1.1 孟德尔的豌豆杂交实验（一）课件-2026-2027学年高一下学期生物人教版必修2

遗传与 进化 人类怎样认识到基因的存在？ 基因在哪里？ 基因是什么? 基因是怎样行使其功能的？ 基因在传递过程中怎样变化？ 生物进化时基因频率如何变化？ 第一章 遗传因子的发现 第三章 基因的本质 第四章 基因的表达 第五章 基因突变及其他变异 第六章 生物的进化 第二章 基因和染色体的关系 模块二概览 本节概览 2 1、豌豆的优点； 2、人工杂交过程； 3、相对性状举例； 4、交配方式； 5、一对相对性状杂交的结果 1、对结果的分析； 2、假说内容，实质，配子数量； 3、遗传图解工具 1、分离比模拟实验； 2、验证内容； 3、总结假说演绎法； 1、分离定律内容； 2、适用范围； 3、简单应用+课后习题 题型举例： 1、显隐性判断，基因型判断 2、计算技巧 3、自交与自由交配，提高纯种比例 4、复等位基因，以血型为例。。。 孟德尔遗传定律 3 Aa = A + 2Aa + a 4 什么是遗传？ 生物亲代与子代之间、子代与子代之间性状相似的现象。（或理解为子代从亲代继承了相应性状。） 如： “种瓜得瓜，种豆得豆。” 5 问题探讨 ✕ 你同意上述观点吗？为什么？ 不同意， 举例：性别遗传、身高遗传等。 关于遗传规律，19世纪盛行“融合遗传”的观点，即两个亲本杂交后，双亲的遗传物质会在子代体内混合，子代表现出介于双亲之间的性状。 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？ 6 问题探讨 出生于奥地利的一个农民家庭 1843年进入布尔诺的奥古斯汀修道院当神父，1851年到维也纳大学学习数学、物理学、化学和博物学等课程，其间接受了物理学、细胞学的许多先进思想。 1856年，孟德尔在修道院的花园里，开始了长达8年的豌豆杂交实验。 1866年发表《植物杂交实验》一文 去世16年、论文发表35年后重新发现获得认可 G.J.Mendel 1822-1884 为什么孟德尔选择了豌豆作为实验材料？ 7 豌豆的优势 两性花 柱头 花柱 子房 胚珠 花药 花丝 雌蕊 雄蕊 8 豌豆的优势 单性花 雌花 雄蕊 两性花的花粉，落到同一朵花的雌蕊柱头上的过程，叫做自花传粉(self-pollination)，也叫自交。自花传粉的植物必然是两性花,而且一朵花中的雌蕊与雄蕊必须同时成熟。自然界中自花传粉的植物比较少，如大麦、小麦、大豆、豆角、稻子、豌豆、指甲花等。在这类植物中，有一类植物，它的花不待花苞张开，就已经完成了受精作用，这种现象称为闭花传粉和闭花受精现象。如豌豆花便是典型的闭花受精植物。 这是因为呈蝶形的花冠中，有一对花瓣始终紧紧地包裹着雄蕊和雌蕊。 9 雌花和雄花经过风力，水力，昆虫或人的活动把不同花的花粉通过不同途径传播到雌蕊的花柱上，进行受精的一系列过程叫异花传粉。 在果树生产中不同品种间的传粉和林业生产上不同植株间的传粉，也叫异花传粉。 异花传粉与自花传粉相比，是一种进化方式。因为异花传粉的花粉和雌蕊来自不同的植物或不同花，二者的遗传性差异较大，受精后发育成的后代往往具有较强大的生活力和适应性。 10 11 自花传粉：双性花 闭花受粉：花瓣打开前已完成受粉 自然状态下为纯种 豌豆的优势 有易于区分且稳定遗传的性状 后代数目多，便于统计分析。 花比较大，易于杂交操作 易栽培，生长周期短。 12 相对性状 性状： 生物所表现出来的形态特征和生理特征的总称。 