第16讲 孟德尔的豌豆杂交实验(一)（解析版）
本模块是“遗传与进化”的开篇，与其他模块分别从不同方向描述了遗传因子的细胞学基础、遗传因子的分子生物学基础、基因控制性状的机制及变异、应用等方面内容。考纲对本模块内容的具体要求如下：
1.孟德尔遗传实验的科学方法(理解应用水平)
2．基因的分离定律(理解应用水平)
本部分内容对一对相对性状的杂交实验的考查主要涉及孟德尔杂交实验的过程和结果、假说—演绎法的理解、基因分离定律的实质和适用条件等。
基因型和表现型的考查内容主要包括与分离定律有关的概率计算、分离比异常情况的处理等。对分离定律计算的考查内容主要包括性状显隐性的判定方法、纯合子与杂合子的判定方法、基因型与表现型的推导等。
一、孟德尔的科学研究方法
1．豌豆作为实验材料的优点
(1)豌豆是 自花传粉 、 闭花受粉 植物，在自然状态下一般是纯种。
(2)豌豆具有易于区分的 性状 。
(3)豌豆花大，便于进行异花传粉操作。
2．豌豆杂交实验的过程
________去雄：除去未成熟花的全部雄蕊
↓
套袋隔离：套上纸袋，防止_外来花粉干扰_____
↓
_____人工授粉___：雌蕊成熟时将另一植株的花粉撒在去雄的雌蕊柱头上
再套袋隔离：保证杂交后代得到的种子是人工授粉后所结
二、一对相对性状的杂交实验——发现问题
1．实验过程及现象
2．提出问题：由F1、F2的现象分析，提出了_____是什么原因导致遗传性状在杂种后代中按一定的比例分离___的问题。
三、对分离现象的解释——提出假说
四、对分离现象解释的验证——演绎推理
1．演绎推理过程
(1)原理：隐性纯合子只产生一种含_隐型基因_________的配子，所以不会掩盖F1配子中基因的表达。
(2)方法：__测交_____实验，即让F1与___隐型纯合子__________杂交。
(3)画出测交实验的遗传图解：
答案 如图
(4)预期：________________测交后代高茎：矮茎=3:1_________________。
2．测交实验结果：测交后代的高茎和矮茎比接近1∶1。
3．结论：实验数据与理论分析相符，证明对分离现象的理论解释是正确的。
五、分离定律——得出结论
1．内容
(1)研究对象：控制___同一性状_______的遗传因子。
(2)时间：形成____配子______时。
(3)行为：成对的遗传因子发生_分离_________。
(4)结果：分离后的遗传因子分别进入_____不同配子_____中，随_______同源染色体_遗传给后代。
2．实质：____等位基因______随_______同源染色体______的分开而分离。
3．适用范围
(1)_______一对相对性状________的遗传。
(2)______________细胞核内染色体__上的基因。
(3)进行___有性生殖_______的真核生物。
六、性状分离比的模拟实验
1．实验原理：甲、乙两个小桶分别代表_____________雌雄生殖器官___，桶内的彩球分别代表___________雌雄配子__，用不同彩球随机组合模拟生物在生殖过程中雌、雄配子的随机结合。
2．实验注意问题
(1)要_______随机___抓取，且每抓完一次将小球放回原小桶并搅匀。
(2)重复的次数足够多。
考法拓展：
孟德尔遗传实验的科学方法
1．孟德尔选用严格自花传粉的豌豆作为实验材料，用统计学的方法，假说—演绎思路得出了基因的分离定律，测交实验是假说—演绎推理的体现。
2．相对性状是指同种生物同一种性状的不同表现类型。
3．性状分离是指杂种后代中，同时出现显性性状和隐性性状的现象。
4．纯合子体内基因组成相同，杂合子体内基因组成不同。
5．纯合子自交后代一定是纯合子，杂合子自交后代既有纯合子也有杂合子
一对相对性状的杂交实验
1．相同基因、等位基因与非等位基因
(1)相同基因：同源染色体相同位置上控制同一性状的基因。如图中A和A叫相同基因。
