2024春新教材高中生物第1章遗传因子的发现第2节孟德尔的豌豆杂交实验二第1课时自由组合定律的发现课件新人教版必修2

第2节

孟德尔的豌豆杂交实验(二)第1课时自由组合定律的发现学有目标——课标要求必明记在平时——核心语句必背1.阐明自由组合定律，并能运用自由组合定律解释或预测一些遗传现象。2．通过对孟德尔两对相对性状杂交实验的分析，培养归纳与演绎的科学思维，进一步体会假说—演绎法。3．通过分析孟德尔发现遗传规律的原因，体会孟德尔的成功经验，认同敢于质疑、勇于创新、探索求真的科学精神。4．说出基因型、表型和等位基因的含义。1.在两对相对性状的杂交实验中，F2中共有9种基因型，4种表型，且4种表型的比例为9∶3∶3∶1。2．在两对相对性状的杂交实验中，测交后代的基因型和表型均为4种，比例为1∶1∶1∶1。3．自由组合定律的实质：在形成配子时，决定同一性状的成对的遗传因子彼此分离，决定不同性状的遗传因子自由组合。4．等位基因是控制相对性状的基因。【主干知识梳理】一、两对相对性状的杂交实验——发现问题1．实验过程2．实验分析(1)两亲本无论正交或反交，F1均为

，说明

是显性，圆粒对皱粒是显性。(2)F2中除了出现亲本类型外，还出现的两种新类型是

和

。(3)每对性状的遗传都遵循

定律。黄色圆粒黄色对绿色黄色皱粒绿色圆粒分离二、对自由组合现象的解释——提出假说1．理论解释(1)两对相对性状分别由

控制。(2)F1产生配子时，

彼此分离，

可以自由组合。(3)F1产生的雌配子和雄配子各有

，它们之间的数量比为

。(4)受精时，雌雄配子的结合是

的。两对遗传因子每对遗传因子不同对的遗传因子4种1∶1∶1∶1随机2．遗传图解(1)过程图解:YYRRYyRRYyRRYyRRYYrrYyrryyRRyyRryyrr三、对自由组合现象解释的验证——演绎推理和实验验证1．验证方法：

。2．测交遗传图解——演绎推理测交实验3．测交实验结果4.测交实验结论孟德尔测交实验结果与预期的结果相符，从而证实了：F1在形成配子时，决定同一性状的成对的遗传因子发生了

，决定不同性状的遗传因子表现为

。从而产生

种且比例相等的配子。性状组合黄色圆粒黄色皱粒绿色圆粒绿色皱粒实际籽粒数F1作母本31272626F1作父本24222526不同性状的数量比

1

∶

1

∶

1

∶

1分离自由组合4四、提出自由组合定律——得出结论控制不同性状的遗传因子的

是互不干扰的；在形成

时，决定

的成对的遗传因子彼此分离，决定不同性状的遗传因子

。五、孟德尔获得成功的原因1．选材得当：选择

作为实验材料。2．科学地确定研究对象：先研究

对相对性状，再研究

对相对性状。3．科学的统计方法：运用

的方法。4．科学的实验程序设计：提出问题→

→演绎推理→实验验证→得出结论。分离和组合配子同一性状自由组合豌豆一数学统计作出假说多六、孟德尔遗传规律的再发现1．表型：生物个体表现出来的性状。2．基因型：与表型有关的基因组成。3．等位基因：控制相对性状的基因。七、孟德尔遗传规律的应用1．有助于人们正确地解释生物界普遍存在的

。2．能够预测杂交后代的

和它们出现的

，在动植物育种和医学实践等方面都具有重要意义。(1)在杂交育种中，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

组合在一起，再筛选出所需要的优良品种。(2)在医学实践中，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

作出科学的推断，从而为

提供理论依据。遗传现象类型概率优良性状患病概率遗传咨询【教材微点发掘】1．要得到遗传因子组成为YyRr的黄色圆粒豌豆，纯合亲本的杂交组合可能是

。2．孟德尔在发现自由组合定律时所用到的科学研究方法有______________________。3．据测交遗传图解(参见教材第11页图1­9)回答下列问题。YYRR和yyrr或YYrr和yyRR假说—演绎法和归纳法(1)测交实验可测定F1产生的配子的

