第2節(jié)　孟德爾的豌豆雜交實驗(二)第2課時　孟德爾遺傳規(guī)律的再發(fā)現(xiàn)及孟德爾遺傳規(guī)律的應(yīng)用目 標(biāo) 素 養(yǎng) 1.基于科學(xué)史實,借助于歸納與概括,闡述孟德爾成功的原因。通過學(xué)習(xí)“孟德爾遺傳規(guī)律的再發(fā)現(xiàn)”,認(rèn)同科學(xué)家謙遜誠信、探索求真的科學(xué)精神。2.通過構(gòu)建概念圖,說出基因型、表型和等位基因的含義。3.通過模擬遺傳學(xué)案例分析,運用所學(xué)知識和科學(xué)思維解決生活中的實際問題。知 識 概 覽 一、自由組合定律的內(nèi)容 微判斷基于自由組合定律的內(nèi)容和實質(zhì),判斷下列表述是否正確。(1)遺傳因子的自由組合可以發(fā)生在任何時期。(　　)(2)形成配子時,決定同種性狀的遺傳因子自由組合。(　　)(3)多對相對性狀遺傳時,控制每一對相對性狀的遺傳因子先彼此分離,然后控制不同相對性狀的遺傳因子再自由組合。(　　)×××二、孟德爾實驗方法的啟示1.實驗選材方面:選擇豌豆作為實驗材料。2.對生物性狀分析方面:先研究一對性狀,再研究兩對或多對性狀。3.對實驗結(jié)果的處理方面:運用了統(tǒng)計學(xué)分析。4.實驗研究:運用假說—演繹法,實驗→提出問題→分析→提出假說(解釋)→驗證→總結(jié)規(guī)律。三、孟德爾遺傳規(guī)律的再發(fā)現(xiàn)[連線]微思考基因型和表型是一一對應(yīng)的嗎?提示:不一定,表型相同的個體,基因型可能不同,如DD和Dd。四、孟德爾遺傳規(guī)律的應(yīng)用1.意義:不僅有助于人們正確地解釋生物界普遍存在的遺傳現(xiàn)象,還能夠預(yù)測雜交后代的類型和它們出現(xiàn)的概率,這在動植物育種和醫(yī)學(xué)實踐等方面都具有重要意義。2.應(yīng)用(1)在雜交育種中,人們有目的地將具有不同優(yōu)良性狀的兩個親本雜交,使兩個親本的優(yōu)良性狀組合在一起,再篩選出所需要的優(yōu)良品種。(2)在醫(yī)學(xué)實踐中,人們可以依據(jù)分離定律和自由組合定律,對某些遺傳病在后代中的患病概率作出科學(xué)的推斷,從而為遺傳咨詢提供理論依據(jù)。微訓(xùn)練小麥的高稈對矮稈為顯性,抗病對不抗病為顯性。用純種的高稈抗病和矮稈不抗病兩個品種作親本,在F2中選育矮稈抗病類型,其在F2中所占的比例約為(　　)A.1/16 B.1/8C.3/16 D.1/4答案:C解析:高稈抗病與矮稈不抗病品種雜交得F1,F1自交所得F2有4種表現(xiàn)類型,比例為9∶3∶3∶1,其中矮稈抗病類型占F2的3/16。一 分析歸納孟德爾實驗方法的啟示及孟德爾遺傳規(guī)律的再發(fā)現(xiàn)問題探究在孟德爾之前的學(xué)者也做了不少雜交實驗,但均未能總結(jié)出遺傳的規(guī)律,而孟德爾利用豌豆雜交實驗總結(jié)出了遺傳規(guī)律,被后人公認(rèn)為“遺傳學(xué)之父”。請回答下列問題。1.孟德爾曾花了幾年時間研究山柳菊,結(jié)果卻一無所獲,其原因主要有哪些?提示:①山柳菊沒有既容易區(qū)分又可以連續(xù)觀察的相對性狀;②山柳菊有時進行有性生殖,有時進行無性生殖;③山柳菊的花小,難以做人工雜交實驗。2.請分析總結(jié)孟德爾雜交實驗成功的原因。提示:①實驗材料:科學(xué)正確地選用豌豆作為實驗材料是成功的首要條件。②研究對象:在對生物的性狀進行分析時,孟德爾首先只針對一對相對性狀進行研究,再對兩對或多對相對性狀進行研究。③科學(xué)方法:對實驗結(jié)果進行統(tǒng)計學(xué)分析,即將數(shù)學(xué)的方法引入對遺傳實驗結(jié)果的處理和分析中。