内容正文:
第1节 孟德尔的豌豆杂交实验(一)
第1课时 一对相对性状的杂交实验过程和对分离现象的解释
[学习目标] 1.阐明豌豆作为遗传材料的优点,并掌握植物杂交的基本操作技术。 2.利用“假说—演绎法”分析一对相对性状的杂交实验。 3.掌握相关遗传学概念及遗传图谱的分析应用。
任务一 豌豆作为遗传实验材料的优点和杂交技术
1.豌豆用作遗传实验材料的优点
【知识拓展】 花的结构、分类与受精
(1)花的主要结构
(2)花的分类:在一朵花中同时具有雌蕊和雄蕊的花,叫作两性花;在一朵花中只有雌蕊或雄蕊的花,叫作单性花,只有雄蕊的花叫作雄花,只有雌蕊的花叫作雌花。
(3)传粉与受精的过程
2.相关概念
(1)自交:植物的自花传粉、同株异花传粉均属于自交。如下图。
(2)相对性状:一种生物的同一种性状的不同表现类型,如豌豆的高茎和矮茎。
3.豌豆杂交实验的操作方法
【自我诊断】
1.豌豆在自然状态下自花传粉、闭花受粉。(√)
2.在豌豆杂交实验中,人工授粉前和授粉后均需套上纸袋。(√)
3.玉米的黄粒与皱粒是一对相对性状。(×)
4.去雄是指在父本的花成熟后将全部雄蕊去除。(×)
[活动1] 深入分析植物的杂交技术
材料:如图为豌豆的一对相对性状遗传实验过程图解。请仔细读图并回答下列问题。
(1)操作①是________,应该在________期进行,原因是________________。
提示:去雄 花蕾 避免自花传粉
(2)豌豆在自然状态下一般都是纯种的原因是__________________________
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________。
提示:豌豆是严格的自花传粉、闭花受粉植物,避免了外来花粉的干扰,在自然状态下一般都是纯种
(3)豌豆人工异花传粉过程中经过了两次套袋,分别在什么时间,目的分别是什么?
提示:第一次套袋是在去雄后,第二次套袋是在人工传粉后,两次套袋的目的都是避免外来花粉的干扰。
(4)玉米是单性花,雄花和雌花示意图如下。利用玉米进行人工杂交实验时需不需要“去雄”?需不需要“套袋”?
提示:不需要对母本进行去雄处理,但人工授粉前后都需要套袋,以防外来花粉的干扰。
针对练1.(2025·福建福州期中)下列各项性状中属于相对性状的是( )
①玫瑰的黄花和重瓣花 ②牛的有角和无角 ③豌豆子叶的黄色和绿色 ④玉米的高茎和豌豆的矮茎
⑤水稻的抗病和感病
A.②③⑤ B.①④⑤
C.②③④ D.③④⑤
答案:A
解析:玫瑰的花色和花形不是同一性状,故玫瑰的黄花和重瓣花不属于相对性状,①错误;牛的有角和无角属于一种生物的同一种性状的不同表现类型,属于相对性状,②正确;豌豆子叶颜色的不同表现类型属于相对性状,③正确;玉米和豌豆不属于同种生物,故玉米的高茎和豌豆的矮茎不属于相对性状,④错误;水稻的抗病和感病属于一种生物的同一种性状的不同表现类型,属于相对性状,⑤正确。综上所述,A正确。
“相对性状”的判断
抓住“两个相同”和“一个不同”,“两个相同”:同种生物,同一种性状。“一个不同”:不同的表现类型。判断是不是相对性状,类似于找“对应词”,如狗的“长毛”和“卷毛”不属于相对性状,因为“长”对应“短”,“卷”对应“直”。
针对练2.(2025·河北承德期末)水稻的花为两性花(即一朵花中既有雄蕊,也有雌蕊),玉米的花为单性花(即一朵花中只有雄蕊或雌蕊)。下列有关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.对玉米进行杂交的基本操作程序是去雄→套袋→授粉→套袋
C.无论是水稻还是玉米,在杂交过程中都需要套袋
D.无论是水稻还是玉米,在杂交过程中都需要去雄
答案:C
解析:对水稻(两性花)进行杂交时需要对母本进行去雄,防止其自交而影响实验结果,A错误;玉米为单性花,对玉米(单性花)进行杂交时,不需要进行去雄操作,B、D错误;无论是水稻还是玉米,在杂交过程中都需要套袋,以防止外来花粉的干扰,C正确。
任务二 一对相对性状的杂交实验及对分离现象的解释
1.一对相对性状的杂交实验
(1)实验过程
实验过程
相关说明
①P具有相对性状
②
③F1全部表现为显性性状
④F2出现性状分离现象,分离比为3∶1
(2)写出下列各符号的含义
P:亲本;F1:子一代;F2:子二代;×:杂交;:自交;♂:父本;♀:母本。
2.相关概念
(1)正交和反交:正交和反交是相对而言的,若甲类型个体作父本,乙类型个体作母本,称为正交;则甲类型个体作母本,乙类型个体作父本,称为反交。
(2)显性性状:具有相对性状的两纯合亲本杂交,子一代显现出来的性状。
(3)隐性性状:具有相对性状的两纯合亲本杂交,子一代未显现出来的性状。
(4)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。
3.对分离现象的解释
(1)孟德尔的假说
(2)相关概念
①显性遗传因子:决定显性性状的遗传因子为显性遗传因子,用大写字母表示。
②隐性遗传因子:决定隐性性状的遗传因子为隐性遗传因子,用小写字母表示。
③纯合子:遗传因子组成相同的个体,如DD、dd。
④杂合子:遗传因子组成不同的个体,如Dd。
(3)遗传图解
(教材P5文字与图示信息拓展)杂合子(Dd)产生的雌、雄配子数量相等吗?
