第16讲自由组合定律（原卷版）

第16讲自由组合定律（知识清单）学习导航站知识主脉络：可视化思维导图，建立知识框架核心知识库：重难考点总结，梳理必背知识、归纳重点考点1孟德尔两对相对性状的杂交实验★★★☆☆考点2自由组合定律的内容★★★☆☆考点3设计实验，验证自由组合定律★★★★☆考点4杂交选优，培育动植物新品种★★★☆☆考点5自由组合定律的解题规律及方法★★★★☆陷阱预警台：识别高频错误，提供防错策略（大陷阱规避）素养加油站：前沿科研成果或热点问题分析真题挑战场：感知真题，检验成果，考点追溯

考点1孟德尔两对相对性状的杂交实验★★★☆☆1.两对相对性状的杂交实验——提出问题（1）杂交实验（2）实验结果及分析结果结论F1全为黄色圆粒说明为显性性状F2中圆粒：皱粒＝3：1说明F2中黄色：绿色＝3：1说明F2中出现两种亲本性状（黄色圆粒、绿色皱粒），出现两种新性状（绿色圆粒、黄色皱粒）说明两对相对性状之间进行了（3）问题提出①F2中为什么出现新性状组合？②为什么不同类型性状比为9：3：3：1?2.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。②F1产生配子时，彼此分离，可以自由组合。③F1产生配子种类及数量比：。④受精时，雌雄配子的结合是的，配子结合方式有种。（2）遗传图解（3）结果分析：F2共有种基因型，种表型。特别提醒1.YYRR基因型个体在F2中的比例为1/16，在黄色圆粒豌豆中的比例为1/9，注意范围不同，求解比例不同。黄圆中杂合子占8/9，绿圆中杂合子占2/3。2.若亲本是黄皱（YYrr）和绿圆（yyRR），则F2中重组类型为绿皱（yyrr）和黄圆（Y_R_），所占比例为1/16＋9/16＝5/8；亲本类型为黄皱（Y_rr）和绿圆（yyR_），所占比例为3/16＋3/16＝3/8。3.对自由组合现象的验证——演绎推理、实验验证（1）演绎推理过程①方法：设计测交实验，让F1（YyRr）与杂交。②遗传图解预期：孟德尔依据提出的假说，演绎推理出测交实验结果为。（2）实验验证：孟德尔所做的测交实验，无论是以F1作母本还是作父本，结果都预期的设想。4.得出结论：实验结果与演绎结果相符，假说成立。特别提醒1.测交实验子代出现4种比例相等的性状类型的原因是F1是双杂合子，能产生4种数量相等的配子，隐性纯合子只产生一种配子。2.yyRr×Yyrr不属于测交，测交是指F1与隐性纯合子杂交。因此虽然YyRr×yyrr和yyRr×Yyrr这两对杂交组合的后代的基因型相同，但只有YyRr×yyrr称为测交。考点2自由组合定律的内容★★★☆☆1.实质、发生时间及适用范围（1）研究对象：位于染色体上的基因（2）发生时间：减数分裂后期（3）实质：同源染色体上彼此分离的同时，非同源染色体上的自由组合。（4）适用：①进行有性生殖的真核生物的遗传；②适用于细胞遗传，不适用于细胞遗传；③两对或两对以上独立遗传。2.基因自由组合定律的细胞学基础特别提醒1.AaBb个体产生的4种雌配子比例相同，4种雄配子比例相同，但雄配子数远远多于雌配子数。2.同源染色体上的非等位基因不能自由组合。3.配子的随机结合（受精作用）不属于基因的自由组合。3.孟德尔获得成功的原因（1）孟德尔获得成功的原因①正确地选择了实验材料——。②由单因素到多因素的研究方法，即由到多对相对性状的遗传研究。③应用方法对实验结果进行分析。④科学地设计实验程序。对大量实验数据进行分析→进行合理推断→设计验证对现象的推测→得出分离（或自由组合）定律的结论，这种现代科学研究方法叫。（2）孟德尔遗传规律的再发现①1909年，丹麦生物学家约翰逊把“”叫作基因。②因为孟德尔的杰出贡献，他被公认为“遗传学之父”。考点3设计实验，验证自由组合定律★★★★☆1.自交法：双杂合子自交后代的分离比为，则符合基因的自由组合定律，由位于两对同源染色体上的两对等位基因控制。2.