④嚴(yán)密程序:運用假說—演繹法,科學(xué)地設(shè)計實驗方案。按發(fā)現(xiàn)問題→提出假說→演繹推理→實驗驗證→總結(jié)規(guī)律的科學(xué)實驗程序進行研究。⑤自身素質(zhì):孟德爾具有扎實的知識基礎(chǔ)、嚴(yán)謹(jǐn)求實的科學(xué)態(tài)度,熱愛科學(xué),勤于思考,勇于向傳統(tǒng)挑戰(zhàn)。3.表型相同,基因型不一定相同;基因型相同,表型就一定相同嗎?D和D、d和d、D和d都是等位基因嗎?為什么?提示:不一定,表型是基因型與環(huán)境共同作用的結(jié)果。只有D和d是等位基因,控制的是相對性狀;D和D、d和d控制的是相同性狀,是相同基因。歸納總結(jié)1.遺傳規(guī)律相關(guān)概念的聯(lián)系2.分離定律與自由組合定律的關(guān)系(1)均適用于真核生物核基因的遺傳。(2)形成配子時,兩個遺傳規(guī)律同時起作用。(3)分離定律是最基本的遺傳規(guī)律,是自由組合定律的基礎(chǔ)。典例剖析【例1】 下列關(guān)于遺傳基本問題的敘述,正確的是(　　)A.相對性狀是指一種生物的同一種性狀的不同表現(xiàn)類型,如棉花的細(xì)絨與長絨B.表型是指生物個體表現(xiàn)出來的性狀,表型相同,基因型一定相同C.純合子自交,后代一定不發(fā)生性狀分離D.性狀分離是指雜種后代中同時出現(xiàn)具有不同基因型的個體的現(xiàn)象答案:C 解析:相對性狀是指一種生物的同一種性狀的不同表現(xiàn)類型,如棉花的細(xì)絨與粗絨、長絨與短絨。表型相同,基因型不一定相同,如高莖豌豆的基因型有AA和Aa兩種。純合子自交,后代仍是純合子,不發(fā)生性狀分離。性狀分離是指雜種后代中同時出現(xiàn)顯性性狀和隱性性狀的現(xiàn)象。學(xué)以致用1.下列關(guān)于遺傳學(xué)概念的解釋,錯誤的是(　　)A.性狀分離:雜種后代中,同時出現(xiàn)顯性性狀和隱性性狀的現(xiàn)象B.基因型:與表型有關(guān)的基因組成C.顯性性狀:兩個親本雜交,F1中顯現(xiàn)出來的性狀D.等位基因:控制相對性狀的基因答案:C解析:具有相對性狀的純合親本雜交,F1表現(xiàn)出來的性狀是顯性性狀,未表現(xiàn)出來的性狀是隱性性狀。二 孟德爾遺傳規(guī)律的應(yīng)用問題探究有兩個純種小麥,一為高稈(D)抗銹病(T),一為矮稈(d)不抗銹病(t)。這兩對性狀獨立遺傳,現(xiàn)要培育矮稈抗銹病的新品種,過程如下圖。請回答下列問題。1.請寫出圖中a、b、c所代表的過程。提示:a過程為雜交,b過程為自交,c過程為連續(xù)自交及篩選。2.由圖可知,在哪一代開始出現(xiàn)矮稈抗銹病植株?出現(xiàn)的新品種植株能否直接用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)?為什么?提示:F2。否,F2中的矮稈抗銹病植株中有純合子,也有雜合子,雜合子不能用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。3.如何操作才可以獲得我們需要的類型?提示:將F2中的矮稈抗銹病植株連續(xù)自交,直到后代不發(fā)生性狀分離為止。歸納總結(jié)1.利用遺傳規(guī)律培育不同品種的思路(1)培育雜合子品種:在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上,可以將雜種一代作為種子直接利用,如水稻、玉米等。其特點是具有雜種優(yōu)勢,即品種高產(chǎn)、抗性強,但種子只能種一年。