資源簡介

第1節　孟德爾的豌豆雜交實驗(一)
【學習目標】
1.基于豌豆花的特點,聯系人工授粉,歸納豌豆作為遺傳實驗材料的優點。(生命觀念、科學思維)
2.寫出一對相對性狀的雜交實驗過程及結果并進行分析和解釋,通過設計測交實驗驗證分離定律,掌握驗證分離定律的方法。(科學思維、科學探究)
3.基于一對相對性狀的雜交實驗的分析,提出假說對實驗結果進行解釋,培養假說—演繹法的科學思維,認同勇于創新、探索求真的科學精神。(科學思維、科學探究)
4.通過對性狀分離比的模擬實驗,學會分析后代相關遺傳因子組成及計算相對性狀的比例。(科學思維)
第1課時　一對相對性狀的雜交實驗過程和解釋
【自主預習】
一、遺傳規律中常用的符號及概念
1.遺傳學常用符號及含義
符號 P F1 F2 × ♀ ♂
含義 親代 子一代 子二代 自交 雜交 雌性 雄性
2.基本概念辨析
(1)傳粉類
Ⅰ.兩性花和單性花
Ⅱ.　自花傳粉　:兩性花的花粉落到同一朵花的雌蕊的柱頭上的傳粉方式。
Ⅲ.　異花傳粉　:兩朵花之間的傳粉過程。
Ⅳ.父本和母本:不同植株的花進行異花傳粉時,供應花粉的植株叫作　父本　,接受花粉的植株叫作　母本　。
(2)交配類
Ⅰ.雜交:不同種、屬的動物或植物進行交配或結合。廣義上是指　遺傳因子組成不同　的個體間相互交配的過程,如AA×aa、Aa×AA。
Ⅱ.自交:植物體中自花傳粉和雌雄異花的同株傳粉。廣義上講,遺傳因子組成　相同　的個體間進行的交配均可稱為自交,如AA×AA、Aa×Aa、aa×aa。
Ⅲ.測交:F1與　隱性純合子　雜交,主要用來推測F1的遺傳因子組成。
Ⅳ.正交與反交:若甲(♀)×乙(♂)為正交,則乙(♀)×甲(♂)為反交,正、反交是相對而言的,如正交為Aa(♀)×aa(♂),則反交為　aa(♀)×Aa(♂)　。
(3)性狀類
性狀:生物體的形態特征和生理特性的總稱。
Ⅰ.相對性狀:一種生物的　同一　性狀的不同表現類型。
Ⅱ.顯性性狀:具有相對性狀的兩純種親本雜交,F1　顯現出來　的性狀。
Ⅲ.隱性性狀:具有相對性狀的兩純種親本雜交,F1未顯現出來的性狀。
Ⅳ.性狀分離:雜種后代中,同時出現　顯性性狀　和　隱性性狀　的現象。
(4)遺傳因子類
Ⅰ.顯性遺傳因子:控制顯性性狀的遺傳因子。
Ⅱ.隱性遺傳因子:控制　隱性性狀　的遺傳因子。
(5)個體類
Ⅰ.純合子(純種):遺傳因子組成相同的個體,自交后代　不發生　性狀分離。
Ⅱ.雜合子(雜種):遺傳因子組成不同的個體,自交后代　發生　性狀分離。
二、豌豆用作遺傳實驗材料的優點和操作方法
1.優點
(1)自花傳粉,閉花受粉(自交),自然狀態下一般都是　純種　。
(2)具有多對　易于區分　的相對性狀,且能　穩定　地遺傳給后代。
(3)豌豆花較大,便于人工雜交操作。
2.人工異花傳粉的過程
去雄:除去母本　未成熟　花的全部雄蕊
↓
套袋:套上紙袋,　避免外來花粉的干擾　
↓
　傳粉　:待去雄花的雌蕊成熟時,采集另一植株的花粉,涂(撒)在去雄花的雌蕊的柱頭上
↓
再套袋:　防止外來花粉的干擾　,保證雜交所得到的種子是人工授粉后所結
三、一對相對性狀的雜交實驗及對分離現象的解釋
1.實驗過程
正(反)交:
P(親本)　　　　(♀)高莖×矮莖(♂)
　　　　↓
F1(子一代) 　　　高莖
　　　　↓
F2(子二代) 　　高莖∶矮莖
性狀分離比 　　　3 ∶ 1
反(正)交:
P(親本)　　　　(♂)高莖×矮莖(♀)
　　　　↓
F1(子一代) 　　　高莖　
　　　　↓
F2(子二代) 　　高莖∶矮莖
性狀分離比 　　　3 ∶ 1　
2.對分離現象的解釋
提出假說:
(1)生物的性狀是由　遺傳因子　決定的。顯性遺傳因子決定顯性性狀,用大寫字母(如D)表示;隱性遺傳因子決定隱性性狀,用小寫字母(如d)表示。
