(自由组合定律的验证|2024·重庆模拟)某植物的高茎(B)对矮茎(b)为显性,花粉粒长形(D)对花粉粒圆形(d)为显性,花粉粒非糯性(E)对花粉粒糯性(e)为显性,非糯性花粉遇碘变蓝黑色,糯性花粉遇碘变橙红色。现有品种甲(BBDDee)、乙(bbDDEE)、丙(BBddEE)和丁(bbddee),利用花粉鉴定法(检测F1花粉性状)验证自由组合定律,可选用的亲本组合有( )
[A] 乙×丁和甲×丙 [B] 甲×丁和甲×丙
[C] 丙×丁和甲×丙 [D] 乙×丙和甲×丙
5.(假说—演绎法|2024·濮阳模拟)孟德尔在利用豌豆进行杂交实验时,用到了“假说—演绎法”,该方法的雏形可追溯到古希腊亚里士多德的归纳—演绎模式。按照这一模式,科学家应从要解释的现象中归纳出解释性原理,再从这些原理演绎出关于现象的陈述。下列说法错误的是( )
[A] 孟德尔认为遗传因子是一个个独立的颗粒,既不会相互融合,也不会在传递中消失
[B] “若对F1(Dd)测交,则子代显隐性性状比例为1∶1”属于演绎推理
[C] “F1产生配子时,等位基因分离,非等位基因自由组合”属于孟德尔“假说”的内容
[D] 孟德尔是在豌豆杂交和自交实验的基础上观察现象并提出问题的
6.(自由组合定律的应用|2024·湛江模拟)已知某植物种子的种皮是由母本的体细胞发育而来的,种皮的褐色(A)对黄色(a)为显性;该植物中还存在雄性可育基因(B)和雄性不育基因(b),两对基因都位于常染色体上。利用上述两对性状进行杂交实验:将褐色种皮可育植株(基因型为AABB)与黄色种皮不育植株(基因型为aabb)杂交,F1全为褐色种皮可育,让F1自交得F2。下列说法错误的是( )
[A] 亲本母本植株和F1植株上所结种子的种皮的基因型和表型都不相同
[B] F1自交,F2表型若为褐色种皮可育∶黄色种皮不育=3∶1,则A、a和B、b两对基因位于一对同源染色体上
[C] F1自交,若F2有4种表型,则A、a和B、b两对基因的遗传不一定遵循基因的自由组合定律
[D] 若两对基因遵循基因的自由组合定律,让F2中可育植株(♀)与黄色种皮不育植株(♂)杂交,后代中黄色种皮不育植株的比例是1/6
能力提升练
选择题:7~9题,每题4分。
7.(自由组合定律的应用|2024·中山模拟)金鱼草是一种二倍体植物,其花色由一对等位基因R、r控制,基因型为RR、Rr和rr的植株分别开红花、粉红花和白花;叶形(阔叶、狭叶)则由另一对基因D、d控制,D对d是完全显性。一株粉红花狭叶金鱼草(亲本)自交产生的800株后代(F1)中粉红花阔叶个体约100株。不考虑产生配子时发生染色体互换及其他变异,下列分析合理的是( )
[A] 亲本的基因型是Rrdd
[B] F1共有4种表型和9种基因型
[C] F1中开红花且狭叶的个体占3/8
[D] F1红花狭叶自交产生的F2中,D的基因频率为2/3
8.(基因自由组合定律|2025·湛江期中)番茄青枯病是因为致病菌利用SLMLO1和SLMLO6基因的表达,两对基因位于非同源染色体上。研究人员利用CRISPR/Cas9基因编辑技术同时编辑这两对基因,获得下表M1、M2两突变抗病植株。用M1和M2为材料,验证两对基因的自由组合定律,下列实验和现象正确的是( )
植株 突变基因
M1 SLMLO 1纯合突变体,SLMLO 6为杂合型突变
M2 SLMLO 6纯合突变体,SLMLO 1为杂合型突变
[A] M1和M2分别自交,后代抗病植株占1/2
[B] M1和M2杂交,后代抗病植株占3/4
