(共24张PPT)
第五节
基因的自由组合定律在实践中的应用
沪科版
高中生物
运用遗传和变异的观点，解释基因的自由组合定律在现实生产生活中的应用。
分析杂交育种示例，运用概率与统计的知识，探索科学育种的方法，承担科学知识服务于人类的社会责任。
1.文化基础：运用基因的自由组合定律在现实生产生活中的应用。
2.自主发展：运用概率与统计的知识，探索科学育种的方法。
3.社会参与：运用遗传和变异的观点，承担科学知识服务于人类的社会责任。
学习目标
中国荷斯坦牛
黑白花奶牛学名叫荷斯坦牛，原产于荷兰，后被引种到世界各地。早在
19
世纪，中国就从国外引进各种类型的荷斯坦牛，与国内的黄牛杂交，经过多年选育，形成兼具双方特点的优良品种，称为中国荷斯坦牛，目前是我国产乳量最高、数量最多、分布最广的奶牛品种。除了奶牛，很多农作物品种也是通过杂交育种选育形成的。
（1）为什么通过杂交能选育出优良品种?
（2）杂交后代必定表现出优良性状吗?基因的自由组合定律对杂交育种有何指导意义?
提出问题：
一、基因的自由组合定律在育种中的应用
在农作物育种工作中，人们利用___________的方法，有目的地使生物不同品种间的____________________，以便使不同亲本的优良性状组合在一起，从而创造出对人类有益的_________________。
杂交
基因重新组合
新品种
资料探究：杂交育种示例
______________是改良农作物品质、提高农作物产量的常用方法。遗传组成不同的________________产生的后代在_________________、抗逆性和产量等方面往往超过亲本。
杂交育种
亲本杂交
生活力、长势
【
资料
1】
在水稻中，易倒伏（D）对抗倒伏（d）是显性，抗稻瘟病（R）对不抗稻瘟病（r）是显性。有2个不同品种的纯系水稻，分别是易倒伏抗稻瘟病水稻和抗倒伏不抗稻瘟病水稻，人们将两者杂交，以获得能稳定遗传的______________________________的双抗水稻，杂交过程。
既抗倒伏又抗稻瘟病
生产实践中，马铃薯品种是杂合体（有一对基因杂合即可称为杂合体），通常用块茎繁殖。现有的马铃薯品种有黄肉不抗病和白肉抗病
2
种，如果要选育____________________（AaBb）的马铃薯新品种，也可以通过2
个品种杂交来获得。
【资料
2】
黄肉抗病
分析讨论
1.通过杂交，在
F2中出现的双抗水稻是稳定遗传的纯合品系吗?如果不是，还需要进行怎样的处理才能获得所需品种?
提示：F2出现的双抗水稻既有纯合子也有杂合子。还需要进行不断自交才能获得所需品种。
2.选育黄肉抗病的马铃薯新品种，应选用怎样的亲本类型?用遗传图解表示选育黄肉抗病马铃薯的杂交育种过程。
提示：依题意，马铃薯为杂合体，则亲本黄肉不抗病和白肉抗病基因型分别为Aabb和aaBb,遗传图解右图：
1.像马铃薯、甘薯等可以进行________________的农作物，通过不同品种间的杂交可直接获得________________。
无性繁殖
杂种优势
2.当所需____________________出现后，无须继续杂交，可直接选留所需要的个体，淘汰不符合要求的个体，之后进行_______________即可保持其___________________。
优良性状组合
无性繁殖
优良性状
3.在小麦、水稻的育种实践中，将2个或多个品种的______________组合在一起后，还须经过_______________，不断地择优汰劣，才能获得符合要求的新品种。
优良性状
多代自交
4.要选育既抗倒伏又抗稻瘟病（____________）的双抗水稻，一般是由易倒伏抗稻瘟病（___________）和抗倒伏不抗稻瘟病（_________）的品种通过有性杂交而获得的。实际育种时，当首次在