培育基本步驟如下:選取符合要求的純種雙親(P)雜交(♀×♂)→F1(即為所需品種)。(2)培育隱性純合子品種:選取雙親雜交,子一代自交→子二代→選出符合要求的類型就可以推廣。(3)培育顯性純合子或一顯一隱純合子品種。②動物:選擇具有不同優(yōu)良性狀的親本雜交,獲得F1→F1雌、雄個體間交配→獲得F2→鑒別、選擇需要的類型與隱性類型測交,選擇后代不發(fā)生性狀分離的F2個體。③實例:現(xiàn)有基因型為BBEE和bbee的兩種植物或動物,欲培育基因型為BBee的植物或動物品種,育種過程用遺傳圖解表示如下:2.動物中優(yōu)良品種的選育與植物的雜交育種不同。植物的雜交育種一般需要連續(xù)自交,既保留了優(yōu)良品種又能不斷提高純合比例;動物如果需要獲得雙隱性個體,一旦出現(xiàn)即是所需,如果需要獲得顯性個體,可以通過測交實驗來鑒定其是否為純合優(yōu)良品種。典例剖析【例2】 已知小麥的有芒(A)對無芒(a)為顯性,抗病(R)對不抗病(r)為顯性,小麥一年只播種一次。下圖是培育無芒抗病小麥的示意圖。下列相關(guān)敘述錯誤的是(　　)A.雜交的目的是將控制無芒和抗病的基因集中到子一代中B.子一代自交的目的是使子二代中出現(xiàn)無芒抗病個體C.得到純合的無芒抗病種子至少需要四年D.子二代中無芒抗病植株自交的目的是篩選子二代中無芒抗病植株中的純合子答案:C解析:有芒抗病植株和無芒不抗病植株進行雜交產(chǎn)生的子一代中雖然沒有出現(xiàn)無芒抗病植株,但已經(jīng)將控制優(yōu)良性狀的基因a和R集中到了子一代中,然后通過子一代自交,子二代中出現(xiàn)了符合要求的植株,其中2/3是雜合子,純合子只有1/3,之后再讓子二代中無芒抗病植株自交,目的是鑒定哪些是純合子。要雜交一次、自交兩次才能獲得純合的無芒抗病種子,因為小麥一年只播種一次,所以至少需要三年才能獲得純合的無芒抗病種子。學(xué)以致用2.家兔的黑色對白色為顯性,短毛對長毛為顯性?？刂七@兩對相對性狀的基因可自由組合。下列關(guān)于利用黑色短毛純種兔和白色長毛純種兔培育出黑色長毛純種兔的做法,錯誤的是(　　)A.黑色短毛純種兔×白色長毛純種兔,得F1B.選取健壯的F1個體自交,得F2C.從F2中選取健壯的黑色長毛兔與白色長毛兔測交D.根據(jù)測交結(jié)果,選取F2中穩(wěn)定遺傳的黑色長毛雌、雄兔答案:B 解析:設(shè)相關(guān)基因為A、a,B、b。根據(jù)題意分析可知,黑色短毛純種兔和白色長毛純種兔的基因型分別是AABB、aabb,利用它們雜交得F1,F1基因型為AaBb,F1雌、雄個體雜交能產(chǎn)生黑色長毛純種兔(AAbb),A項正確。家兔屬于雌雄異體動物,不能進行自交,B項錯誤?？梢赃x用F1個體雜交,得F2,從F2中選取健壯的黑色長毛兔(A_bb)與白色長毛兔(aabb)測交,能選出黑色長毛純種兔(AAbb),C項正確。根據(jù)測交結(jié)果,選取F2中穩(wěn)定遺傳的黑色長毛雌、雄兔(AAbb),D項正確。三 利用分離定律解決自由組合問題問題探究已知A與a、B與b、C與c為三對等位基因,遵循自由組合定律,現(xiàn)有AaBbCc與AaBBCc的兩個個體進行雜交。1.求AaBbCc產(chǎn)生的配子種類以及AaBbCc產(chǎn)生ABC配子的概率。提示:2(A、a)×2(B、b)×2(C、c)=8(種);(1/2)A×(1/2)B×(1/2)C=1/8。2.AaBbCc與AaBBCc雜交,求子代的基因型種類以及后代中AaBBcc出現(xiàn)的概率。提示:求子代的基因型種類,可將其分解為3個分離定律。