人教版 (2019)必修2《遗传与进化》第1节 盂德尔的豌豆杂交实验（一）第1课时学案

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第1课时 一对相对性状的杂交实验过程和解释
[学习目标] 1.认同在科学探究中正确地选用实验材料、运用数学统计方法、提出新概念以及应用符号体系表达概念的重要性。2.通过对孟德尔一对相对性状杂交实验的分析，培养归纳与演绎、抽象与概括的科学思维。
一、豌豆用作遗传实验材料的优点
1．优点
2.相关概念
(1)自交：遗传因子组成相同的个体之间的交配，如植物的自花传粉、同株异花传粉均属于自交。
(2)相对性状：一种生物的同一种性状的不同表现类型，如豌豆的高茎和矮茎。
(3)父本和母本：不同植株的花进行异花传粉时，提供花粉的植株叫父本，接受花粉的植株叫母本。
判断正误
(1)玉米的黄粒与皱粒是一对相对性状( )
(2)兔子的长毛和狗的短毛是一对相对性状( )
(3)小鼠的灰身和黑身是一对相对性状( )
答案 (1)× (2)× (3)√
解析 相对性状是一种生物的同一种性状的不同表现类型，兔子和狗不是同一种生物，玉米种子的颜色和形状不是同一种性状。
任务一：杂交实验的一般流程
1．如图为豌豆的一对相对性状遗传实验过程图解，据图分析并回答下列问题：
(1)利用图中的序号完善孟德尔进行豌豆杂交实验的操作步骤。
①(去雄)→套袋→②(传粉)→套袋。
(2)上述实验中父本和母本分别是哪株豌豆？判断依据是什么？
提示 父本是矮茎豌豆、母本是高茎豌豆。判断依据：去雄的植株作母本，接受父本的花粉。
(3)什么时间对豌豆进行去雄？为什么？
提示 在花蕾期(或未成熟期)对豌豆进行去雄操作。因为豌豆为自花传粉植物，如果花成熟，花瓣开放了，此时已经完成了自花传粉(自交)过程，达不到杂交的目的。
(4)第二次套袋前，虽然已经完成了人工传粉，但存在部分传粉不成功的可能，如果不套袋，就会有外来花粉干扰人工杂交过程，套袋是防止外来花粉干扰、保证父本的花粉来自杂交实验指定父本的有效措施。袋一般选用透气性较好的纸袋，保证植株的正常细胞呼吸，同时避免外界花粉的干扰。
2．玉米为雌雄同株植物，玉米的花为单性花，对单性花的植株进行杂交不需要(填“需要”或“不需要”)去雄，原因是单性花只有雌蕊或雄蕊；杂交过程需要(填“需要”或“不需要”)套袋，目的是避免外来花粉干扰。
拓展延伸
1．花的结构
一朵完整的花包括花柄、花托、花萼、花冠、雄蕊、雌蕊。具有上述所有结构的花称为完全花，不同植物完全花的结构基本相同。在花绽放之前，花萼和花冠对雄蕊和雌蕊有保护作用。雄蕊的花药中含有许多花粉，雌蕊的子房中有一枚或多枚胚珠。雄蕊和雌蕊与果实和种子的形成有直接关系，是花的主要结构。
2．花的分类
根据雌蕊和雄蕊的有无，可以将花分为单性花和两性花，在一朵花中同时具有雌蕊和雄蕊的花，叫作两性花；在一朵花中只有雌蕊或者只有雄蕊的花，叫作单性花，单性花中，只有雄蕊的花叫作雄花，只有雌蕊的花叫作雌花。
3．传粉与受精的过程
1．水稻的花为两性花(即一朵花中既有雄蕊，也有雌蕊)，玉米的花为单性花(即一朵花中只有雄蕊或雌蕊)。下列有关人工异花传粉的说法，正确的是( )
A．对水稻进行杂交时需要对父本进行去雄
B．对玉米进行杂交的基本操作程序是去雄→套袋→授粉→套袋
C．无论是水稻还是玉米，在杂交过程中都需要套袋
D．无论是水稻还是玉米，在杂交过程中都需要去雄
