备考2024届高考生物一轮复习讲义第五章基因的传递规律课时2基因的自由组合定律

课时2基因的自由组合定律课标要求核心考点五年考情核心素养对接阐明有性生殖中基因的分离和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的自由组合定律2023：辽宁T24、山东T23、湖北T14、新课标T5、全国乙T6、全国甲T32（2）（3）；2022：山东T17、湖南T15、辽宁T25、全国甲T6和T32（2）、浙江6月T28（4）（5）、浙江1月T28、海南T18（2）（4）、北京T18（2）、江苏T23；2021：山东T6、海南T23、湖南T17、全国乙T6和T32、全国甲T5和T32（2）（3）（4）、湖北T19、福建T19（2）、重庆T10、浙江6月T3；2020：山东T23、全国ⅡT32、天津T17（2）、浙江7月T23和T28（2）（3）、浙江1月T28、江苏T32；2019：江苏T32、全国ⅠT32、全国ⅡT32、浙江4月T31、海南T281.生命观念——结构与功能观：从细胞水平和分子水平阐述基因的自由组合定律。2.科学思维——演绎与推理：解释两对相对性状的杂交实验，总结自由组合定律的本质；归纳与概括：自由组合定律和分离定律的区别与联系。3.科学探究——实验设计与实验结果分析：验证基因的自由组合定律，探究基因在染色体上的位置。4.社会责任——通过解释、解决生产实践中的一些遗传学问题，落实社会责任素养命题分析预测1.本部分内容是高考试题不断推陈出新的发源地，称为“百变遗传”。几乎每套试卷均有一道考查基因自由组合定律的试题，多数试题综合性强，常借助数学模型或概念模型对两对或多对等位基因的遗传或9：3：3：1的变式进行考查。另外，遗传实验设计与分析也是近年高考命题的热点之一。2.预计2025年高考命题可能以遗传图解、表格、文字信息等为载体，结合减数分裂、伴性遗传、人类遗传病、生物育种等内容综合考查自由组合定律的应用和遗传实验的设计等1.两对相对性状杂交实验的“假说—演绎”分析重组类型常见误区（1）明确重组类型的含义：重组类型包括不同性状的重组、非等位基因的重组两种情况；不同性状的重组类型通常可以直接观察到，进而统计其所占比例；非等位基因的重组类型通常不能直接观察到，可通过表型比例推断其所占比例。（2）具有两对相对性状的纯合亲本杂交，F1自交所得的F2中，与亲本表型相同的个体所占比例并不都是10/16，性状重组类型所占比例并不都是6/16。如当亲本基因型为YYrr和yyRR时，F2中与亲本表型相同的个体所占比例为6/16，性状重组类型所占比例为10/16。2.基因的自由组合定律（1）内容①控制不同性状的[8]遗传因子（或基因）的分离和组合是互不干扰的。②在形成配子时，决定同一性状的成对的[9]遗传因子（或基因）彼此分离，决定不同性状的遗传因子（或基因）[10]自由组合。（2）细胞学基础（以精原细胞减数分裂为例）（3）解读3.辨析等位基因和非等位基因位置关系其他基因与A的关系其他基因与A的行为与遗传定律的关系等位基因aa与A分离，发生在减数分裂Ⅰ后期孟德尔“分离定律”的细胞学基础非等位基因B、b①b与A连锁，b、A进入同一个配子；②通过B与b之间互换，B与A重组后可进入同一个配子，互换发生于减数分裂Ⅰ前期摩尔根“连锁互换定律”的细胞学基础C、c①c与A连锁，c、A进入同一个配子；②通过C与c之间互换，C与A重组后可进入同一个配子，互换发生于减数分裂Ⅰ前期D、dD和d均能与A自由组合，发生在减数分裂Ⅰ后期孟德尔“自由组合定律”的细胞学基础4.孟德尔获得成功的原因基础自测1.F1（基因型为YyRr）在产生配子时，每对遗传因子彼此分离，不同对的遗传因子自由组合。（√）2.F2的黄色圆粒中，只有基因型为YyRr的个体是杂合子，其他的都是纯合子。（×）3.F1（基因型为YyRr）产生基因型为YR的卵细胞和基因型为YR的精子数量之比为1：1。（×）4.在进行减数分裂的过程中，等位基因彼此分离，非等位基因表现为自由组合。（×）5.某个体自交后代的表型比例为3：1，则说明此性状是由一对等位基因控制的。（×）6.“先研究基因的行为变化，后研究性状分离现象”是孟德尔获得成功的原因之一。（×）7.