Aa×Aa→后代有3種基因型(AA∶Aa∶aa=1∶2∶1);Bb×BB→后代有2種基因型(BB∶Bb=1∶1);Cc×Cc→后代有3種基因型(CC∶Cc∶cc=1∶2∶1)。所以,后代中有3×2×3=18(種)基因型。后代中AaBBcc出現(xiàn)的概率為(1/2)Aa×(1/2)BB×(1/4)cc =1/16。3.AaBbCc與AabbCc雜交,求其雜交后代可能出現(xiàn)的表型種類數(shù)(完全顯性條件下)以及后代中出現(xiàn)A_Bbcc的概率。提示:可分解為3個分離定律。Aa×Aa→后代有2種表型(A_∶aa=3∶1);Bb×bb→后代有2種表型(Bb∶bb=1∶1);Cc×Cc→后代有2種表型(C_∶cc=3∶1)。所以,后代中有2×2×2=8(種)表型。出現(xiàn)A_Bbcc的概率為(3/4)×(1/2)×(1/4)=3/32。歸納總結(jié)1.“拆分法”求解自由組合定律的計算問題(1)原理:分離定律是自由組合定律的基礎(chǔ)。(2)思路2.巧用子代性狀分離比推測親本的基因型(1)9∶3∶3∶1?(3∶1)(3∶1)?(Aa×Aa)(Bb×Bb)?AaBb×AaBb。(2)1∶1∶1∶1?(1∶1)(1∶1)?(Aa×aa)(Bb×bb)?AaBb×aabb或Aabb×aaBb。(3)3∶3∶1∶1?(3∶1)(1∶1)?(Aa×Aa)(Bb×bb)或(Aa×aa)(Bb×Bb)?AaBb×Aabb或AaBb×aaBb。(4)3∶1?(3∶1)×1?(Aa×Aa)(BB×B_)、(Aa×Aa)(BB×bb)、(AA×A_)(Bb×Bb)或(AA×aa)(Bb×Bb)?AaBB×AaB_、AaBB×Aabb、AABb×A_Bb或AABb×aaBb。3.與自由組合定律相關(guān)的概率計算當(dāng)控制兩種遺傳病(患甲病的概率為m,患乙病的概率為n)的基因之間具有“自由組合”關(guān)系時,患病情況如下圖和下表所示。典例剖析【例3】 已知各對基因獨立遺傳,每對等位基因分別控制一對相對性狀且完全顯性,基因型為AabbDdEe(親本1)與aaBbDDEe(親本2)的個體雜交得到子代。下列相關(guān)敘述正確的是(　　)A.子代中有24種基因型,有16種表型B.親本1可以產(chǎn)生8種配子,如ABDE、abde等C.子代中各性狀均表現(xiàn)為顯性的個體所占的比例是3/8D.子代中基因型為AabbDdEe的個體所占的比例是1/16答案:D 解析:完全顯性條件下AabbDdEe與aaBbDDEe的個體雜交,Aa與aa雜交子代表型有2種,基因型有2種;bb×Bb雜交子代表型有2種,基因型有2種;Dd×DD雜交子代表型有1種,基因型有2種;Ee×Ee雜交子代表型有2種,基因型有3種,故子代中基因型有2×2×2×3=24(種),表型有2×2×1×2=8(種)。親本1基因型為AabbDdEe,每對基因獨立遺傳,產(chǎn)生的配子類型有2×1×2×2=8(種),但不能產(chǎn)生ABDE的配子。子代中各性狀均表現(xiàn)為顯性的個體基因型為A_B_D_E_,所占的比例是(1/2)×(1/2)×1×(3/4)=3/16;子代中基因型為AabbDdEe的個體所占的比例是(1/2)×(1/2)×(1/2)×(1/2)=1/16。學(xué)以致用3.假定某植物體內(nèi)的五對等位基因是自由組合的,雜交組合AaBBCcDDEe×AaBbCCddEe產(chǎn)生的后代中,兩對等位基因雜合、三對等位基因純合的個體所占的比例是(　　)A.1/2　　 B.1/4C.1/16 D.1/64答案:B解析:本題的解題思路是把基因自由組合問題轉(zhuǎn)換成基因分離問題。根據(jù)基因分離定律分別計算,其中DD×dd一定得到Dd。在剩下的4對基因組合中,出現(xiàn)雜合子和純合子的概率都是1/2。