(2)在體細胞中,遺傳因子是　成對　存在的。
(3)生物體在形成生殖細胞——配子時,成對的遺傳因子彼此　分離　,分別進入不同的配子中。配子中只含有每對遺傳因子中的　一個　。
(4)受精時,雌雄配子的結合是　隨機　的。
【合作探究】
任務1　探究一對相對性狀的雜交實驗
活動1　閱讀課本P2~3,了解孟德爾的學習背景及植物雜交實驗的歷程。下圖為人工異花傳粉的示意圖,結合下圖回答問題
1.根據你對豌豆的了解,試分析豌豆作為實驗材料能成功的原因。
提示　①豌豆是兩性花植物,自花傳粉、閉花受粉,自然狀態下一般為純種,用豌豆做人工雜交實驗,結果可靠且容易分析;②豌豆有易于區分的性狀,便于觀察和分析實驗結果;③豌豆的花大,易于進行人工雜交實驗;④豌豆的生長周期短,所以實驗周期短,得出實驗結果的時間也短;⑤豌豆易于栽培,實驗成本低,容易進行;⑥豌豆的籽粒多,進行數學統計時得出的實驗結果更接近理論值;⑦豌豆籽粒包裹在豆莢中,不會散落種子,實驗結果更真實。
2.圖中的高莖豌豆花是父本還是母本 操作①是什么 應該在什么時候進行 為什么
提示　圖中的高莖豌豆花是母本。操作①是去雄。應該在花蕊成熟前進行。因為在雄蕊成熟前去雄才能避免豌豆閉花受粉。
3.圖中的操作①②能否連續進行 操作②前后有什么特殊操作 為什么
提示　不能,操作①完成時雌蕊還未成熟,要等雌蕊成熟后才能進行操作②。操作②前后均要套袋處理。避免外來花粉對實驗結果的影響。
4.試分析玉米作為遺傳實驗材料的優點并完成下表。
玉米的特點 作為遺傳實驗材料的優點
雌雄同株異花
有易于區分的性狀
生長周期短
籽粒較多
提示　單性花便于人工授粉　易于觀察和分析實驗結果　實驗周期短,得出實驗結果的時間短　產生的后代數量多,統計更準確
5.根據上表中玉米的特點,推測對玉米進行人工異花傳粉的流程,嘗試用文字和箭頭進行書寫。
提示　開花前套袋→傳粉→套袋。
活動2　閱讀課本P4~5,了解一對相對性狀雜交實驗的過程,觀察并分析實驗結果,思考以下問題
1.子一代高莖性狀是否只由母本決定 為什么
提示　不是。無論是用高莖豌豆作母本(正交),還是作父本(反交),雜交后產生的第一代總是高莖。
2.為什么子一代只表現為高莖,而F2又出現了矮莖
提示　高莖是顯性性狀,矮莖是隱性性狀,矮莖性狀在子一代中只是隱而未現,并沒有消失。
3.與一般的研究方法相比,孟德爾還采取了哪些措施
提示　孟德爾沒有停留在對實驗現象的觀察與描述上,而是對F2中不同相對性狀的個體進行數量統計,分析F2中高莖植株與矮莖植株之間的數量關系。
4.豌豆的一對相對性狀雜交實驗的結果能否定融合遺傳的觀點嗎 為什么
提示　能。豌豆雜交實驗中F2表現出了一定的性狀分離比,而融合遺傳的觀點表明兩親本的遺傳物質融合在一起,F2不會表現出一定的性狀分離比。
5.3∶1的性狀分離比是偶然得出的嗎
提示　不是,孟德爾還對豌豆的其他6對相對性狀進行了雜交實驗,結果也都接近3∶1。
例1　孟德爾通過做豌豆的一對相對性狀(高莖和矮莖)的雜交實驗所發現的問題是(　　)。
A.高莖為顯性,由顯性遺傳因子決定
B.高莖受遺傳因子的控制,矮莖不受遺傳因子的控制
C.F1只有高莖豌豆,F2中同時出現了高莖和矮莖豌豆,且高莖∶矮莖=3∶1
D.豌豆的體細胞中遺傳因子成對存在,配子中的遺傳因子單個存在
【答案】　C
【解析】　孟德爾在做豌豆的高莖和矮莖的雜交實驗時,所發現的問題是F1中只有高莖豌豆,但F2中同時出現了高莖和矮莖豌豆,且高莖∶矮莖=3∶1,C符合題意。
對點練1　具有一對相對性狀的純合親本雜交,子二代中(　　)。
A.所有的統計結果都等于3∶1
