1.1 孟德尔的豌豆杂交实验(一)-2023-2024学年高一下学期生物人教版必修2

第1章 遗传因子的发现 第1节 孟德尔的豌豆杂交实验（一） 对人类5500年发展历程有重大贡献的人物——总结100名，孟德尔排在58名 1 问题探讨 人们曾经认为，两个亲本杂交后，双亲的遗传物质会在子代体内发生混合，使子代表现出介于双亲之间的性状。这种观点也称作融合遗传。 讨论 1．按照上述观点，当红花豌豆与白花豌豆杂交后，子代的豌豆花会是什么颜色？ 2．你同意上述观点吗？你的证据有哪些？ 红花豌豆和白花豌豆 根据融合遗传的观点，即红色和白色的混合色粉色。 不同意，因为自然界的遗传现象并不是融合遗传的结果。 第2张：同学们在初中也学习过孟德尔遗传定律的相关知识。在孟德尔的时代，人们对遗传的认识还很粗浅，基本认同“融合遗传”。   即教材第2页的问题讨论：人们曾经认为，两个亲本杂交后，双亲的遗传物质会在子代体内发生混合，使子代表现出介于双亲之间的性状。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。   这种观点称为融合遗传。此观点未被正式提出和论证，但是在19世纪下半叶十分盛行，是一个普遍接受的，朴素的，以为不证自明的规律。 “现代遗传学之父”——孟德尔 从小好学 他从小喜爱自然科学，由于家境贫寒，21岁便做了修道士。后来，他被派到维也纳大学进修自然科学和数学。 杂交实验 利用修道院的一块园地，种植豌豆、山柳菊、玉米等多种植物，进行实验，研修了多年，其中，豌豆杂交实验非常成功。 发现规律 分析豌豆杂交实验，发现了两大遗传规律： 基因的分离定律和基因的自由组合定律。 两性花 一朵花中同时具有雄蕊和雌蕊，如豌豆花 子房 花柱 花丝 花药 柱头 雄蕊 雌蕊 含花粉，即雄配子 含卵细胞 单性花 一朵花中只有雄蕊或雌蕊，如：玉米 4 1 豌豆用作遗传实验材料的优点 花丝 柱头 子房 花柱 花药 花萼 胚珠 花托 花瓣 豌豆花的结构（两性花） 雄蕊 雌蕊 优点一： 自花传粉、闭花受粉 自花传粉避免了外来花粉的干扰，所以豌豆在自然状态下一般都是纯种。 使结果更可靠和容易分析。 优点二： 有多对易于区分的相对性状 相对性状：一种生物的同一种性状的不同表现类型 性状：生物体的形态特征和生理特性的总称。 1 豌豆用作遗传实验材料的优点 1.下列各对性状中，属于相对性状的是（ ） 　A.狗的长毛和卷毛 B.棉花的掌状叶和鸡脚叶 　C.牛的有角与羊的有角 　D.豌豆的高茎和蚕豆的矮茎 B 7 判断：下列各对性状中，属于相对性状的是 A.狗的长毛和卷毛 B.棉花的掌状叶和鸡脚叶 C.玉米叶梢的紫色和叶片的绿色 D.豌豆的高茎和蚕豆的矮茎 E.兔子毛的长毛和灰毛 F.大麦的高杆与小麦的矮杆　　　　　 √ 优点三： 子代数目多，便于进行统计分析 优点四： 花大，易于做人工杂交实验 用数学统计方法分析结果更可靠，且偶然性小 思考：豌豆是纯种，自然情况下只进行自交，那要怎样操作才能进行杂交呢？ 1 豌豆用作遗传实验材料的优点 去雄 采集花粉 高茎（或矮茎）豌豆的花 先除去未成熟花的全部雄蕊，叫作去雄，然后套袋。 高茎（或矮茎）豌豆的花 F1 种子 高茎（或矮茎）豌豆的花 待去雄花的雌蕊成熟时，采集另一植株的花粉。 将采集到的花粉涂（撒）在去雄花的雌蕊的柱头上，再套袋。 ♀ ♂ ♀ 人工传粉 10 人工异花授粉的步骤 去 雄 套 袋 传 粉　 套 袋 保证杂交种子是人工传粉所结 2 一对相对性状的杂交实验 先除去未成熟花的全部雄蕊。 套上纸袋，防止外来花粉干扰。 雌蕊成熟时将另一植株的花粉（撒）在去雄的雌蕊的柱头上。 