人教版高考生物一轮总复习必修2第5单元第14课孟德尔的豌豆杂交实验(二)学案

第14课　孟德尔的豌豆杂交实验(二)

一、两对相对性状的杂交实验

1．实验过程——提出问题

2．对自由组合现象的解释——提出假说

(1)理论解释

①两对相对性状分别由两对遗传因子控制。

②F1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。

③F1产生的雌雄配子各有比例相等的4种。

④受精时，雌雄配子的结合是随机的。

(2)遗传图解

3．对自由组合现象的验证——演绎推理，验证假说

(1)演绎推理(遗传图解)

(2)实验验证

实验结果与预期相符：黄色圆粒∶黄色皱粒∶绿色圆粒∶绿色皱粒＝1∶1∶1∶1。

4．自由组合定律的内容——得出结论

5.孟德尔获得成功的原因

二、自由组合定律的应用

1．指导动植物育种

指导杂交育种：把不同优良性状结合在一起。

2．指导医学实践：根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．孟德尔利用纯种黄色圆粒与绿色皱粒豌豆进行两对相对性状的杂交实验

(1)F1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。 (×)

(2)受精时，F1雌雄配子的组合方式有9种。 (×)

(3)F2的9∶3∶3∶1性状分离比一定依赖于雌雄配子的随机结合。 (√)

(4)F2的黄色圆粒中，只有YyRr是杂合子，其他的都是纯合子。 (×)

(5)F2的基因型有4种，比例为9∶3∶3∶1。 (×)

2．孟德尔第二定律又称自由组合定律

(1)基因自由组合定律是指F1产生的4种类型的精子和卵细胞可以自由组合。 (×)

(2)某个体自交后代性状分离比为3∶1，则说明此性状一定是由一对等位基因控制的。              (×)

(3)基因型为AaBb的个体测交，后代表型比例为3∶1或1∶2∶1，则该遗传可能遵循基因的自由组合定律。              (√)

(4)基因型为AaBbDdEeGgHhKk的个体自交，假定这7对等位基因自由组合，则7对等位基因纯合个体出现的概率与7对等位基因杂合个体出现的概率不同。              (×)

　　　两对相对性状杂交实验结果的应用

文学大师萧伯纳非常聪明，才华横溢，但是长相却非常不尽如人意，下面是发生在文学大师萧伯纳身上有关遗传学的一个轶事。

著名舞蹈家邓肯有一次写信给他，说：“假如我们两个结婚，生下的孩子头脑像你，面孔像我，该有多好哟。”  

萧伯纳接到信，笑了笑，一本正经地给她回了一封信，其中一段是这样写的：“要是生的孩子，头脑像你，而面孔像我，那岂不是糟透了！”

假设聪明受一对基因(A、a)控制，漂亮受另一对基因(B、b)控制。据此回答下列问题：

(1)若他们所生的后代不聪明但是漂亮，且两个人都是纯合子，那么邓肯和萧伯纳的基因型分别是AABB和aabb。

(2)假设聪明由a基因控制，漂亮由b基因控制。萧伯纳和邓肯均为纯合子，所生的后代表型是不聪明不漂亮。

(3)假设聪明由A基因控制，漂亮由B基因控制。萧伯纳和邓肯均为杂合子，所生后代聪明漂亮的可能性为1/4。

1．两对相对性状的杂交实验结果

2．自由组合定律的验证方法

3．自由组合定律的细胞学基础

4．自由组合定律的适用范围

(1)适用生物：真核生物遵循，原核生物与病毒均不遵循。

(2)适用遗传方式：适用于细胞核遗传，不适用于细胞质遗传。

考向1| 自由组合定律的实质

1．已知三对基因在染色体上的位置情况如图所示，且三对基因分别单独控制三对相对性状，则下列说法正确的是(　　)