，并进一步推测F1的

组成。(2)当双亲的遗传因子组成为

时，YyRr产生

比例相等的配子，后代表型比例为

；当双亲的遗传因子组成为Yyrr×yyRr时，后代的表型比例为

。种类及比例遗传因子YyRr、yyrr4种1∶1∶1∶11∶1∶1∶1

教材问题提示(一)旁栏思考1．(教材第10页)从数学的角度分析，(3∶1)2的展开式为9∶3∶3∶1，即9∶3∶3∶1的比例可以表示为两个3∶1的乘积。对于两对相对性状的遗传结果，如果对每一对相对性状单独进行分析，如分别只考虑圆和皱、黄和绿一对相对性状的遗传时，其性状的数量比是圆粒∶皱粒＝(315＋108)∶(101＋32)≈3∶1；黄色∶绿色＝(315＋101)∶(108＋32)≈3∶1。即每一对相对性状的遗传都遵循分离定律，这无疑说明两对相对性状的遗传结果可以表示为它们各自遗传结果的乘积，即9∶3∶3∶1来自(3∶1)2。2．(教材第10页)还可以用黄色皱粒(遗传因子组成为YYrr)和绿色圆粒(遗传因子组成为yyRR)杂交，获得遗传因子组成为YyRr的黄色圆粒豌豆。3．(教材第11页)用中文或英文的词或句子来代表遗传因子，表述黄色圆粒豌豆与绿色皱粒豌豆杂交实验的分析图解会非常烦琐，而用字母作为符号分析遗传图解就简便多了。用字母作为符号呈现思维过程，也利于不同语言、不同地区的人交流。4．(教材第12页)归纳法是从一类事物的一个个具体事实中总结出这类事物共性的逻辑思维方法。孟德尔在进行豌豆杂交实验时，研究了7对相对性状各自的遗传结果，发现了F2中显性性状个体与隐性性状个体的数量比约为3∶1，由此总结出遗传因子的传递规律，这个过程中就运用了归纳法。(二)思考·讨论(教材第12页)1．豌豆适于作杂交实验材料的优点参见教材第2页相关内容。孟德尔正是因为选用了豌豆做杂交实验，才能有效地从单一性状到多对性状研究生物遗传的基本规律，对遗传实验结果进行量化统计。若孟德尔一味地用山柳菊做实验，就很可能揭示不了生物遗传的规律，所以科学地选择实验材料是科学研究取得成功的重要保障之一。2．如果孟德尔没有对实验结果进行统计学分析，他很难对分离现象作出解释。因为通过数学统计，孟德尔发现了生物性状的遗传在数量上呈现一定的数学比例，这激发了他揭示其实质的兴趣。同时这也使孟德尔意识到数学概率也适用于生物遗传的研究，从而将数学方法引入对遗传实验结果的处理和分析中。3．一种正确的假说，仅能解释已有的实验结果是不够的，还应该能够预测另外一些实验的结果，并通过实验来验证。如果实验结果与预测相符，就可以认为假说是正确的；反之，则认为假说是错误的。孟德尔基于他对豌豆杂交实验作出的假说，设计测交实验，其实验结果与预测相符，由此证明自己提出的假说是正确的。4．有关系。数学包含许多符号，数学符号也被普遍应用于概括、表述和研究数学的过程中。孟德尔创造性地应用符号体系，并用于表达抽象的科学概念，和应用数学符号研究数学有异曲同工之妙，这与他曾在大学进修过数学有关。数学符号能简洁、准确地反映数学概念的本质。孟德尔用这种方法，也更加简洁、准确地反映抽象的遗传过程，使他的逻辑推理更加顺畅。5．略。新知探究(一)两对相对性状的杂交实验【拓展·深化】(一)用分离定律分析两对相对性状的杂交实验

1/4YY(黄)

