1.1.1 1对相对性状的杂交实验的过程和解释-【步步高】2023-2024学年高一生物学必修2 遗传与进化（浙科版2019）

第一节　孟德尔从一对相对性状的杂交实验中总结出分离定律 第1课时　一对相对性状的杂交实验的过程和解释 [学习目标]　1.简述孟德尔一对相对性状杂交实验以及对实验结果的解释。2.举例说明基因型、表型和等位基因。3.认同在探究实验中正确地选用实验材料的重要性。 一、杂交实验的材料和基本程序 1．豌豆花的结构和发育 (1)豌豆花的结构 (2)豌豆花的发育 受精卵形成胚，胚珠发育成种子，子房发育成果实。 2．豌豆作为杂交实验材料的优点 (1)豌豆是一种严格的自花授粉植物，而且是闭花授粉，授粉时没有外来花粉的干扰，便于形成纯种，而且豌豆花冠的形状便于进行人工去雄以及人工授粉等操作。 (2)豌豆成熟后籽粒都留在豆荚中，便于观察和计数。 (3)豌豆具有多个稳定、可区分的性状。 (4)豌豆的生长期较短，产生的种子数量多。 3．性状与相对性状 (1)性状：生物的形态、结构和生理生化等特征的总称，如豌豆的花色、种子的形状等。 (2)相对性状：每种性状的不同表现形式，如豌豆的紫花与白花是一对相对性状。 4．孟德尔杂交实验的基本程序 确定被研究的相对性状，选择父本和母本 ↓ 对母本人工去雄：除去未成熟的全部雄蕊 ↓ 套袋隔离：以防外来花粉授粉 ↓ 人工授粉：雌蕊成熟时将父本成熟的花粉放到母本雌蕊的柱头上 ↓ 再套袋隔离：保证杂交得到的种子是人工授粉后所结的 判断正误 (1)豌豆在自然状态下一般是纯种(　　) (2)狗的长毛与直毛是一对相对性状(　　) (3)豌豆是自花且闭花授粉的植物，为了杂交，亲本都要进行去雄处理(　　) 答案　(1)√　(2)×　(3)× 解析　(2)狗的长毛和短毛是一对相对性状。 (3)豌豆杂交时，对母本进行人工去雄，父本不需要人工去雄。 任务一：豌豆杂交实验操作 如图表示豌豆杂交实验的过程 步骤①是人工去雄，应该在母本的花粉尚未成熟时进行，目的是防止自花授粉，然后套袋，目的是防止外来花粉的干扰；步骤②是人工授粉，在步骤①1～2天后进行。 1．相对性状的“两同一不同” 2．两次套袋的“三同”与“一不同” 1．(2023·温州市第一中学高一期末)许多生物具有易区分的相对性状，下列不属于相对性状的是(　　) A．金鱼草的红花和白花 B．豌豆的绿豆荚和黄子叶 C．小麦的抗锈病和不抗锈病 D．曼陀罗的紫茎和绿茎 答案　B 解析　豌豆的绿豆荚和黄豆荚属于一对相对性状，黄子叶和绿子叶属于一对相对性状，B符合题意。 2．(2023·绍兴市高一期中)孟德尔之前已经有不少学者做过许多动植物杂交实验，但最终都没有成功，而孟德尔通过严格的筛选，选择了豌豆作为实验材料才获得成功，选择理由中不包括(　　) A．豌豆是闭花授粉植物 B．豌豆花冠的形状便于人工去雄 C．豌豆一次结子比较少 D．豌豆具有多对稳定、易于区分的相对性状 答案　C 解析　豌豆是一种严格的自花授粉植物，而且是闭花授粉，自然状态下一般为纯种，这是选择豌豆作为实验材料成功的原因之一，A不符合题意；豌豆花冠的形状便于人工去雄，保证了杂交的后代是人工授粉所得，B不符合题意；豌豆的子代数量多，便于用统计学方法分析实验结果，C符合题意；豌豆具有多对稳定、易于区分的相对性状，便于统计分析，D不符合题意。 二、一对相对性状杂交实验中，F2出现性状分离 1．一对相对性状的杂交实验的过程 2．实验常用符号及含义 符号 P F1 F2 ⊗ × ♀ ♂ ↓ 含义 亲本 子一代 子二代 自交 杂交 母本 父本 产生下一代 3.