答案 C
解析 对水稻(两性花)进行杂交时需要对母本进行去雄，防止其自交而影响实验结果，A错误；对玉米(单性花)进行杂交时，不需要进行去雄操作，B、D错误；无论是水稻还是玉米，在杂交过程中都需要套袋，以防止外来花粉干扰，C正确。
2．下列相关概念中，错误的有几项( )
①自花传粉是指两性花的花粉落到同一朵花的雌蕊柱头上的过程
②异花传粉是指两朵花之间的传粉过程
③大豆的黄粒和皱粒是一对相对性状
④绵羊的白毛和黑毛是一对相对性状
A．0项 B．1项
C．2项 D．3项
答案 B
解析 相对性状是指一种生物的同一种性状的不同表现类型，而大豆的黄粒和皱粒是不同性状，因此不是一对相对性状，③错误、④正确。
二、一对相对性状的杂交实验
1．实验过程
2.实验中相关符号及含义
3.相关概念
(1)杂交：遗传因子组成不同的个体间的相互交配。
(2)正交和反交：正交和反交是相对而言的，若甲类型个体作父本，乙类型个体作母本，称为正交，则甲类型个体作母本，乙类型个体作父本，称为反交。
(3)显性性状：具有相对性状的两纯合亲本杂交，子一代显现出来的性状。
(4)隐性性状：具有相对性状的两纯合亲本杂交，子一代未显现出来的性状。
(5)性状分离：杂种后代中同时出现显性性状和隐性性状的现象。
判断正误
(1)显性性状是子代能够表现出来的性状，隐性性状是子代不能表现出来的性状( )
(2)性状分离是子代同时出现显性性状和隐性性状的现象( )
(3)孟德尔通过豌豆的杂交和自交实验提出问题( )
答案 (1)× (2)× (3)√
解析 (1)隐性性状也可以由隐性纯合子表现出来。(2)性状分离是杂种后代中同时出现显性性状和隐性性状的现象。
任务二：一对相对性状杂交实验的结果分析
1．孟德尔选择让F1自交，其目的是什么？
提示 判断亲代矮茎性状在遗传过程中是不是消失了。
2．在孟德尔一对相对性状的杂交实验中，否定融合遗传最有利的实验结果是什么？
提示 F2出现3∶1的性状分离比，在F1中消失的矮茎性状在F2中又出现了，说明双亲的遗传物质没有发生混合。
3．请根据孟德尔豌豆杂交实验，归纳显、隐性性状的判断方法。
(1)根据子代性状判断
①具有相对性状的两纯合亲本杂交⇒子代只表现出一种性状⇒子代所表现的性状为显性性状。
②具有相同性状的亲本杂交⇒子代表现出不同性状⇒子代所表现的新性状为隐性性状。
(2)根据子代性状分离比判断
具有一对相对性状的亲本杂交⇒F1自交⇒F2中性状分离比为3∶1⇒分离比为“3”的性状为显性性状。
3．在下列遗传实例中，属于性状分离现象的是( )
①高茎豌豆与矮茎豌豆杂交，后代全为高茎豌豆
②高茎豌豆与矮茎豌豆杂交，后代有高有矮，数量比接近于1∶1
③圆粒豌豆自交后代中，圆粒豌豆与皱粒豌豆分别占3/4和1/4
④开粉色花的紫茉莉自交，后代出现红花、粉花、白花三种表现类型
A．②③④ B．③④ C．②③ D．③
答案 B
4．玉米的甜和非甜为一对相对性状，下列杂交实验能单独判断性状显隐性关系的是( )
①甜×非甜→非甜
②甜×非甜→100甜＋98非甜
③甜×甜→甜
④非甜×非甜→312非甜＋106甜
A．①和② B．①和④ C．②和③ D．③和④
答案 B
解析 ①甜×非甜→非甜，可以判断非甜为显性性状，①符合题意；②甜×非甜→100甜＋98非甜，子代表现类型为1∶1，无法判断显隐性，②不符合题意；③甜×甜→甜，甜可能为显性性状，也可能是隐性性状，③不符合题意；④非甜×非甜→312非甜＋106甜，子代表现类型为3∶1，非甜为显性性状，④符合题意。