F2中出现抗倒伏抗稻瘟病（___________________）的个体后，需要经过多代自交，逐代筛选，直到得到符合要求的新品种（_____________）。
ddRR
DDRR
ddrr
ddRR
和
ddRr
ddRR
杂交育种
杂交育种迄今仍然是世界各国________________的主要手段，为满足人们的_______________、提高人们的_______________作出了重大贡献。
培育新品种
粮食需求
生活品质
杂交育种：一种获得新品种的方法
二、基因的自由组合定律在医学实践中的应用
基因的自由组合定律不仅在__________________方面有着广泛的应用，对人类某些性状的_____________________及对______________________等也有积极的指导意义。
动植物育种
遗传方式的推断
遗传病的风险预测
分枝法推算基因型和表型
在遗传咨询中，预测_______________以上遗传病同时发生的风险时，可以采用分枝法推算后代______________________________。
2种或2种
基因型和表型及其比例
在一个家庭中，父亲是多指患者（由显性基因P控制），母亲的表型正常，他们婚后生了一个手指正常但患白化病（由隐性基因a控制）的儿子。经推断，这对夫妇的基因型为PpAa和ppAa。请用分枝法分析子代的基因型和表型，并预测后代同时患2种遗传病的概率。
案例：
1/2Aa
1/8Ppaa
1/2AA
1/2aa
1/8ppAa
1/8
3/8
多指
可以看出，人们可以根据基因的__________________来分析2种或2种以上遗传病的_____________，通过推断后代的_____________________，预测胎儿遗传病的_______________，为_______________________________提供理论依据。
自由组合定律
传递规律
基因型和表现型
发病概率
优生优育及预防遗传病
多年来，____________________指导着科学家进行了无数科学实践，在___________________、__________________等方面发挥了极大的作用，在解决_______________的同时维护着________________，相信对今后的科学发展依然会有深远的影响。
两大遗传定律
培育新品种
预防遗传病
粮食问题
人类健康
选择当地容易得到的实验材料，如玉米、大豆、番茄、辣椒等，利用当地资源，如农田、大棚、学校的生物园等，也可以利用自家小院或者阳台，采用去雄、人工授粉、套袋等操作技术，尝试进行杂交育种实验。
科学实践：尝试进行杂交实验
三、学业检测与巩固练习
1.人类有多种血型系统，MN
血型系统和
Rh
血型系统是其中2
种。MN
血型系统中，血型由常染色体上的一对等位基因
M、N
控制，M
血型的基因型为
MM，N
血型的基因型为
NN，MN
血型的基因型为
MN;Rh
血型系统中，血型由另一对常染色体上的一对等位基因
R和r控制，RR
和
Rr表现为
Rh
阳性，rr表现为
Rh
阴性。
（1）若某对夫妇中，丈夫和妻子的血型均为
MN
型-Rh
阳性，且已生出一个血型为
MN
型-Rh
阴性的儿子，则再生一个血型为
MN
型-Rh
型阳性女儿的概率是（
）。
A.3/8
B.3/16
C.1/8
D.1/16
B
提示：因为夫妇血型均为MN型Rh阳性，所以先写出能确定的基因型均为MNR_，因为他们已经生出一个血型为MN型Rh阴性的儿子，可以确定父母双方的基因型都为：MNRr，再生一个MN型Rh阳性的女儿，先写出女儿的基因型应为MNR_，比例为1/2×3/4×1/2=3/16.
（2）在人类社会中，Rh
阴性血型比较罕见，因此又被称为"熊猫血型"。查阅资料，了解
Rh
阴性血型稀有的原因。与同学讨论，有哪些措施可以有效缓解稀有血型临床用血紧缺的状况?