提示:遗传因子组成为Dd的杂合子产生的雌配子有两种D∶d=1∶1,产生的雄配子也有两种D∶d=1∶1,但雌、雄配子的数量不相等。一般来说,生物产生的雄配子数远远多于雌配子数。
【自我诊断】
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.孟德尔通过豌豆的杂交和自交实验提出问题。(√)
4.双亲为显性,杂交后代有隐性纯合子,则双亲一定都是杂合子。(√)
5.杂合子自交后代一定是杂合子。(×)
[活动2] 深入分析孟德尔一对相对性状杂交实验过程
材料:右面是孟德尔用纯合亲本高茎豌豆(DD)与矮茎豌豆(dd)杂交,得到的子一代(F1)自交获得子二代(F2)的实验过程图解。据此回答相关问题:
(1)图中D、d两种雄配子的数目是否相等?雄配子D与雌配子D数目是否相等?
提示:D、d两种雄配子的数目是相等的。但是由于雄配子的数目要远多于雌配子,所以雄配子D的数目要远多于雌配子D。
(2)F2中纯合子和杂合子所占的比例分别是多少?F2的高茎豌豆中纯合子和杂合子所占比例又分别是多少?
提示:F2中纯合子和杂合子所占比例分别是1/2和1/2。F2的高茎豌豆中纯合子和杂合子所占比例分别是1/3和2/3。
(3)若d的花粉存活率只有1/2,其他正常,那么F1高茎豌豆(Dd)自交,F2的性状比例是多少?
提示:高茎∶矮茎=5∶1。
(4)若dd的个体存活率只有1/2,其他正常,那么F1高茎豌豆(Dd)自交,F2的性状比例又是多少?
提示:高茎∶矮茎=6∶1。
(5)融合遗传认为,两个亲本杂交后,双亲的遗传物质会在子代体内发生混合,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。在孟德尔一对相对性状的杂交实验中,否定融合遗传最有利的实验结果是什么?
提示:F2出现3∶1的性状分离比,在F1中消失的矮茎性状在F2中又出现了,说明双亲的遗传物质没有发生混合,可以在后代中分离出来。
【归纳总结】
孟德尔实验中,F2出现3∶1的分离比需要满足以下条件:
(1)子一代个体形成的不同类型的雌配子或雄配子活力应相同。
(2)雌、雄配子结合的机会相等。
(3)子二代不同遗传因子组成的个体存活率相等。
(4)遗传因子间的显隐性关系是完全显性。
(5)观察的子代样本数目足够多。
针对练3.(2025·襄阳四中期中)下列对如图所示遗传图解的解释正确的是( )
A.③发生在形成配子过程中
B.①②发生在配子随机结合的过程中
C.亲代Aa产生的雄配子∶雌配子=1∶1
D.子代Aa个体在显性个体中所占的比例为2/3
答案:D
解析:③表示雌、雄配子随机结合,发生在受精作用过程中,A错误;①②发生在形成配子的过程中,B错误;亲代Aa产生的雄配子数目远远多于雌配子,C错误;题图为Aa自交,根据遗传图解可知,后代遗传因子组成及比例为AA∶Aa∶aa=1∶2∶1,故子代Aa个体在显性个体中所占的比例为2/3,D正确。
针对练4.(2025·安徽马鞍山期末)将高茎(DD)豌豆和矮茎(dd)豌豆间行种植,矮茎豌豆的子一代表型为( )
A.都是矮茎
B.都是高茎
C.高茎与矮茎的比例是1∶1
D.高茎与矮茎的比例是3∶1
答案:A
解析:豌豆是自花传粉、闭花受粉的植物,在自然条件下只能自交,故将高茎(DD)豌豆和矮茎(dd)豌豆间行种植,矮茎豌豆的子一代表型为都是矮茎,A正确,B、C、D错误。
[活动3] 遗传图解的书写
材料:规范的遗传图解的基本要点要满足“三行两箭头”,如下图。
(1)第一行:亲本的性状表现和遗传因子组成,要标明P、父本、母本(或♂、♀符号)、杂交(×)符号。
(2)第二行:亲代产生的配子种类。
(3)第三行:子代的遗传因子组成、性状表现、有比例的写出比例,左侧要标明F1、F2等。
(4)三行之间是两行箭头,分别代表产生配子的过程和配子相互结合受精的过程。
针对练5.请根据以上原则写出F1高茎豌豆(Dd)和矮茎豌豆(dd)杂交的遗传图解。