A．三对基因的遗传遵循基因的自由组合定律

B．基因型为AaDd的个体与基因型为aaDd的个体杂交后代会出现4种表型，比例为3∶3∶1∶1

C．如果基因型为AaBb的个体在产生配子时没有发生互换，则它只产生4种配子

D．基因型为AaBb的个体自交后代会出现4种表型，比例为9∶3∶3∶1

B　解析：A、a(或B、b)和D、d基因的遗传遵循基因的自由组合定律，A、a和B、b基因的遗传不遵循基因的自由组合定律；如果基因型为AaBb的个体在产生配子时没有发生同源染色体的非姐妹染色单体间的互换，则它只产生2种配子；由于A、a和B、b基因的遗传不遵循基因的自由组合定律，因此，基因型为AaBb的个体自交后代不一定会出现4种表型且比例不会为9∶3∶3∶1。

考向2| 自由组合定律的应用

2．某二倍体雌雄异株植物(性别决定方式为XY型)的花色有白色、粉色、红色三种类型，受两对等位基因(B、b和D、d)控制，机制如图所示。已知基因B、b位于常染色体上，为进一步探究其遗传规律，现用开白色花和粉色花的植株进行正反交实验获得F1，让F1杂交获得F2，结果如表所示。

请回答下列问题：

(1)该植物花色的表现过程，说明基因通过控制__________实现对生物体性状的控制。

(2)基因D、d位于________(填“X”或“常”)染色体上，该植物花色遗传遵循____________定律。

(3)反交实验中，亲代的基因型是__________________；让F2中开白色花的植株随机交配得F3，理论上F3中雌雄比例为________，其中雌株的基因型及比例为________________。

(4)选取正交实验F2的红色花植株随机交配，子代中红色花∶粉色花∶白色花＝____________。

解析：已知基因B、b位于常染色体上，根据开白色花和粉色花的植株正反交的结果不同可知，D/d位于X染色体上，由此可知白色花的基因型为bb_ _，粉色花的基因型为B_Xd_，红色花的基因型为B_XD_。正交亲本的基因型为bbXDY和BBXdXd，反交亲本的基因型为bbXDXD和BBXdY。(1)该植物花色受两对等位基因的控制，基因通过控制酶的合成来间接控制生物的性状。(2)根据正反交的结果不同可知，基因D、d位于X染色体上，而基因B、b位于常染色体上，故该植物花色遗传遵循基因的自由组合定律。(3)由于白色花的基因型为bbX－X－或bbX－Y，粉色花的基因型为B_XdXd或B_XdY，而反交后代中均为红色花，因此亲本为bbXDXD和BBXdY，则子一代为BbXDXd和BbXDY，理论上子二代中红色花∶粉色花∶白色花＝9∶3∶4，其中开白色花的植株的基因型及比例为bbXDXD∶bbXDXd∶bbXDY∶bbXdY＝1∶1∶1∶1，而实际上子二代中红色花∶粉色花∶白色花＝3∶1∶1＝9∶3∶3，故推测隐性纯合子bbXdY致死，故子二代的白花植株中存活的个体有bbXDXD∶bbXDXd∶bbXDY＝1∶1∶1，其中雌性个体产生的配子及比例为bXD∶bXd＝3∶1，雄性个体产生的配子及比例为bXD∶bY＝1∶1，若让F2中开白色花的植株随机交配得F3，则后代的基因型及比例为bbXDXD∶bbXDXd∶bbXDY∶bbXdY(致死)＝3∶1∶3∶1，故雌雄比例为4∶3，其中雌株的基因型及比例为bbXDXD∶bbXDXd＝3∶1。(4)根据正交的后代中有粉色花和红色花可知，亲本的基因型为bbXDY和BBXdXd，子一代的基因型为BbXDXd和BbXdY，子二代的红色花植株的基因型为B_XDXd和B_XDY，其中BB∶Bb＝1∶2，红色花植株随机交配，后代中B_∶bb＝8∶1，XDXD∶XDXd∶XDY∶XdY＝1∶1∶1∶1，理论上红色花的比例为8/9×3/4＝24/36，粉色花的比例为8/9×1/4＝8/36，白色花的比例为1/9，但由于白色花中bbXDXD∶bbXDXd∶bbXDY∶bbXdY(致死)＝1∶1∶1∶1，故白色花的比例为1/9－1/9×1/4＝3/36，故子代中红色花∶粉色花∶白色花＝24/36∶8/36∶3/36＝24∶8∶3。

