1.2.2 孟德尔实验方法的启示、遗传规律的再发现和应用-【步步高】2023-2024学年高一生物学必修2 遗传与进化（人教版2019，苏冀）

第2课时　孟德尔实验方法的启示、遗传规律的再发现和应用 [学习目标]　1.分析孟德尔发现遗传规律的原因。2.说出基因型、表型和等位基因的含义。3.运用遗传规律解释或预测一些遗传现象。 一、孟德尔实验方法的启示及遗传规律的再发现 1．孟德尔成功的原因 (1)正确选用豌豆作实验材料是成功的首要条件。 (2)对相对性状遗传的研究，从一对到多对 ①生物的性状多种多样，根据自由组合定律，如果有n对性状自由组合，后代的性状组合会有2n种，这是很难统计的。 ②孟德尔采取了由单因素(即一对相对性状)到多因素(即两对或两对以上相对性状)的研究方法。 (3)对实验结果进行统计学分析：孟德尔运用了统计学的方法对实验结果进行了统计，从而发现了生物性状的遗传在数量上呈现一定的比例，并最终解释了这些现象。 (4)运用假说—演绎法这一科学方法。 (5)创新性地验证假说：孟德尔创新性地设计了测交实验，证实了对实验现象的解释，验证了假说的正确性，并归纳出了分离定律和自由组合定律。 2．孟德尔遗传规律的再发现 (1)1909年，丹麦生物学家约翰逊将“遗传因子”命名为基因，并提出了表型和基因型的概念。 ①表型：指生物个体表现出来的性状，如豌豆的高茎和矮茎。 ②基因型：指与表型有关的基因组成，如DD、Dd、dd等。 ③等位基因：指控制相对性状的基因，如D和d。 (2)孟德尔被后人公认为“遗传学之父”。 判断正误 (1)孟德尔提出了遗传因子、基因型和表型的概念(　　) (2)表型相同的生物，基因型一定相同(　　) 答案　(1)×　(2)× 任务一：基因型和表型的关系 现有甲、乙两株高茎豌豆，分别做了以下实验，据此分析生物的表型和基因型之间的关系。 1．在适宜的田地里分别种植两株豌豆，让它们自然受粉，种子收获后再分别种植，发现甲的后代都是高茎，乙的后代有高茎也有矮茎，如果用D、d表示等位基因，甲、乙的基因型是否相同？ 提示　不相同；甲的基因型是DD，乙的基因型是Dd。 2．将甲后代的高茎豌豆种子种植在土壤贫瘠、缺水少肥的田里，结果都表现为植株矮小，是它们的基因型发生了改变吗？若不是，是受什么的影响？ 提示　不是。是受环境的影响。 3．综上分析，基因型和表型二者之间的关系是怎样的？ 提示　表型是基因型和环境共同作用的结果。 1．(多选)孟德尔发现了基因的分离定律和自由组合定律，他获得成功的原因包括(　　) A．正确地选用实验材料 B．先分析一对相对性状的遗传，再分析两对相对性状的遗传 C．先研究基因的行为变化，后研究性状分离现象 D．在观察和分析的基础上提出问题，然后提出假说并进行验证 答案　ABD 解析　正确地选用豌豆作为实验材料是孟德尔获得成功的首要条件，A正确；孟德尔在研究过程中先分析一对相对性状的遗传，再分析两对相对性状的遗传，B正确；孟德尔采用了假说—演绎法进行研究，即在观察和分析(性状分离现象)的基础上提出问题，然后通过推理和想象提出解释问题的假说并进行验证，C错误，D正确。 2．下列有关基因、基因型、表型、等位基因的说法，错误的是(　　) A．基因的概念是由丹麦生物学家约翰逊提出的 B．黄色圆粒豌豆的基因型有四种 C．黄色皱粒豌豆的基因型均相同 D．Y与y是等位基因，Y与r是非等位基因 答案　C 解析　黄色皱粒豌豆的基因型有两种，C错误。 二、孟德尔遗传规律的应用 1．杂交育种 (1)概念：人们有目的地将具有不同优良性状的两个亲本杂交，使两个亲本的优良性状组合在一起，再筛选出所需要的优良品种。 (2)优点：可以把多个亲本的优良性状集中在一个个体上。 2．医学实践 人们可以依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。 