测交法：双杂合子测交后代的性状比例为，则符合基因的自由组合定律，由位于两对同源染色体上的两对等位基因控制。3.花粉鉴定法：双杂合子若有四种花粉，比例为，则符合自由组合定律。4.单倍体育种法：取双杂合子花药离体培养，用秋水仙素处理单倍体幼苗，并培育成植株，若植株有四种表型，比例为，则符合自由组合定律。考点4杂交选优，培育动植物新品种★★★☆☆1.植物育种（1）纯合子培育在小麦中，抗倒伏（D）对易倒伏（d）为显性，易染条锈病（T）对抗条锈病（t）为显性。小麦患条锈病或倒伏，会导致减产甚至绝收。由抗倒伏易染条锈病的纯系小麦（DDTT）和易倒伏抗条锈病的纯系小麦（ddtt）杂交，产生F1，再经过，逐代，就可得到符合要求的抗倒伏抗条锈病的新品种（DDtt）。（2）杂种优势遗传组成不同的亲本产生的后代，在、长势、和产量等方面往往超过亲本。杂种优势在自然界中普遍存在。在生产实践中，马铃薯、甘薯等可以进行无性生殖，也可以通过不同品种间的杂交直接获得杂种优势。例如，将黄肉不抗病和白肉抗病两种马铃薯杂交，获得黄肉抗病（AaBb）的马铃薯新品种。直接选留该黄肉抗病个体进行生殖，即可保持其优良性状。2.动物育种动物也可以通过杂交选优培育新品种。例如，中国从国外引进各种类型的荷斯坦牛与国内的黄牛杂交，经过多年选育，形成兼具双方特点的中国荷斯坦牛。特别提醒培育稳定遗传的新品种不一定都需要通过连续自交获得，如用基因型为AAbb和aaBB的亲本，培育出aabb的优良品种，就不需要连续自交，因为隐性性状一旦出现即为纯合子。考点5自由组合定律的解题规律及方法★★★★☆1.已知亲代求子代的“正推型”题目（1）求配子种类及比例（以AaBbCCDd为例）①求产生配子种类数Aa2×2×1×2＝8（种）②求产生ABCD配子的概率基因型AaBbCCDd结果产生配子ABCD配子比例1/21/211/2相乘得1/8③求配子间结合方式AaBbCCDd自交，配子之间的结合方式为（2×2）××（1×1）×＝（种）。（2）求基因型和表型的类型及比例特别提醒计算不同于双亲的表型比例时，可先算与双亲相同表型的比例，然后用1减去与双亲相同表型的比例即可，同理适用于求杂合子的比例。2.已知子代求亲代的“逆推型”题目（1）基因填充法①根据亲本和子代的表型写出亲本和子代的，如基因型可表示为A_B_、A_bb。②根据子代基因型推测亲本基因型（此方法只适用于亲本和子代表型已知，且显隐性关系已知时）。（2）根据子代表型及比例推测亲本基因型规律：根据子代表型比例拆分为分离定律的分离比，确定每一对相对性状的亲本，再组合。如：3.多对基因控制生物性状的分析n对等位基因（完全显性）分别位于n对同源染色体上的遗传规律亲本相对性状的对数12nF1配子种类和比例2种（1：1）122种（1：1）22n种（1：1）nF2表型种类和比例2种（3：1）122种（3：1）22n种（3：1）nF2基因型种类和比例3种（1：2：1）132种（1：2：1）23n种（1：2：1）nF2全显性个体比例（3/4）1（3/4）2（3/4）nF2中隐性个体比例（1/4）1（1/4）2（1/4）nF1测交后代表型种类及比例2种（1：1）122种（1：1）22n种（1：1）nF1测交后代全显性个体或隐性个体比例（1/2）1（1/2）2（1/2）n特别提醒1.某显性亲本的自交后代中，若全显个体的比例为（3/4）n或隐性个体的比例为（1/4）n，可知该显性亲本含有n对杂合基因，该性状至少受n对等位基因控制。2.某显性亲本的测交后代中，若全显性个体或隐性个体的比例为（1/2）n，可知该显性亲本含有n对杂合基因，该性状至少受n对等位基因控制。3.若F2中子代性状分离比之和为4n，则该性状由n对等位基因控制。4.