对杂交育种起指导作用的是基因的自由组合定律，因此杂交育种和分离定律无关。（×）深度思考1.在进行豌豆杂交实验之前，孟德尔曾花了几年时间研究山柳菊，结果却一无所获，其原因主要有哪些？提示①山柳菊没有既容易区分又可以连续观察的相对性状。②山柳菊有时进行有性生殖，有时进行无性生殖。③山柳菊的花小，难以做人工杂交实验。2.孟德尔实验中为什么要进行正交和反交实验？提示进行正交和反交实验是为了判断性状的遗传是否和母本有关。3.孟德尔两对相对性状的杂交实验中，F2出现9：3：3：1的比例需满足什么条件？提示①所研究的每一对相对性状只受一对等位基因控制，而且等位基因间的显隐性关系为完全显性。②必须是两对等位基因分别位于两对同源染色体上。③不同类型的雌雄配子都能发育良好，且受精的机会均等。④所有后代都应处于比较一致的环境中，而且存活率相同。⑤实验的群体要足够大，个体数量要足够多。4.受精时，雌雄配子的结合是随机的，雌雄配子的随机结合是不是基因的自由组合？为什么？提示不是。雌雄配子的随机结合发生在受精作用阶段，基因的自由组合发生在配子产生过程中，所以雌雄配子的随机结合不是基因的自由组合。5.基因型为AaBb的个体自交，后代一定有4种表型、9种基因型吗？为什么？提示不一定。若两对等位基因位于两对同源染色体上，基因型为AaBb的个体自交，后代中一定有9种基因型，但不一定有4种表型，比如A对a为不完全显性时会产生6种表型；若两对等位基因位于一对同源染色体上，该个体自交，后代可能出现AABB、AaBb、aabb或AAbb、AaBb、aaBB3种基因型。6.在两对相对性状的杂交实验中，两亲本的杂交后代出现1：1：1：1的比例，能否证明两对性状独立遗传？提示不一定。在两对相对性状的杂交实验中，若是YyRr与yyrr杂交，后代出现1∶1∶1∶1的比例，可以说明两对性状独立遗传；若是Yyrr与yyRr杂交，其后代也会出现1∶1∶1∶1的比例，不能说明两对性状独立遗传。研透高考明确方向命题点1两对相对性状杂交实验的过程1.袁隆平被誉为“世界杂交水稻之父”。现有高秆抗锈病（DDTT）和矮秆不抗锈病（ddtt）的两个品种的水稻（矮秆水稻具有抗倒伏的特征），控制两对相对性状的基因分别位于两对同源染色体上。利用杂交的方法，获得抗倒伏且抗锈病的品种。以下相关叙述错误的是（B）A.F1只有1种表型B.F1自交得F2，F2中符合生产需求且能稳定遗传的水稻占3/16C.F1自交得F2，F2中有4种表型D.此水稻杂交的过程遵循孟德尔自由组合定律解析高秆抗锈病（DDTT）和矮秆不抗锈病（ddtt）品种的水稻杂交，F1的基因型为DdTt，只有1种表型，即高秆抗锈病，A正确；F1自交得F2，F2中纯合矮秆抗锈病的水稻（ddTT）占1/4×1/4＝1/16，B错误；F1自交得F2，F2中有4种表型，分别为高秆抗锈病、高秆不抗锈病、矮秆抗锈病、矮秆不抗锈病，C正确；此水稻杂交的过程涉及位于两对同源染色体上的两对等位基因，遵循自由组合定律，D正确。命题变式（1）[跨模块综合型]上述培育新品种的方法属于杂交育种，该育种方法的原理是基因重组。（2）[设问拓展型]F2中共有9种基因型，其中最理想的基因型是ddTT。（3）[跨模块综合型]要获得理想基因型还可以采用单倍体育种的方法，该方法的优点是明显缩短育种年限。2.[2024郑州四十七中模拟]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（C）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，这两株植株基因型不同的概率为4/9D.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解析连锁的两对等位基因都遵循分离定律，但不遵循自由组合定律，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，A错误；F1产生的雄配子总数往往多于雌配子总数，B错误；F2的绿色圆粒植株的基因型为1/3yyRR、2/3yyRr，从中任取两株，这两株植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，C正确；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（绿色皱粒）的后代，故后代出现绿色皱粒的概率为4/9×1/16＝1/36，D错误。