新教材生物人教版必修2学案1-2孟德尔的豌豆杂交实验（二）

第2节孟德尔的豌豆杂交实验(二)核心素养能力培优知识点一两对相对性状的杂交实验1．两对相对性状的杂交实验——提出问题：(1)实验过程：(2)实验分析：①两亲本无论正交还是反交，F1均为黄色圆粒，说明豌豆的粒色和粒形中显性性状分别是黄色和圆粒。②F2中除了出现亲本类型外，还出现的两种新类型是黄色皱粒和绿色圆粒。③每对性状都遵循基因的分离定律。2．对自由组合现象的解释——提出假设：(1)性状由遗传因子控制。①亲本中纯种黄色圆粒和纯种绿色皱粒豌豆的遗传因子组成分别是YYRR、yyrr。②F1的遗传因子组成为YyRr。(2)F1产生配子的种类及比例。①假说：F1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自由组合。②F1产生配子的种类及比例：YRyRYryr＝1111。(3)F1受精时，雌雄配子随机结合。①配子结合方式：16种。②遗传因子组合形式：9种。③F2的性状表现：4种。3．对自由组合现象解释的验证——演绎验证：(1)方法：测交——F1(YyRr)与隐性纯合子(yyrr)杂交。(2)遗传图解：(3)实验结论。①F1是杂合子，遗传因子组成是YyRr。②F1产生了4种类型的配子：YR、Yr、yR、yr，比例相等。4．自由组合定律的内容——得出结论：(1)发生时间：形成配子时。(2)遗传因子间的关系：控制不同性状的遗传因子的分离和组合是互不干扰的。(3)得出结论：在形成配子时，决定同一性状的成对的遗传因子彼此分离，决定不同性状的遗传因子自由组合。5．孟德尔获得成功的原因及孟德尔遗传规律的再发现下列关于孟德尔获得成功的原因及相关概念叙述错误的有②④⑤。①先分析一对相对性状的遗传，再分析多对相对性状的遗传②孟德尔运用假说—演绎的方法分析实验结果③选用豌豆作为实验材料是孟德尔获得成功的原因之一④D与D、D与d均属于等位基因⑤基因型相同的个体，表型一定相同1．F1产生配子的分析：2．F2表型的分析：两对相对性状的分离是各自独立的，二者之间自由组合。3．F2基因型的分析：控制每对相对性状的等位基因相互独立、互不干扰，二者之间自由组合。4．F2表型与基因型的对应关系：★思考·讨论1．现有黄色圆粒豌豆种子，欲确定其基因型，请讨论并写出实验思路。(科学探究)提示：将该种子种下，长成植株后让其与绿色皱粒种子长成的植株杂交，观察子代种子的表型(或让其自交，观察子代种子的表型)。1．如图表示豌豆杂交实验时F1自交产生F2的结果统计。对此说法不正确的是(B)A．这个结果能够说明黄色和圆粒是显性性状B．这两对相对性状的遗传只遵循分离定律C．F1的表型和基因型能确定D．亲本的表型和基因型不能确定解析：在F2中，黄色圆粒绿色圆粒黄色皱粒绿色皱粒≈9331，说明黄色和圆粒是显性性状，而且这两对相对性状的遗传遵循自由组合定律，A正确、B错误；若Y和y分别控制黄色和绿色，R和r分别控制圆粒和皱粒，则F1的基因型为YyRr，表型为黄色圆粒，C正确；亲本的基因型为YYRR和yyrr或者为YYrr和yyRR，表型为黄色圆粒和绿色皱粒或者为黄色皱粒和绿色圆粒，因此亲本的表型和基因型不能确定，D正确。★素养·探究——母题追问(1)科学思维——分析与讨论F2的四种性状表现中，不同于亲本的类型(重组类型)是什么？所占的比例是多少？提示：由于亲本表型为黄色圆粒和绿色皱粒或者为黄色皱粒和绿色圆粒，所以F2中重组类型是黄色皱粒和绿色圆粒或者黄色圆粒和绿色皱粒，所占的比例为3/16＋3/16＝3/8或1－3/8＝5/8。(2)科学思维——归纳与概括在亲本为黄色圆粒和绿色皱粒的杂交实验中，黄色圆粒分别作为父本或母本的结果是否相同？为什么？提示：相同。因为在每一对相对性状的杂交实验中，以显性个体或隐性个体作为母本，其结果都是显性隐性为31，所以两对相对性状的杂交实验中，正交与反交的结果也是相同的。2．