要滿足題意,則需要除D、d之外的4對基因組合中,有一對為雜合子,另外三對均為純合子,其概率是4×(1/2)×(1/2)×(1/2)×(1/2)=1/4[其中4是指“在4對基因組合(Aa×Aa,BB×Bb,Cc×CC,Ee×Ee)中,有且只有一對出現(xiàn)雜合子的情況有4種”,每一次出現(xiàn)一對等位基因雜合、三對等位基因純合的概率是(1/2)×(1/2)×(1/2)×(1/2)]。　1.孟德爾進行的兩對相對性狀的遺傳實驗中,具有1∶1∶1∶1比例關(guān)系的是(　　)①雜種自交后代的性狀分離比?、陔s種產(chǎn)生配子類型的比例　③雜種測交后代的表型比例?、茈s種自交后代的基因型比例　⑤雜種測交后代的基因型比例A.①②④　　 B.②④⑤C.①③⑤ D.②③⑤答案:D解析:具有兩對相對性狀的雜種自交,后代的性狀分離比為9∶3∶3∶1,①不符合題意;雜種產(chǎn)生配子種類的比例為1∶1∶1∶1,②符合題意;雜種測交后代的表型比例為1∶1∶1∶1,③符合題意;雜種自交后代的基因型比例為1∶2∶2∶4∶1∶2∶1∶2∶1,④不符合題意;雜種測交后代的基因型比例為1∶1∶1∶1,⑤符合題意。2.在三對基因各自獨立遺傳的條件下,親本的基因型分別為ddEeFF和DdEeff,子代中表型不同于親本的個體占全部子代的(　　)A.5/8 B.3/8C.1/12 D.1/4答案:A解析:ddEeFF×DdEeff,子代中表型與親本中ddEeFF相同的占(1/2)×(3/4)×1=3/8,與親本中DdEeff相同的概率為0。故子代表型不同于親本的個體占全部子代的比例=1-3/8=5/8。3.小麥的毛穎和光穎是一對相對性狀(由基因D、d控制),抗銹病與感銹病是另一對相對性狀(由基因R、r控制),這兩對性狀的遺傳遵循自由組合定律。以純種毛穎感銹病植株(甲)和純種光穎抗銹病植株(乙)為親本進行雜交,F1均為毛穎抗銹病植株(丙)。再用F1與丁進行雜交,得F2,F2有4種表型,對每對相對性狀的植株數(shù)目進行統(tǒng)計,結(jié)果如下圖所示。(1)兩對相對性狀中,顯性性狀分別是　　　　、　　　　。?(2)親本甲、乙的基因型分別是　　　　　、　　　　　;丁的基因型是　　　　　。?(3)F1形成的配子有　　　　種,產(chǎn)生這幾種配子的原因是F1在形成配子的過程中　　　　　　　　　　　　。?(4)F2中基因型為ddRR的個體所占的比例為　　　　,光穎抗銹病植株所占的比例是　　　　　。?(5)F2中表型不同于雙親(甲和乙)的個體占全部F2的比例是　　　　　。?答案:(1)毛穎　抗銹病(兩空可互換)(2)DDrr　ddRR　ddRr(3)4　決定同一性狀的基因彼此分離,決定不同性狀的基因自由組合(4)1/8　3/8(5)1/2解析:(1)由于純種毛穎感銹病植株(甲)和純種光穎抗銹病植株(乙)進行雜交,F1均為毛穎抗銹病植株(丙),所以毛穎、抗銹病為顯性性狀,光穎、感銹病為隱性性狀。(2)甲、乙均為純種,基因型分別為DDrr、ddRR,所以F1的基因型為DdRr,與丁雜交后,F2中抗銹病與感銹病之比為3∶1,毛穎與光穎之比為1∶1,所以丁的基因型為ddRr。(3)由于F1的基因型為DdRr且兩對性狀的遺傳遵循自由組合定律,因此可以形成4種配子。(4)F1(DdRr)×丁(ddRr)產(chǎn)生的F2中,ddRR的個體占(1/2)×(1/4)=1/8,光穎抗銹病植株(ddR_)占(1/2)×(3/4)=3/8。(5)F2中,與甲(DDrr)表型相同的個體占(1/2)×(1/4)=1/8,與乙(ddRR)表型相同的個體占(1/2)×(3/4)=3/8,所以F2中表型不同于雙親的個體占1/2。

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