B.統計的樣本足夠大時才符合3∶1
C.性狀按3∶1的分離比出現
D.統計的樣本越小,越接近3∶1
【答案】　B
【解析】　孟德爾之后,科學家們在繼續研究中發現,只有滿足大樣本,即實驗群體足夠大時,才能實現孟德爾統計的比例關系。樣本越小,一般越偏離3∶1;樣本越大,一般越接近3∶1。
任務2　對分離現象的解釋
活動3　閱讀孟德爾對分離現象提出的假說,基于雜交實驗的事實,完成圖解并分析遺傳因子傳遞的規律
1.若決定顯性性狀的遺傳因子用大寫字母(如D)表示,決定隱性性狀的遺傳因子用小寫字母(如d)表示,那么高莖和矮莖該如何表示 據F2中出現性狀分離的事實分析,體細胞中的遺傳因子是單個存在的還是成對存在的 如何表示 思考上述問題并完成圖1。
提示　高莖用D表示,矮莖用d表示。遺傳因子在體細胞中是成對存在的。可用兩個字母表示。圖1填空:DD　dd　Dd　DD或Dd　dd。
2.生殖細胞中的遺傳因子是單個存在的還是成對存在的 在產生F2的過程中,雌雄配子怎樣結合才能使F2中出現性狀分離且分離比為3∶1 請完成圖2。
提示　F1中要產生d配子才能使F2中出現矮莖個體,這說明生殖細胞中的遺傳因子是單個存在的。在產生F2的過程中,雌雄配子間應隨機結合。
3.D、d兩種雄配子的數目是否相等 雄配子D與雌配子D的數目是否相等
提示　D、d兩種雄配子的數目是相等的。一般雄配子數目遠遠多于雌配子,所以雄配子D的數目要遠多于雌配子D。
4.據圖從配子的形成和隨機組合的角度分析,F2中出現3∶1的性狀分離比的原因是什么
提示　F1產生配子時D、d分離,雌雄個體中配子比例均為D∶d=1∶1,受精時雌雄配子隨機結合,F2中有1/4DD、1/2Dd表現為顯性性狀,1/4dd表現為隱性性狀,性狀分離比為3∶1。
5.閱讀課本P4表1-1,孟德爾的實驗數據是否支持樣本數量越大,結果越接近理論值
提示　支持。表中統計數量最少的是豆莢顏色(未成熟),綠色∶黃色=2.82∶1,自交結果偏差最大;表中統計數量最多的是子葉顏色,黃色∶綠色=3.01∶1,自交結果偏差最小。
6.結合上面的問題,F2要出現3∶1的性狀分離比需要滿足哪些條件
提示　(1)F1形成的配子數量相等且活力相等;(2)雌雄配子結合的機會相等;(3)F2中的不同遺傳因子組成的個體存活率相等;(4)觀察的子代樣本數量足夠大;(5)顯性遺傳因子對隱性遺傳因子的顯性作用是完全的,且這種顯隱性關系始終是一致的。
認知生成
1.遺傳圖解的書寫要求
(1)親本:符號“P”、遺傳因子組成、性狀,雜交(×)、自交( )符號。
(2)配子:寫出配子的種類,若過于復雜可省略配子。
(3)子代:符號“F1”、遺傳因子組成及比例、性狀及分離比。
2.規范的遺傳圖解應該包括以下幾個基本要點
(1)左側標注:一般在遺傳圖解的左側用遺傳學符號或文字作出鮮明的標識,代表這一行表示的內容,起到引領作用。如:P、配子、F1、F2等。
(2)明確寫出親代和子代的遺傳因子組成、性狀表現。有時還需要在旁邊標上雄性、雌性等(或♂、♀符號),尤其是題中明確要求了須標注父本和母本、要區分正交和反交時。
(3)寫出雜交(×)、自交( )符號,以及表示遺傳因子在上下代之間傳遞關系的箭頭(注意不是線段)。
(4)寫出最后一代的相關比例。
例2　下圖為某同學畫出的某生物的遺傳圖解,不正確的評價是(　　)。
A.個體和配子的遺傳因子書寫都正確
B.箭頭和連線都正確
C.符號齊全且都正確
D.漏寫了親代、子代的表型
【答案】　C
【解析】　圖中缺少雜交符號,C不正確;遺傳圖解要求寫出表型,圖中漏寫了親代、子代的表型,D正確。