形态特征如玫瑰花瓣的颜色、人头发的卷直等； 生理特征如植物的花期时间、耐旱特性等。 性状的形成是生物体内的遗传物质和它的生活环境相互作用的结果。 13 相对性状 相对性状：一种生物的同一性状的不同表现类型。 黄豆茎的高茎和矮茎 人类AB型血和O型血 兔子毛的长毛和灰毛 兔子的长毛和狗的短毛 ✓ ✓ ✗ ✗ 14 人工异花传粉过程 母本(♀)套袋：防止异花传粉，保证杂交得到的种子是人工传粉后所结 母本(♀)开花前去雄：摘除雄蕊，防止自花传粉 母本(♀)套袋：防止异花传粉，等待雌蕊成熟 取父本(♂)花粉涂抹在雌蕊柱头 母本(♀)接受花粉 父本(♂) 提供花粉 ①去雄 ②套袋 ③传粉 ④套袋 15 人工异花传粉过程 若是单性花，如玉米的杂交，则省略第一步，后续相同 ♀ ♂ P F1 F2 16 一对相对性状的杂交- -概念补充 自交()：遗传因子相同的生物体间相互交配。植物体中指自花传粉和异花的同株授粉。 子一代（F1） 子二代（F2） 子三代（F3） … 亲代（P）: 父本(♂) 母本(♀) 杂交()：遗传因子不同的生物体间相互交配 高茎 矮茎 高茎 自交 787高茎 : 277矮茎 近似3高茎 ： 1矮茎 自交指来自同一个体的雌雄配子的结合或具有相同基因型个体间的交配或来自同一无性繁殖系的个体间的交配。 例如植物，雌雄同花植物的自花授粉或雌雄异花的同株授粉均为自交；动物，由于多为雌雄异体，所以基因型相同的个体间的交配即为自交，其含意较植物要广泛些。一般来说，有性别决定的生物不能自交。 自由交配是指群体中的雌雄个体随机交配，而自交在狭义上是指植物的自花授粉或雌雄异花的同株授粉。 杂交是指不同个体间的相互交配。不同的基因型的个体之间的交配而取得某些双亲基因重新组合的个体的方法。 17 ♀ ♂ P F1 F2 18 一对相对性状的杂交- -概念补充 正反交： 若(♀)高茎×(♂)矮茎为正交 则(♂)高茎×(♀)矮茎为反交 上述实验无论正、反交，F1都表现为高茎 高茎 矮茎 高茎 自交 787高茎 : 277矮茎 近似3高茎 ： 1矮茎 1.按照融合遗传的观点，子一代应该是什么性状？符合融合遗传吗？ 2.矮茎的性状消失了吗？ ♀ ♂ P F1 F2 19 一对相对性状的杂交- -概念补充 高茎 矮茎 高茎 自交 787高茎 : 277矮茎 近似3高茎 ： 1矮茎 纯种|纯合子 杂种|杂合子 显性性状：杂合子表现的 隐性性状：杂合子不表现的 性状分离：在杂种后代中，同时出现显性性状和隐性性状的现象 注意：高茎和矮茎的后代出现高茎和矮茎的现象不叫性状分离。 20 一对相对性状的杂交 否定了混合遗传理论： 没有出现“不高不矮”的中间形态； F1中消失的矮茎性状在F2中重现； 几代中高茎、矮茎性状保持稳定； 子二代中出现3∶1的性状分离比是偶然的吗？ ♀ ♂ P F1 F2 高茎 矮茎 高茎 自交 近似3高茎 ： 1矮茎 21 一对相对性状的杂交 目的性状 亲代杂交组合 子一代的性状表现 子二代的性状表现及数量 子二代的显隐性之比 显性 隐性 未成熟豆荚颜色 绿色×黄色 绿色 绿色428 黄色152 2.82:1 花的位置 腋生×顶生 腋生 腋生651 顶生207 3.14:1 花的颜色 紫花×白花 紫花 紫花705 白花224 3.15:1 植株高度 高茎×矮茎 高茎 高茎787 矮茎277 2.84:1 豆荚形状 饱满×不饱满 饱满 饱满882 不饱满299 2.95:1 种子形状 圆粒×皱粒 圆粒 圆粒5474 皱粒1850 2.96:1 子叶颜色 黄色×绿色 黄色 黄色6022 绿色2001 3.01:1 孟德尔还对豌豆的其他6对相对性状进行了杂交实验，实验结果如下表所示 对豌豆的七对性状单独进行研究，得到类似结果，说明杂合子后代出现3∶1的性状分离比不是偶然的；如何解释？ 