高茎的花 矮茎的花 正交 高茎的花 矮茎的花 反交 正交和反交 12 2 一对相对性状的杂交实验 高茎 高茎 矮茎 观察现象，提出问题 显性性状： 两个具有相对性状的纯合亲本杂交，F1中表现出来的性状， 隐性性状： F1中未表现出来的性状， 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。 如高茎。 如矮茎。 图1-3 高茎豌豆和矮茎豌豆的杂交实验示意图 高茎 矮茎 3 ∶ 1 787 : 277 2.为什么子一代没有矮茎的，而子二代又出现了矮茎的呢？ 1.为什么子一代都是高茎而没有矮茎的呢？ 2 一对相对性状的杂交实验 七对相对性状的遗传实验数据 性状 茎的高度 种子的形状 子叶的颜色 花的位置 种皮的颜色 豆荚的形状 豆荚颜色 显性性状 787（高） 5474（圆滑） 6022（黄色） 651（叶腋） 705（灰色） 882（饱满） 428（绿色） 隐性性状 277（矮） 1850（皱缩） 2001（绿色） 207（茎顶） 224（白色） 299（不饱满） 152（黄色） F2之比 2.84:1 2.96:1 3.01:1 3.14:1 2.95:1 3.15:1 2.82:1 F2表现型之比3∶1是不是巧合呢？ 子二代发生性状分离，显性性状和隐性性状的数量比接近于3:1。 2 一对相对性状的杂交实验 高茎 高茎 矮茎 高茎 矮茎 3 ∶ 1 787 : 277 对分离现象的解释 3 图1-4 高茎豌豆与矮茎豌豆杂交实验的分析图解 P 配子 F1 F1 配子 F2 高茎 高茎 高茎 高茎 高茎 高茎 高茎 矮茎 DD DD dd dd 矮茎 Dd Dd Dd D d Dd D d 1 : 2 : 1 × × Dd D d 对分离现象的解释 3 分析问题，提出假说 （1）生物的性状是由遗传因子决定的。 显性遗传因子（大写，如D） 隐性遗传因子（小写，如d） 显性性状 隐性性状 决定 决定 对分离现象的解释 3 （2）在体细胞中，遗传因子是成对存在的。 纯合子： 遗传因子组成相同的个体。 纯合子能稳定遗传，自交后代不会发生性状分离。 杂合子： 遗传因子组成不同的个体。 杂合子不能稳定遗传，自交后代会发生性状分离。 如：F1中的高茎豌豆的遗传因子Dd。 对分离现象的解释 3 （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。 纯合子只产生一种配子 杂合子产生两种配子 DD D Dd dd D : d = 1 : 1 d （4）受精时，雌雄配子的结合是随机的。 1 2 3 性状分离比的模拟实验 对分离现象解释的验证 分离定律 第 1 节 孟德尔的豌豆杂交实验 第二课时 对分离现象的解释 3 F1 配子 F2 高茎 高茎 高茎 高茎 高茎 DD dd 矮茎 Dd Dd Dd D d 1 : 2 : 1 × Dd D d 【体验假说】 1.实验目的 通过模拟实验，理解 的分离和 的随机结合与 之间的数量关系，体验孟德尔的假说。 2.模拟内容 遗传因子 配子 性状 用具或操作 模拟对象或过程 甲、乙两个小桶 _______________ 小桶内的彩球 ___________ 不同彩球的随机组合 的随机结合 雌、雄生殖器官 雌、雄配子 雌、雄配子 精巢 卵巢 雄配子 雌配子 模拟生殖过程中，雌雄配子随机结合 1 性状分离比的模拟实验 1 性状分离比的模拟实验 次数 甲（雄配子） 乙（雌配子） 组合 1 2 3 4 5 ...... 