任务二：植物杂交育种 小麦高秆(D)对矮秆(d)为显性，抗锈病(T)对不抗锈病(t)为显性，现有纯合的高秆抗锈病的小麦(DDTT)和矮秆不抗锈病的小麦(ddtt)，用什么方法能培育出矮秆抗锈病(ddTT)的优良新品种？ 1．怎样将矮秆和抗锈病两种性状结合在一起？ 提示　通过杂交育种。 2．在某一子代最先得到所需性状后，就可以将其种子直接卖给农民作为良种吗？为什么？ 提示　不能。因为这时得到的种子不一定是纯合子。 3．请写出培育矮秆抗病(ddTT)优良新品种的过程图(用遗传图解表示)。 提示　如图所示 4．杂交育种选育为什么从F2开始？ 提示　因为从F2开始发生性状分离。 5．如果培育隐性纯合的新品种，比如用基因型为AAbb和aaBB的亲本，培育出aabb的优良品种，是否需要连续自交？ 提示　不需要，因为隐性性状一旦出现即为纯合子。 6．培育细菌新品种时，能否用杂交育种的方法？ 提示　不能，杂交育种只适用于进行有性生殖的生物且相关基因遵循细胞核的遗传规律，细菌是原核生物，不能进行有性生殖。 　根据不同的育种目的，杂交育种在操作时的过程会有以下几种情况： (1)培育杂合子品种 选取符合要求的纯种双亲杂交(♀×♂)→F1(即为所需品种)。 (2)培育隐性纯合子品种 选取符合要求的双亲杂交(♀×♂)→F1―→F2―→选出表型符合要求的个体种植并推广。 (3)培育显性纯合子品种 ①植物：选择具有不同优良性状的亲本杂交，获得F1→F1自交→获得F2→鉴别、选择需要的类型，连续自交至不发生性状分离为止。 ②动物：选择具有不同优良性状的亲本杂交，获得F1→F1雌雄个体交配→获得F2→鉴别、选择需要的类型与隐性类型测交，选择后代只有一种性状的F2个体。 ③优点：操作简便，可以把多个品种的优良性状集中在一起。 ④缺点：获得新品种的周期长。 3．已知小麦的有芒(A)对无芒(a)为显性，抗病(R)对不抗病(r)为显性，小麦一年只播种一次。如图是培育无芒抗病小麦的示意图： 下列相关叙述错误的是(　　) A．杂交的目的是将控制无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现无芒抗病个体 C．得到纯合的无芒抗病种子至少需要五年 D．子二代中无芒抗病植株自交的目的是筛选子二代中无芒抗病植株中的纯合子 答案　C 解析　有芒抗病植株和无芒不抗病植株进行杂交 产生的子一代中虽然没有出现无芒抗病植株，但已经将控制优良性状的基因(a)和(R)集中到了子一代中，然后通过子一代自交，子二代中出现了符合要求的植株，但其中有2/3是杂合子，纯合子只占1/3，所以要令子二代中无芒抗病植株自交，目的是鉴定哪些是纯合子。 4．一个正常的女人与一个并指(Bb)的男人结婚，他们生了一个白化病(aa)且手指正常的孩子。请问他们的后代只患一种病的可能性以及其再生一个孩子只出现并指的可能性分别是(　　) A．1/2和3/8 B．1/16和3/8 C．1/2和1/8 D．1/16和1/8 答案　A 解析　由以上分析可知，这对夫妇的基因型为Aabb、AaBb，他们所生孩子患白化病的概率为1/4，患并指的概率为1/2，则他们的后代只患一种病的可能性为1/4×(1－1/2)＋(1－1/4)×1/2＝1/2；他们再生一个孩子只出现并指的可能性为(1－1/4)×1/2＝3/8。 题组一　孟德尔实验方法的启示及遗传规律的再发现 1．“八年耕耘源于对科学的痴迷，一畦畦豌豆蕴藏遗传的秘密，实验设计开辟了研究的新路，数学统计揭示了遗传的规律”，以下不属于孟德尔成功的原因的是(　　) A．先只针对一对相对性状的遗传规律进行研究，然后再研究多对相对性状的遗传规律 B．选择了严格自花传粉的豌豆作为实验材料 C．选择了多种植物作为实验材料，做了大量的实验 D．应用了数学统计的方法对结果进行统计分析 答案　C 解析　选项A、B、D均是孟德尔成功的原因，选项C不能作为其成功的原因。