生物教材梳理第一章第节孟德尔的豌豆杂交实验（二）

学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精庖丁巧解牛知识·巧学一、两对相对性状的杂交实验孟德尔选择纯种的黄色圆粒豌豆和绿色皱粒豌豆作亲本让它们进行杂交,杂交前要对母本植株进行严格地去雄和套袋处理,然后把父本植株的花粉授在母本植株雌蕊的柱头上，再套袋。这样以保证实验结果的准确性。杂交时，无论正交还是反交，得到的F1都表现为黄色圆粒.说明豌豆种子的黄色对绿色为显性，圆粒对皱粒为显性。F1自交得到的F2（子二代）出现四种类型：黄色圆粒、绿色圆粒、黄色皱粒和绿色皱粒，其数量比接近于9∶3∶3∶1。疑点突破两对相对性状豌豆杂交后，子二代的9∶3∶3∶1的比例是否符合孟德尔分离比呢？我们来验证一下，把两对相对性状分开来看,子二代中黄色种子占9/16+3/16=12/16，绿色种子占3/16+1/16=4/16，其比为（12/16）∶(4/16)=3∶1；子二代中圆粒种子占9/16+3/16=12/16，皱粒种子占3/16+1/16=4/16,其比为(12/16）∶(4/16）=3∶1。因此，多对相对性状遗传时每一对相对性状的遗传都符合分离定律。从数学角度看,（3∶1)2的展开式为9∶3∶3∶1，即9∶3∶3∶1的比例可以表示为两个3∶1的乘积.对于两对相对性状的遗传表现，如果将每一对性状单独分析其分离比分别为:圆粒∶皱粒=3∶1，黄色∶绿色=3∶1，即每对性状遗传都遵循了分离定律.这也说明了两对相对性状的遗传结果可以表示为它们各自遗传结果的乘积。二、对自由组合现象的解释豌豆种子黄色和绿色这对相对性状是由一对遗传因子控制的，用Y和y来表示；豌豆种子的圆粒和皱粒这对相对性状是由另一对遗传因子控制的，用R和r表示，所以纯种黄色圆粒豌豆和绿色皱粒豌豆的遗传因子组成分别为YYRR和yyrr。它们产生的配子类型分别为YR和yr，F1的遗传因子组成即为YyRr。F1在产生配子时，每对遗传因子彼此分离,不同对的遗传因子自由组合，也就是Y和y、R和r一定分离，Y和R或r组合，y和r或R组合，因此形成四种数目相等的配子,分别是YR、Yr、yR、yr。受精时雌、雄配子的结合机会是均等的，有16种结合方式，形成9种基因组成，性状表现型有四种,比例为9∶3∶3∶1。方法点拨记忆F1产生配子的组合方式,F2的遗传因子组成情况和性状表现及其所占的比例可采用棋盘法记忆。可先画一个九格棋盘，在棋盘上可以走棋子的位置一共有16个(用阿拉伯数字标出)，表示配子的16种组合方式.先从16号位置记起,此位置为绿色皱粒的性状表现,遗传因子组成为yyrr，占F2的1/16.然后在棋盘上以16号为中心向外扩展一周，围绕16号的有3个，即11号、12号和15号,都是黄色皱粒的性状表现占3/16，其中，中央11号为黄色皱粒的纯合子，其遗传因子组成为YYrr占1/16,其他两个相互对称的点即12号和15号的遗传因子组成相同,都为黄色皱粒的杂合子即Yyrr占2/16。然后,再向外扩展一圈，6号、8号、14号这3个,都是绿色圆粒的性状占3/16,其中，中央的6号为绿色圆粒的纯合子yyRR占1/16,其余两个是相互对称的绿色圆粒的杂合子，遗传因子组成为yyRr,占2/16.剩下的1、2、3、4、5、7、9、10、13号这9个全在一个三角形边上,是黄色圆粒的性状占9/16，其中，中间左上方的1号为黄色圆粒的纯合子YYRR，占1/16，2号和5号相同为YyRR，占2/16，3号和9号相同为YYRr，占2/16，4、7、10、13号相同为YyRr，占4/16。如下图：采用棋盘法记忆，能更系统详细地了解两对相对性状的遗传表现特点,及各遗传因子组成和性状表现及其比例。三、对自由组合现象解释的验证对自由组合现象解释的验证：测交法,即让子一代与隐性纯合子杂交，通过观察测交后代的性状表现来推测F1的遗传因子组成，若后代性状表现有四种类型且比例为1∶1∶1∶1，则可推测F1能产生四种数目相等的配子，也就进一步推测F1的遗传因子组成为YyRr。