孟德尔选用纯种黄色圆粒豌豆和纯种绿色皱粒豌豆进行两对相对性状的杂交实验，以下说法正确的是(B)A．只能对黄色圆粒豌豆进行去雄，采集绿色皱粒豌豆的花粉B．豌豆的黄色和绿色是指子叶的颜色而不是种皮的颜色C．F2中亲本所没有的性状组合豌豆占总数的7/16D．对每对相对性状单独进行分析，F2出现121的性状分离比解析：孟德尔选用纯种黄色圆粒豌豆和纯种绿色皱粒豌豆进行两对相对性状的杂交实验过程中，无论是正交还是反交都得到了相同的结论，所以黄色圆粒豌豆既可作为母本也可作为父本，A错误；在两对相对性状的杂交实验中，F2出现了亲本的性状组合：黄色圆粒和绿色皱粒，也出现了亲本所没有的性状组合：绿色圆粒和黄色皱粒，其中，亲本所没有的性状组合占总数的6/16，C错误；孟德尔对每对相对性状单独进行分析，结果发现每对相对性状的遗传都遵循分离定律，即后代的性状分离比为31,121是遗传因子组合类型的分离比，D错误；豌豆的黄色和绿色是指子叶的颜色，B正确。知识点二孟德尔遗传规律的应用1．指导动植物育种：杂交育种：人们有目的地将具有不同优良性状的两个亲本杂交，使两个亲本的优良性状组合在一起，再筛选出所需要的优良品种。2．在医学实践中的应用：依据分离定律和自由组合定律，对某些遗传病在后代中的患病概率作出科学的推断，从而为遗传咨询提供理论依据。1．自由组合问题的解题方法——分解组合法：(1)原理：分离定律是自由组合定律的基础。(2)解题思路及实例：①解题思路：首先将自由组合定律问题转化为若干个分离定律问题。在独立遗传的情况下，有几对基因就可分解为几个分离定律问题。②实例分析：如AaBb×Aabb可分解为如下两个分离定律：Aa×Aa；Bb×bb，然后再将多对基因综合起来进行分析，按照数学上的“乘法原理”和“加法原理”，根据题目要求的实际情况进行重组。(3)常见类型及解题规律：题型分类解题规律示例种类问题配子类型(配子种类数)2n(n为等位基因对数)AaBbCCDd产生配子种类数为2×2×1×2＝8(种)配子间结合方式配子间结合方式的种类数等于配子种类数的乘积AaBbCc×aaBbCC配子间结合方式的种类数为8×2＝16(种)子代基因型(或表型)种类双亲杂交(已知双亲基因型)，子代基因型(或表型)种类数等于各性状按分离定律所求基因型(或表型)种类数的乘积AaBbCc×Aabbcc，子代基因型为3×2×2＝12(种)，表型为2×2×2＝8(种)概率问题基因型(或表型)的比例按分离定律求出相应基因型(或表型)的比例，然后利用乘法原理进行组合AABbDd×aaBbdd，F1中AaBbDd所占的比例为1×1/2×1/2＝1/4纯合子或杂合子出现的比例按分离定律求出纯合子的概率的乘积为纯合子出现的比例，杂合子概率＝1－纯合子的概率AABbDd×AaBBdd杂交，后代中纯合子所占比例为1/2×1/2×1/2＝1/82.验证不同对遗传因子是否独立遗传：(1)通过配子验证：以AaBb为例，若产生4种类型的配子，则说明两对遗传因子独立遗传。(2)通过自交法验证：以AaBb为例，若自交后代性状分离比为9331，则说明两对遗传因子独立遗传。(3)通过测交法验证：以AaBb为例，若测交后代性状分离比为1111，则说明两对遗传因子独立遗传。★思考·讨论2．某植物的花色由多对独立遗传的等位基因控制，每对等位基因至少都有一个显性基因时才开红花，其余开白花。某个每对基因均杂合的个体自交，子代中红花白花＝2737。请分析该植物的花色至少由几对等位基因控制。(科学思维)提示：某个每对基因均杂合的个体自交，子代中红花白花＝2737，即红花个体占全部个体的比例为27÷(27＋37)＝27/64＝(3/4)3，所以可判断该植物的花色至少由3对等位基因控制。3．已知A与a、B与b、C与c3对基因自由组合，基因型分别为AaBbCc、AabbCc的两个个体进行杂交。下列关于杂交后代的推测，正确的是(D)A．表型有8种，AaBbCc个体的比例为1/16B．表型有4种，aaBbcc个体的比例为1/16C．