2/4Yy(黄)1/4yy(绿)1/4RR(圆)2/4Rr(圆)1/16YYRR

2/16YyRR2/16YYRr

4/16YyRr(黄色圆粒)1/16yyRR

2/16yyRr(绿色圆粒)1/4rr(皱)1/16YYrr

2/16Yyrr(黄色皱粒)1/16yyrr(绿色皱粒)(二)实验现象解释1．豌豆的黄色、绿色分别由遗传因子Y、y控制，圆粒、皱粒分别由遗传因子R、r控制，纯种黄色圆粒豌豆和纯种绿色皱粒豌豆的遗传因子组成分别是YYRR和yyrr。2．生殖细胞中的遗传因子成单存在。3．F1的遗传因子组成为YyRr，表现为黄色圆粒。4．F1产生的雌配子和雄配子各4种，4种雌(雄)配子之间的数量比为1∶1∶1∶1。5．受精时，雌、雄配子的结合是随机的，共有16种组合方式；9种遗传因子组成；4种表型，性状分别是黄色圆粒、黄色皱粒、绿色圆粒和绿色皱粒，它们之间的数量比接近于9∶3∶3∶1。(三)两对相对性状杂交实验中F2基因型和表型的种类及比例F2共有16种组合、9种基因型、4种表型。【典题·例析】[例1]孟德尔选用纯合黄色圆粒豌豆种子和纯合绿色皱粒豌豆种子为亲本杂交得到F1，F1种子全为黄色圆粒。F1自交得到F2，F2种子有4种表现类型：黄色圆粒、黄色皱粒、绿色圆粒、绿色皱粒，其比例为9∶3∶3∶1。有关该实验的说法错误的是

(

)A．实验中黄色和绿色、圆粒和皱粒的遗传均符合分离定律B．F2出现了不同于亲本的性状组合C．F2黄色皱粒种子中纯合子占1/16D．F2中杂合黄色圆粒种子占1/2[解析]

两对相对性状的杂交实验中，黄色∶绿色＝3∶1，圆粒∶皱粒＝3∶1，则每一对相对性状的遗传都符合分离定律，A正确；F2中出现了黄色皱粒和绿色圆粒两种不同于亲本的新性状组合，B正确；F2黄色皱粒种子中纯合子占1/3，C错误；F2中杂合黄色圆粒种子所占的比例为4/16＋2/16＋2/16＝1/2，D正确。[答案]

C[例2]番茄的高茎对矮茎为显性，红果对黄果为显性。现有高茎黄果的纯合子(TTrr)和矮茎红果的纯合子(ttRR)杂交，按自由组合定律遗传。请回答下面的有关问题：(1)F2中出现的重组型个体占总数的________。(2)F2中高茎红果番茄占总数的________，矮茎红果番茄占总数的______，高茎黄果中纯合子占________。(3)若F2共收获800个番茄，其中黄果番茄约有________个。[解析]

(1)重组类型为高茎红果(T_R_)和矮茎黄果(ttrr)，占F2的比例为9/16＋1/16＝5/8。(2)亲本杂交获得的F1基因型为TtRr，F1自交，F2中高茎红果番茄(T_R_)占9/16，矮茎红果番茄(ttR_)占3/16，高茎黄果(T_rr)占3/16，高茎黄果中纯合子占1/16÷3/16＝1/3。(3)F2中黄果占1/4，故黄果番茄的个数约为1/4×800＝200(个)。[答案]

(1)5/8

(2)9/16

3/16

1/3

(3)200易错提醒———————————————————————————亲本不同，F2中重组类型及其比例也不同(1)当亲本基因型为YYRR和yyrr时，F2中重组性状所占比例是3/16＋3/16＝6/16。(2)当亲本基因型为YYrr和yyRR时，F2中重组性状所占比例是1/16＋9/16＝10/16。

————————————————————————————————【应用·体验】1．在孟德尔两对相对性状的杂交实验中，F1黄色圆粒豌豆(YyRr)自交产生F2。下列叙述正确的是

(

)A．F1产生4个配子，比例为1∶1∶1∶1B．F1产生的YR卵细胞和YR精子数量之比为1∶1C．F1自交产生的黄色圆粒豌豆中能够稳定遗传的个体占1/9D．自由组合定律是指F1产生的4种类型的精子和卵细胞的自由组合解析：