子二代中3份高茎豌豆是一样的吗？ 22 对分离现象的解释 ♀ ♂ P F1 F2 1： 2 ：1 杂种后代有3种类型： 1/4为显性纯合; 1/2为杂合; 1/4为隐性纯合 Aa = A + 2Aa + a 纯种高茎 杂种高茎 纯种矮茎 杂交是双亲遗传 22 23 假说演绎法 3:1 ①提出问题：性状分离 ②提出假说：解释现象 ③演绎推理：思维推广 ④实验检验假说：测交 23 显性遗传因子（大写字母） 显性性状 隐性遗传因子（小写字母） 隐性性状 决定 P 高茎 矮茎 决定 D d 生物的性状是由遗传因子决定的，这些遗传因子不会相互融合、也不会在传递中消失。 对分离现象的解释 体细胞中的遗传因子是成对存在的。 纯合子：遗传因子组成相同（如DD, dd） 杂合子：遗传因子组成不同（如Dd） 对分离现象的解释 P 高茎 矮茎 DD dd 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。 配子 D d 对分离现象的解释 P 高茎 矮茎 DD dd 受精时，雌雄配子随机结合。 Dd 对分离现象的解释 配子 D d P 高茎 矮茎 DD dd F1 F1产生的雌配子 F1产生的雄配子 高茎 × 高茎 配子 : F1 : F2 : 高茎 高茎 矮茎 Dd Dd Dd Dd dd D D d d DD 1:2:1 3 : 1 DD：Dd : dd = 高茎：矮茎 = D d D DD Dd d Dd dd ♂ ♀ F2 【遗传图解】 1:2:1 3 : 1 DD：Dd : dd = 高茎：矮茎 = 29 假说演绎法 ①提出问题：性状分离 ②提出假说：解释现象 ③演绎推理：思维推广 ④实验检验假说：测交 性状由遗传因子控制，遗传因子独立不互融。 有显隐性之分，分别用对应的大小写字母表示。 遗传因子成对存在。 纯合子(DD或dd)；杂合子（Dd） 实质：形成配子时，成对遗传因子分离，进入不同配子。 受精时，雌雄配子随机结合。 29 30 假说演绎法 ①提出问题：性状分离 ②提出假说：解释现象 ③演绎推理：思维推广 ④实验检验假说：测交 F2 F1 高茎 高茎 Dd Dd DD 高茎 矮茎 2Dd dd D d D d 配子 3:1 ✕ F1 P 高茎 高茎 DD dd 高茎 Dd D d 配子 ✕ 遗传图解 30 31 假说演绎法 ①提出问题：性状分离 ②提出假说：解释现象 ③演绎推理：思维推广 ④实验检验假说：测交 设计测交实验、预测实验结果 测交：指与隐性个体的杂交 (事先已知显隐性) 测交可以检验亲本产生的配子种类及比例 隐性纯合子只能产生一种含有隐性遗传因子的配子；而含隐性遗传因子的配子与含其他遗传因子的配子结合形成合子时，不影响其他遗传因子控制的性状；这样根据测交后代的性状表现类型和比例就可以推知F1产生的配子的类型和比例，从而验证假说的正确性。 