29 30 合计次数 D 次 d 次 D 次 d 次 DD 次 Dd 次 dd 次 统计数量比 D： d ≈ D： d ≈ DD：Dd：dd ≈ 性状分离比的模拟实验记录表 1：1 1：1 1:2:1 【体验假说】 1.实验目的 通过模拟实验，理解 的分离和 的随机结合与 之间的数量关系，体验孟德尔的假说。 2.模拟内容 遗传因子 配子 性状 用具或操作 模拟对象或过程 甲、乙两个小桶 _______________ 小桶内的彩球 ___________ 不同彩球的随机组合 的随机结合 雌、雄生殖器官 雌、雄配子 雌、雄配子 精巢 卵巢 雄配子 雌配子 模拟生殖过程中，雌雄配子随机结合 1 性状分离比的模拟实验 1 性状分离比的模拟实验 （3）分别从两个桶内随机抓取一个彩球，组合在一起，记下两个彩球的字母组合。 【方法步骤】 （1）在甲、乙两个小桶中放入两种彩球各10个。 （2）摇动两个小桶，使小桶内的彩球充分混合。 （4）将抓取的彩球放回原来的小桶内，摇匀。 （5）按步骤（3）和（4）重复做30次以上。 确保两种类型的配子数目一样 模拟雌、雄配子的随机结合 确保样本数目足够多。 雌、雄配子结合的机会相等。 讨论: 1．将模拟实验的结果与孟德尔的杂交实验结果相比较，你认为孟德尔的假说是否合理？ 合理。因为甲乙两个小桶内的彩球分别代表孟德尔杂交实验中的雌雄配子，分别从两个桶内随机抓取一个彩球进行组合，实际上是模拟雌雄配子的随机结合，统计的样本数量也足够大，出现了3：1的结果。但孟德尔提出的假说是否正确还需要实验来验证。 1 性状分离比的模拟实验 对分离现象的解释 3 F1 配子 F2 高茎 高茎 高茎 高茎 高茎 DD dd 矮茎 Dd Dd Dd D d 1 : 2 : 1 × Dd D d （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。 （4）受精时，雌雄配子的结合是随机的。 一个完美的假说不仅要解释验证已有的现象，还要能够预测一些未知的现象。 孟德尔的假说核心是步骤三 ，遗传因子的分离。但是遗传因子能不能看见 2 对分离现象解释的验证 P 配子 F1 高茎 高茎 矮茎 Dd dd d × 测交 杂种子一代 隐性纯合子 D d Dd dd 矮茎 1 : 1 演绎推理，验证假说 测交实验的结果： 在得到的166株后代中，87株高茎，79株矮茎，高茎与矮茎植株的数量比接近1∶1。 得出结论： 假说正确，即F1（Dd）在形成配子时，成对的遗传因子彼此分离，分别进入不同的配子。 五、分离定律 分离定律又称为孟德尔第一定律，其内容是：在生物的体细胞中，控制同一性状的遗传因子 存在，不相融合；在形成 时， 的遗传因子发生 ，分离后的遗传因子分别进入不同的配子中，随配子遗传给后代。 成对 配子 成对 分离 分离定律的适用范围：真核生物有性生殖的细胞核遗传 30 分离定律 3 发现问题：无论正交和反交，F1都表现高茎，F2出现性状分离，分离比接近3:1 ①生物体性状都是由遗传因子控制的。 ②体细胞中，遗传因子成对存在 ③配子形成时，成对的遗传因子分离，分别进入不同的配子（核心） ④受精时，雌雄配子的结合是随机的 演绎推理：①测交（预期结果） ②验证（实际结果） 结果一致 分离定律 科学研究方法:假说—演绎法 一对相对性状的遗传实验中，F2出现3:1分离比的条件是： ① F1个体形成的两种配子数目相等且生活力相同； ② 雌、雄配子结合的机会相等； ③ F2各个个体存活率相等； ④ 遗传因子间的显隐性关系为完全显性； ⑤ 观察的子代样本数目足够多。 