[C] M1和M2杂交后代中选取抗病植株自交,后代抗病植株占1/16
[D] M1和M2杂交后代中选取感病植株自交,后代抗病植株占7/16
9.(自由组合定律的应用|2022·山东卷,17改编)某两性花二倍体植物的花色由3对等位基因控制,其中基因A控制紫色,a无控制色素合成的功能。基因B控制红色,b控制蓝色。基因I不影响上述2对基因的功能,但i纯合的个体为白色花。所有基因型的植株都能正常生长和繁殖,基因型为A B I 和A bbI 的个体分别表现紫红色花和靛蓝色花。现有该植物的3个不同纯种品系甲、乙、丙,它们的花色分别为靛蓝色、白色和红色。不考虑突变,根据表中杂交结果,下列推断正确的是( )
杂交组合 F1表型 F2表型及比例
甲×乙 紫红色 紫红色∶靛蓝色∶白色=9∶3∶4
乙×丙 紫红色 紫红色∶红色∶白色=9∶3∶4
[A] 让只含隐性基因的植株与F2测交,可确定F2中各植株控制花色性状的基因型
[B] 让表中所有F2的紫红色植株都自交一代,白花植株在全体子代中的比例为1/6
[C] 若某植株自交子代中白花植株占比为1/4,则该植株可能的基因型最多有6种
[D] 若甲与丙杂交所得F1自交,则F2表型比例为9紫红色∶3靛蓝色∶3红色∶1蓝色
10.(12分)(自由组合定律综合|2024·宁德期中)大麦是一种高度自交的农作物,很难通过杂交培育子代。研究人员偶然发现了位于大麦染色体上的雄性不育基因(ms),该基因导致植株不能产生花粉,野生型中可育基因Ms对其为完全显性。某实验室进行了如下表所示的杂交实验,表中的F2由F1个体自交获得。回答下列问题。
杂交 组合 P亲本 F1表型及比例 F2表型及比例
Ⅰ 甲(褐色可育)×乙(黄色不育) 褐色可育
Ⅱ 丙(椭圆粒可育)×丁(长粒不育) 椭圆粒可育∶椭圆粒不育=1∶1 椭圆粒可育∶椭圆粒不育∶长粒可育∶长粒不育=9∶3∶3∶1
Ⅲ 戊(褐色椭圆粒可育)×己(褐色长粒可育) 褐色椭圆粒可育∶黄色椭圆粒不育=3∶1
(1)种皮颜色和籽粒形状中,显性性状分别是 。雄性不育株用于杂交实验的优点在于 。
(2)在不考虑染色体互换的情况下,组合Ⅰ中F2的基因型有 种,其表型及比例为 。
(3)欲鉴定某椭圆粒不育个体是否为纯合子,最好选表型为 的个体与之杂交,若后代 ,则说明该个体是纯合子。
第25讲 基因的自由组合定律
1.D A/a、B/b为独立遗传的两对等位基因,父本和母本的基因型均为AABb,单独考虑AA×AA,子代都是AA,而单独考虑Bb×Bb,子代为BB、Bb、bb,因此子一代基因型为AABB、AABb、AAbb。
2.A 甲图是孟德尔利用假说解释提出的问题的过程,即为假说推理过程,乙图是设计测交实验进行演绎推理过程;甲图的每对相对性状在F2中出现一定的分离比,乙图的比例为1∶1∶1∶1;乙图的雌雄配子随机受精结合的过程没有体现自由组合定律,自由组合定律起作用的时间是减数分裂产生配子的过程中;摩尔根运用此科学思维方法,即假说—演绎法解决问题并得出基因在染色体上的结论。