31 32 假说演绎法 ①分析现象：性状分离 ②提出假说：解释现象 ③演绎推理：思维推广 ④实验检验假说：测交 测交 F2 F1 高茎 矮茎 Dd dd 高茎 矮茎 Dd dd D d d 配子 1:1 ✕ 手绘F1测交的遗传图解 32 进行测交实验，统计结果 33 假说演绎法 ①分析现象：性状分离 ②提出假说：解释现象 ③演绎推理：思维推广 ④实验检验假说：测交 实验的实际结果是： 在得到的166株后代中，87株是高茎，79株是矮茎， 高茎 : 矮茎 ≈ 1:1。 33 假说正确，总结得出分离定律。 观察现象 提出问题 提出假说 演绎推理 实验检验 得出结论 一对相对性状的杂交实验 F2出现3:1的性状分离比的原因是什么？ 设计测交实验，推导并预测实验结果。 实施测交实验，统计实验结果。 小结- -假说演绎法 ①生物的性状由遗传因子决定。②体细胞中遗传因子成对存在。 ③成对遗传因子形成配子时分离。④雌雄配子受精时随机结合。 34 假说—演绎法：在观察和分析基础上提出问题，通过推理和想象提出解释问题的假说，根据假说进行演绎推理，再通过实验检验演绎推理的结论。如果实验结果与预期结论相符，就证明假说是正确的，反之则说明假说是错误的。这是现代科学研究中常用的一种科学方法，叫做假说—演绎法。 她怎么盯着我看 可能是喜欢我 找她加微信应该没问题 “美女加个微信” “啪” ②提出假说 ③演绎推理 ④实验验证 ①发现问题 【科学方法】 假说——演绎法 如何来理解假说演绎法呢？ 35 36 分离定律 在生物体细胞中，控制同一性状的遗传因子成对存在，不相互融合；在形成配子时，成对遗传因子发生分离，分离后的遗传因子分别进入不同配子中，随配子传递给后代。 分离定律适用范围： 对象生物：有性生殖的生物（真核生物） 基因：细胞核基因（即位于染色体上；细胞质基因不适用） 数量：一对遗传因子控制的一对相对性状的遗传 起作用时间：产生配子时→减数分裂过程→减Ⅰ后期 核心内容：产生配子时，成对的遗传因子彼此分离。 第3条，注意复等位基因与伴性遗传 36 37 拓展 目的性状 亲代杂交组合 子一代的性状表现 子二代的性状表现及数量 子二代的显隐性之比 显性 隐性 未成熟豆荚颜色 绿色×黄色 绿色 绿色428 黄色152 2.82:1 花的位置 腋生×顶生 腋生 腋生651 顶生207 3.14:1 花的颜色 紫花×白花 紫花 紫花705 白花224 3.15:1 植株高度 高茎×矮茎 高茎 高茎787 矮茎277 2.84:1 豆荚形状 饱满×不饱满 饱满 饱满882 不饱满299 2.95:1 种子形状 圆粒×皱粒 圆粒 圆粒5474 皱粒1850 2.96:1 子叶颜色 黄色×绿色 黄色 黄色6022 绿色2001 3.01:1 样本数量越大，结果越接近理论值 F2中出现3:1的性状分离比还需要哪些条件？ 37 38 拓展 F2中出现3:1的性状分离比还需要哪些条件？ 研究的每一对相对性状只受一对遗传因子控制，且为完全显性(DD与Dd表现出的性状相同)。 每一代不同类型的配子都能发育良好，即雌雄均产生数量相等的两种配子。 所有后代都处于比较一致的环境中，且存活率相同。 供实验的群体要大，个体数量要足够多。 39 拓展 性状显隐性的判断方法 动物、植物：杂交 (显性)基因型判断方法 提高显性纯合子的比例 植物：自交，是否发生性状分离；可测交 动物：测交，注意需要进行多对测交 植物：连续自交，（去除隐性个体） 杂 Pp 90 36 直接无 法区分 自交 自交 直至不再出现白花为止 两种 PP Pp 有一天，你突然发现一种本来开白花的花卉，出现了开紫花的植株。你立刻意识到它的观赏价值，决定培育这种花卉新品种。