命题点2自由组合定律的实质和验证3.[2024山东省实验中学模拟]某单子叶植物非糯性（A）对糯性（a）为显性，抗病（T）对易染病（t）为显性，花粉粒长形（D）对圆形（d）为显性，三对等位基因分别位于三对同源染色体上，非糯性花粉遇碘变蓝黑色，糯性花粉遇碘变橙红色。现有四种纯合子，基因型分别为①AATTdd、②AAttdd、③AAttDD、④aattdd。下列说法正确的是（C）A.选择①和③为亲本进行杂交，可通过观察F1的花粉来验证自由组合定律B.任意选择上述纯合子中的两种进行杂交，都可通过观察F1的花粉粒形状来验证分离定律C.选择①和④为亲本进行杂交，将杂交所得的F1的花粉涂在载玻片上，加碘液染色，显微镜下观察，蓝黑色花粉粒：橙红色花粉粒＝1：1D.选择①和②为亲本进行杂交，F1自交得F2，可通过观察F2植株的表型及比例来验证自由组合定律解析由于易染病与抗病基因的表型不能在配子中体现，因此不能选择①和③杂交，通过观察F1的花粉来验证自由组合定律，A错误；只有③中含有D基因，因此若要通过观察F1的花粉粒形状来验证分离定律，只能选择③与其他纯合子进行杂交，而不能任意选择两种进行杂交，B错误；由于易染病与抗病基因的表型不在配子中表现，选择①和④进行杂交时，F1的基因型为AaTtdd，F1产生非糯性花粉和糯性花粉的概率均为1/2，由于非糯性花粉遇碘液变蓝黑色、糯性花粉遇碘液变橙红色，因此将杂交所得的F1的花粉涂在载玻片上，加碘液染色，在显微镜下可观察到蓝黑色花粉粒：橙红色花粉粒＝1：1，C正确；①和②进行杂交，F1的基因型为AATtdd，表现为非糯性抗病圆形花粉粒，由于只有一对基因（抗病基因和易染病基因）杂合，因此不能通过观察F2植株的表型及比例来验证自由组合定律，D错误。4.[2023辽宁节选，9分]萝卜是雌雄同花植物，其贮藏根（萝卜）红色、紫色和白色由一对等位基因W、w控制，长形、椭圆形和圆形由另一对等位基因R、r控制。一株表型为紫色椭圆形萝卜的植株自交，F1的表型及其比例如下表所示。回答下列问题：F1表型红色长形红色椭圆形红色圆形紫色长形紫色椭圆形紫色圆形白色长形白色椭圆形白色圆形比例121242121注：假设不同基因型植株个体及配子的存活率相同。（1）控制萝卜颜色和形状的两对基因的遗传遵循（填“遵循”或“不遵循”）孟德尔第二定律。（2）为验证上述结论，以F1为实验材料，设计实验进行验证：①选择萝卜表型为紫色椭圆形和红色长形的植株作亲本进行杂交实验。②若子代表型及其比例为红色长形：红色椭圆形：紫色长形：紫色椭圆形＝1：1：1：1，则上述结论得到验证。（3）表中F1植株纯合子所占比例是1/4；若表中F1随机传粉，F2植株中表型为紫色椭圆形萝卜的植株所占比例是1/4。解析（1）F1中红色长形：红色椭圆形：红色圆形：紫色长形：紫色椭圆形：紫色圆形：白色长形：白色椭圆形：白色圆形＝1：2：1：2：4：2：1：2：1，比例为9：3：3：1的变式，两对性状的遗传遵循自由组合定律，即遵循孟德尔第二定律。（2）F1中红色：紫色：白色＝1：2：1，长形：椭圆形：圆形＝1：2：1，只考虑一种性状，红色、白色、长形、圆形均是纯合子，紫色和椭圆形均为杂合子，则紫色椭圆形萝卜植株的基因型为WwRr，红色长形植株的基因型有四种可能：WWRR、WWrr、wwRR、wwrr。若两对基因独立遗传，紫色椭圆形的植株（WwRr）产生的配子种类及比例为WR、Wr、wR、wr＝1：1：1：1；不管红色长形植株的基因型是四种可能中的哪种，其都只产生一种配子（WR或Wr或wR或wr）。因此，可选择F1中萝卜表型为紫色椭圆形和红色长形的植株作亲本进行杂交实验，观察、统计子代的表型。