高中生物分离定律教学设计

　自交和自由交配的辨析

[素能建构]

1．自交

(1)概念：雌雄同体的生物同一个体上的雌雄配子结合(自体受精)。在植物方面，指自花传粉和雌雄同株异花的同株传粉。有时也表示相同基因型的个体相互交配的方式。

(2)相关计算：某自花传粉的植物群体中，显性性状中AA占1/3、Aa占2/3，则自交后产生各种遗传因子组成的比例为：

1/3AA×AA＝1/3AA

2/3Aa×Aa＝2/3(1/4AA＋1/2Aa＋1/4aa)

         ＝1/6AA＋1/3Aa＋1/6aa

所以

(3)杂合子连续自交，子代所占比例分析：

ⅰ.据上表，可用下图中曲线①表示纯合子(AA和aa)所占比例，曲线②表示显性(隐性)纯合子所占比例，曲线③表示杂合子所占比例。

ⅱ.上表中n的含义是指杂合子自交的代数。

ⅲ.Fn显性个体中不能稳定遗传的个体所占比例为()∶(＋)＝2∶(2n＋1)。

2．自由交配

若某群体中有遗传因子组成为AA、Aa和aa的个体。

(1)自交方式有AA×AA、Aa×Aa、aa×aa三种。

(2)自由交配方式有AA×AA、Aa×Aa、aa×aa、AA×Aa、AA×aa、Aa×aa六种。

(3)示例：已知果蝇的黑身(b)和灰身(B)是一对相对性状，将纯种的灰身果蝇和黑身果蝇杂交，F1全部为灰身，让F1自由交配得到F2，将F2的灰身果蝇全部取出，让其自由交配，求后代中灰身果蝇所占的比例。

分析：灰身为显性性状，F2中灰身的遗传因子组成为BB或Bb，分别占1/3和2/3。

方法一：F2中灰身果蝇自由交配有四种组合方式。

♂1/3BB×♀1/3BB→1/9BB灰身

♂1/3BB×♀2/3Bb→2/9B_ 灰身

♂2/3Bb×♀1/3BB→2/9B_ 灰身

♂2/3Bb×♀2/3Bb→3/9B_ 灰身＋1/9bb黑身

因此后代中灰身果蝇比例为1/9＋2/9＋2/9＋3/9＝8/9。

方法二：F2中只有Bb×Bb后代才出现bb(黑身)果蝇，故黑身果蝇所占比例为2/3Bb×2/3Bb＝(2/3)×(2/3)×(1/4)＝1/9，则灰身果蝇所占比例为1－1/9＝8/9。

[对点训练]

1．豌豆花的位置分为叶腋和茎顶两种，分别受遗传因子T和t控制。种植遗传因子组成为TT和Tt的豌豆，两者数量之比是2∶1。若两种类型的豌豆繁殖率相同，则在自然状态下，所有子代中遗传因子组成为TT、Tt、tt的个体数量之比为(　　)

A．7∶6∶3　　　 B．9∶2∶1

C．7∶2∶1   D．25∶10∶1

B　[根据题意，遗传因子组成为TT的豌豆自交，后代遗传因子组成都是TT；遗传因子组成为Tt的豌豆自交，后代遗传因子组成有三种：1/4TT、1/2Tt、1/4tt，则所有子代中遗传因子组成为TT的个体的数量占2/3＋(1/3)×(1/4)＝9/12，遗传因子组成为Tt的个体的数量占(1/3)×(1/2)＝2/12；遗传因子组成为tt的个体的数量占(1/3)×(1/4)＝1/12，因此子代中遗传因子组成为TT、Tt、tt的个体数量之比为9∶2∶1。]

2．某玉米品种含一对遗传因子A和a，其中a纯合的植株花粉败育，即不能产生花粉，含A的植株完全正常。现有遗传因子组成为Aa的玉米若干，每代均为自由交配直至F2，F2植株中正常植株与花粉败育植株的比例为(　　)