答案：(1)酶的合成(来控制代谢过程)　(2)X　自由组合　(3)bbXDXD和BBXdY　4∶3　bbXDXD∶bbXDXd＝3∶1　(4)24∶8∶3

　　　　　自由组合定律的解题规律和方法

1．用分离定律解答自由组合定律的方法

(1)解题思路：基因的自由组合定律可以拆成分离定律来解答，如：AaBb×aaBb，可以分成Aa×aa和Bb×Bb，按分离定律得出结果，然后将两个结果相乘即可。

(2)常见类型

2.根据子代表型及比例推测亲本基因型的方法

根据子代表型比例拆分为分离定律的分离比，确定每一对相对性状的亲本基因型，再组合。如：

(1)9∶3∶3∶1⇒(3∶1)(3∶1)⇒(Aa×Aa)(Bb×Bb)

(2)1∶1∶1∶1⇒(1∶1)(1∶1)⇒(Aa×aa)(Bb×bb)

(3)3∶3∶1∶1⇒(3∶1)(1∶1)⇒(Aa×Aa)(Bb×bb)[或(Aa×aa)(Bb×Bb)]

(4)3∶1⇒(3∶1)×1⇒(Aa×Aa)(BB×BB)或(Aa×Aa)(BB×Bb)或(Aa×Aa)(BB×bb)或(Aa×Aa)(bb×bb)[或(AA×AA)(Bb×Bb)或(AA×Aa)(Bb×Bb)或(AA×aa)(Bb×Bb)或(aa×aa)(Bb×Bb)]

3．两对基因在染色体上的位置关系判断方法

(1)双杂合子自交，若子代的表型比例为9∶3∶3∶1或9∶3∶3∶1的变式(如9∶7等)，则这两对基因分别位于两对染色体上，其遗传遵循自由组合定律。

(2)若子代的表型比例不符合9∶3∶3∶1或9∶3∶3∶1的变式(如9∶7等)，则这两对基因位于一对染色体上，其遗传不遵循自由组合定律。

考向1| 显隐性的判断及亲子代基因型的推断

1．(2020·全国卷Ⅱ)控制某种植物叶形、叶色和能否抗霜霉病3个性状的基因分别用A/a、B/b、D/d表示，且位于3对同源染色体上。现有表型不同的4种植株：板叶紫叶抗病(甲)、板叶绿叶抗病(乙)、花叶绿叶感病(丙)和花叶紫叶感病(丁)。甲和丙杂交，子代表型均与甲相同；乙和丁杂交，子代出现个体数相近的8种不同表型。回答下列问题：

(1)根据甲和丙的杂交结果，可知这3对相对性状的显性性状分别是__________________。

(2)根据甲和丙、乙和丁的杂交结果，可以推断甲、乙、丙和丁植株的基因型分别为________、________、________和________。

(3)若丙和丁杂交，则子代的表型为____________________。

(4)选择某一未知基因型的植株X与乙进行杂交，统计子代个体性状。若发现叶形的分离比为3∶1、叶色的分离比为1∶1、能否抗病性状的分离比为1∶1，则植株X的基因型为________________。

解析：(1)甲(板叶紫叶抗病)与丙(花叶绿叶感病)杂交，子代表型均与甲相同，可知显性性状为板叶、紫叶、抗病，甲为显性纯合子AABBDD。(2)已知显性性状为板叶、紫叶、抗病，再根据甲、乙、丙、丁的表型和杂交结果可推知，甲、乙、丙、丁的基因型分别为AABBDD、AabbDd、aabbdd、aaBbdd。(3)若丙aabbdd和丁aaBbdd杂交，可知子代基因型和表型为aabbdd(花叶绿叶感病)和aaBbdd(花叶紫叶感病)。(4)植株X与乙杂交，叶形分离比为3∶1，则为Aa×Aa杂交；叶色分离比为1∶1，则为Bb×bb杂交；能否抗病分离比为1∶1，则为Dd×dd杂交。由于乙的基因型为AabbDd，可知植株X的基因型为AaBbdd。