3.A 两个抗旱基因随机导入了玉米细胞的染色体上(设该基因为A,没有该基因的染色体用O表示),则可能出现以下三种情况:①两个抗旱基因导入一条染色体上,这两个抗旱基因等效于一个基因的遗传规律,则其基因型可表示为AO。该植株自交所得子代基因型及比例可表示为1AA∶2AO∶1OO,含A基因的个体表现为抗旱性,因此抗旱玉米植株所占比例为3/4;②两个抗旱基因导入两条同源染色体上,其基因型可表示为AA。该植株自交,所得子代全为AA,表现为抗旱性,因此抗旱玉米植株所占比例为1;③两个抗旱基因导入两条非同源染色体上(符合自由组合定律),其基因型可表示为A1OA2O。该植株自交,其子代基因型及比例可表示为9A1 A2 ∶3A1 OO∶3OOA2 ∶1OOOO,含A基因的表现为抗旱性,因此抗旱玉米植株所占比例为15/16。因此该植株自交一代的后代中抗旱玉米植株所占的比例可能为3/4、1或15/16。
4.A 利用花粉鉴定法(即检测花粉性状)验证基因的自由组合定律,需要在显微镜下观察花粉的形状、颜色,故涉及的性状有花粉粒的形状和花粉粒的糯性,故需要得到子一代为DdEe的个体,可选用亲本组合甲(BBDDee)和丙(BBddEE)、乙(bbDDEE)和丁(bbddee),得到F1后,取F1的花粉加碘液染色后放在显微镜下观察并记录花粉粒的颜色和形状。
5.C 孟德尔认为遗传因子是一个个独立的颗粒,既不会相互融合,也不会在传递中消失,与当时的融合遗传不同;“若对F1(Dd)测交,则子代显隐性性状比例为1∶1”,属于根据假说进行的演绎推理;孟德尔没有提出基因的概念;孟德尔是在观察和分析纯合亲本杂交和F1自交遗传实验的基础上提出问题的。
6.D 种子的种皮是由母本的体细胞发育而来的,只分析种皮性状,黄色种皮不育植株只能作母本,亲本母本植株上所结种子的种皮的基因型为aa,表型为黄色,F1植株上所结种子的种皮的基因型为Aa,表型为褐色;F1自交,F2表型若为褐色种皮可育∶黄色种皮不育=3∶1,两对基因的遗传不遵循基因的自由组合定律,则A、a和B、b两对基因位于一对同源染色体上;F1自交,若F2有4种表型且比例为9∶3∶3∶1(或其变式),则A、a和B、b两对基因的遗传遵循基因的自由组合定律,否则不遵循基因的自由组合定律;黄色种皮不育植株由于雄性不育,不能作父本。
7.D 亲本狭叶自交子代出现了阔叶,说明阔叶是隐性性状,且基因型Rr表现为粉红花,因此亲本的基因型是RrDd;亲本RrDd自交,子代有RRDD、RrDD、rrDD、RRDd、RrDd、rrDd、RRdd、Rrdd、rrdd 9种基因型,但DD、Dd表型一样,RR、Rr、rr表型不一样,因此有6种表型;亲本RrDd自交,用分离定律的方法求解自由组合定律,Rr自交子代RR∶Rr∶
rr=1∶2∶1,Dd自交子代DD∶Dd∶dd=1∶2∶1,红花基因型为RR,狭叶为DD和Dd,所以F1中开红花且狭叶的个体为1/4×3/4=3/16;由于只需计算D的基因频率,因此只需考虑F1狭叶自交即可,F1狭叶基因型为1/3DD、2/3Dd,1/3DD自交得到1/3DD,2/3Dd自交计算方法是2/3×(1/4DD、2/4Dd、1/4dd)=1/6DD、2/6Dd、1/6dd,因此F1狭叶自交F2中DD=1/3+1/6=3/6,Dd=2/6,dd=1/6,D的基因频率=3/6+2/6×1/2=2/3。
8.D 题意显示突变体中SLMLO1和SLMLO6杂合,但表现为抗病,判断发生的突变为隐性突变,假设SLMLO1和SLMLO6基因分别用A和B表示,则M1的基因型可表示为aaBb,M2的基因型可表示为Aabb,二者分别自交,后代100%抗病;M1和M2杂交,两对基因无论位于一对染色体上,还是两对染色体上,后代的基因型都为AaBb(感病)、aaBb(抗病)、Aabb(抗病)、aabb(抗病),后代抗病类型占3/4,不能验证自由组合定律;M1和M2杂交后代中抗病植株的基因型为aaBb、Aabb、aabb,这些抗病植株自交后代均表现抗病;用M1和M2为材料,验证两对基因的自由组合定律,一定要具有双杂合的材料,所以需要通过M1和M2进行杂交,杂交后代中选取双杂合的感病植株(AaBb)自交或者测交,自交后代抗病∶感病=7∶9(即抗病占7/16),测交后代抗病∶感病=3∶1,均能验证两对基因自由组合。