表型有8种，Aabbcc个体的比例为1/8D．表型有8种，aaBbCc个体的比例为1/16解析：根据自由组合定律可知，3对性状可产生的后代表型为2×2×2＝8(种)，AaBbCc个体的比例为1/2×1/2×1/2＝1/8，Aabbcc个体的比例为1/2×1/2×1/4＝1/16，aaBbCc个体的比例为1/4×1/2×1/2＝1/16。★素养·探究——情境迁移(1)若两个豌豆亲本杂交，基因遗传遵循自由组合定律，其子代的基因型是1yyRR、1yyrr、1YyRR、1Yyrr、2yyRr、2YyRr，写出这两个亲本的基因型。(科学思维)提示：子代基因型中Yyyy＝11，故亲本基因型为Yy×yy；子代基因型中RRRrrr＝121，故亲本基因型为Rr×Rr，组合即得亲本基因型为yyRr和YyRr。(2)豌豆的花色有紫色和白色两种，必须同时具有基因Y和R才能开紫花。科学家在实验中发现，两株白花豌豆甲和乙杂交，所得子一代全为紫花。(科学思维)①结合上述信息，写出甲和乙的基因型。②若子一代所得紫花植株自交，则子二代全是紫花吗？提示：①yyRR和YYrr(顺序可颠倒)。②不全是。紫花白花＝974．青蒿素是治疗疟疾的重要药物，中国药学家屠呦呦因研究青蒿素获得2015年诺贝尔生理学或医学奖。假设野生型青蒿白青秆(A)对紫红秆(a)为显性，稀裂叶(B)对分裂叶(b)为显性，两对性状独立遗传，若只考虑这两对相对性状，则野生型青蒿最多有9种基因型；若F1中白青秆、稀裂叶植株所占比例为3/8，则其杂交亲本的基因型组合为AaBb×aaBb或AaBb×Aabb，该F1中紫红秆、分裂叶植株所占比例为1/8。提示：因这两对性状独立遗传，若只考虑这两对相对性状，该生物个体的基因型最多有9种；F1中白青秆、稀裂叶植株为“双显”类型，其比例为3/8[即(1/2)×(3/4)]，所以亲本的基因型组合为AaBb×aaBb或AaBb×Aabb，F1中紫红秆、分裂叶植株(双隐)的比例为1/8。课题调研：实验设计的一般思路[典范例题]玉米籽粒的有色对无色为显性，饱满对皱缩为显性。现提供纯种有色饱满籽粒与纯种无色皱缩籽粒若干。设计实验，探究这两对性状的遗传是否符合自由组合定律。(假设实验条件满足实验要求)实验步骤：(1)选取____________与____________作为亲本杂交得F1。(2)取F1植株(20株)________。(3)收获种子并统计不同表型的数量比。(4)结果预测和结论：①若F1自交(或测交)后代有4种表型且比例为9331(或1111)，则____________；②若__________________________，则不符合自由组合定律。[模板构建·思路导引]生物实验设计是一种考查学生能力的综合性题型。这种试题有一定的开放性，能够考查学生收集和处理信息的能力、分析综合的能力、探究创新的能力。遗传规律建立在实验基础之上，实验设计是研究遗传问题的常用方法之一，遗传实验设计题具有以下几个操作程序：eq\a\vs4\al(选材)依据实验目的选取交配个体，若题目为探究某个体的基因组成，应以该个体为亲本，然后根据杂交后代性状不同再选取另一亲本eq\a\vs4\al(交配)对所选亲本设计交配方案，如杂交、自交等；如果一代交配不能达到目的，还需要选取子代进行第二代交配eq\a\vs4\al(观察)观察统计子代是否出现相应性状；还要统计相关的数据eq\a\vs4\al(分析)根据统计的数据，找出相关的比例，然后推测相关的表型、基因型及比例[规范答案·警示失误]解析：充分运用和借鉴孟德尔实验过程，考虑实验设计步骤。本实验是探究性实验，结果不唯一。探究这两对性状的遗传是否符合自由组合定律可用杂合子自交，也可以用杂合子测交，看后代的不同表型的数量比是否符合9331或1111，如果符合，就遵循自由组合定律，否则不符合。答案：(1)有色饱满籽粒无色皱缩籽粒(2)自交(或测交)(4)①符合自由组合定律②F1自交后代表型比例不符合9331(或F1测交后代表型比例不符合1111)课堂对点素养达标一、选择题1．