实验分析 (1)P具有相对性状的纯种。 (2)F1表现出来的亲本性状称为显性性状，未能表现出来的另一亲本性状称为隐性性状。 (3)在杂交后代中显性性状和隐性性状同时出现的现象称为性状分离，分离比大致为3∶1。 4．正、反交：若甲(♀)×乙(♂)为正交，则乙(♀)×甲(♂)为反交，正、反交是相对而言的。 判断正误 (1)显性性状是子代能够表现出来的性状，隐性性状是子代不能表现出来的性状(　　) (2)性状分离是子代同时出现显性性状和隐性性状的现象(　　) (3)孟德尔用纯种紫花豌豆与纯种白花豌豆作亲本进行杂交实验，无论是正交还是反交，结果都是相同的(　　) 答案　(1)×　(2)×　(3)√ 解析　(1)具有一对相对性状的纯种杂交时，F1能表现出来的亲本性状称为显性性状，F1未能表现出来的另一亲本性状称为隐性性状。 (2)在杂交后代中显性性状和隐性性状同时出现的现象称为性状分离。 任务二：一对相对性状杂交实验的分析 1．在一对相对性状杂交实验中，随机从F2中选出4株豌豆，是否一定是3株紫花和1株白花植株？为什么？ 提示　不一定；因为3∶1的性状分离比是在对F2中所有紫花与白花的个体进行数量统计后分析得出的数量关系，统计的数量越多越接近于3∶1，否则有可能偏离这一比例。 2．在一对相对性状杂交实验中，如何判断显性性状和隐性性状？ 提示　具有一对相对性状的纯种杂交，F1能表现出来的亲本性状称为显性性状，F1未能表现出来的另一亲本性状称为隐性性状。例如，若紫花豌豆×白花豌豆→F1全是紫花，则紫花为显性性状，白花为隐性性状。 　显隐性性状的判断 (1)根据子代性状判断 ①定义法：具有某一对相对性状的两纯合亲本交配，子代只表现一种性状，则子代表现的性状为显性性状。 ②性状分离法：具有某一相同性状的亲本自交，若子代出现性状分离，则子代新出现的性状为隐性性状。如圆形豌豆自交，后代同时出现圆形和皱形，新出现的皱形为隐性性状。 (2)根据子代性状分离比判断 具有某一相同性状的亲本杂交，若F2性状分离比大致为3∶1，则分离比占3/4的性状为显性性状。 (3)假设法：在运用假设法判断显隐性性状时，若出现假设与事实相符的情况，要注意做另一种假设并验证，切不可只根据一种假设得出片面的结论；但若假设与事实不相符，则不必再做另一假设，可直接予以判断。 3．下列对性状分离的说法，正确的是(　　) A．杂交后代中，有时出现父本的性状，有时出现母本的性状的现象 B．杂交后代中，有的个体显现一个亲本的性状，有的个体显现另一个亲本的性状的现象 C．杂交后代中，只显现父本的性状或只显现母本的性状的现象 D．杂交后代中，两亲本的性状在每个个体中同时显现出来的现象 答案　B 解析　性状分离指的是在杂交后代中显性性状和隐性性状同时出现的现象，B正确。 4．(2023·金华市第一中学高一期中)某种植物的白花和紫花是一对相对性状。某同学用紫花植株(植株甲)进行实验。下列能够判定该对性状的显隐性关系的实验是(　　) A．植株甲进行自花传粉，子代未出现性状分离 B．用植株甲给另一紫花植株授粉，子代均为紫花 C．用植株甲给白花植株授粉，子代中白花与紫花的比例为1∶1 D．用植株甲给另一紫花植株授粉，子代中紫花与白花的比例为3∶1 答案　D 解析　植株甲进行自花传粉，子代未出现性状分离，不能确定该对性状的显隐性关系，A不符合题意；用植株甲给另一紫花植株授粉，子代均为紫花植株，即具有相同性状的亲本杂交，子代没有出现不同性状，不能确定该对性状的显隐性关系，B不符合题意；用植株甲给白花植株授粉，子代中紫花与白花的比例为1∶1，也无法判断该对性状的显隐性关系，C不符合题意；用植株甲给另一紫花植株授粉，子代中紫花与白花的比例为3∶1，说明紫花为显性性状，D符合题意。 