(2)等位基因：同源染色体的同一位置控制相对性状的基因。如图中B和b、C和c、D和d都是等位基因。
(3)非等位基因：非等位基因有两种情况。一种是位于非同源染色体上的非等位基因，符合自由组合定律，如图中A和D；还有一种是位于同源染色体上的非等位基因，如图中A和b。
2．与杂交方式相关的概念及其作用
分离定律的实质与验证
1．分离定律的实质
下图表示一个基因型为Aa的性原细胞产生配子的过程：
由图得知，基因型为Aa的精(卵)原细胞能产生A和a两种类型的配子，比例为1∶1。
验证方法
(1)测交法：让杂合子与隐性纯合子杂交，后代的性状分离比为1∶1。
(2)杂合子自交法：让杂合子自交(若为雌雄异体或雌雄异株个体，采用同基因型的杂合子相互交配)，后代的性状分离比为3∶1。
(3)花粉鉴定法：取杂合子的花粉，对花粉进行特殊处理后，用显微镜观察并计数，可直接验证基因的分离定律。
(4)花药离体培养法：将花药离体培养，只统计某一种性状，其性状分离比为1∶1。
上述四种方法都能揭示分离定律的实质，但有的操作简便，如自交法；有的能在短时间内做出判断，如花粉鉴定法等。由于四种方法各有优缺点，因此解题时要根据题意选择合理的实验方案(对于动物而言，常采用测交法)。
归纳总结:
遗传规律研究方法——“假说—演绎”法
(1)提出问题→为什么F2中总是出现3∶1的比例？
(2)假说解释→提出遗传因子控制相对性状等观点。
(3)演绎推理→F1为杂合子，其测交后代为1∶1。
(4)实验验证→测交实验验证演绎推理。
(5)总结规律→通过实验验证，假说成立。
严格的假说—演绎过程，再加上合适的材料和科学的方法，奠定了孟德尔成功的基础。
判断下列说法的对错
(1)孟德尔利用了豌豆自花传粉、闭花受粉的特性。( )
【答案】√
【解析】豌豆是两性花，豌豆花的结构适合自花传粉， 且闭花授粉。
(2)孟德尔发现遗传因子并证实了其传递规律和化学本质。( )
【答案】×
【解析】孟德尔发现了遗传因子，但是后人把他对一对相对性状的实验结果及其解释归纳为孟德尔第一定律
(3)孟德尔巧妙设计的测交方法只能用于检测F1的基因型。( )
【答案】×
【解析】测交除了测定F1的基因型，也可以验证基因分离定律理论解释的正确性和高等动物纯合子、杂合子的鉴定
(4)孟德尔根据亲本中不同个体表现型来判断亲本是否纯合。( )
【答案】×
【解析】从表现型不能看出基因型
一、孟德尔遗传实验的科学方法及相关概念
例1：在孟德尔的豌豆杂交实验中，涉及自交和测交。下列相关叙述中正确的是( )
A．自交可以用来判断某一显性个体的基因型，测交不能
B．测交可以用来判断一对相对性状的显隐性，自交不能
C．自交可以用于显性优良性状的品种培育过程
D．自交和测交都不能用来验证分离定律和自由组合定律
【答案】 C
【解析】自交和测交均可以用来判断某一显性个体的基因型，A项错误；自交可以用来判断一对相对性状的显隐性，但测交不可以用来判断一对相对性状的显隐性，B项错误；自交子代可能发生性状分离，所以自交可用于淘汰隐性个体，提高显性基因的频率，即可用于显性优良性状的品种培育过程，C项正确；自交和测交均能用来验证分离定律和自由组合定律，D项错误。
变式训练1：“假说—演绎法”是现代科学研究中常用的方法。包括“提出问题→作出假设→演绎推理→检验推理→得出结论”五个基本环节。孟德尔利用该方法发现了两大遗传定律。下列对孟德尔的研究过程的分析中，正确的是( )
A．孟德尔的杂交实验，F1的表现型否定了融合遗传，证实了基因的分离定律
B．孟德尔所作假设的核心内容有：生物的性状是由遗传因子决定的，而且遗传因子在体细胞中是成对存在的，形成配子时成对的遗传因子分离
C．孟德尔发现的遗传规律同样适用于对细菌等原核生物的研究
D．萨顿的假说、摩尔根证明基因在染色体上的有关研究，也运用了该科研方法
【答案】