三、对分离现象的解释

1．提出假说
(1)生物的性状是由遗传因子决定的。
(2)在体细胞中，遗传因子是成对存在的。
(3)生物体在形成生殖细胞——配子时，成对的遗传因子彼此分离，分别进入不同的配子中。配子中只含有每对遗传因子中的一个。
(4)受精时，雌雄配子的结合是随机的。
2．用遗传图解解释分离现象
(1)配子的结合方式：4种。
(2)遗传因子组成：3种，分别为DD、Dd、dd，其比例为1∶2∶1。
(3)产生后代的性状表现：2种，分别为高茎、矮茎，其比例为3∶1。
3．相关概念
(1)显性遗传因子：决定显性性状的遗传因子为显性遗传因子，用大写字母表示。
(2)隐性遗传因子：决定隐性性状的遗传因子为隐性遗传因子，用小写字母表示。
(3)纯合子：遗传因子组成相同的个体，如DD、dd。
(4)杂合子：遗传因子组成不同的个体，如Dd。
判断正误
(1)双亲为显性，杂交后代有隐性纯合子，则双亲一定都是杂合子( )
(2)纯合子与杂合子杂交，后代一定是杂合子( )
(3)杂合子与纯合子遗传因子组成不同，性状表现也不同( )
答案 (1)√ (2)× (3)×
解析 (2)纯合子与杂合子杂交，后代不一定是杂合子，如Aa与aa杂交。(3)杂合子与显性纯合子性状表现相同。
任务三：关于孟德尔假说的理解
1．孟德尔解释的核心是生物体形成配子时，成对的遗传因子彼此分离。
2．F1在形成配子时形成两种比例相等的雌(或雄)配子，F1个体产生的雌、雄配子总数之比也是1∶1吗？
提示 不是，一般雄配子数量远远多于雌配子数量。
3．若F1遗传因子组成为Dd，从配子的形成和随机结合角度分析，在F2中出现性状分离比3∶1的原因是什么？
提示 F1产生配子时D、d相互分离，雌雄个体中配子均为D∶d＝1∶1，受精时雌雄配子随机结合，F2中有1/4DD、1/2Dd表现为显性性状，1/4dd表现为隐性性状。
1．F1自交后代出现3∶1的理论分离比所必须满足的五个理想条件
2．规范的遗传图解应该包括以下几个基本要点
(1)左侧标注。一般在遗传图解的左侧用遗传学符号或文字做出鲜明的标识，代表这一行表示的内容，起到引领作用。如：P、配子、F1、F2等。
(2)要明确写出亲代和子代的遗传因子组成、性状表现。有时还需要在亲代旁边标上父本、母本(或♂、♀符号)，尤其是题中明确要求了父本和母本、要区分正交和反交时。
(3)要写出杂交(×)、自交(⊗)符号，以及表示遗传因子在上下代之间传递关系的箭头(注意不是线段)。
(4)要写出最后一代的相关比例。
5．下列有关孟德尔的豌豆7对相对性状的杂交实验的叙述，错误的是( )
A．虽然假说能圆满解释F1自交产生3∶1分离比的现象，但是假说不一定成立
B．运用统计学方法处理7对相对性状的杂交实验结果时，发现F2的分离比都是类似的
C．解释实验现象时，提出的主要假设是F1产生配子时，两个不同的遗传因子彼此分离
D．生物的雌雄配子数量相等，且随机结合
答案 D
解析 孟德尔认为受精时，雌雄配子的结合是随机的，但没有提出雌雄配子数量相等的假设性解释，D错误。
6．F1的紫花豌豆(遗传因子组成为Aa)自交时，假设由于某种因素的影响，含遗传因子A的雌配子失去了活性(即不能与雄配子结合)，请根据孟德尔对分离现象的解释进行推理，下列F2的性状表现及比例符合预期结果的是( )
A．紫花∶白花＝1∶1 B．紫花∶白花＝2∶1
C．紫花∶白花＝3∶1 D．全为紫花