三、性状分离的原因是等位基因的相互分离 1．孟德尔对分离现象所作的假设 (1)性状是由遗传因子(后来称为基因)控制的。 (2)基因在体细胞内是成对的，其中一个来自母本，另一个来自父本。 (3)在形成配子即生殖细胞时，成对的基因彼此分离，分别进入不同的配子中，所以每个配子只含有成对基因中的一个。受精时，雌、雄配子结合后产生的F1中，基因又恢复为一对。 (4)在F1的体细胞内有两个不同的基因，但各自独立、互不融合。 (5)受精时，雌、雄配子的结合是随机的。F1产生两种不同类型的配子，其比例为1∶1。 2．一对相对性状杂交实验的分析 (1)亲本的基因型 P：紫花PP×白花pp。 (2)F1的分析 ①F1的基因型：Pp，表型：紫花。 ②F1的雌配子：P和p，雄配子：P和p。 (3)用棋盘法推出F2的结果 F2 雌配子 雄配子 1/2P 1/2p 1/2P 1/4PP(紫花) 1/4Pp(紫花) 1/2p 1/4Pp(紫花) 1/4pp(白花) 3.相关概念 (1)等位基因：控制一对相对性状的一对基因。 (2)纯合子：由两个基因相同的配子结合而成的个体。 (3)杂合子：由两个基因不同的配子结合而成的个体。 (4)基因型：控制性状的基因组合类型。 (5)表型：具有特定基因型的个体所能表现出来的性状。 判断正误 (1)杂合子自交后代不会出现纯合子(　　) (2)杂合子和纯合子基因型不同，表型也不同(　　) (3)在一对相对性状的杂交实验中，F1的基因型为Pp，且F1产生雌、雄配子的比例为1∶1(　　) 答案　(1)×　(2)×　(3)× 解析　(1)杂合子自交后代既有杂合子也有纯合子，例如，基因型为Pp的植株自交后代中PP∶Pp∶pp＝1∶2∶1。 (2)基因型不同的显性个体表型可能相同，例如Pp和PP的表型都为紫花。 (3)F1产生的雌配子P∶p的比例为1∶1，雄配子P∶p的比例为1∶1，但雄配子的数量远多于雌配子的数量。 任务三：相对性状杂交实验结果的分析 1．在一对相对性状杂交实验中，请分析F2中开紫花豌豆中纯合子和杂合子所占比例各是多少？ 提示　F2中开紫花(PP和Pp)豌豆中纯合子(PP)占1/3，杂合子(Pp)占2/3。 2．在一对相对性状杂交实验中，你认为F2出现3∶1性状分离比应具备哪些条件？ 提示　F1个体形成的不同类型的雌(或雄)配子数目相等且生活力相同；雌、雄配子随机结合且结合的机会相等；F2个体存活率相等；基因间具有完全的显隐性关系；观察的子代样本数目足够多；性状表现不受特殊环境的影响。 1．遗传学基本概念间的联系 2．一对相对性状杂交实验中的相关数量关系 (1)F1(Pp)产生的配子种类及比例：P∶p＝1∶1，其中产生的雌配子有两种：P∶p＝1∶1，产生的雄配子有两种：P∶p＝1∶1。但是，雌、雄配子的数量不相等，一般来说，进行有性生殖的生物产生的雄配子数量远远多于雌配子数量。 (2)F2的基因型种类及比例：PP∶Pp∶pp＝1∶2∶1。 (3)F2的表型种类及比例：显性∶隐性＝3∶1。 5．如图表示某紫粒玉米植株上所结玉米穗的一面，据此可推断(　　) A．玉米穗的另一面黄色玉米粒居多 B．玉米是自花授粉植物 C．黄色玉米都是纯合子 D．紫色玉米都是杂合子 答案　C 解析　由题图可知，紫粒玉米植株上所结玉米穗上紫色玉米粒多，同时出现了少量的黄色玉米粒，这表明紫色是显性性状，黄色是隐性性状。