因为无目的、无意义的大量的实验只是浪费时间和精力。孟德尔曾花了几年时间研究山柳菊，结果却一无所获，也反过来说明正确选择实验材料是科学研究取得成功的重要保障。 2．(2023·山东日照高一期末)孟德尔对杂交实验的研究不是一帆风顺的，他曾花了几年时间研究山柳菊，结果却并不理想，直到选取了豌豆作为实验材料，才取得了巨大成功。下列说法错误的是(　　) A．初期未取得成功的原因可能是山柳菊没有易于区分的相对性状 B．孟德尔首次提出了表型和基因型的概念 C．豌豆花是两性花，其传粉和受粉方式保证了豌豆在自然状态下一般都是纯种 D．孟德尔巧妙地设计了测交实验，对提出的假说进行了科学的验证 答案　B 解析　丹麦生物学家约翰逊提出表型和基因型的概念，B错误。 3．下列有关基因型、性状和环境的叙述，错误的是(　　) A．两个个体的身高不相同，二者的基因型可能相同，也可能不相同 B．某植物的绿色幼苗在黑暗中变成黄色，这种变化是由环境造成的 C．O型血夫妇的子代都是O型血，说明该性状是由遗传因素决定的 D．高茎豌豆的子代出现高茎和矮茎，说明该相对性状是由环境决定的 答案　D 解析　高茎豌豆的子代出现高茎和矮茎，说明该高茎豌豆是杂合子，自交后代出现性状分离，不能说明该相对性状是由环境决定的，D错误。 题组二　孟德尔遗传规律的应用 4．利用杂交育种方法，可培育出具有两种优良性状且能稳定遗传的作物品种。下列说法错误的是(　　) A．所选的原始材料分别具有某种优良性状且能稳定遗传 B．杂交一次，得到F1，若F1在性状上符合要求，则可直接用于扩大栽培 C．让F1自交，得到F2，从F2中初步选取性状上符合要求的类型 D．把初步选出的类型进一步隔离自交和汰劣留良，直到确认不再发生性状分离为止 答案　B 解析　所选的原始材料应分别具有某种优良性状且能稳定遗传，通过杂交育种可以将不同个体的优良性状集中到一个个体上，A正确；直接用于扩大栽培的个体除了性状上符合要求外，还要能稳定遗传，B错误；杂交育种的过程是杂交一次，得到F1，让F1自交，得到F2，从F2中初步选取性状上符合要求的类型，再把初步选出的类型进一步隔离自交和汰劣留良，直到性状不再分离为止，C、D正确。 5．(2023·河北石家庄高一检测)水稻高秆(D)对矮秆(d)为显性，抗稻瘟病(R)对易感稻瘟病(r)为显性，控制两对性状的基因独立遗传，用一个纯合易感病矮秆(抗倒伏)品种与一个纯合抗病高秆(易倒伏)品种杂交。下列说法中错误的是(　　) A．F2中既抗病又抗倒伏的基因型为ddRR和ddRr B．F2中既抗病又抗倒伏的个体占3/16 C．上述育种方法叫杂交育种 D．从F2中可以直接选育出纯合的矮秆抗病新品种 答案　D 解析　纯合易感病矮秆品种的基因型是ddrr，纯合抗病高秆品种的基因型是DDRR，二者杂交得到的F1为高秆抗病(DdRr)，F1自交产生的F2中出现性状分离，出现既抗病又抗倒伏的新类型占3/16，基因型为ddRR和ddRr，上述育种方法属于杂交育种；在F2中矮秆抗病的个体有纯合子，也有杂合子，从F2中不能直接选育出矮秆抗病新品种，D错误。 6．(2023·河南济源高一期中)已知某种水果果皮红色(H)对黄色(h)为显性，果肉酸味(R)对甜味(r)为显性，这两对相对性状的遗传遵循基因自由组合定律。现有基因型为HhRr、hhRr的两个个体杂交，其子代的表型比例是(　　) A．9∶3∶3∶1 B．1∶1∶1∶1 C．3∶1∶3∶1 D．1∶1 答案　C 解析　根据题意分析，基因型为HhRr与hhRr的两个个体杂交，按照基因的分离定律分别考虑两对基因：Hh×hh→1Hh∶1hh，Rr×Rr→3R_∶1rr，按自由组合定律遗传，所以它们的子代表型比例为(1∶1)×(3∶1)＝3∶1∶3∶1，C正确。 7．