自由组合中的群体自交、测交和自由交配的概率计算问题纯合黄色圆粒豌豆（YYRR）和纯合绿色皱粒豌豆（yyrr）杂交后得F1，F1再得F2，若F2中绿色圆粒豌豆个体和黄色圆粒豌豆个体分别进行、和，所得子代的表型及比例分别如下表所示：项目表型及比例yyR_（绿圆）自交绿色圆粒：绿色皱粒＝测交绿色圆粒：绿色皱粒＝2：1自由交配绿色圆粒：绿色皱粒＝Y_R_（黄圆）自交黄色圆粒：绿色圆粒：黄色皱粒：绿色皱粒＝25：5：5：1测交黄色圆粒：绿色圆粒：黄色皱粒：绿色皱粒＝自由交配黄色圆粒：绿色圆粒：黄色皱粒：绿色皱粒＝64：8：8：15.利用自由组合定律计算患遗传病的概率当两种遗传病之间具有“自由组合”关系时，各种患病情况的概率如下表所示：序号类型计算公式已知患甲病的概率为m不患甲病的概率为1－m患乙病的概率为n不患乙病的概率为1－n①同时患两病的概率m·n②只患甲病的概率m·（1－n）③只患乙病的概率n·（1－m）④不患病的概率（1－m）（1－n）拓展求解患病的概率或1－④只患一种病的概率或1－（①＋④）以上各种情况可概括为如图：6.自由组合定律中9：3：3：1变式分析具相对性状的纯合子亲本杂交，若F2表型比例之和是，不管以什么样的比例呈现，都符合基因的自由组合定律。将异常分离比与正常分离比进行对比，分析合并性状的类型。F1（AaBb）自交后代表型比例原因分析测交后代表型比例9：3：3：1正常的完全显性1：1：1：19：7当双显性基因同时出现时为一种表型，其余的基因型为另一种表型（9A_B_）：（3A_bb＋3aaB_＋1aabb）15：1只要具有显性基因其表型就一致，其余基因型为另一种表型（9A_B_＋3A_bb＋3aaB_）：（1aabb）13：3双显性、双隐性和一种单显性表现为一种性状，另一种单显性表现为另一种性状（9A_B_＋3aaB_＋1aabb）：（3A_bb）或（9A_B_＋3A_bb＋1aabb）：（3aaB_）1：4：6：4：1A与B的作用效果相同，但显性基因越多，其效果越强（1AABB）：（2AaBB＋2AABb）：（4AaBb＋1AAbb＋1aaBB）：（2Aabb＋2aaBb）：（1aabb）陷阱1两对相对性状的杂交实验几点易错点易错表现正确理解认为若双亲豌豆杂交后子代表型之比为1：1：1：1，则两个亲本基因型一定为YyRr×yyrrYyRr×yyrr和Yyrr×yyRr杂交后子代表型之比都为1：1：1：1认为自由组合定律的实质是：等位基因分离的同时，非等位基因自由组合自由组合定律的实质是减数分裂过程中同源染色体上的等位基因彼此分离的同时，非同源染色体上的非等位基因自由组合认为对杂交育种起指导作用的是基因的自由组合定律，和分离定律无关自由组合定律指导杂交育种选配亲本，分离定律指导分析后代是否能稳定遗传一、等位基因间的相互关系1.显隐关系的相对性（1）不完全显性：杂合子中显性性状不能完全掩盖隐性性状，常表现为两者之间的中间性状的现象称为不完全显性。（2）共显性：杂合子中一对等位基因的作用互不干扰，各自控制的表型都能显现出来的现象称为共显性。（3）镶嵌显性：在杂合子中，双亲的性状在不同部位镶嵌存在，称为镶嵌显性。2.致死基因使生物体或细胞不能存活的基因称为致死基因。致死基因可以在个体发育的任何时期起作用，但表现致死效应则是基因和环境共同作用的结果。（1）致死基因也有显隐性之分，由此将致死基因分为显性致死基因和隐性致死基因。①显性致死基因指显性基因具有致死作用，通常为显性纯合致死。②隐性致死基因隐性致死基因只有在纯合时才有致死效应，杂合时则不影响个体的生活力。（2）致死基因的作用可以发生在个体发育的不同阶段，由此将致死分为配子致死和合子致死。①配子致死致死基因在配子时期发生作用，从而不能形成有生活力的配子。②合子致死致死基因在胚胎时期或成体阶段发生作用，从而不能形成活的幼体或个体。注意：致死基因的致死率有时候不一定是100%，可以在0～100%之间变动。如有的基因在某种环境中是致死的，在另一种环境中可能具有正常的生活力；致死率的大小取决于基因和个体所处的生活环境以及个体所携带的其他基因的情况。