【解析】 孟德尔的杂交实验，F1只有一种表现型，不能证实基因的分离定律；孟德尔的两大遗传定律只适合于真核生物的有性生殖；萨顿的假说运用了类比推理法，并未使用假说—演绎法。
二、一对相对性状的杂交实验
例二：有关下面遗传图解的说法，正确的是( )
A．基因分离定律的实质表现在图中的①②
B．基因自由组合定律的实质表现在图中的③
C．Aa产生的雌雄两种配子的数量比为1∶1
D．基因(A)与基因(a)的根本区别在于所含的密码子不同
【答案】 A
【解析】
变式训练2：下列关于遗传学中的一些基本概念的叙述正确的是( )
A．杂种显性个体与隐性个体杂交子代同时出现显性和隐性性状可称为性状分离
B．等位基因的本质区别是控制的性状不同
C．非同源染色体自由组合之时，所有的非等位基因也发生自由组合
D．纯合子aabb(a、b位于不同染色体上)减Ⅰ后期会发生非同源染色体的自由组合
【答案】D
【解析】性状分离的概念是杂种后代中同时显现显性性状和隐性性状的现象，A项错误；等位基因是位于同源染色体的同一位置上控制同一性状的不同表现类型的基因，本质区别是基因中脱氧核苷酸的排列顺序不同，B项错误；非同源染色体自由组合之时，位于非同源染色体上的非等位基因发生自由组合，位于一对同源染色体上的非等位基因不发生自由组合，C项错误。
1．(2017·全国卷Ⅲ)下列有关基因型、性状和环境的叙述，错误的是( )
A．两个个体的身高不相同，二者的基因型可能相同，也可能不相同
B．某植物的绿色幼苗在黑暗中变成黄色，这种变化是由环境造成的
C．O型血夫妇的子代都是O型血，说明该性状是由遗传因素决定的
D．高茎豌豆的子代出现高茎和矮茎，说明该相对性状是由环境决定的
【答案】
【解析】
2．(2015·山东卷)玉米的高秆(H)对矮秆(h)为显性。现有若干H基因频率不同的玉米群体，在群体足够大且没有其他因素干扰时，每个群体内随机交配一代后获得F1。各F1中基因型频率与H基因频率(p)的关系如图。下列分析错误的是( )
A．0
B．只有p＝b时，亲代群体才可能只含有杂合体
C．p＝a时，显性纯合体在F1中所占的比例为1/9
D．p＝c时，F1自交一代，子代中纯合体比例为5/9
【答案】
【解析】
3．(2014·海南卷)某二倍体植物中，抗病和感病这对相对性状由一对等位基因控制。要确定这对性状的显隐性关系，应该选用的杂交组合是( )
A．抗病株×感病株
B．抗病纯合子×感病纯合子
C．抗病株×抗病株，或感病株×感病株
D．抗病纯合子×抗病纯合子，或感病纯合子×感病纯合子
【答案】
【解析】
4．(2015·北京卷)野生型果蝇的腹部和胸部都有短刚毛，而一只突变果蝇S的腹部却生出长刚毛，研究者对果蝇S的突变进行了系列研究，用这两种果蝇进行杂交实验的结果见图。
(1)根据实验结果分析，果蝇腹部的短刚毛和长刚毛是一对___性状，其中长刚毛是____性性状。图中①、②基因型(相关基因用A和a表示)依次为____。
(2)实验2结果显示：与野生型不同的表现型有____种。③基因型为____，在实验2后代中该基因型的比例是____。
(3)根据果蝇③和果蝇S基因型的差异，解释导致前者胸部无刚毛、后者胸部有刚毛的原因：
(4)检测发现突变基因转录的mRNA相对分子质量比野生型的小，推测相关基因发生的变化为 。
(5)实验2中出现的胸部无刚毛的性状不是由F1新发生突变的基因控制的。作出这一判断的理由是：虽然胸部无刚毛是一个新出现的性状，但__ ，说明控制这个性状的基因不是一个新突变的基因。
【答案】
【解析】
P
?
亲本
?
具有
____
_相对
_
性状
高茎
×
矮茎
↓
F
1
?
子一代
?
表现为
___显性__
_
__
性状
____高茎
____
↓
自交
F
2
?
子二代
?
出现
____性状分离_
_
____
现象
性状：高茎
∶
矮茎_____
___
比例：
____3:1_
_
__
3