F1产生4种配子，比例为1∶1∶1∶1，而不是4个，A错误；F1产生的YR卵细胞远少于YR精子数量，B错误；F1自交产生的黄色圆粒豌豆占9/16，其中能够稳定遗传的个体(YYRR)占1/9，C正确；自由组合定律是指F1进行减数分裂产生成熟生殖细胞的过程中，决定同一性状的成对的遗传因子彼此分离，决定不同性状的遗传因子自由组合，D错误。答案：C

2．小麦高秆对矮秆为显性，抗病对不抗病为显性，用纯种的高秆抗病和矮秆不抗病两个品种作样本，在F2中选育矮秆抗病类型，其在F2中所占的比例约为(

)A．1/16

B．2/16C．3/16 D．4/16解析：高秆抗病与矮秆不抗病品种杂交得F1，F1自交所得F2有4种性状，比例为9∶3∶3∶1，其中矮秆抗病类型占F2的3/16。答案：C

新知探究(二)自由组合定律的实质和验证【探究·深化】[问题驱动]

下面的图甲、乙分别为一对、两对相对性状的杂交实验遗传图解，请分析：(1)图甲中分离定律发生在哪些过程？图乙中自由组合定律发生在哪些过程？提示：分离定律发生在①②过程；自由组合定律发生在④⑤过程。(2)在两对相对性状的测交实验中，子代出现4种比例相等的表型的原因是什么？提示：F1是杂合子，能产生4种比例相等的配子，而隐性纯合子只产生一种类型的配子。[重难点拨]

1．对自由组合现象解释的验证(1)方法：测交，即让F1与隐性纯合子杂交。(2)目的①测定F1产生的配子种类及比例。②测定F1的遗传因子组成。③判定F1在形成配子时遗传因子的行为。(3)结果及结论①F1的基因型为YyRr。②F1减数分裂产生四种配子的种类及比例为YR∶Yr∶yR∶yr＝1∶1∶1∶1。③证实在形成配子时，决定同一性状的成对的遗传因子彼此分离，决定不同性状的遗传因子自由组合。2．图解自由组合定律【典题·例析】[例1]下列有关自由组合定律的叙述，正确的是

(

)A．自由组合定律是孟德尔针对豌豆两对相对性状的实验的结果及其解释归纳总结的，不适合多对相对性状的遗传B．控制不同性状的基因的分离和组合是相互联系、相互影响的C．在形成配子时，决定不同性状的基因的分离是随机的，所以称为自由组合定律D．在形成配子时，决定同一性状的成对的基因彼此分离，决定不同性状的基因自由组合[解析]

自由组合定律的内容：①控制不同性状的遗传因子的分离和组合是互不干扰的；②在形成配子时，决定同一性状的成对的遗传因子彼此分离，决定不同性状的遗传因子自由组合。自由组合定律是孟德尔针对豌豆两对相对性状的实验的结果及其解释归纳总结的，也适合多对相对性状的遗传。故选D。[答案]

D[例2]下列有关测交的说法，正确的是

(

)A．测交实验是孟德尔“假说—演绎法”中对推理过程及结果进行验证的方法B．对基因型为YyRr的黄圆豌豆进行测交，后代中不会出现该基因型的个体C．通过测交可以推测被测个体的基因型、产生配子的种类和产生配子的数量等D．对某植株进行测交，得到的后代基因型为Rrbb和RrBb(两对基因独立遗传)，则该植株的基因型是Rrbb[解析]

测交是孟德尔“假说—演绎法”中对推理过程及结果进行验证的方法，A正确；基因型为YyRr的个体会产生YR、Yr、yR、yr四种配子，由于隐性类型只能产生一种配子(yr)，测交后代中会出现基因型为YyRr的个体，B错误；测交不能测定被测个体产生配子的数量，C错误；由于隐性类型只能产生一种配子(rb)，所以“某植株”产生的两种配子是Rb、RB，其基因型是RRBb，D错误。[答案]