3.复等位基因在生物群体中，同源染色体相同位点上存在两个以上的等位基因称为复等位基因。复等位基因在自然界中广泛存在，如人的ABO血型遗传。二、非等位基因间的相互作用1.基因互作双杂合的F1自交和测交后代的表型比例分别为9：3：3：1和1：1：1：1，但基因之间相互作用会导致自交和测交后代的比例发生改变。根据表中不同条件，总结自交和测交后代的比例。F1（AaBb）自交后代比例原因分析测交后代比例9：3：3：1正常的完全显性1：1：1：19：7当双显性基因同时出现时为一种表型，其余的为另一种表型1：39：3：4存在aa（或bb）时表现为隐性性状，其余正常表现1：1：29：6：1双显性、单显性、双隐性存在时分别对应一种表型1：2：115：1只要具有显性基因其表型就一致，其余的为另一种表型3：113：3双显性基因、双隐性基因和一种单显性基因存在时表现为一种性状，另一种单显性基因存在时表现为另一种性状3：12.基因遗传效应的累加（1）表现（2）原因：A与B的作用效果相同，显性基因越多，其效果越强。AaBb与AaBb的子代中含0个显性基因的基因型为1aabb，含1个显性基因的基因型为2Aabb、2aaBb，含2个显性基因的基因型为1AAbb、1aaBB、4AaBb，含3个显性基因的基因型为2AABb、2AaBB，含4个显性基因的基因型为1AABB，因此9：3：3：1变化为1：4：6：4：1。三、基因的连锁和互换生物在进行减数分裂形成配子时，位于同一条染色体上的非等位基因通常连锁在一起进入配子，这种现象称为连锁；同时，具有连锁关系的基因在形成配子时，有部分会随着同源染色体上非姐妹染色单体之间的互换而产生基因的新组合类型。自然界中少数生物在减数分裂过程中不会发生染色体互换，只能形成亲本型配子，如雄果蝇和雌家蚕，这种现象称为完全连锁；若出现亲本型多，重组型少的情况，这种现象称为不完全连锁。（1）不同基因之间的连锁程度不同，是由于不同基因在染色体上的距离不同。（2）一般而言，距离越近的两个基因的连锁程度越大，距离越远的两个基因之间发生互换的概率越大。（3）测交后代中重组性状出现的比例可以反映染色体上这两个基因之间的距离。考点预测：一、等位基因关系（高频考点）1.显隐关系的相对性（1）不完全显性：①预测题型：计算题（如金鱼草花色遗传，红花×白花→粉花，F2比例1：2：1）。②易错点：误认为“粉花”是共显性（实际是中间性状）。（2）共显性：①预测题型：ABO血型遗传（ⅠᴬⅠᴮ个体同时表达A、B抗原）。②拓展：MN血型（LᴹLᴺ个体红细胞同时含M、N抗原）。（3）镶嵌显性：预测题型：举例题（如异色瓢虫鞘翅色斑的嵌合表型）。2.致死基因（高频）（1）隐性纯合致死：①预测题型：计算题（如小鼠黄色皮毛基因Aʸ，AʸA×AʸA→子代2：1死亡）。②关键：注意“存活个体比例”与“基因频率”计算。（2）显性纯合致死：预测题型：人类软骨发育不全（Aa×Aa→子代2：1存活）。（3）配子致死：预测题型：花粉致死（如玉米某基因使含a的花粉50%死亡，Aa×aa后代比例偏离1：1）。二、非等位基因互作（必考）1.基因互作比例变形（1）9：7（互补作用）：预测题型：香豌豆花色（两对基因互补，A_B_为紫色，其余为白色）。（2）9：3：4（隐性上位）：预测题型：小鼠毛色（aa掩盖B/b表达，B_A_黑色，bbA_褐色，__aa白色）。（3）15：1（重复作用）：预测题型：荠菜蒴果形状（只要有一个显性基因即表现为三角形）。（4）13：3（抑制效应）：预测题型：家蚕茧色（I基因抑制B基因，I_B_白色，iiB_黄色，__bb白色）。2.累加效应（多基因遗传）计算题：AaBb×AaBb子代显性基因数量与表型对应（1：4：6：4：1）。应用题：人类身高或皮肤颜色（多基因累加，需结合正态分布分析）。三、连锁与互换（难点）1.完全连锁预测题型：雄果蝇的X染色体基因（如白眼w和截翅m完全连锁，F1测交后代仅亲本型）。