分离定律 3 验证基因的分离定律的方法 ②自交法： ①测交法： 具有相对性状的纯合 性状分离比为3∶1 杂合子 隐性纯合子 1∶1 思维拓展 S z L w h 环节三：分离定律 (2)配子法(花粉鉴定法) 有一定的局限性,相应性状需在花粉中表现。 水稻非糯性花粉中含直链淀粉 水稻糯性花粉中含支链淀粉 遇碘 蓝黑色 橙红色 现在用纯种的非糯性水稻和纯种的糯性水稻杂交，取F1花粉加碘液染色，在显微镜下观察。 环节三：分离定律 环节五：遗传现象的推断 1.遗传因子组成和性状的推断 (1)由亲代推断子代的遗传因子组成 (2)由子代推断亲代的遗传因子组成 (1)已知亲代基因型推后代分离比（正推法） 亲本组合 子代基因型及比例 子代表现型及比例 AA×AA AA×Aa AA×aa Aa×Aa Aa×aa aa×aa AA AA:Aa = 1:1 Aa AA:Aa:aa = 1:2:1 Aa:aa = 1:1 aa 全是显性 全是显性 全是显性 显性:隐性 = 3:1 显性:隐性 = 1:1 全是隐性 分离定律 3 分离定律的应用 分离定律的应用 (2)已知后代分离比推亲代基因型（以A/a为例，逆推法） 后代表现型 亲本基因型 全 显 全 隐 显﹕隐 = 1 ﹕ 1 显﹕隐 = 3 ﹕ 1 AA×AA/Aa/aa aa×aa Aa×aa （杂合子的测交） Aa×Aa （杂合子的自交） 分离定律 3 依据子代的一对遗产因子分别来自两个亲本 分离定律 3 番茄果实的颜色由一对等位基因A、a控制，下表是关于番茄果实颜色的三个杂交实验及其结果。请回答下列问题。 实验 亲本表现型 F1的表现型和植株数目 红果 黄果 1 红果×黄果 492 504 2 红果×黄果 997 0 3 红果×红果 1 511 508 (1)写出亲本的基因型：实验1：________；实验2：________； 实验3：________。 (2)实验2的F1中红果自交后代的表现型种类和比例_______________，实验3的后代中红果的基因型为____________。 Aa×aa　 AA×aa Aa×Aa 红果∶黄果＝3∶1　 AA或Aa 分离定律的应用 环节五：遗传现象的推断 2.显性性状与隐性性状的判断方法 (1)根据子代性状判断 ①具有一对相对性状的亲本杂交→子代只出现一种性状→ 子代所出现的性状为显性性状。 ②相同性状的亲本杂交→子代出现不同性状→子代所出现的新的性状为隐性性状。 课本课后练习第三题 环节五：遗传现象的推断 (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→F2性状分离比为3∶1→ 分离比占3/4的性状为显性性状。 豌豆花的顶生和腋生是一对相对性状，根据下表中的三组杂交实验结果，判断显性性状和纯合子分别为( ) A．顶生；甲、乙 B．腋生；甲、丁 C．顶生；丙、丁 D．腋生；甲、丙 杂交组合 子代表现型及数量 ① 甲（顶生）×乙（腋生） 101 腋生，99 顶生 ② 甲（顶生）×丙（腋生） 198 腋生，201 顶生 ③ 甲（顶生）×丁（腋生） 全为腋生 分离定律 3 B 分离定律的应用 环节五：遗传现象的推断 (1)待测基因型的自交，若出现性状分离则说明是杂合子，若没有则说明纯合子。 3.纯合子和杂合子的鉴定 (2)待测基因型与隐性纯合子测交，若子代出现两种性状则说明是杂合子，若子代出现一种性状则说明是纯合子。 