A归纳拓展———————————————————————————分离定律与自由组合定律的关系(1)均适用于真核生物核基因的遗传。(2)形成配子时，两个遗传规律同时起作用。(3)分离定律是最基本的遗传规律，是自由组合定律的基础。————————————————————————————————【应用·体验】1．孟德尔的两对相对性状的遗传实验中，具有1∶1∶1∶1比例的是

(

)①F1产生配子类型的比例②F2表型的比例③F1测交后代类型的比例④F1表型的比例⑤F2基因型的比例A．②④

B．①③C．④⑤ D．②⑤解析：孟德尔的两对相对性状的遗传实验中，F1基因型为YyRr，表型只有一种，F1产生的配子为YR、Yr、yR、yr，比例为1∶1∶1∶1；F1测交后代基因型为YyRr、Yyrr、yyRr、yyrr4种，表型也为4种，比例为1∶1∶1∶1；F1自交得F2，其表型为4种，比例为9∶3∶3∶1，基因型为9种，比例为4∶2∶2∶2∶2∶1∶1∶1∶1。答案：B

2．如图为某植株自交产生后代的过程示意图，下列描述正确的是

(

)A．A、a与B、b的自由组合发生在①过程B．M、N、P分别代表16、9、4C．植株产生的雌雄配子数量相等D．该植株测交后代性状分离比为1∶1∶1∶1解析：由题图可知，①是形成配子的过程，基因型为AaBb的个体产生AB、Ab、aB、ab4种类型的配子，因此遵循自由组合定律；②是受精作用，由于雌雄配子的结合是随机的，因此配子间的结合方式M是16种；③是受精卵发育成个体的基因型及表型，基因型为AaBb的个体自交后代的基因型是9种，图中表型是3种，且为12∶3∶1，说明A_B_和A_bb或aaB_表型相同。植株产生的雌雄配子种类相等，数量不一定相等。该植株测交后代的基因型及比例是AaBb∶Aabb∶aaBb∶aabb＝1∶1∶1∶1，性状分离比是2∶1∶1。答案：A

新知探究(三)自由组合定律在育种中的应用【探究·深化】[问题驱动]

两种具有不同性状的玉米，其中一种具有籽粒多、不抗黑粉病性状，另一种具有籽粒少、抗黑粉病性状。若要利用这两种玉米，培育出同时具有籽粒多、抗黑粉病两种性状的玉米新品种。请思考下列问题：(1)怎样将籽粒多和抗黑粉病两种性状结合到一起？提示：通过杂交育种。(2)得到所需性状后可以将种子直接卖给农民作为良种吗？为什么？提示：不能。因为所需性状的种子可能是杂合子。(3)如果籽粒多(A)对籽粒少(a)是显性，不抗病(B)对抗病(b)是显性，假定两个亲本玉米品种都是纯合子，请绘出育种过程的遗传图解。提示：[重难点拨]

利用自由组合定律培育不同品种的思路1．培育杂合子品种：在农业生产上，可以将杂种一代作为种子直接利用，如水稻、玉米等。其特点是具有杂种优势，即品种高产、抗性强，但种子只能种一年。培育基本步骤如下：选取符合要求的纯种双亲(P)杂交(♀×

)→F1(即为所需品种)。2．培育隐性纯合子品种：选取双亲杂交,子一代自交,子二代―→选出符合要求的类型就可以推广。(3)实例：现有基因型为BBEE和bbee的两种植物或动物，欲培育基因型为BBee的植物或动物品种，育种过程用遗传图解表示如下：【典题·例析】[例1]家兔的黑色对白色为显性，短毛对长毛为显性。控制这两对相对性状的基因可自由组合。下列关于利用黑色短毛纯种兔和白色长毛纯种兔培育出黑色长毛纯种兔的做法，错误的是

(

)A．黑色短毛纯种兔×白色长毛纯种兔，得F1B．选取健壮的F1个体自交，得F2C．从F2中选取健壮的黑色长毛兔与白色长毛兔测交D．根据测交结果，选取F2中稳定遗传的黑色长毛雌、雄兔[解析]