玉米穗的两面黄色玉米粒所占比例应大体相同，A错误；玉米是异花授粉植物，B错误；黄色玉米都是隐性纯合子，C正确；紫色玉米是杂合子或纯合子，D错误。 6．(2023·杭州市淳安中学高一期中)已知羊的毛色(白毛和黑毛)由一对等位基因(A、a)控制，有关毛色的杂交实验及结果如图所示。下列叙述正确的是(　　) A．根据实验一可判断出白毛羊(甲)为杂合子 B．实验二中F1出现3∶1比例的原因是性状分离 C．实验一的F1中，能稳定遗传的个体占50% D．白毛羊(丙)和白毛羊(戊)基因型相同的概率为1/3 答案　C 解析　实验一是白毛羊(甲)与黑毛羊(乙)杂交生下白毛羊(丙)与黑毛羊，根据实验一无法判断出白毛羊(甲)为杂合子，A错误；实验二中F1出现3∶1的原因是等位基因的分离，B错误；实验一的F1(1/2Aa、1/2aa)中，能稳定遗传的个体即纯合子(aa)占50%，C正确；白毛羊(丙)的基因型为Aa，白毛羊(戊)的基因型为1/3AA、2/3Aa，它们基因型相同的概率为2/3，D错误。 题组一　豌豆作为杂交实验材料的优点 (2023·台州市高一期末)阅读下列材料，完成第1～3小题。 豌豆具有多对易区分的性状，是进行遗传学研究的理想材料。孟德尔研究豌豆豆荚分节与不分节性状的遗传规律时，将两株不分节豌豆进行杂交，后代表型为不分节∶分节＝3∶1。 1．下列不属于豌豆相对性状的是(　　) A．圆形与皱形 B．黄子叶与绿子叶 C．高茎与矮茎 D．绿豆荚与饱满豆荚 答案　D 解析　绿豆荚与饱满豆荚是两种性状，因此不属于相对性状，D符合题意。 2．下列不是豌豆作为遗传学研究的理想材料的理由是(　　) A．子代数目多 B．豌豆花是两性花 C．种子留在豆荚内 D．闭花、自花授粉 答案　B 解析　豌豆的子代数目多，有利于获得客观的实验结果；种子留在豆荚内，便于各种类型种子的计数；豌豆在自然条件下是严格的自花授粉，而且是闭花授粉，在自然状态下一般是纯种，这些是豌豆作为遗传学研究的理想材料的理由。豌豆花是两性花，这不是其为理想材料的理由，因为其他植物也存在两性花，故B项符合题意。 3．进行豌豆杂交实验时，操作正确的是(　　) A．父本需要去除雌蕊 B．母本去雄后需要套袋 C．母本去雄之后应立即进行授粉 D．后代数目统计时应包含父本植株上的种子 答案　B 解析　父本为母本提供花粉，不需要去除雌蕊，A错误；母本去雄后需要套袋，防止外来花粉干扰，B正确；母本去雄之后，需要先套上纸袋，待母本的花成熟时，再进行授粉，C错误；后代数目统计时只包含母本植株上的种子，D错误。 题组二　一对相对性状杂交实验中，F2出现性状分离 4．孟德尔用纯种紫花豌豆与纯种白花豌豆作亲本杂交，结果是(　　) ①紫花作母本、白花作父本时，F1全都表现为紫花 ②紫花作母本、白花作父本时，F1有的表现为紫花，有的表现为白花 ③紫花作父本、白花作母本时，F1全都表现为紫花 ④紫花作父本、白花作母本时，F1少数表现为紫花，大多数表现为白花 A．①③ B．①④ C．②③ D．②④ 答案　A 解析　用纯种紫花豌豆与纯种白花豌豆作亲本杂交，无论是紫花作父本，还是作母本，F1全都表现为紫花，①③正确，②④错误。 5．下列各种遗传现象中，不属于性状分离的是(　　) A．F1的高茎豌豆自交，后代中既有高茎豌豆，又有矮茎豌豆 B．F1的短毛雌兔与短毛雄兔交配，后代中既有短毛兔，又有长毛兔 C．花斑色茉莉花自交，后代中出现绿色、花斑色和白色三种茉莉花 D．黑色长毛兔与白色短毛兔交配，后代均是白色长毛兔 答案　D 解析　杂交后代中显性性状和隐性性状同时出现的现象称为性状分离。黑色长毛兔与白色短毛兔交配，后代均是白色长毛兔，并没有出现性状分离，D符合题意。 