A．1∶1　　　B．3∶1  C．5∶1　　　D．7∶1

C　[遗传因子组成为Aa的个体自交，F1的遗传因子组成及比例为AA∶Aa∶aa＝1∶2∶1。进行自由交配时，雌性个体产生的配子种类及比例是A∶a＝1∶1，由于aa不能产生正常的花粉，能产生花粉个体的遗传因子组成及比例为AA∶Aa＝1∶2，因此雄配子的种类及比例是A∶a＝2∶1，则自由交配直至F2，aa的概率为＝(1/2)×(1/3)＝1/6，所以F2植株中正常植株与花粉败育植株的比例为5∶1。]

3．(多选)将遗传因子组成为Aa的豌豆连续自交，后代中的纯合子和杂合子按所占的比例得到如下所示的曲线图。据图分析，下列说法正确的是(　　)

A．a曲线可代表自交n代后纯合子所占的比例

B．b曲线可代表自交n代后显性纯合子所占的比例

C．隐性纯合子的比例比b曲线所对应的比例要小

D．c曲线可代表后代中杂合子所占比例随自交代数的变化

ABD　[Aa自交一代产生的个体比为AA∶Aa∶aa＝1∶2∶1，纯合子的比例由0变成了1/2，若再次自交还会提高纯合子的比例，所以自交代数越多，纯合子所占比例越高。其中AA与aa的比例是相同的，所以b曲线也可以表示隐性纯合子的比例变化。]

4．豌豆种群杂合子(Aa)作为亲本，连续自交，每代除去隐性个体，得到的F3中纯合子所占比例为(　　)

A．3/4　　　B．9/16  C．2/5　　　D．7/9

D　[具有一对等位基因的杂合子，其遗传因子组成为Aa，逐代自交3次，在F3中纯合子比例为1－(1/2)3＝7/8，杂合子的比例为(1/2)3＝1/8。又因为F3中显性纯合子＝隐性纯合子＝(1/2)×(7/8)＝7/16。虽然每一代都除去隐性个体，但是在计算时可以等同于第三代一同除去隐性个体，也就是在F3中AA＝7/16，Aa＝1/8，所以纯合子所占的比例是7/9。]

5．将具有一对相对性状的杂合子(Aa)分别进行自交和自由交配，F2中纯合子所占比例高的交配方式和两者比例的差值分别是    (　　)

A．自交、1/4    B．自由交配、1/4

C．自交、3/8   D．自由交配、3/8

A　[Aa自交，F2中杂合子的概率为1/4，纯合子的概率为3/4；Aa自由交配，F2中纯合子的概率为1/2，因此Aa分别自交，F2中纯合子所占比例高的交配方式为自交，两者比例的差值是1/4。]

　分离定律的特例分析

[素能建构]

1．不完全显性

F1的性状表现介于显性和隐性的亲本之间的显性表现形式，如紫茉莉的花色遗传中，红色花(RR)与白色花(rr)植株杂交产生的F1为粉红花(Rr)，F1自交后代有3种表型为红花、粉红花、白花，性状分离比为1∶2∶1，图解如下：

P　　　　　　　RR(红花)×rr(白花)

                       ↓

F1                    Rr(粉红花)

                      ↓⊗

F2　　1RR(红花)　2Rr(粉红花)　　1rr(白花)

2．致死现象

(1)胚胎致死：某些遗传因子组成的个体死亡，如下图：

Aa×Aa

  ↓

(2)配子致死：致死遗传因子在配子时期发生作用，从而不能形成有生活力的配子的现象。例如，A遗传因子使雄配子死亡，则Aa自交，只能产生一种成活的a雄配子、A和a两种雌配子，形成的后代两种遗传因子组成及其比例为Aa∶aa＝1∶1。

3．从性遗传

从性遗传是指常染色体上的遗传因子，由于性别的差异而表现出男、女性分布比例上或表现程度上的差别。如男性秃顶的遗传因子组成为Bb、bb，女性秃顶的遗传因子组成只有bb。此类问题仍然遵循遗传的基本规律，解答的关键是准确区分遗传因子组成和表现类型的关系。

4．复等位基因

复等位基因是指一对同源染色体的同一位置上的基因有多个。尽管复等位基因有多个，但遗传时仍符合分离定律，彼此之间有显隐性关系，表现特定的性状。最常见的如人类ABO血型的遗传，涉及三个基因——IA、IB、i，组成六种基因型：IAIA、IAi、IBIB、IBi、IAIB、ii。