答案：(1)板叶、紫叶、抗病　(2)AABBDD　AabbDd　aabbdd　aaBbdd　(3)花叶绿叶感病、 花叶紫叶感病　(4)AaBbdd

考向2| 自由组合中概率的计算

2．人类多指(T)对正常(t)是显性，正常肤色(A)对白化病(a)是显性，控制这两对相对性状的基因分别位于两对常染色体上，是独立遗传的。一个家庭中，父亲多指，母亲不多指，肤色均正常，他们生的第一个孩子患白化病但不多指，则他们所生的下一个孩子只患一种病和患两种病的概率分别是(　　)

A．1/2和1/8　　 B．3/4和1/4

C．1/4和1/4 D．1/4和1/8

A　解析：根据题意，父亲多指，肤色正常，基因型为T_A_；母亲不多指，肤色正常，基因型为ttA_；孩子不多指，患白化病，基因型为ttaa。由此推知双亲的基因型分别为父TtAa，母ttAa。他们所生孩子表型情况如下：同时患两种病的概率：1/2×1/4＝1/8；只患一种病的概率：1/2×3/4＋1/2×1/4＝1/2；正常的概率：1/2×3/4＝3/8；患病概率＝1－正常的概率＝1－3/8＝5/8。

【方法规律】用“乘法”分析两种遗传病的发病率问题

若甲乙两种遗传病独立遗传，子代中甲病发病率为m，乙病发病率为n，则：

(1)子代同时患两种遗传病的概率＝mn。

(2)子代只患甲病的概率＝m(1－n)。

(3)子代只患乙病的概率＝n(1－m)。

(4)子代不患病的概率＝(1－m)(1－n)。

(5)子代只患一种病的概率＝m×(1－n)＋n×(1－m)。

命题生长点1 推断亲代基因型

你能推测出亲本豌豆的表型与基因型吗？请写出推测过程。

答案：根据基因的分离定律，单独分析一对基因传递情况，子代中黄色与绿色分离比为3∶1，则亲本的基因型为Yy×Yy；圆粒与皱粒分离比为1∶1，则亲本的基因型为Rr×rr。所以亲本的基因型为YyRr×Yyrr，表型是黄色圆粒、黄色皱粒。

命题生长点2 计算子代的概率

(1)若选择子代黄色圆粒豌豆与绿色皱粒豌豆杂交，那么产生的子代的豌豆的表型及比例是黄色圆粒∶绿色圆粒∶黄色皱粒∶绿色皱粒＝2∶1∶2∶1。

(2)若选择子代中的黄色皱粒豌豆自交，产生的子代豌豆的表型及比例是黄色皱粒∶绿色皱粒＝5∶1。

命题生长点3  育种方案设计

如果市场上绿色圆粒豌豆销售形势很好，利用现有F1中四种表型豌豆获得纯合的绿色圆粒豌豆，请写出设计思路。

答案：将F1中绿色圆粒豌豆(yyRr)自交，淘汰绿色皱粒，再连续自交并选择，直到不发生性状分离为止。

自由组合定律解题技巧

(1)通过子代推亲代基因型或表型：分别统计不同表型或基因型在子代出现的概率，分别写出可能的杂交组合后，合并在一起。

(2)通过亲代推子代基因型或表型：单独分析每对基因杂交的子代，然后两对基因自由组合后合并写出子代的基因型或表型。

不能直接使用乘法原理的两种情况

(1)计算子代出现杂合子概率：可先用乘法原理计算纯合子的概率，然后用1减去纯合子的概率(若直接用两杂合子的概率相乘，则得到的是双杂合的概率，漏掉单杂合的概率)。

(2)计算子代的基因型或表型不同于双亲的概率：先计算基因型或表型与双亲相同的概率，然后用1减去该概率。