對點練2　進行豌豆雜交實驗時,孟德爾選擇的一對性狀是子葉顏色,豌豆子葉黃色(Y)對綠色(y)為顯性。下表是孟德爾用雜交法得到的子一代(F1)分別作父本、母本進行雜交的實驗結果,下列說法正確的是(　　)。
A.圖示雌配子Y與雄配子Y數目相等
B.③的子葉顏色與F1相同
C.①和②都是黃色子葉,③是綠色子葉
D.產生F1的親本一定是YY(♀)和yy(♂)
【答案】　C
【解析】　豌豆產生的雄配子數目多于雌配子,A錯誤;F2中①②③的遺傳因子組成分別是Yy、Yy、yy,故①②的子葉顏色為黃色,③的子葉顏色為綠色,B錯誤,C正確;產生F1的親本的遺傳因子組成可能是YY(♀)和yy(♂),也可能是YY(♂)和yy(♀),D錯誤。
素能提升　花粉鑒定法驗證分離定律問題(科學解釋能力)
　　水稻的非糯性和糯性是一對相對性狀,非糯性花粉中所含的淀粉為直鏈淀粉,遇碘變藍黑色,而糯性花粉中所含的是支鏈淀粉,遇碘變橙紅色。現在用純種的非糯性水稻和純種的糯性水稻雜交,取F1花粉加碘液染色,并在顯微鏡下觀察,得到的實驗結果為半數花粉呈藍黑色,半數呈橙紅色。玉米、高粱等也都有類似的花粉分離現象。請回答下列問題:
1.F1花粉出現這種比例的原因是什么
提示　F1水稻細胞中含有一個控制支鏈淀粉合成的遺傳因子和一個控制直鏈淀粉合成的遺傳因子。在F1形成配子時,兩個遺傳因子分離,分別進入不同的配子中,含支鏈淀粉遺傳因子的配子合成支鏈淀粉,遇碘變橙紅色;含直鏈淀粉遺傳因子的配子合成直鏈淀粉,遇碘變藍黑色,其比例為1∶1。
2.實驗結果驗證了什么
提示　分離定律,即在F1形成配子時,成對的遺傳因子發生分離,分離后的遺傳因子分別進入不同的配子中。
3.如果讓F1自交,F2中花粉有幾種類型
提示　有兩種類型。
例3　(不定項)水稻的非糯性和糯性是一對相對性狀,其中非糯性對糯性為顯性。非糯性的花粉和籽粒所含淀粉為直鏈淀粉,遇碘呈藍黑色,糯性的花粉和籽粒所含淀粉為支鏈淀粉,遇碘呈橙紅色。讓純種非糯性水稻和純種糯性水稻雜交所得的F1自交,收集F1花粉和F2籽粒,分別滴加碘液并觀察、統計結果。下列敘述錯誤的是(　　)。
A.觀察花粉需要借助顯微鏡,而籽粒可用肉眼直接觀察
B.觀察、統計得到的藍黑色和橙紅色花粉的比例是1∶1
C.觀察、統計得到的藍黑色和橙紅色籽粒的比例是3∶1
D.若用碘液進一步處理全部F2的花粉,則藍黑色∶橙紅色=5∶3
【答案】　D
【解析】　花粉是雄配子,是細胞,需要借助顯微鏡才能觀察,而籽粒是種子,可用肉眼直接觀察,A正確;若用A、a表示決定相關性狀的遺傳因子,則純種非糯性水稻的遺傳因子組成為AA,純種糯性水稻的遺傳因子組成為aa,雜交所得的F1遺傳因子組成為Aa,即F1的花粉為A∶a=1∶1,結合題干可知,觀察、統計得到的藍黑色和橙紅色花粉的比例是1∶1,B正確;結合B項的分析,F1的遺傳因子組成為Aa,F1自交得到的F2遺傳因子組成及比例為AA∶Aa∶aa=1∶2∶1,則觀察、統計得到的藍黑色籽粒(A_)和橙紅色籽粒(aa)的比例是3∶1,C正確;結合C項的分析可知,F2的花粉遺傳因子組成及比例為A∶a=1∶1,故若用碘液進一步處理全部F2的花粉,則藍黑色∶橙紅色=1∶1,D錯誤。
【隨堂檢測】
課堂小結 課堂小測
判斷正誤。 (1)豌豆是嚴格的自花傳粉、閉花受粉植物,因此,難以進行人工雜交。 (×) (2)玉米是單性花,自然狀態下不存在純種。 (×) (3)人工授粉時,要將父本的雌蕊除去。 (×) (4)狗的長毛對兔的短毛是一對相對性狀。 (×) (5)顯性性狀是比隱性性狀優良的性狀。 (×) (6)一對相對性狀的雜交實驗中,F2的性狀分離比一定是3∶1。 (×)
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