孟德尔用豌豆做两对相对性状的遗传实验不必考虑的是(D)A．亲本双方都必须是纯合子B．两对相对性状各自要有显隐性关系C．对母本去雄，授以父本花粉D．显性亲本做父本，隐性亲本做母本解析：做两对相对性状的遗传实验时，要求是纯合亲本杂交；两对相对性状中每一对相对性状的遗传都遵循基因分离定律，即两对相对性状各自有显隐性关系；以豌豆为实验材料，为避免自然条件下的自花传粉，要对母本去雄，授以父本的花粉，故四个选项中，A、B、C项均需考虑。由于不管是正交还是反交，结果都一样，故不需考虑显性亲本做父本，隐性亲本做母本，所以答案为D。2．下列关于紫花豌豆与白花豌豆杂交实验的叙述，正确的是(D)A．豌豆花瓣开放时需对母本去雄以防自花授粉B．完成人工授粉后仍需套上纸袋以防自花授粉C．F1自交，其F2中出现白花的原因是性状分离D．F1全部为紫花是由于紫花基因对白花基因为显性解析：本题考查孟德尔一对相对性状的杂交实验，意在考查考生的理解能力。豌豆为闭花授粉，花瓣开放时已经完成授粉，因此需在花蕾期花粉未成熟时对母本去雄以防自花授粉，A错误；完成人工授粉后，为了防止外来花粉对其授粉，需对其进行套袋处理，B错误；F1为杂合子，自交后其F2中出现白花的现象是性状分离现象，原因是F1减数分裂时等位基因分离，C错误；F1全部为紫花是因为紫花基因对白花基因为显性，D正确。3．下列关于孟德尔两对相对性状杂交实验的叙述，错误的是(C)A．两对相对性状分别由两对遗传因子控制B．每一对遗传因子的传递都遵循分离定律C．F1细胞中控制两对性状的遗传因子相互融合D．F2中有16种组合、9种基因型和4种表型解析：本题主要考查两对相对性状的杂交实验。解答本题可从以下几点分析：①明确两对相对性状杂交实验的过程及结果。②回忆孟德尔对自由组合现象的解释。③注意自由组合的这几对遗传因子仍符合分离定律。孟德尔对F2中两种性状之间发生自由组合的解释是：两对相对性状分别由两对遗传因子控制，控制两对相对性状的两对遗传因子的分离和组合是互不干扰的，其中每一对遗传因子的传递都遵循分离定律。这样，F1产生雌雄配子各4种，数量比接近1111，配子随机结合，则F2中有16种组合、9种基因型和4种表型。4．控制棉花纤维长度的三对等位基因A/a、B/b、C/c对长度的作用相等，这三对基因的遗传遵循基因的自由组合定律。已知基因型为aabbcc的棉纤维长度为6厘米，每个显性基因增加纤维长度2厘米。棉花植株甲(AABbcc)与乙(aaBbCc)杂交，则F1的棉纤维长度范围是(C)A．6～14厘米 B．6～16厘米C．8～14厘米 D．8～16厘米解析：本题考查基因的自由组合定律，意在考查学生的理解能力和分析推理能力。棉花植株甲(AABbcc)与乙(aaBbCc)杂交，F1棉花中至少含有一个显性基因A，即基因型为Aabbcc，纤维长度最短为6＋2＝8(厘米)；F1棉花中最多含4个显性基因，即基因型为AaBBCc，纤维长度最长为6＋2×4＝14(厘米)。5．豌豆子叶的黄色(Y)、圆粒种子(R)均为显性，两亲本杂交的F1表型如下图所示。让F1中黄色圆粒豌豆与绿色皱粒豌豆杂交，F2的性状分离比不可能为(多选)(BCD)A．2211 B．1111C．9331 D．3131解析：由F1圆粒皱粒＝31，知亲代相应基因型为Rr×Rr；由F1黄色绿色＝11，知亲代相应基因型为Yy×yy，故亲代基因型为YyRr×yyRr。F1中黄色圆粒豌豆的基因型为1/3YyRR、2/3YyRr，F1中绿色皱粒豌豆基因型为yyrr。按如下计算：1/3YyRR×yyrr→1/6YyRr、1/6yyRr；2/3YyRr×yyrr→1/6YyRr、1/6Yyrr、1/6yyRr、1/6yyrr。综合考虑两项结果，得YyRryyRrYyrryyrr＝2211。二、非选择题6.下面是关于生命科学发展史和科学方法的问题。孟德尔在总结了前人失败原因的基础