提示:如图所示:
思维导图
要语必背
1.相对性状是指一种生物的同一种性状的不同表现类型。
2.性状分离是指杂种后代中同时出现显性性状和隐性性状的现象。
3.在一对相对性状的杂交实验中,F2的性状分离比为3∶1的条件有:(1)形成的不同类型的雌配子或雄配子活力应相同;(2)雌、雄配子结合的机会相等;(3)子代个体存活率相等;(4)遗传因子间的显隐性关系是完全显性;(5)观察的子代样本数目足够多。
1.(2025·山西运城期末)自然条件下豌豆一般都是纯种的主要原因是( )
A.豌豆是雌雄同花的植物
B.豌豆是自花传粉、闭花受粉的植物
C.豌豆的性状大多数是隐性性状
D.豌豆的基因突变具有不定向性
答案:B
解析:豌豆是雌雄同花的植物,说明豌豆可以进行自花传粉,但不能说明豌豆在自然条件下一般都是纯种,A错误;豌豆是自花传粉、闭花受粉的植物,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,B正确;豌豆的性状大多数是隐性性状,不能说明豌豆在自然条件下一般都是纯种,C错误;豌豆的基因突变具有不定向性,不能说明豌豆在自然条件下一般都是纯种,D错误。
2.(2025·陕西西安期末)同种生物的同一种性状的不同表现类型称为相对性状,如豌豆的紫花和白花。下列属于一对相对性状的是( )
A.玉米的抗倒伏和小麦的抗倒伏
B.狗的长毛和直毛
C.番茄的红果和苹果的黄果
D.羊的白毛和黑毛
答案:D
解析:玉米和小麦不是同种生物,故玉米的抗倒伏和小麦的抗倒伏不属于一对相对性状,A错误;狗的长毛和直毛属于两种性状,不属于一对相对性状,B错误;番茄和苹果不是同种生物,故番茄的红果和苹果的黄果不属于一对相对性状,C错误;羊的白毛和黑毛是同种生物的同一种性状的不同表现类型,故羊的白毛和黑毛属于一对相对性状,D正确。
3.(2024·江苏徐州期中)如图为孟德尔一对相对性状的豌豆杂交实验过程图解,下列有关叙述正确的是( )
A.图示杂交中高茎豌豆为父本(♂),矮茎豌豆为母本(♀)
B.操作①叫去雄,在开花时对母本去雄,然后套袋隔离
C.操作②为人工传粉,在雌蕊成熟时进行
D.人工传粉后无需套袋
答案:C
解析:题图杂交实验中高茎豌豆去雄,故作为母本,矮茎豌豆为父本,A错误;操作①叫去雄,在花蕾期对母本去雄,B错误;操作②为人工传粉,在雌蕊成熟时进行,人工传粉后需要套袋处理,C正确,D错误。
4.(2024·安徽合肥阶段考)下列关于纯合子与杂合子的说法,正确的是( )
A.纯合子杂交的后代可能出现杂合子
B.杂合子自交后代不会出现纯合子
C.纯合子的双亲一定是纯合子
D.只有具有相对性状的亲本杂交才能产生杂合子
答案:A
解析:纯合子杂交的后代可能出现杂合子,如AA×aa→Aa,A正确;杂合子自交后代既有纯合子,也有杂合子,如Aa×Aa→AA、Aa、aa,B错误;纯合子的双亲中也可能存在杂合子,如杂合子自交后代中有纯合子,C错误;相同性状的亲本自交后代中也会存在杂合子,如Aa×Aa→AA、Aa、aa,D错误。
5.(2025·山东潍坊检测)在玫瑰的花色遗传中,红花、白花是一对相对性状,受一对遗传因子的控制(用R、r表示)。从表格杂交实验中得出的结论,正确的是( )
杂交组合
后代性状
一
红花a×白花b
全部为红花
二
红花c×红花d
红花∶白花=3∶1
A.红花a的遗传因子组成为Rr
B.无法判断性状的显隐性
C.白花b的遗传因子组成为Rr
D.红花c与红花d的遗传因子组成相同
答案:D
解析:杂交组合一的亲本为红花a和白花b,而杂交后代只有红花,说明红花为显性性状,白花为隐性性状,红花a的遗传因子组成为RR,白花b的遗传因子组成为rr,A、B、C错误;杂交组合二的亲本为红花c和红花d,后代出现了性状分离且比例为红花∶白花=3∶1,说明亲本都是杂合子(Rr),D正确。
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