[对点训练]

6．金鱼躯体的透明程度受一对遗传因子控制，完全透明与不透明的金鱼杂交，F1都表现为半透明。让F1与完全透明的金鱼杂交，后代性状表现为(　　)

A．半透明　　　　 B．完全透明和半透明

C．完全透明   D．完全透明和不透明

B　[假设决定不透明的遗传因子为A，决定透明的遗传因子为a，根据题意，不透明金鱼(AA)和完全透明金鱼(aa)杂交，F1(Aa)都表现为半透明。让F1与完全透明的金鱼杂交，即Aa×aa→1Aa(半透明金鱼)∶1aa(完全透明金鱼)。假设决定不透明和透明的遗传因子分别为a和A，得到的结论相同。]

7．人类的秃顶的遗传因子组成与性状表现如表所示。一对夫妇中，妻子非秃顶，妻子的母亲秃顶；丈夫秃顶，丈夫的父亲非秃顶。则这对夫妇所生的一个女孩秃顶的概率和生一个秃顶男孩的概率分别为    (　　)

A．1/4；3/8   B．1/4；3/4C．1/8；3/8    D．1/8；3/4

A　[由题干分析可知，妻子的遗传因子组成为Bb，丈夫的遗传因子组成为Bb，因此，这对夫妇所生的一个女孩秃顶的概率为1/4，他们生一个秃顶男孩的概率为(3/4)×(1/2)＝3/8。]

8．(多选)某植物的花色性状由一系列的遗传因子(a1、a2、a3)控制，且前者相对于后者为显性，其中a1和a3都决定红色，a2决定蓝色。下列有关叙述错误的是(　　)

A．红花植株的遗传因子组成有4种

B．杂合蓝花植株的遗传因子组成为a2a3

C．若两红花植株杂交后代中红花∶蓝花＝3∶1，则亲本红花植株的遗传因子组成均为a1a2

D．若遗传因子组成为a1a2、a2a3的两亲本杂交，子代中红花植株所占比例为1/4

CD　[依据题意可知，红花植株的遗传因子组成为a1a1、a1a2、a1a3、a3a3，共4种；蓝花植株的遗传因子组成为a2a2、a2a3，其中a2a3为杂合子；两红花植株杂交后代中出现蓝花植株，则亲本红花植株含有a2，若红花植株均为a1a2，其杂交后代满足红花∶蓝花＝3∶1，若红花植株遗传因子组成为a1a2和a1a3，其杂交后代也满足红花∶蓝花＝3∶1；遗传因子组成为a1a2、a2a3的两亲本杂交，其子代的遗传因子组成及比例为a1a2∶a1a3∶a2a2∶a2a3＝1∶1∶1∶1，其中红花植株所占比例为1/2。]

9．喷瓜有雄株、雌株和两性植株，遗传因子G决定雄株，遗传因子g决定两性植株，遗传因子g－决定雌株。G对g、g－是显性，g对g－是显性，如Gg是雄株，gg－是两性植株，g－g－是雌株。下列分析正确的是(　　)

A．Gg和Gg－能杂交并产生雄株

B．一株两性植株的喷瓜最多可产生三种配子

C．两性植株自交不可能产生雌株

D．两性植株群体内随机传粉，产生的后代中，纯合子比例高于杂合子

D　[由题意可知，个体的遗传因子组成为Gg和Gg－时，其性状表现都为雄株，因而不能杂交，A错误；两性植株的遗传因子组成有gg、gg－两种，遗传因子组成为gg的植株，可产生一种类型的雌配子，一种类型的雄配子，遗传因子组成为gg－的植株产生的雌、雄配子各有两种类型，B错误；遗传因子组成为gg－的两性植株自交，其后代中会出现遗传因子组成为g－g－的雌株，C错误。]

10．(多选)萝卜的花有白、红、紫三种颜色，该性状由遗传因子R、r控制。下表为三组不同类型植株之间的杂交结果。下列相关叙述正确的是(　　)