交配类型及应用 项目 概念 主要应用 杂交 遗传因子组成不同的同种生物个体之间的相互交配 ①通过杂交将不同亲本的优良性状集中起来，得到新品种 ②通过后代表现型及比例判断显隐性 自交 遗传因子组成相同的同种生物个体之间的相互交配植物的自交还包括自花传粉和雌雄同株植物的异花传粉 ①提高后代中纯合子所占比例 ②植物纯合子、杂合子的鉴定 测交 待测个体与隐性纯合子杂交 ①待测个体的遗传因子组成 ②验证基因分离定律的正确性 4. 自交 (1)杂合子连续自交的结果如下： 3/8 3/8 7/16AA 7/16aa 从图中可以总结出，在Fn中杂合子等个体的情况如下表。 类型 杂合子 纯合子 显性纯 合子 隐性纯 合子 显性性 状个体 隐性性 状个体 所占 比例 连续自交可使杂合子频率不断下降、纯合子频率不断上升，所以生产上提高纯合子概率的方法是连续自交。 连续自交经典例题 基因型Bb水稻连续3自交，后代中基因型为bb个体占群体总数（） A .1/16 B.2/16 C.4/16 D.7/16 选D 例：Dd DD：Dd：dd 显性：隐性=3：1 显性个体的概率=3/(3+1)=3/4 隐性个体的概率=1/(3+1)=1/4 基因型为DD的概率=1/(1+2+1)=1/4 基因型为Dd的概率=2/(1+2+1)=2/4 基因型为dd的概率=1/(1+2+1)=1/4 （1）用配子的概率计算： 先计算出亲本产生每种配子的概率，再根据题意要求用相关的两种配子概率相乘、相关个体的概率相加即可。 6. 概率计算 （2）用配子的概率计算： 配子 Dd Dd P × ♀ ♂ 1/2D 1/2d 1/2D 1/2d 显性个体的概率=1/4+2/4=3/4 隐性个体的概率=1/4 DD的概率=1/2*1/2=1/4 Dd的概率=1/2*1/2+1/2*1/2=2/4 dd的概率=1/2*1/2=1/4 (1)乘法原则：两个或两个以上相对独立的事件同时出现的概率 等于各自概率的积。 5.自由交配 自由交配是指不同基因型个体之间随机交配，可能出现相同基因型个体之间交配，也可能出现不同基因型个体之间交配。 (1)列举法 可利用棋盘法进行列表统计，以防漏掉某一交配组合。自由交配的方式有4种，列表分析如下： ♀ ♂ 2/3AA 1/3Aa 2/3AA 2/3AA(♂)×2/3AA(♀) 2/3AA(♀)×1/3Aa(♂) 1/3Aa 1/3Aa(♀)×2/3AA(♂) 1/3Aa(♂)×1/3Aa(♀) 太复杂！ 4/9AA 1/9AA+1/9Aa 1/9AA+1/9Aa 1/9(1/4AA+1/2Aa+1/4aa) 某一生物群体中，AA占 ，Aa占 ，求：所有个体自由交配后代基因型比例 (2)配子法 自由交配问题用配子法解答更简单些。 某一生物群体中，AA占 ，Aa占 ，求： 所有个体自由交配后代基因型比例 (1)乘法原则：两个或两个以上相对独立的事件同时出现的概率 等于各自概率的积。 例3.已知：生男孩和生女孩的概率相等，第一胎不论生男还是生女都不会影响第二胎所生孩子的性别。 请问一对夫妻生两个孩子都是女孩的概率？ 第一胎生女孩的概率为1/2，第二胎生女孩的概率为1/2，那么两胎都生女孩的概率是1/2×1/2＝1/4 4、概率在遗传学分析中的应用 自由交配经典例题 1.玉米植株有高茎和矮茎，分别受A和a控制。种植遗传因子组成为AA和Aa的玉米，且两者数量之比为1：1，先自交得到子一代，再让子一代中的高茎个体自由（随机）交配，子二代中高茎和矮茎数量比为（ ） A.13:3 B.48:1 C.35:1 D.131:13 选B 自交后，5/8AA 2/8Aa 1/8aa，得去掉aa再换算一下，所以子一代5/7AA 2/7Aa, 所以产生的配子为A为6/7，a为1/7 1.（多选）一豌豆杂合子(Aa)植株在自然状态下生长，下列叙述正确的是（ ） A.