如下图：上图表示了孟德尔进行的对自由组合现象解释的验证实验，也就是测交实验的过程和结果，子一代在产生配子的过程中能产生四种数量相等的配子:YR、yR、Yr、yr,隐性纯合子能产生一种配子yr，通过受精作用，产生了四种数目相等的后代类型：YyRr、Yyrr、yyRr和yyrr，比例为1∶1∶1∶1。孟德尔的实验结果符合预期的设想,说明解释成立。深化升华孟德尔在对子一代进行测交的时候,用的是双隐性个体.由于使用双隐性个体，根据孟德尔的假设，其只能产生出一种配子,并且只含有隐性基因,所以这样的配子产生的后代的表现型就要看与其结合的配子的基因，如果遇到显性基因就表现显性性状，如果遇到隐性基因就表现隐性性状，由于配子间的结合都是随机的,所以，后代表现型的种类反映的是子一代个体产生配子的种类，比值反映的是子一代产生配子数量的比值。因此利用测交方法可以用来检测个体的基因型。四、自由组合定律控制不同性状的遗传因子的分离和组合是互不干扰的，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.辨析比较分离定律和自由组合定律的比较比较项目分离定律自由组合定律研究性状一对两对或两对以上等位基因一对两对或两对以上F1产生的配子种类及比例两种1∶1四种，1∶1∶1∶1F2表现型种类及比例两种3∶1四种，9∶3∶3∶1F2基因型种类及比例三种1∶2∶1九种，1∶1∶1∶1∶2∶2∶2∶2∶4F1测交后代表现型种类及比例两种1∶1四种，1∶1∶1∶1F2测交后代基因型种类及比例两种1∶1四种，1∶1∶1∶1五、孟德尔实验方法的启示1.科学地选择实验材料是科学研究取得成功的重要保障之一。孟德尔用豌豆作实验材料的优点是：具有稳定的易于区分的相对性状；豌豆严格自花传粉、闭花受粉，自然状态下获得的都是纯种;花比较大,易于做人工杂交实验。2。科学的实验思路:先研究一对相对性状的遗传情况,再研究多对相对性状的遗传情况。3。利用统计学方法，孟德尔发现了生物性状遗传在数量上呈现一定的数学比例，这引发他揭示其实质的兴趣；同时也使孟德尔意识到数学概率也适用于遗传研究,从而将数学方法引入对遗传实验结果的处理和分析上。4.科学严谨的实验程序和锲而不舍的精神是取得科研成就的重要因素。六、孟德尔遗传规律的再发现1900年三位科学家分别重新发现了孟德尔的工作，认识到孟德尔提出的理论的重要意义.1909年，丹麦生物学家约翰逊把遗传因子命名为基因，并且提出了表现型和基因型的概念.随着孟德尔遗传规律的再发现，基因的本质和作用原理成为遗传学研究的中心问题，这些问题的研究使人们对生物的认识越来越接近生命活动的本质，并且为基因工程等现代生物技术的兴起奠定了理论基础.正是因为孟德尔的杰出贡献，他后来被世人公认为“遗传学之父”.问题·探究问题1孟德尔两对相对性状的杂交实验采用的是纯种黄色圆粒豌豆和纯种绿色皱粒豌豆作亲本杂交,通过分析子一代和子二代的特征得出存在的规律性的知识。孟德尔对结果进行统计学分析发现子二代出现四种表现型,比例为9∶3∶3∶1.此结果是否与分离定律毫无关系？若一对一对地分析会发现什么问题？在子二代中出现了新类型,这些新类型有什么特点？探究：如果一对一对地分析便可发现以下现象:黄色∶绿色=（315+101)∶（108+32)=3∶1圆粒∶皱粒=（315+108）∶(101+32)=3∶1说明两对相对性状的遗传现象与基因分离定律有关,其中一对相对性状的遗传，子二代表现型符合基因的分离定律。在子二代中出现的新类型是亲代个体没有的性状，是两种重组性状.问题2如何理解多对基因遗传的特点？