已知多指症与白化病的分别由一对等位基因控制且独立遗传，多指症为显性遗传病，白化病为隐性遗传病。在某家庭中，父亲患多指症，母亲正常，他们有一个白化病但手指正常的孩子。若他们再生一个男孩患两种病的概率为(　　) A．1/4 B．3/4 C．3/8 D．1/8 答案　D 解析　设多指症相关基因为T、t，白化病相关基因为A、a。依题意可得，T_A_×ttA_→ttaa，单独考虑多指症，可推知父亲基因型为Tt；单独考虑白化病，则父母基因型均为Aa。所以双亲基因型为TtAa和ttAa。单独考虑多指症，Tt×tt→1/2Tt、1/2tt；单独考虑白化病，Aa×Aa→3/4A_、1/4aa，按题目要求表型为T_aa(双病兼发)的概率为1/2×1/4＝1/8，D正确。 8．人体耳垂离生(A)对连生(a)为显性，眼睛棕色(B)对蓝色(b)为显性，两对基因自由组合。一个棕眼离生耳垂的男性与一个蓝眼离生耳垂的女性婚配，生了一个蓝眼连生耳垂的孩子。倘若他们再生育，未来子女为蓝眼离生耳垂、蓝眼连生耳垂的概率分别是(　　) A．1/4,1/8 B．1/8,1/8 C．3/8,1/8 D．3/8,1/2 答案　C 解析　根据题意可知，父母的基因型为AaBb和Aabb，所以倘若他们再生育，未来子女为蓝眼离生耳垂(A_bb)的概率是3/4×1/2＝3/8，未来子女为蓝眼连生耳垂(aabb)的概率是1/4×1/2＝1/8。 9．玉米的高秆(D)对矮秆(d)为显性，茎秆紫色(Y)对茎秆绿色(y)为显性，两对性状独立遗传。以基因型为ddYY和DDyy的玉米为亲本杂交得到的F1，自交产生F2。选取F2中的高秆绿茎植株种植，并让它们相互授粉，则后代中高秆绿茎与矮秆绿茎玉米的比例为(　　) A．5∶1 B．8∶1 C．3∶1 D．9∶7 答案　B 解析　依题意可知，F1的基因型为DdYy，在F2高秆绿茎植株中，基因型为Ddyy的植株占2/3，DDyy的植株占1/3，其中只有Ddyy自交后代中会出现矮秆绿茎(ddyy)，出现的概率是2/3×2/3×1/4＝1/9，则后代中高秆绿茎∶矮秆绿茎＝8∶1，B正确。 10．豌豆花的颜色受两对基因A/a和B/b控制，这两对基因遵循自由组合定律。假设每一对基因中至少有一个显性基因时，花的颜色为紫色，其他基因型则为白色。让某紫花植株和白花植株杂交，F1中紫花∶白花为3∶5，推测亲代的基因型是(　　) A．AABb×aabb B．AAbb×Aabb C．AaBb×aabb D．AaBb×Aabb 答案　D 解析　AABb×aabb→后代紫花(A_B_)所占比例为1×1/2＝1/2，即紫花∶白花＝1∶1，A不符合题意；AAbb×Aabb→后代紫花(A_B_)所占比例为1×0＝0，即紫花∶白花＝0∶1，且AAbb、Aabb均为白花，B不符合题意；AaBb×aabb→后代紫花(A_B_)所占比例为1/2×1/2＝1/4，即紫花∶白花＝1∶3，C不符合题意；AaBb×Aabb→后代紫花(A_B_)所占比例为3/4×1/2＝3/8，即紫花∶白花＝3∶5，D符合题意。 11．(多选)在家蚕遗传中，黑色(A)与淡赤色(a)是有关蚁蚕(刚孵化的蚕)体色的相对性状，黄茧(B)与白茧(b)是有关茧色的相对性状，假设这两对相对性状自由组合，有三对亲本组合，杂交后得到的数量比如表所示。下列说法正确的是(　　) 项目 黑蚁黄茧 黑蚁白茧 淡赤蚁黄茧 淡赤蚁白茧 组合一 9 3 3 1 组合二 0 1 0 1 组合三 3 0 1 0 A.组合一亲本基因型组合一定是AaBb×AaBb B．组合三亲本基因型组合可能是AaBB×AaBB C．若组合一和组合三亲本杂交，子代表型及比例与组合三的相同 D．