计算：双杂合子（AaBb）产生的配子类型（仅AB和ab，无重组型）。2.不完全连锁计算重组率：玉米籽粒颜色（C/c）和形状（S/s）连锁，测交后代重组型占8%，则图距为8cM。三点测交：给出三个基因的连锁顺序和重组率，要求绘制遗传图谱（如AB间距5cM，BC间距10cM，AC间距15cM）。3.易错警示（1）区分连锁与自由组合：若测交比例为1：1：1：1，可能为自由组合或完全连锁（需结合雌雄差异，如雄果蝇完全连锁）。（2）双交换的影响：三点测交中，若双交换型比例极低，可能漏算图距（需乘以2）。1．（2025·河南·高考真题）现有二倍体植株甲和乙，自交后代中某性状的正常株：突变株均为3：1.甲自交后代中的突变株与乙自交后代中的突变株杂交，F1全为正常株，F2中该性状的正常株：突变株=9：6（等位基因可依次使用A/a、B/b……）。下列叙述错误的是（）A．甲的基因型是AaBB或AABbB．F2出现异常分离比是因为出现了隐性纯合致死C．F2植株中性状能稳定遗传的占7/15D．F2中交配能产生AABB基因型的亲本组合有6种2．（2025·甘肃·高考真题）某种牛常染色体上的一对等位基因H（无角）对h（有角）完全显性。体表斑块颜色由另一对独立的常染色体基因（M褐色/m红色）控制，杂合态时公牛呈现褐斑，母牛呈现红斑。在下图的杂交实验中，亲本公牛的基因型是（）A．HhMm B．HHMm C．HhMM D．HHMM3．（2025·广东·高考真题）在繁育陶赛特绵羊的过程中，发现一只臀部骨骼肌尤为发达、产肉量高（美臀）的个体。研究发现，美臀性状由单基因（G/g）突变所导致，以常染色体显性方式遗传。此外，美臀性状仅在杂合子中，且G基因来源于父本时才会表现；母本来源的G基因可通过其雄性子代使下一代杂合子再次表现美臀性状。回答下列问题：（1）育种人员将美臀公羊和野生型正常母羊杂交，子一代中美臀羊的理论比例为；选择子一代中的美臀羊杂交，子二代中美臀羊的理论比例为。（2）由于羊角具有一定的伤害性，育种人员尝试培育美臀无角羊。陶赛特绵羊另一条常染色体上R基因的隐性突变导致无角性状产生，如图a进行杂交，P美臀有角羊应作为（填“父本”或“母本”），便于从中选择亲本；若要实现F3中美臀无角个体比例最高，应在中选择亲本基因型为。（3）研究发现，美臀性状由G基因及其附近基因（图b）共同参与调控，其中D基因调控骨骼肌发育，其高表达使羊产生美臀性状；M基因的表达则抑制D基因的表达。来自父本的G基因使D基因高表达，而来自母本、具有相同序列的G基因只促进M基因的表达，这种遗传现象属于。GG基因型个体的体型正常，推测其原因。（4）在育种过程中，较难实现美臀无角性状稳定遗传，考虑到胚胎操作过程较繁琐，可采集并保存，用于美臀无角羊的人工繁育。4．（2025·甘肃·高考真题）大部分家鼠的毛色是鼠灰色，经实验室繁殖的毛色突变家鼠可以是黄色、棕色、黑色或者由此产生的各种组合色。已知控制某品系家鼠毛色的基因涉及常染色体上三个独立的基因位点A、B和D。A基因位点存在4个不同的等位基因：Ay决定黄色，A决定鼠灰色，at决定腹部黄色，a决定黑色，它们的显隐性关系依次为Ay>A>at>a，其中Ay基因为隐性致死基因（AyAy的纯合鼠胚胎致死）。B基因位点存在2个等位基因：B（黑色）对b（棕色）为完全显性。回答下列问题。（1）只考虑A基因位点时，可以产生的基因型有种，表型有种。（2）基因型为AyaBb的黄色鼠杂交，后代表型及其比例为黄色鼠：黑色鼠：巧克力色鼠=8：3：1，产生这种分离比的原因是。（3）黄腹黑背雌鼠和黄腹棕背雄鼠杂交，F1代产生了3/8黄腹黑背鼠，3/8黄腹棕背鼠，1/8黑色鼠和1/8巧克力色鼠。则杂交亲本基因型分别为♀，♂。（4）D基因位点的D基因控制色素的产生，dd突变体呈现白化性状。让白化纯种鼠和鼠灰色纯种鼠杂交，F1代呈现鼠灰色。F1代雌雄鼠交配产生F2代的表型及其比例为鼠灰色：黑