A．白花、紫花、红花植株的遗传因子组成分别是rr、Rr、RR

B．白花植株自交的后代均开白花，红花植株自交的后代均开红花

C．白花植株与红花植株杂交所得的子代中，既没有红花也没有白花

D．可用紫花植株与白花植株或红花植株杂交验证分离定律

BCD　[该对遗传因子控制的性状有三种，且由组别三可知，紫花植株与紫花植株的杂交子代的性状分离比为红花∶紫花∶白花≈1∶2∶1，说明R对r为不完全显性，且紫花植株的遗传因子组成为Rr，但根据三组杂交实验的结果均不能判断出白花植株和红花植株的遗传因子组成分别是rr、RR，还是RR、rr，A错误；白花植株与红花植株均为纯合子，二者分别自交，其子代都不会出现性状分离，二者杂交，其子代都开紫花，B、C正确；杂交组合Rr×rr和Rr×RR的子代中各有两种不同的性状表现，且比例均为1∶1，故都可用来验证基因的分离定律，D正确。]

11．牛的有角和无角为一对相对性状，由一对遗传因子(D、d)控制，其中雄牛的显性纯合子和杂合子表现一致，雌牛的隐性纯合子和杂合子表现一致。多对纯合的有角雄牛和无角雌牛杂交，F1中雄牛全为有角，雌牛全为无角；F1中的雌雄牛自由交配，F2的雄牛中有角∶无角＝3∶1，雌牛中有角∶无角＝1∶3。请回答下列问题：

(1)这对相对性状中________(填“有角”或“无角”)为显性性状。

(2)F2中有角雄牛的遗传因子组成为________，有角雌牛的遗传因子组成为________。

(3)若用F2中的无角雄牛和无角雌牛自由交配，则F3中有角牛的概率为________。

(4)若带有D的雌配子不能存活，则F2中雄牛的有角∶无角＝________。

[解析]　(1)由亲本及F1的表现类型可推出，控制牛的有角与无角这对相对性状的遗传因子位于常染色体上，且有角为显性性状。              (2)F1中雌、雄牛的遗传因子组成均为Dd，故F2中有角雄牛的遗传因子组成为DD、Dd，有角雌牛的遗传因子组成为DD。              (3)F2中无角雄牛的遗传因子组成为dd，无角雌牛的遗传因子组成为2/3 Dd、1/3 dd，F2中的无角雄牛和无角雌牛自由交配，因遗传因子组成为Dd的雌性个体表现为无角，则F3中有角牛的概率为(2/3)×(1/2)×(1/2)＝1/6。              (4)若带有D的雌配子不能存活，则F2中雄牛的遗传因子组成为Dd、dd，因此F2中雄牛的有角∶无角＝1∶1。

[答案]　(1)有角　(2)DD、Dd　DD　(3)1/6　(4)1∶1

12．在一些性状遗传中，具有某种遗传因子组成的合子不能完成胚胎发育，导致后代中不存在该遗传因子组成的个体，从而使性状的分离比发生变化，小鼠毛色的遗传就是一个例子。一个研究小组经大量重复实验，在小鼠毛色遗传的研究中发现：

A．黑色鼠与黑色鼠杂交，后代全部为黑色鼠

B．黄色鼠与黄色鼠杂交，后代黄色鼠与黑色鼠的数量比为2∶1

C．黄色鼠与黑色鼠杂交，后代黄色鼠与黑色鼠的数量比为1∶1

根据上述实验结果，回答下列问题(控制毛色的显性遗传因子用A表示，隐性遗传因子用a表示)：

(1)黄色鼠的遗传因子组成是________，黑色鼠的遗传因子组成是________。

(2)推测不能完成胚胎发育的合子的遗传因子组成是________。

(3)写出上述B、C两个杂交组合的遗传图解。

[解析]　根据B组中黄色鼠的后代出现黑色鼠可知，B组亲本黄色个体为杂合子(Aa)，且黄色对黑色为显性，黑色个体都是隐性纯合子(aa)。由B组亲本黄色个体为杂合子(Aa)可知，其后代的遗传因子组成为1AA(黄色)∶2Aa(黄色)∶1aa(黑色)，AA个体在胚胎发育过程中死亡，则存活的黄色鼠的遗传因子组成为Aa。

[答案]　(1)Aa　aa　(2)AA　(3)如下图