提示：原因：熊猫血是Rh阴性血型的俗称，人类红细胞血型由多达二十多种的血型系统组成，ABO和Rh血型是与人类输血关系最为密切的两个血型系统。当一个人的红细胞上存在一种D血型物质(抗原)时，则称为Rh阳性，用Rh(+)表示；当缺乏D抗原时即为Rh阴性，用Rh(-)表示。Rh(-)是隐性基因。当Rh(+)的父母将有Rh(-)基因同时遗传给子代，其子一代才表现为Rh(-)东方人Rh阴性血型非常稀有，在中国汉族人群中的比例仅为0.2%至0.4%，其中AB型Rh阴性个体甚至不到万分之一；措施：可设立Rh阴性血采血点，进行宣传，鼓励中国积极献血；西方人Rh阴性血比较常见，可在大学设立Rh阴性血采血点，宣传希望外国留学生能参与献血等；少数民族尤其是苗族人中Rh阴性血的人比较多，可鼓励当地民众积极献血
2.自然栽培的大蒜通常不育，主要靠播种鳞芽进行无性繁殖，但多年繁殖后易受病毒感染而减产，且不能通过传统的杂交育种方法来改良大蒜品种。科研人员经过多年研究，恢复了大蒜的有性繁殖能力，并进行了相关的杂交育种实验。请回答下列问题;
（1）已知抗病大蒜品系具有显著的抵抗病虫害的能力，在生产上具有重要应用价值，但控制该性状的基因显性纯合时植株不能存活。用杂合抗病大蒜为亲本进行自交，其后代中抗病与不抗病植株的比例为_______。
（2）大蒜鳞茎颜色有红皮（显性）和白皮（隐性）2种表型，现欲研究大蒜鳞茎颜色和抗病能力
2
对性状的遗传是否遵循基因的自由组合定律，请以杂合的红皮抗病大蒜为研究材料，设计实验并预测可能的实验结果及结论。
2：1
提示：
（1）2：1
解析：由于题意显示抗病性状纯合时致死，故杂合抗病大蒜品种的基因型为Bb，自交后抗病Bb：不抗病bb=2:1。
（2）实验思路：取红皮抗病的双杂合子大蒜种子种植并让其自交，观察子代的大蒜鳞茎颜色和抗病能力。预期结果与结论：
①若出现4种表型且比例接近6:3:2:1，则控制大蒜鳞茎颜色和抗病能力的基因遵循自由组合定律。
②若出现2种表型且比例为2:1，则控制大蒜鳞茎颜色和抗病能力的基因不遵循基因的自由组合定律。
3.基因的自由组合定律在作物育种中可以用来预测某些重组性状出现的概率。在番茄培育时，研究者欲获得叶片缺刻、矮株、抗病的纯合体，而现有的品系分别为叶片缺刻、矮株、不抗萎蔫病的番茄品种（AAbbee），叶片缺刻、高株、不抗萎蔫病的番茄品种（AABBee），叶片完整、高株、抗萎蔫病的番茄品种（aaBBEE）（已知这
3对基因属于独立遗传）。请你为研究者选出合适的杂交亲本、设计合理的杂交方案，并预测获得叶片缺刻、矮株、抗病的纯合体的概率。
提示：亲本类型：AAbbee和aaBBEE
杂交方法：亲本杂交后获得F1，再让F1进行自交获得F2，从F2中选出表现型为叶片缺刻、矮茎、抗病的个体，单独种植并进行自交，后代不发生性状分离的即为符合要求的纯合子。概率：占F2中表现型为叶片缺刻、矮茎、抗病的个体总数的合占F2总数的1/36.
解析：由题干信息可知，叶片缺刻为显性，矮株为隐性，抗病为显性，若用AAbbee和AABBee，后代均不抗病，不符合要求，若用AAbbee和aaBBEE，后代均为杂合子，从自交后代中可选育出符合要求的品种，若用AABBee和aaBBEE，则后代均为高茎，也不符合要求，所以选用的亲本组合为AAbbee和aaBBEE。先让亲本进行杂交，获得F1，F1的基因型均为AaBbEe，再让F1进行自交，从F2中选出表现为叶片缺刻、矮茎抗病的个体，然后单独种植进行自交，后代不发生性状分离的个体即为符合要求的纯合子。在F2中表现为叶片缺刻、矮茎抗病的个体中，基因型及比例为1/9AAbbEE、2/9AAbbEe、2/9AabbE、4/9AabbEe，自交后代不发生性状分离的是AAbbEE，占F2中叶片缺刻、矮茎、抗病个体总数的1/9，占F2总数的1/9×1/4=1/36.