该杂交实验中选用的红色长形植株的基因型及其对应的分析如表：选用的红色长形植株的基因型萝卜基因型与表型对应关系紫色椭圆形（WwRr）和红色长形植株杂交产生的子代基因型及表型颜色形状种类比例WWRR红色：WW紫色：Ww白色：ww长形：RR椭圆形：Rr圆形：rrWWRR（红色长形）、WWRr（红色椭圆形）、WwRR（紫色长形）、WwRr（紫色椭圆形）1：1：1：1WWrr红色：WW紫色：Ww白色：ww长形：rr椭圆形：Rr圆形：RRWWRr（红色椭圆形）、WWrr（红色长形）、WwRr（紫色椭圆形）、Wwrr（紫色长形）1：1：1：1wwRR红色：ww紫色：Ww白色：WW长形：RR椭圆形：Rr圆形：rrWwRR（紫色长形）、WwRr（紫色椭圆形）、wwRR（红色长形）、wwRr（红色椭圆形）1：1：1：1wwrr红色：ww紫色：Ww白色：WW长形：rr椭圆形：Rr圆形：RRWwRr（紫色椭圆形）、Wwrr（紫色长形）、wwRr（红色椭圆形）、wwrr（红色长形）1：1：1：1由表可知，若两对基因独立遗传，不管纯合的红色长形植株的基因型是哪种，其与紫色椭圆形植株杂交，子代的表型及其比例均为红色椭圆形：红色长形：紫色椭圆形：紫色长形＝1：1：1：1。综上分析，选择F1中表型为紫色椭圆形和红色长形的植株作亲本进行杂交实验，若子代表型及比例为红色椭圆形：红色长形：紫色椭圆形：紫色长形＝1：1：1：1，则可验证控制萝卜颜色和形状的两对基因的遗传遵循孟德尔第二定律。（3）紫色椭圆形萝卜（WwRr）的植株自交，得到F1，表中F1植株纯合子的基因型为WWRR、WWrr、wwRR、wwrr，所占比例是1/4。若表中F1随机传粉，就萝卜的颜色而言，F1产生的配子为1/2W、1/2w，雌雄配子随机结合，F2中紫色植株（Ww）占1/2；就萝卜的形状而言，F1产生的配子为1/2R、1/2r，雌雄配子随机结合，F2中椭圆形植株（Rr）占1/2，因此，F2植株中表型为紫色椭圆形萝卜的植株所占比例是1/2×1/2＝1/4。通性通法验证两对等位基因（A/a、B/b）的遗传是否遵循自由组合定律的方法验证方法结论自交法AaBb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，性状由位于两对同源染色体上的两对等位基因控制测交法AaBb测交后代的性状比例为1：1：1：1，则符合基因的自由组合定律，性状由位于两对同源染色体上的两对等位基因控制花粉鉴定法若AaBb产生四种花粉，比例为1：1：1：1，则符合基因的自由组合定律单倍体育种法取AaBb的花粉，进行花药离体培养，用秋水仙素处理单倍体幼苗，若植株有四种表型，比例为1：1：1：1，则符合基因的自由组合定律注意：（1）遵循自由组合定律的情况下，其中的任意一对等位基因的遗传一般都遵循分离定律。（2）不能用分离定律的结果判断基因是否符合自由组合定律。因为两对等位基因无论是位于一对同源染色体上还是位于两对同源染色体上，单独分析时，两对基因的遗传都遵循分离定律，但只有两对等位基因位于两对同源染色体上才遵循自由组合定律。命题点3自由组合定律的应用分析5.有香味是优质水稻品种的特性之一，受隐性基因（a）控制，抗病（B）对感病（b）为显性。某研究小组让一株无香味感病水稻与一株无香味抗病水稻杂交，得到998粒种子，将种子种植后统计发现：抗病植株503株，感病植株495株，有香味植株249株，无香味植株749株。不考虑基因突变等其他变异情况，下列叙述错误的是（D）A.亲本中无香味抗病植株的基因型是AaBb，无香味感病植株的基因型是AabbB.若让子代有香味抗病植株自交，其后代不能都保持有香味抗病的性状C.在子代的503株抗病植株中，理论上有香味植株约有126株D.理论上，上述子代中共有1/4植株与亲本的基因型相同解析据题意可知，亲本中无香味感病植株的基因型为A_bb，无香味抗病植株的基因型为A_B_，二者杂交，子代中抗病：感病＝503：495≈1：1，有香味：无香味＝249：749≈1：3，故可推出亲本中无香味感病植株的基因型为Aabb，无香味抗病植株的基因型为AaBb。据分析可知，亲本中无香味抗病植株的基因型是AaBb，无香味感病植株的基因型是Aabb，A正确；子代中有香味抗病植株的基因型为aaBb，其自交，后代会出现有香味感病植株，B正确；在子代抗病植株（__Bb）中，有香味植株（aaBb）占1/4，故在子代的503株抗病植株中，理论上有香味植株有503×1/4≈126（株），C正确；子代中基因型为Aabb的植株所占比例为1/2×1/2＝1/4