答案 A
解析 F1的紫花(Aa)豌豆自交时，假设由于某种因素的影响，含遗传因子A的雌配子失去了活性，说明只有含遗传因子a的雌配子能与雄配子结合，而F1的紫花产生的雄配子中A∶a＝1∶1，所以根据孟德尔对分离现象的解释进行推理，F2的性状表现及比例是紫花(Aa)∶白花(aa)＝1∶1，A正确。
题组一 豌豆用作遗传实验材料的优点
1．孟德尔选用豌豆作为遗传实验的材料获得了成功，主要原因之一是( )
A．豌豆花瓣小，便于分离，有利于进行人工授粉
B．豌豆是单性花，易于操作
C．豌豆开花前就已经完成了受粉，自然情况下一般都是纯种
D．豌豆雌蕊的柱头只能接受本植株的花粉，无法进行人工授粉
答案 C
2．如图是植物杂交过程示意图，下列相关叙述错误的是( )
A．①和②操作应同时进行
B．①操作的目的是避免自花传粉
C．②操作是为了实现杂交
D．每一次操作后都要对高茎花的雌蕊套袋
答案 A
解析 ①②分别为去雄和传粉，去雄的目的是避免自花传粉，传粉的目的是实现杂交，二者不是同时进行，去雄应在花蕾期进行，传粉应在雌蕊成熟后进行；每一次操作后都要对高茎花的雌蕊套袋，以免外来花粉的干扰，故A选项符合题意。
3．(2023·甘肃兰州高一月考)下列组合中，属于相对性状的一组是( )
A．果蝇的红眼和白眼
B．水稻的糯性和玉米的糯性
C．狗的卷毛和黑毛
D．豌豆的黄色子叶和绿色豆荚
答案 A
解析 一种生物的同一种性状的不同表现类型为相对性状，故果蝇的红眼和白眼为相对性状，故A符合题意。
题组二 一对相对性状的杂交实验
4．(2023·江苏南通高一月考)如图表示豌豆花色的杂交实验过程，已知花色性状由遗传因子A和a控制。下列说法不正确的是( )
A．豌豆在自然情况下一般都是纯种
B．紫花是显性性状，白花是隐性性状
C．F1→F2出现紫花和白花的现象称为性状分离
D．杂交实验中，需在花蕾期对父本去雄
答案 D
解析 杂交实验中，需在花蕾期对母本去雄，D错误。
5．豌豆花的腋生和顶生是一对相对性状。下列杂交组合中，能判断显隐性的是( )
A．腋生×顶生→腋生、顶生
B．腋生×腋生→腋生、顶生
C．腋生×腋生→腋生
D．顶生×顶生→顶生
答案 B
解析 腋生×顶生→腋生、顶生，不能判断腋生和顶生之间的显隐性关系，A错误；腋生×腋生→腋生、顶生，后代出现性状分离，说明花的腋生相对于顶生是显性性状，B正确；腋生×腋生→腋生，这可能是纯合子自交，不能判断显隐性关系，C错误；同理D项错误。
题组三 对分离现象的解释
6．下列关于孟德尔对分离现象的解释，错误的是( )
A．生物体的性状是由遗传因子决定的
B．遗传因子在体细胞中是成对存在的
C．生物体产生配子时成对的遗传因子彼此分离
D．配子中可以含有每对遗传因子中的多个
答案 D
解析 配子中只含有每对遗传因子中的一个，D错误。
7．在豌豆杂交实验中，高茎与矮茎杂交，F2中高茎和矮茎的比为787∶277，上述实验结果出现的根本原因是( )
A．显性遗传因子对隐性遗传因子有显性作用
B．F1自交，后代出现性状分离
C．雌雄配子的结合是随机的
D．F1产生配子时，显性遗传因子和隐性遗传因子彼此分离
答案 D
解析 显性遗传因子对隐性遗传因子有显性作用，这是出现3∶1的条件，不是根本原因，A不符合题意；F1自交，后代出现性状分离，这是现象，不是3∶1性状分离比出现的根本原因，B不符合题意；雌雄配子的结合是随机的，这是出现3∶1的条件，不是根本原因，C不符合题意；3∶1性状分离比出现的根本原因：F1产生配子时，显性遗传因子和隐性遗传因子彼此分离，D符合题意。