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《基因的自由组合定律在实践中的应用》教学设计
课题
第五节
基因的自由组合定律在实践中的应用
单元
第三章
学科
生物
年级
高一
学习目标与核心素养
运用遗传和变异的观点，解释基因的自由组合定律在现实生产生活中的应用。分析杂交育种示例，运用概率与统计的知识，探索科学育种的方法，承担科学知识服务于人类的社会责任。1.文化基础：运用基因的自由组合定律在现实生产生活中的应用。2.自主发展：运用概率与统计的知识，探索科学育种的方法。3.社会参与：运用遗传和变异的观点，承担科学知识服务于人类的社会责任。
重点
运用遗传和变异的观点，解释基因的自由组合定律在现实生产生活中的应用。
难点
运用概率与统计的方法分析遗传和变异现象。
教学过程
教学环节
教师活动
学生活动
设计意图
导入新课
播放视频《中国荷斯坦牛》黑白花奶牛学名叫荷斯坦牛，原产于荷兰，后被引种到世界各地。早在
19
世纪，中国就从国外引进各种类型的荷斯坦牛，与国内的黄牛杂交，经过多年选育，形成兼具双方特点的优良品种，称为中国荷斯坦牛，目前是我国产乳量最高、数量最多、分布最广的奶牛品种。除了奶牛，很多农作物品种也是通过杂交育种选育形成的。
课前查阅资料，观看视频《中国荷斯坦牛》，提出问题，分析问题，从现象看本质。
从现象看本质。讨论中国荷斯坦牛的育种过程，分析社会热点问题，联系生活实例，激发学生的学习兴趣。
讲授新课
提出问题：（1）为什么通过杂交能选育出优良品种?（2）杂交后代必定表现出优良性状吗?基因的自由组合定律对杂交育种有何指导意义?一、基因的自由组合定律在育种中的应用在农作物育种工作中，人们利用___________的方法，有目的地使生物不同品种间的____________________，以便使不同亲本的优良性状组合在一起，从而创造出对人类有益的_________________。资料探究：杂交育种示例______________是改良农作物品质、提高农作物产量的常用方法。遗传组成不同的________________产生的后代在_________________、抗逆性和产量等方面往往超过亲本。【
资料
1】在水稻中，易倒伏（D）对抗倒伏（d）是显性，抗稻瘟病（R）对不抗稻瘟病（r）是显性。有2个不同品种的纯系水稻，分别是易倒伏抗稻瘟病水稻和抗倒伏不抗稻瘟病水稻，人们将两者杂交，以获得能稳定遗传的_________________的双抗水稻，杂交过程。【资料
2】生产实践中，马铃薯品种是杂合体（有一对基因杂合即可称为杂合体），通常用块茎繁殖。现有的马铃薯品种有黄肉不抗病和白肉抗病
2
种，如果要选育_______________（AaBb）的马铃薯新品种，也可以通过2
个品种杂交来获得。分析讨论1.通过杂交，在
F2中出现的双抗水稻是稳定遗传的纯合品系吗?如果不是，还需要进行怎样的处理才能获得所需品种?提示：F2出现的双抗水稻既有纯合子也有杂合子。还需要进行不断自交才能获得所需品种。2.选育黄肉抗病的马铃薯新品种，应选用怎样的亲本类型?用遗传图解表示选育黄肉抗病马铃薯的杂交育种过程。提示：依题意，马铃薯为杂合体，则亲本黄肉不抗病和白肉抗病基因型分别为Aabb和aaBb,遗传图解右图：1.像马铃薯、甘薯等可以进行__________的农作物，通过不同品种间的杂交可直接获得________________。2.当所需_____________出现后，无须继续杂交，可直接选留所需要的个体，淘汰不符合要求的个体，之后进行_____________即可保持其_________________。3.在小麦、水稻的育种实践中，将2个或多个品种的______________组合在一起后，还须经过_______________，不断地择优汰劣，才能获得符合要求的新品种。4.要选育既抗倒伏又抗稻瘟病（________）的双抗水稻，一般是由易倒伏抗稻瘟病（________）和抗倒伏不抗稻瘟病（_________）的品种通过有性杂交而获得的。实际育种时，当首次在