若自交后代AA：Aa：aa=2：3：1，可能是含有隐性遗传因子的花粉50%死亡造成的 B.若自交后代AA：Aa：aa=2：2：1，可能是隐性个体50%死亡造成的 C.若自交后代AA：Aa：aa=4：3：1，可能是含有隐性遗传因子的配子50%死亡造成的 D.若自交后代AA：Aa：aa=1：2：1，可能其花粉有50%死亡 选AD，原本Aa配子 各占1：1，现在雄配子a有白分子五十的概率死亡，所以雄配子 Aa 配子的占比是2：1 2.茉莉花色受一对遗传因子A/a控制，其遗传因子组成与表型的关系是：遗传因子组成为AA的表现为红花，遗传因子组成为Aa的表现为粉花，遗传因子组成为aa的表现为白花。现有一个人工茉莉种群，3种花色均有。让该种群中的所有个体自交，子代表型及比例为红花：粉花；白花=5：2：5。若让亲代种群内粉花个体和白花个体进行随机传粉，则子代表型及比例为_____________ 红粉白1：6：9，这一题不一样，是已知子代的比例，设亲代红粉白各为xyz,又因为自交，所以x=z 分离 定律 3、孟德尔一对相对性状的杂交实验 7、分离定律内容 1、豌豆作为实验材料的优点 自花传粉、闭花受粉； 具有多个易于区分的性状 花大、生长周期短、子代数目多等 2、人工异花授粉的过程 4、对分离现象的解释 本课小结 5、性状分离比的模拟实验 6、对分离现象的验证 8、分离定律应用 例题 1.下列问题可以通过自交解决的是( ) ①鉴定一株高茎豌豆是否为纯合子 ②区别纯合女娄菜披针型和狭披针型的显隐性关系 ③不断提高小麦抗病品种的纯合度 A.①③ B.②③ C.①② D.①②③ 选A 1.孟德尔以豌豆为实验材料通过杂交、测交实验发现了分离定律。下列分析错误的是 ( ) A.孟德尔通过豌豆的杂交和自交实验发现问题,并提出假说 B.孟德尔设计测交实验用于检验提出的假说是否正确 C.孟德尔提出的遗传因子在配子形成过程中要彼此分离属于假说内容 D.纯合子杂交产生的子一代所表现的性状就是显性性状 D 课堂练习 1.在“性状分离比的模拟实验”中，某同学抓取3次，小球的组合都是Dd，则他第4次抓取小球，组合为Dd的概率是 ( ) A.1/4 B.1/2 C.0 D.1 课堂练习 B 1.玉米是雌雄同株异花的一年生植物,是一种较好的遗传学实验材料。籽粒的黄色和白色是一对相对性状。某同学利用玉米开展有关的遗传学实验,下列相关说法错误的是( ) A.玉米的雄蕊的花粉落在同一植株的雌蕊柱头上,可完成自交 B. 玉米的繁殖周期短,子代数量多,可在较短的时间内收集到大量的数据用于分析 C.玉米作为杂交实验的材料的优势之一是作为母本的玉米雌花不需要去雄、套袋 D. 两种玉米植株间行种植,若黄色籽粒玉米植株上只结黄色籽粒,表明黄色籽粒为显性 4D 当堂练习 1.水稻的花为两性花,玉米的花为单性花。下列有关植物人工异花 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.无论是水稻还是玉米,在杂交过程中都需要套袋 C.对玉米进行杂交的基本操作程序是去雄→套袋→传粉→套袋 D.无论是水稻还是玉米,在杂交过程中都需要去雄 选2B 当堂练习 1.下列关于性状和遗传因子组成的叙述正确的是( ) A.性状都能通过眼睛观察出来,如高茎和矮茎 B.遗传因子组成不能通过眼睛观察,必须使用电子显微镜 C.在相同环境下,性状相同,则遗传因子组成一定相同 D.遗传因子组成相同,性状不一定相同 选4D Lavf58.28.100 ②杂合子连续自交结果(如图) 根据上表比例，杂合子、纯合子所占比例坐标曲线图如图所示： $$