8．下列关于纯合子与杂合子的叙述中，正确的是( )
A．纯合子中不含隐性遗传因子
B．杂合子的自交后代全是杂合子
C．纯合子的自交后代全是纯合子
D．杂合子的双亲至少一方是杂合子
答案 C
解析 隐性纯合子含有隐性遗传因子；杂合子的自交后代既有杂合子，也有纯合子；纯合子能稳定遗传，其自交后代都是纯合子；杂合子的双亲可以都是纯合子，一个是显性纯合子，一个是隐性纯合子。
9．在豚鼠中，黑色皮毛对白色皮毛为显性。如果一对杂合的黑毛豚鼠交配，一胎产下4仔，此4仔的性状表现可能是( )
①全部黑色 ②3黑1白 ③1黑3白 ④全部白色
A．② B．①②
C．①②③ D．①②③④
答案 D
解析 杂合子在交配产仔时，一胎虽然产了4仔，但每一仔的性状都有3/4的可能性为黑色，1/4的可能性为白色，所以，在子代数量较少时各种情况都有可能出现。
10．融合遗传认为，两亲本杂交后，双亲的遗传物质会在子代体内发生混合，就像把一瓶蓝墨水和一瓶红墨水倒在一起，混合液是另外一种颜色，再也无法分出蓝色和红色。按照上述观点，在孟德尔红色花与白色花一对相对性状的杂交实验中应出现的实验结果是( )
A．F1全为红色花，F2的性状分离比为红色花∶粉色花∶白色花为1∶2∶1
B．F1全为红色花，F2的性状分离比为红色花∶白色花为3∶1
C．F1全为粉色花，F2的性状分离比为红色花∶白色花为3∶1
D．F1全为粉色花，F2全为粉色花
答案 D
解析 融合遗传方式认为遗传因子或遗传物质相遇的时候，彼此会相互混合，从而形成中间类型的后代个体。红色花与白色花杂交，F1性状介于两个亲本之间，应全为粉色花。因为融合遗传认为控制红色花与白色花的遗传物质会在子代体内发生混合后再也不能分开，所以，让F1自交，F2不会发生性状分离，还应该是粉色花，D符合题意。
11．(2023·天津南开区高一期中)已知红花和白花是一对相对性状，根据如图图解，下列结论错误的是( )
A．亲本中红花个体都是杂合子
B．F1中白花个体是纯合子
C．白花是隐性性状
D．F1中的红花中 1/2 是纯合子
答案 D
解析 由于后代出现了性状分离，因此，亲本中红花个体都是杂合子，A正确；F1中白花个体表现为隐性性状，是纯合子，B、C正确；若相关遗传因子用A/a表示，则亲本红花的遗传因子组成均为Aa，则F1中的红花的遗传因子组成为AA、Aa，二者的比例为1∶2，可见红花中1/3是纯合子，D错误。
12．进行豌豆杂交实验时，孟德尔选择的一对性状是子叶颜色，豌豆子叶黄色(Y)对绿色(y)为显性。如表是孟德尔用杂交法得到的子一代(F1)分别作父本、母本进行杂交的实验结果，下列说法正确的是( )
A．图示雌配子Y与雄配子Y数目相等
B．③的子叶颜色与F1相同
C．①和②都是黄色子叶、③是绿色子叶
D．产生F1的亲本一定是YY(♀)和yy(♂)
答案 C
解析 由表可推知，F2中①②③的遗传因子组成分别是Yy、Yy、yy，故①②的子叶颜色为黄色，③的子叶颜色为绿色。豌豆产生的雄配子数目多于雌配子；产生F1的亲本的遗传因子组成可以是YY(♀)和yy(♂)，也可以是YY(♂)和yy(♀)。
13．观察南瓜果实的颜色遗传图解，据图回答下列问题：
(1)果实的黄色和白色是一对相对性状吗？______。判断的依据是_______________________