9.B 据题意分析可知,基因型为A B I 和A bbI 的个体分别表现紫红色花和靛蓝色花,基因型aaB I 表现为红色花, ii表现为白色花。甲、乙杂交,F2的性状分离比为紫红色∶靛蓝色∶白色=9∶3∶4,为9∶3∶3∶1的变式,说明B、b与I、i两对等位基因的遗传符合基因自由组合定律,同理根据乙、丙杂交结果,也说明A、a与I、i两对等位基因的遗传符合基因自由组合定律。根据F2中性状表现可确定亲本甲、乙、丙的基因型依次为AAbbII、AABBii、aaBBII。F2中的白花植株基因型为AA ii或
BBii,与只含隐性基因的植株测交仍然是白花,无法鉴别具体的基因型;甲×乙杂交组合中F2的紫红色植株基因型为AABbIi∶AABBIi∶AABbII∶AABBII=4∶2∶2∶1,乙×丙杂交组合中F2的紫红色植株基因型为AaBBIi∶AABBIi∶AaBBII∶AABBII=4∶2∶2∶1,其中II∶Ii都为1∶2,所以F2紫红色植株自交,白花植株在全体子代中的比例为2/3×1/4=1/6;若某植株自交子代中白花植株占比为1/4,则亲本基因型为 Ii,则该植株可能的基因型最多有9种(3×3);甲与丙杂交所得F1的基因型为AaBbII,若A、a与B、b两对等位基因位于两对同源染色体上,其自交得到的F2表型比例为紫红色(A B II)∶靛蓝色(A bbII)∶红色(aaB II)∶蓝色(aabbII)=9∶3∶3∶1,若A、a与B、b两对等位基因位于一对同源染色体上,则F1自交得到的F2表型比例为靛蓝色(AAbbII)∶紫红色(AaBbII)∶红色(aaBBII)=1∶2∶1。
10.【答案】 (每空2分)
(1)褐色、椭圆粒 杂交时无须去雄操作,即可避免自花传粉,确保完成杂交
(2)3 褐色可育∶黄色不育=3∶1
(3)长粒可育 均为椭圆粒植株
【解析】 (1)杂交组合Ⅰ中:亲本为褐色和黄色,子一代均为褐色,杂交组合Ⅲ中:亲本均为褐色,子一代褐色∶黄色=3∶1,说明褐色是显性性状;杂交组合Ⅲ中:亲本为椭圆粒和长粒,子一代均为椭圆粒,说明椭圆粒是显性性状。雄性不育株用于杂交实验的优点在于杂交时无须去雄操作,即可避免自花传粉,确保完成杂交。(2)杂交组合Ⅰ中:甲(褐色可育)×乙(黄色不育),子一代为褐色可育,若用A、a表示种皮颜色,则甲的基因型为AAMsMs,乙的基因型为aamsms,子一代的基因型为AaMsms,子一代自交得到子二代,即AaMsms×AaMsms,在不考虑互换的情况下,根据杂交组合Ⅲ可知,A和Ms连锁、a和ms连锁,其可产生AMs、ams配子,且比例为1∶1,则F2出现褐色可育(A Ms )∶黄色不育(aamsms)=3∶1,共有AAMsMs、aamsms、AaMsms 3种基因型。(3)野生型中可育基因Ms对雄性不育基因ms为完全显性,椭圆粒为显性性状,若用D/d表示椭圆粒和长粒,则某椭圆粒不育个体的基因型为DDmsms或Ddmsms,欲鉴定某椭圆粒不育个体是否为纯合子,最好选表型为长粒可育(ddMsMs)的个体与之杂交,若后代均为椭圆粒(可育)植株,则说明该个体是纯合子。