当你知道这种花是自花受粉的以后，将这株开紫花的植株的种子种下去，可惜的是在长出的126株新植株中，却有36株是开白花的，这当然不利于商品化生产。怎样才能获得开紫花的纯种呢？请你写出解决这一问题的实验程序。 41 探究实践：性状分离比的模拟实验 小桶代表雌、雄生殖器官 桶中小球分别代表雌雄配子 抓取一次组合代表雌雄配子的随机结合 放回小球后，混匀，再重复抓取50-100次，并记录每次抽取的结果 雌 雄 42 探究实践：性状分离比的模拟实验 思考：彩球组合有几种？ DD、Dd、dd 注意事项： 闭上眼睛抓球，避免主观因素带来的误差。 抓球前要充分摇匀，抓取后要将彩球放回原来桶内，以保证每个小桶内的两种彩球数量相等，被抓取的机会均等。（注意甲乙两个小桶内的小球数不需要相等，因为雌雄配子数一般不相等！） 样本数量越大，结果越接近统计规律。 彩球组合类型数量比为DD∶Dd∶dd≈ 彩球代表的显隐性数值比为显性∶隐性≈ 1 : 2 : 1 3 : 1 结果和结论： 43 计算技巧 1、自交类：叠加 从亲代推子代：已知亲代豌豆中存在高茎纯合子(DD)与杂合子(Dd)，比例为DD:Dd=1:1，则自然状态下，子代中各类基因型的比例是多少？ F2 F1 高茎 高茎 Dd Dd 高茎 矮茎 DD dd D d d 配子 1:2:1 ✕ D 2Dd Dd DD Dd dd 1:2:1 豌豆自然状态下是自交，各植株间互不干扰 DD DD Dd dd 4:0:0 同理 dd DD Dd dd 0:0:4 假设每个亲本产生4个后代 Dd DD Dd dd 1:2:1 44 计算技巧 1、自交类：叠加 F1 DD DD Dd dd 4:0:0 P 5:2:1 若亲代 DD:Dd:dd = 1:3:2呢？ dd 0:0:4 Dd 1:2:1 F1 DD DD Dd dd 4:0:0 P 7 :6: 11 X1 X3 X2 从亲代推子代 45 计算技巧 1、自交类：叠加 从亲代推子代 若亲代 DD:Dd = 3:5，则子代显隐性之比是多少？ Dd 1:2:1 F1 DD DD Dd dd 4:0:0 P 17:10:5 X3 X5 答案 27:5 更简化的算法：因为只有Dd后代中有dd，故子代中dd个体的比例为： Dd占亲代的比例 Dd后代中dd的比例 乘法推导，表示子代某种基因型比例，则每个亲本产生的后代数会消去 45 46 计算技巧 1、自交类：叠加 从子代推亲代 已知亲代存在DD和Dd，其自交子代中显隐性之比为 5:1 ，则亲代中DD和Dd之比是多少？ 算法：因为只有Dd后代中有dd，故设亲代中Dd的比例为，则子代中dd个体的比例为： 故亲代中DD:Dd=1:2 47 计算技巧 2、自由传粉类：配子法 ♂ ♀ ♀ 已知亲代玉米中存在高茎纯合子(DD)与杂合子(Dd)，比例为DD:Dd=1:2，则自然状态下，子代中各类基因型的比例是多少？ 思路：假如1株玉米能产2n个雌配子，则1株DD产生2n个D配子，2株Dd产生2n个D配子、2n个d配子， 则一共生成了4n个D雌配子，2n个d雌配子，即2/3 D，1/3d 同理，所有雄配子中， 2/3 D，1/3d ♀ ♂ D d D DD Dd d Dd dd 48 计算技巧 2、自由传粉类：配子法 已知亲代玉米中存在高茎纯合子(DD)与杂合子(Dd)，比例为DD:Dd=1:2，则自然状态下，子代中各类基因型的比例是多少？ DD:Dd:dd = 4:4:1 配子中D和d前系数(比例) 的简化计算方式： D： d： Dd个体在亲本中的比例 DD个体在亲本中的比例 DD个体产生的配子中含D的比例 Dd个体产生的配子中含D的比例 49 计算技巧 2、自由传粉类：配子法 若亲代个体中DD:Dd:dd=1:3:2，自由传粉，则子代中各基因型之比是多少？ 配子中D和d占比： D： d： ♀ ♂ D d D DD Dd d Dd dd DD:Dd:dd = 25:70:49 50 计算技巧 若亲代有一个Aa杂合子，若连续自交，并逐代去掉隐性个体，则第N代中，AA:Aa=? 若亲代有两个Aa杂合子，若连续自由传粉，并逐代去掉隐性个体，则第N代中，AA:Aa=? P Aa F1 1AA 2Aa F2 3AA 2Aa F3 7AA 2Aa F4 15AA 2Aa … … … Fn (2n-1) AA 2 Aa P Aa F1 1AA 2Aa F2 1AA 1Aa F3 3AA 2Aa F4 2AA 1Aa … … … Fn n2 AA 2n Aa 左边，化简后看出规律，右边，从画棋盘中看出规律 50 51 计算技巧 3、性别相关，系谱图，亲本基因性未定 已知人的白化病是由常染色体上的基因控制的隐性遗传病。 ? Ⅰ Ⅱ Ⅲ 一般规则： 女性(♀)： 男性(♂)： 患病： Ⅱ中的夫妇生一个患病的女孩的概率？ Ⅱ中的夫妇生一个女孩，患病的概率？ 若同时生了两个孩子，至少一个正常的概率？ 若连续生两个患病孩子的概率？ 注意系谱图的规则 51 52 计算技巧 4、亲本基因型未定 Dd D_ : dd P F1 F2 aa? 只让F1中高茎豌豆全部自交，则F2中矮茎豌豆的比例？ 若取F1中任意2株高茎豌豆杂交，则F2中产生矮茎豌豆的概率？ 53 计算技巧 5、纯合致死 若显性纯合（DD）致死 Dd D_ : dd P F1 F2 D_ : dd 2:1 2:1 54 计算技巧 6、配子不育或败育 若显性纯合(DD)的花粉不育, 下列亲本自由传粉，求子代 Dd P DD dd F1 ? ♀ ♂ 1D 1d 1D 1 1 3d 3 3 D_ : dd 5 : 3 ♀：DD Dd dd D： d： ♂：DD Dd dd D： d： 55 计算技巧 6、配子不育或败育 若显性纯合(DD)的花粉一半不育（败育）,下列亲本自由传粉，求子代 Dd P DD dd F1 ? ♀ ♂ 1D 1d 2D 2 2 3d 3 3 D_ : dd 7 : 3 ♀：DD Dd dd D： d： ♂：DD Dd dd D： d： 56 假说正确，总结得出分离定律。 提出问题 提出假说 演绎推理 实验检验 得出结论 F2出现3:1的性状分离比的原因是什么？ 设计测交实验，预测实验结果。 实施测交实验，统计实验结果。 ①生物的性状由遗传因子决定。 ②体细胞中遗传因子成对存在。 ③成对遗传因子形成配子时分离。 ④雌雄配子受精时随机结合。 豌豆优点 杂交过程 性状分离 实质现象 花粉鉴定法 杂合子产生数量相等的两种配子，即D:d = 1:1， 但♀:♂≠1:1 各项操作的含义； 注意事项； 适用范围 应用 计算 对象：真核、有性生殖、细胞核遗传 基因：染色体上 时间：MI后期 判断显隐性 判断是否纯合 提高显性纯合子比例 自交、测交：叠加→乘法 自由传粉：配子法 人类遗传病相关：系谱图 非常规：不完全显性、配子不育败育、纯合致死、复等位基因 Thanks for your attention! END 57 $