________________________________________________________________________。
(2)果实的颜色中属于显性性状的是________，判断依据是_____________________________。
(3)F1中出现黄果和白果，属于性状分离吗？________。判断依据是______________________
________________________________________________________________________。
答案 (1)是 黄色与白色属于同种生物的同一种性状的不同表现类型 (2)白色 F1中的白果自交后代出现了性状分离 (3)不属于 性状分离应是杂种自交后出现的，而F1出现的黄果和白果是一对相对性状杂交得到的
解析 由图解看出，两个具有相对性状的亲本杂交，F1出现了两种类型，不能判断显隐性，也不符合性状分离。F1中的白果自交，出现了性状分离，可判断白色为显性性状。
14．玉米是一种雌雄同株的植物，其顶部开雄花，下部开雌花。在一个育种实验中，采用A、B两棵植株进行如图所示的杂交实验：
实验Ⅰ：将植株A的花粉粒转移到同一植株的雌花上，受粉后，雌花发育成穗轴上的玉米粒。
实验Ⅱ：将植株B的花粉粒转移到同一植株的雌花上，进行受粉。
实验Ⅲ：将植株A的花粉粒转移到植株B的另一雌花上进行受粉。
上述三组实验所获得玉米粒的颜色如表所示：
(1)在玉米粒颜色这一对相对性状中，隐性性状是____________，判断的理由是__________
_______________________________________________________________________________。
(2)用G代表决定显性性状的遗传因子，g代表决定隐性性状的遗传因子，则植株A的遗传因子组成为____________，植株B的遗传因子组成为__________________。实验Ⅰ的子代中，紫红色玉米粒的遗传因子组成为________。
(3)实验Ⅰ的子代中，紫红色玉米粒中杂合子所占比例为________。
答案 (1)黄色 实验Ⅰ中子代出现了3∶1的性状分离比，即紫红色玉米粒∶黄色玉米粒≈3∶1 (2)Gg gg Gg或GG (3)2/3
解析 (1)从实验Ⅰ可知，植株A自交，后代发生性状分离，且性状分离比为紫红色玉米粒∶黄色玉米粒≈3∶1，说明黄色为隐性性状。(3)实验Ⅰ为Gg自交，后代紫红色玉米粒为1/3GG、2/3Gg，即紫红色玉米粒中杂合子所占比例为2/3。豌豆的特点
优势
自花传粉、闭花受粉，自然状态下，一般都是纯种
用豌豆做人工杂交实验，结果既可靠，又容易分析
具有易于区分的性状且能够稳定地遗传给后代
实验结果易于观察和分析
花较大
易于做人工杂交实验
子代个体数量较多
用数学统计方法分析结果更可靠，且偶然性小
实验过程
特殊现象及疑问
P(亲本) 高茎×矮茎
↓
F1(子一代) 高茎
↓⊗
F2(子二代) 高茎∶矮茎
比例接近 3 ∶ 1
(1)为什么子一代都是高茎而没有矮茎的呢？
(2)为什么子一代没有矮茎的，而子二代又出现了矮茎的呢？
(3)子二代中出现3∶1的性状分离比是偶然的吗？
符号
P
F1
F2
×
⊗
♀
♂
含义
亲本
子一代
子二代
杂交
自交
母本
父本
实验
紫红色玉米粒
黄色玉米粒
Ⅰ
587
196
Ⅱ
0
823
Ⅲ
412
396