F2中出现抗倒伏抗稻瘟病（______________）的个体后，需要经过多代自交，逐代筛选，直到得到符合要求的新品种（_____________）。杂交育种杂交育种迄今仍然是世界各国____________的主要手段，为满足人们的______、提高人们的_______________作出了重大贡献。播放视频《杂交育种》播放视频《杂交育种：一种获得新品种的方法》二、基因的自由组合定律在医学实践中的应用基因的自由组合定律不仅在___________方面有着广泛的应用，对人类某些性状的_____________及对________________等也有积极的指导意义。分枝法推算基因型和表型在遗传咨询中，预测_______________以上遗传病同时发生的风险时，可以采用分枝法推算后代____________________。案例：可以看出，人们可以根据基因的__________来分析2种或2种以上遗传病的_________，通过推断后代的_________，预测胎儿遗传病的___________，为_______________提供理论依据。多年来，____________________指导着科学家进行了无数科学实践，在___________、_____________等方面发挥了极大的作用，在解决__________的同时维护着_________，相信对今后的科学发展依然会有深远的影响。科学实践：尝试进行杂交实验选择当地容易得到的实验材料，如玉米、大豆、番茄、辣椒等，利用当地资源，如农田、大棚、学校的生物园等，也可以利用自家小院或者阳台，采用去雄、人工授粉、套袋等操作技术，尝试进行杂交育种实验。三、学业检测与巩固练习1.人类有多种血型系统，MN
血型系统和
Rh
血型系统是其中2
种。MN
血型系统中，血型由常染色体上的一对等位基因
M、N
控制，M
血型的基因型为
MM，N
血型的基因型为
NN，MN
血型的基因型为
MN;Rh
血型系统中，血型由另一对常染色体上的一对等位基因
R和r控制，RR
和
Rr表现为
Rh
阳性，rr表现为
Rh
阴性。（1）若某对夫妇中，丈夫和妻子的血型均为
MN
型-Rh
阳性，且已生出一个血型为
MN
型-Rh
阴性的儿子，则再生一个血型为
MN
型-Rh
型阳性女儿的概率是（
B
）。A.3/8
B.3/16
C.1/8
D.1/16提示：原因：熊猫血是Rh阴性血型的俗称，人类红细胞血型由多达二十多种的血型系统组成，ABO和Rh血型是与人类输血关系最为密切的两个血型系统。当一个人的红细胞上存在一种D血型物质(抗原)时，则称为Rh阳性，用Rh(+)表示；当缺乏D抗原时即为Rh阴性，用Rh(-)表示。Rh(-)是隐性基因。当Rh(+)的父母将有Rh(-)基因同时遗传给子代，其子一代才表现为Rh(-)东方人Rh阴性血型非常稀有，在中国汉族人群中的比例仅为0.2%至0.4%，其中AB型Rh阴性个体甚至不到万分之一；措施：可设立Rh阴性血采血点，进行宣传，鼓励中国积极献血；西方人Rh阴性血比较常见，可在大学设立Rh阴性血采血点，宣传希望外国留学生能参与献血等；少数民族尤其是苗族人中Rh阴性血的人比较多，可鼓励当地民众积极献血2.自然栽培的大蒜通常不育，主要靠播种鳞芽进行无性繁殖，但多年繁殖后易受病毒感染而减产，且不能通过传统的杂交育种方法来改良大蒜品种。科研人员经过多年研究，恢复了大蒜的有性繁殖能力，并进行了相关的杂交育种实验。请回答下列问题;（1）已知抗病大蒜品系具有显著的抵抗病虫害的能力，在生产上具有重要应用价值，但控制该性状的基因显性纯合时植株不能存活。用杂合抗病大蒜为亲本进行自交，其后代中抗病与不抗病植株的比例为_2：1__。（2）大蒜鳞茎颜色有红皮（显性）和白皮（隐性）2种表型，现欲研究大蒜鳞茎颜色和抗病能力
2
对性状的遗传是否遵循基因的自由组合定律，请以杂合的红皮抗病大蒜为研究材料，设计实验并预测可能的实验结果及结论。（2）在人类社会中，Rh
阴性血型比较罕见，因此又被称为"熊猫血型"。查阅资料，了解
Rh
阴性血型稀有的原因。与同学讨论，有哪些措施可以有效缓解稀有血型临床用血紧缺的状况?提示：（1）2：1