6．(2023·湖州市高一期中)已知某种猫的毛色(黑色和白色)由一对等位基因(A、a)控制，下列杂交结果中可以确定黑色和白色显隐性关系的是(　　) A．2只黑猫杂交，生了1只黑猫 B．2只黑猫杂交，生了1只白猫 C．1只黑猫和1只白猫杂交，生了1只黑猫 D．1只黑猫和1只白猫杂交，生了3只黑猫和1只白猫 答案　B 解析　2只黑猫杂交，生了1只黑猫，黑色可能是隐性性状，也可能是显性性状，A项不符合题意；2只黑猫杂交，生了1只白猫，属于同一性状的后代出现不同的性状，可以判断显隐性关系，B项符合题意；1只黑猫和1只白猫杂交，不管生了黑猫还是白猫，都无法判断显隐性关系，C、D项不符合题意。 题组三　性状分离的原因是等位基因的相互分离 7．下列互为等位基因的是(　　) A．B和B B．b和b C．B和b D．B和C 答案　C 8．(2023·金华第一中学高一期中)下列个体是纯合子的是(　　) A．RRBb B．RrBb C．rrbb D．Rrbb 答案　C 解析　由两个基因相同的配子结合而成的个体，称为纯合子，rrbb为纯合子，其他均为杂合子。 9．基因型为Aa的动物产生的雌、雄配子间的数量关系是(　　) A．雌、雄配子数量相等 B．雌配子∶雄配子＝3∶1 C．雌配子∶雄配子＝1∶1 D．雄配子数量比雌配子数量多 答案　D 解析　基因型为Aa的动物，产生的雌配子和雄配子的种类各有2种，雄配子的数量远远多于雌配子的数量，D符合题意。 10．(2023·温州市高一期末)下列属于孟德尔通过豌豆杂交实验提出的遗传因子相互分离的假说内容的是(　　) A．受精时，雌、雄配子的结合是随机的 B．紫花与白花作为亲本的杂交实验中，正、反交结果相同 C．F1可产生两种不同类型的配子，并且数目相等，其比例为1∶1 D．紫花与白花杂交获得F1，F1自交获得的F2表型分离比为3∶1 答案　A 解析　“紫花与白花作为亲本的杂交实验中，正、反交结果相同”这并不是遗传因子相互分离的假说内容，B不符合题意；“F1可产生两种不同类型的配子，并且数目相等，其比例为1∶1”这是在假说基础上的推论，并不是遗传因子相互分离的假说内容，C不符合题意；“紫花与白花杂交获得F1，F1自交获得的F2表型分离比为3∶1”这并不是遗传因子相互分离的假说内容，D不符合题意。 11．(2023·浙江省定海第一中学高一期中)某种植物的宽叶和窄叶是一对相对性状。下列能确定宽叶植株(植株甲)为杂合子的实验是(　　) A．植株甲进行自花传粉，子代出现性状分离 B．植株甲与宽叶植株乙杂交，子代均为宽叶 C．植株甲与窄叶植株丙杂交，子代均为窄叶 D．植株甲与窄叶植株丁杂交，子代宽叶∶窄叶＝1∶1 答案　A 解析　让植株甲进行自花传粉，子代出现性状分离，说明植株甲为杂合子，杂合子表现为显性性状，子代新出现的性状为隐性性状，A正确；植株甲与宽叶植株乙杂交，子代均为宽叶，说明双亲可能都是纯合子，既可能都是显性纯合子，也可能都是隐性纯合子，或者双亲均表现为显性性状，其中一个为杂合子，另一个为显性纯合子，因此不能判断植株甲为杂合子，B错误；植株甲与窄叶植株丙杂交，子代均为窄叶，说明子代所出现的窄叶为显性性状，双亲均为纯合子，C错误；植株甲与窄叶植株丁杂交，子代宽叶∶窄叶＝1∶1，只能说明一个亲本为杂合子，另一个亲本为隐性纯合子，但谁是杂合子、谁是纯合子无法判断，D错误。 12．(2022·台州市高一期末)研究发现R基因是水稻的一种“自私基因”，R基因编码的毒性蛋白对雌配子没有影响，但会导致一定比例不含R基因的花粉死亡。现让基因型为Rr的水稻作为亲本自交，F1中rr占1/6。