设相关基因为A、a，B、b，根据题意分析可知，黑色短毛纯种兔和白色长毛纯种兔的基因型分别是AABB、aabb，利用它们杂交得F1，F1基因型为AaBb，A正确；家兔属于雌雄异体动物，不能进行自交，B错误；可以选用F1个体杂交，得F2。从F2中选取健壮的黑色长毛兔(A_bb)与白色长毛兔(aabb)测交，C正确；根据测交结果，选取F2中稳定遗传的黑色长毛雌、雄兔(AAbb)，D正确。[答案]

B[例2]豌豆的高茎对矮茎为显性，圆粒对皱粒为显性，控制这两对相对性状的基因可以自由组合。高茎豌豆产量更高，皱粒豌豆味道更甜美。现有高茎圆粒和矮茎皱粒两个纯合豌豆品种，某实验基地欲通过传统杂交育种方法培育出高茎皱粒新品种。以下是该实验基地设计的育种计划，请将该计划补充完整：(1)第一年：①将两个纯合品种的豌豆种子分别种植在不同地块上，获得亲本植株；②以高茎圆粒豌豆为母本，在自花传粉前对母本进行________和套袋，在适宜时期取矮茎皱粒豌豆花粉对母本进行人工传粉；③收获F1种子。(2)第二年：①种植F1种子，获得F1植株。任其自交，收获F2种子；②保留F2种子中的________。(3)第三年：①种植上年选出的F2种子，获得F2植株；②保留F2植株中的________，该植株占当年植株总数的________。③任其自交，单独收获每株F2上的F3种子，获得多份F3种子。这些F3种子共有______种基因型。(4)第四年：①________________________________________，获得F3植株；②任其自交产生F4种子，从不发生性状分离的地块的植株上获得所需纯种。[解析]设两对性状分别受A、a和B、b控制。先让高茎圆粒和矮茎皱粒两个纯合豌豆品种杂交获得子一代双杂合子高茎圆粒(AaBb)，再让子一代逐代自交，选择每一代的高茎皱粒(A_bb)，直到不再发生性状分离。(1)第一年：豌豆是严格的自花传粉植物，为避免其自花传粉，所以自花传粉前需对母本进行人工去雄和套袋处理。(2)第二年：种植F1种子，后代发生了性状分离，保留F2种子中的皱粒种子(bb)。(3)第三年：种植上年选出的F2种子中的皱粒种子，获得F2植株；保留F2植株中的高茎植株，基因型为A_bb，该植株占当年植株总数的3/4。F2自交，后代基因型有3种，分别是AAbb、Aabb、aabb。(4)第四年：在不同地块上单独种植每株F2上的F3种子，获得F3植株；再自交产生F4种子，从不发生性状分离的地块的植株上获得所需纯种。[答案]

(1)②人工去雄(或去雄)

(2)①皱粒种子(3)②高茎植株3/4

③3

(4)①在不同地块上单独种植每株F2上的F3种子归纳拓展————————————————————————————动物中优良品种的选育与植物的杂交育种不同植物的杂交育种一般需要连续自交，既保留了优良品种又能不断提高纯合比例；动物如果需要获得双隐性个体，一旦出现即是所需，如果需要获得显性个体，可以通过一次测交实验来鉴定其是否为纯合优良品种。————————————————————————————————【应用·体验】1．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，两对性状独立遗传，用一个纯合易感病的矮秆(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ddRrB．F2中既抗病又抗倒伏的个体占3/16C．上述育种方法叫杂交育种D．从F2中可以直接选育出矮秆抗病新品种解析：纯合易感病的矮秆基因型是ddrr，纯合抗病高秆的基因型是DDRR，二者杂交获得的F1为高秆抗病(DdRr)，F1自交，F2中出现既抗病又抗倒伏的新类型(ddR_)占3/16，上述育种方法属于杂交育种，A、B、C正确；从F2中不能直接选育出矮秆抗病新品种，D错误。答案：D

2．杂交育种是植物育种的常规方法，其选育纯合新品种的一般方法是

(

)A．根据杂种优势原理，从