解析：由于题意显示抗病性状纯合时致死，故杂合抗病大蒜品种的基因型为Bb，自交后抗病Bb：不抗病bb=2:1。（2）实验思路：取红皮抗病的双杂合子大蒜种子种植并让其自交，观察子代的大蒜鳞茎颜色和抗病能力。预期结果与结论：①若出现4种表型且比例接近6:3:2:1，则控制大蒜鳞茎颜色和抗病能力的基因遵循自由组合定律。②若出现2种表型且比例为2:1，则控制大蒜鳞茎颜色和抗病能力的基因不遵循基因的自由组合定律。3.基因的自由组合定律在作物育种中可以用来预测某些重组性状出现的概率。在番茄培育时，研究者欲获得叶片缺刻、矮株、抗病的纯合体，而现有的品系分别为叶片缺刻、矮株、不抗萎蔫病的番茄品种（AAbbee），叶片缺刻、高株、不抗萎蔫病的番茄品种（AABBee），叶片完整、高株、抗萎蔫病的番茄品种（aaBBEE）（已知这
3对基因属于独立遗传）。请你为研究者选出合适的杂交亲本、设计合理的杂交方案，并预测获得叶片缺刻、矮株、抗病的纯合体的概率。提示：亲本类型：AAbbee和aaBBEE杂交方法：亲本杂交后获得F1，再让F1进行自交获得F2，从F2中选出表现型为叶片缺刻、矮茎、抗病的个体，单独种植并进行自交，后代不发生性状分离的即为符合要求的纯合子。概率：占F2中表现型为叶片缺刻、矮茎、抗病的个体总数的合占F2总数的1/36.解析：由题干信息可知，叶片缺刻为显性，矮株为隐性，抗病为显性，若用AAbbee和AABBee，后代均不抗病，不符合要求，若用AAbbee和aaBBEE，后代均为杂合子，从自交后代中可选育出符合要求的品种，若用AABBee和aaBBEE，则后代均为高茎，也不符合要求，所以选用的亲本组合为AAbbee和aaBBEE。先让亲本进行杂交，获得F1，F1的基因型均为AaBbEe，再让F1进行自交，从F2中选出表现为叶片缺刻、矮茎抗病的个体，然后单独种植进行自交，后代不发生性状分离的个体即为符合要求的纯合子。在F2中表现为叶片缺刻、矮茎抗病的个体中，基因型及比例为1/9AAbbEE、2/9AAbbEe、2/9AabbE、4/9AabbEe，自交后代不发生性状分离的是AAbbEE，占F2中叶片缺刻、矮茎、抗病个体总数的1/9，占F2总数的1/9×1/4=1/36.
【学习活动一】学生带着问题阅读课本，分析基因的自由组合定律在育种中的应用。小组讨论，从资料中分析基因自由组合定律规律。小组讨论，分析资料，解决问题。【学习活动二】学生阅读，分组讨论实际案例，了解利用基因自由组合定律育种方法。【学习活动三】学生阅读，分析基因的自由组合定律在医学实践中的应用。根据所学，完成相关练习
举例分析基因的自由组合定律在育种中的应用带着问题，，培养学生获取信息的能力，加深学生对概念的认识，激发学生的科学研究的兴趣。分组辩论，引导学生认识到要基于科学可靠的证据，以及合乎逻辑的推理判断，把握规律。小组讨论，分析资料，培养学生获取信息的能力，提升解决实际问题的能力。通过案例分析，培养学生获取信息的能力，锻炼学生的语言表达能力，提高学生分析问题，解决问题的能力。通过分析基因的自由组合定律在医学实践中的应用，使学生更加直观、深入了解，树立科学普结构，利用医学应用等相关知识的认识，提高社会责任感。回顾旧知，巩固和应用所学知识。
课堂小结
1.不同品种间的杂交可直接获得杂种优势。淘汰不符合要求的个体，之后进行无性繁殖即可保持其优良性状。2.在小麦、水稻的育种实践中，将
2个或多个品种的优良性状组合在一起后，还须经过多代自交，不断地择优汰劣，才能获得符合要求的新品种。3.基因的自由组合定律不仅在动植物育种方面有着广泛的应用，对人类某些性状的遗传方式的推断及对遗传病的风险预测等也有积极的指导意义。
板书
基因的自由组合定律在实践中的应用基因自由组合定律在育种中的应用案例：水稻杂交育种、马铃薯杂交基因自由组合定律在医学中的应用案例分析：分枝法推算基因型和表型
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精品试卷·第
2
页
（共
2
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