下列有关叙述错误的是(　　) A．亲本Rr产生的雄配子的比例为R∶r＝2∶1 B．R基因会使1/2不含R基因的花粉死亡 C．F1中水稻的基因型和比例为RR∶Rr∶rr＝2∶3∶1 D．F1随机交配产生F2，F2中rr占1/9 答案　D 解析　现让基因型为Rr的水稻作为亲本自交，Rr产生的雌配子的比例为R∶r＝1∶1，F1中rr占1/6，可推知雄配子中r占1/3，可推测Rr产生的雄配子的比例为R∶r＝2∶1，A正确；由A选项分析可知，R基因会使1/2不含R基因的花粉死亡，B正确；Rr产生的雌配子的类型和比例为R∶r＝1∶1，雄配子的类型和比例为R∶r＝2∶1，故F1中的基因型和比例为RR∶Rr∶rr＝(1/2×2/3)∶(1/2×2/3＋1/2×1/3)∶(1/2×1/3)＝2∶3∶1，C正确；F1中的基因型和比例为RR∶Rr∶rr＝2∶3∶1，产生的雌配子的比例为R∶r＝7∶5，又因为R基因会使1/2不含R基因的花粉死亡，故雄配子的比例为R∶r＝14∶5，F1随机交配产生F2，F2中rr占5/12×5/19＝25/228，D错误。 13．如图所示为孟德尔的豌豆杂交示意图，请据图分析，回答下列问题： (1)写出有关操作步骤的名称：①________；②________；③________。 (2)豌豆紫花(P)对白花(p)为显性，④杂种种子作为亲本种植产生的配子的类型和比例为________________。把标号④杂种种子作为亲本种下，子代的表型和比例为__________ _____________________________________________________________________________。 答案　(1)去雄　人工授粉　套袋　(2)P∶p＝1∶1　紫花∶白花＝3∶1 解析　已知紫花对白花为显性，则④杂种种子的基因型为Pp，其自交后代的基因型和比例为PP∶Pp∶pp＝1∶2∶1，因此后代的表型和比例为紫花∶白花＝3∶1。 14．玉米是一种雌雄同株的植物，其顶部开雄花，下部开雌花。在一个育种实验中，采用A、B两棵植株进行如图所示的杂交实验： 实验Ⅰ：将植株A的花粉粒转移到同一植株的雌花上，授粉后，雌花发育成穗轴上的玉米粒。 实验Ⅱ：将植株B的花粉粒转移到同一植株的雌花上，进行授粉。 实验Ⅲ：将植株A的花粉粒转移到植株B的另一雌花上，进行授粉。 上述三组实验所获得玉米粒的颜色如表所示： 实验 紫红色玉米粒 黄色玉米粒 Ⅰ 587 196 Ⅱ 0 823 Ⅲ 412 396 (1)在玉米粒颜色这一对相对性状中，隐性性状是____________，判断的理由是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)用G代表决定显性性状的基因，g代表决定隐性性状的基因，则植株A的基因型为______，植株B的基因型为____________。实验Ⅰ的子代中，紫红色玉米粒的基因型为____________。 (3)实验Ⅰ的子代中，紫红色玉米粒中杂合子所占比例为________。 答案　(1)黄色　实验Ⅰ中子代出现了3∶1的性状分离比，即紫红色玉米粒∶黄色玉米粒≈3∶1　(2)Gg　gg　GG、Gg　(3)2/3 解析　(1)从实验Ⅰ可知，植株A自交，后代发生性状分离，且性状分离比为紫红色玉米粒∶黄色玉米粒≈3∶1，说明黄色为隐性性状。(3)实验Ⅰ为基因型为Gg的个体自交，后代紫红色玉米粒为1/3GG、2/3Gg，即紫红色玉米粒中杂合子所占比例为2/3。 学科网（北京）股份有限公司 $$