探究:孟德尔两对相对性状的实验表明，多对相对性状的遗传现象与一对相对性状的实验结果是存在着一定联系的，以下表来表示:等位基因的数目（对）F1产生的配子F2基因型F2表现型种类比例结合方式种类比例种类比例121∶1431∶2∶123∶1241∶1∶1∶11691∶1∶1∶1∶2∶2∶2∶2∶449∶3∶3∶1323（1∶1）34333(1∶2∶1）323（3∶1)3……n2n(1∶1)n4n3n（1∶2∶1）n2n（3∶1)n典题·热题例1豌豆子叶黄色(Y）对绿色（y）是显性,圆粒(R)对皱粒（r）是显性。下表是四种不同杂交组合以及各种杂交组合所产生的子代数，请写出①~④的基因型。亲代子代表现型及数目黄色圆粒黄色皱粒绿色圆粒绿色皱粒①黄圆×绿皱16171415②黄圆×绿圆217206③绿圆×绿圆004314④黄皱×绿圆15161817解析:此题是已知亲代表现型和子代表现型及比例推导亲代基因型,属逆推类型的遗传问题。答案：①YyRr×yyrr;②YyRr×yyRr;③yyRr×yyRr；④Yyrr×yyRr。方法归纳(1）基因填充法第①组：根据表现型写出亲本的大体基因型：Y_R_×yyrr，再看子代有没有隐性类型：绿色和皱粒,若有就说明两亲本各含有一个y和一个r。因此亲本①的基因型为:YyRr×yyrr。（2）分解组合法第②组：将黄和绿与圆和皱分开研究。子代中，黄∶绿=（21+7)∶（20+6)=28∶26≈1∶1，说明两亲本基因组成为Yy×yy；圆∶皱=（21+20）∶（7+6）=41∶13≈3∶1,说明两亲本的基因组成为Rr×Rr.综合以上两种情况，可知亲本②的基因型为YyRr×yyRr.（3）特殊分离法第④组，两亲本杂交后代有四种表现型且比例为1∶1∶1∶1。说明亲本的基因型为YyRr×yyrr或Yyrr×yyRr，再考虑亲本的表现型，可最后确定亲本④的基因型为Yyrr×yyRr。例2白色盘状南瓜与黄色球状南瓜杂交，F1全是白色盘状南瓜。F1自交，F2中杂合的白色球状南瓜有4008株，问理论让纯合的黄色盘状南瓜有多少株？解析：解答本题可用棋盘法求解。也可以用其他方法，如分解组合法,将F1（AaBb）的两对基因分别研究，再综合求解.（1）首先确定两对相对性状中的显性性状.白色盘状×黄色球状→F1全是白色盘状，说明白色与盘状分别对黄色、球状是显性.（2）根据棋盘记忆法可知：F2中杂合的白色球状（Aabb）植株占F2总数的2/16,纯合的黄色盘状植株占F2总数的1/16,二者之间是2倍关系，所以纯合的黄色盘状南瓜应为4008÷2=2004株。答案:2004株。方法点拨解决此题的关键是分析清楚题目中的已知条件和所求内容，通过分析可得知，上题中的已知条件和所求内容都属于子二代的个体，它们之间存在着一定的数量关系，只要能够求出两者之间的关系，此题便迎刃而解。例3人类的多指(A)对正常指（a）为显性，肤色正常（B）对白化（b）为显性,两对基因的遗传符合自由组合定律。现有一个家庭,父亲为多指,母亲正常,他们却有一个白化、手指正常的孩子，若他们再生一个孩子，患病的概率为多少？解析：本题的关键是求出父母的基因型。父亲多指，其可能的基因型为A_B_,母亲正常，其可能的基因型为aaB_,他们的白化、手指正常的孩子的基因型一定是aabb。由此推出父母亲确定的基因型是AaBb和aaBb。然后求下一个孩子患病的概率，有三种可能性，只患白化病、只患多指病和两病皆患,再生一个孩子，患病的可能性是以上三种情况之和。(此处运用的是加法原理，即当一个事件出现时，另一个事件就被排除，这样的两个事件称为互斥或交互事件,这种互斥事件出现的概率是它们各自概率之和）答案：5/8。方法归纳分离定律的习题主要有两类:一是正推类型，即已知双亲的基因型或表现型，推后代的基因型、表现型及其比例，此类型题目较简单。二是逆推类型，即根据后代的基因型和表现型推双亲的基因型,这类题目最多也较复杂。方法一：隐性纯合突破法:后代中有隐性个体出现，则双亲中一定都有一个隐性基因。方法二：比例法：（1)若后代性状分离比为:显∶隐=3∶1,则双亲一定是杂合子。（2)若后代性状分离比为：显∶隐=1∶1，则双亲中一个为杂合子,一个为隐性纯合子.(3）若后代性状只有显性性状,则双亲至少有一方为显性纯合子,另一方不