组合二亲本基因型组合一定是Aabb×aabb 答案　ABD 解析　组合一的杂交后代表型比例为9∶3∶3∶1，所以亲本的基因型组合一定为AaBb×AaBb；组合二杂交后代只有白茧，且黑蚁与淡赤蚁比例为1∶1，所以亲本基因型组合一定为Aabb×aabb；组合三杂交后代只有黄茧，且黑蚁与淡赤蚁比例为3∶1，所以亲本的基因型组合为AaBB×AaBB或AaBB×AaBb或AaBB×Aabb；只有组合一中AaBb和组合三中AaBB杂交，子代表型及比例才与组合三相同。 12．(多选)(2023·江苏扬州高一质检)人类中，显性基因D对耳蜗管的形成是必需的，显性基因E对听神经的发育是必需的；二者缺一，个体即聋。这两对基因独立遗传。下列有关说法不正确的是(　　) A．夫妇中有一方耳聋，也有可能生下听觉正常的孩子 B．一方只有耳蜗管正常，另一方只有听神经正常的夫妇，也可能所生孩子听觉均正常 C．基因型为DdEe的双亲生下耳聋孩子的概率为9/16 D．基因型为DdEe的双亲生下听神经正常孩子的概率为9/16 答案　CD 解析　根据题干信息分析，正常个体的基因型为D_E_，若夫妇中有一方耳聋，另一方基因型为DDEE，则后代的听觉全部正常，A正确；只有耳蜗管正常(D_ee)与只有听神经正常(ddE_)的夫妇，产生的后代基因型可能全为DdEe，表现为听觉正常，B正确；基因型为DdEe的双亲生下耳聋孩子的概率为1－3/4×3/4＝7/16，C错误；基因型为DdEe的双亲生下听神经正常孩子(_ _E_)的概率为3/4，D错误。 13．番茄是自花传粉植物，已知红果(R)对黄果(r)为显性，正常果形(F)对多棱果(f)为显性。以上两对基因按自由组合定律遗传。现有红色多棱果品种、黄色正常果形品种和黄色多棱果品种(三个品种均为纯合子)，育种专家期望获得红色正常果形的新品种，为此进行杂交。请回答下列问题： (1)应选用________________和________________作为杂交亲本。 (2)上述两亲本杂交产生的F1的基因型为________，性状为________________。 (3)在F2中表型为红色正常果形植株出现的概率为________，F2中能稳定遗传的红色正常果形植株出现的概率为________。 答案　(1)红色多棱果品种　黄色正常果形品种 (2)RrFf　红色正常果形　(3)9/16　1/16 解析　(1)根据显隐性关系推知三个亲本的基因型分别为RRff、rrFF、rrff；题目要求获得红色正常果形的新品种，则所用的亲代中必然含有R和F基因，所以应用红色多棱果品种和黄色正常果形品种作为亲本。(2)纯合的红色多棱果和纯合的黄色正常果形的基因型分别为RRff和rrFF，它们杂交产生的F1的基因型是RrFf，性状为红色正常果形。(3)F1自交得到的F2中红色正常果形(R_F_)占3/4×3/4＝9/16，其中能稳定遗传的RRFF在F2中占1/4×1/4＝1/16。 14．在家兔中黑色(B)对褐色(b)为显性，短毛(E)对长毛(e)为显性，这两对基因是独立遗传的。现有纯合黑色短毛兔和褐色长毛兔，请回答下列问题： (1)试设计培育出能稳定遗传的黑色长毛兔的育种方案(简要程序)。 第一步：________________________________________________________________________； 第二步：________________________________________________________________________； 第三步：________________________________________________________________________。 (2)此现象遵循__________定律。 答案　(1)黑色短毛兔×褐色长毛兔→F1　F1雌雄个体相互交配得到F2，从F2中选出黑色长毛兔　F2中黑色长毛兔×褐色长毛兔(测交)，其后代不出现褐色长毛兔的亲本即为纯合黑色长毛兔　(2)自由组合 学科网（北京）股份有限公司 $$