資源簡介

第5單元 遺傳的基本規律和伴性遺傳
第2課　基因的自由組合定律
[復習目標]　1.在闡明基因的自由組合定律的過程中，在理解生物的變異及生物多樣性的基礎上，形成生物進化觀。(生命觀念)　2.通過基因分離定律與自由組合定律的關系解讀，研究自由組合定律的解題規律及方法，培養歸納與概括、演繹與推理及邏輯分析能力。(科學思維)　3.通過個體基因型的探究與自由組合定律的驗證實驗，掌握實驗操作的方法，培養實驗設計及結果分析的能力。(科學探究)　4.利用所學知識解釋、解決生產、生活中有關遺傳的問題。(社會責任)
考點一　自由組合定律的發現
1．兩對相對性狀雜交實驗的“假說—演繹”分析
[教材深挖]
(1)(必修2 P9圖1－6拓展)黃色圓粒豌豆種子中的黃色指的是種皮顏色還是子葉的顏色？
提示：子葉的顏色。
(2)(必修2 P10旁欄思考)要得到遺傳因子組成為YyRr的黃色圓粒豌豆，親代除黃色圓粒和綠色皺粒外，還可以有哪些類型？
提示：黃色皺粒(遺傳因子組成為YYrr)和綠色圓粒(遺傳因子組成為yyRR)雜交，可獲得遺傳因子組成為YyRr的黃色圓粒豌豆。
2．自由組合定律
(1)細胞學基礎
(2)實質、發生時間及適用范圍
[教材深挖]
(必修2 P12旁欄思考)孟德爾在總結遺傳規律時，是否用到了歸納法？
提示：歸納法是從一類事物的一個個具體事實中總結出這類事物共性的邏輯思維方法。孟德爾在進行豌豆雜交實驗時，研究了7對相對性狀各自的遺傳結果，發現了F2中顯性性狀個體與隱性性狀個體的數量比約為3∶1，由此總結出遺傳因子的傳遞規律，這個過程中就運用了歸納法。
3．孟德爾成功的原因分析
[教材深挖]
(必修2 P12思考·討論)在豌豆雜交實驗之前，孟德爾曾花了幾年時間研究山柳菊，結果卻一無所獲，其原因主要有①山柳菊沒有既容易區分又可以連續觀察的相對性狀；②山柳菊有時進行有性生殖，有時進行無性生殖；③山柳菊的花小，難以做人工雜交實驗。
[易錯辨析]
1．F2的9∶3∶3∶1性狀分離比一定依賴于雌雄配子的隨機結合。(√)
2．若雙親豌豆雜交后子代表型之比為1∶1∶1∶1，則兩個親本基因型一定為YyRr×yyrr。(×)
3．基因自由組合定律是指F1產生的4種類型的雄配子和雌配子可以隨機結合。(×)
4．F1產生基因型為YR的雌配子和基因型為YR的雄配子數量之比為1∶1。(×)
5．孟德爾提出了遺傳因子、基因型和表型的概念。(×)
1．用分離定律分析兩對相對性狀的雜交實驗
(1)過程分析
F2 1YY(黃)、2Yy(黃) 1yy(綠)
1RR(圓)、2Rr(圓) 1YYRR、2YyRR、2YYRr、4YyRr(黃圓) 1yyRR、2yyRr(綠圓)
1rr(皺) 1YYrr、2Yyrr(黃皺) 1yyrr(綠皺)
(2)結果分析：F2共有9種基因型，4種表型
2．自由組合、連鎖、互換的分析
方式 條件
自由組合 至少有兩對等位基因，位于非同源染色體上
連鎖 兩對或兩對以上的等位基因位于一對同源染色體上
互換 減數分裂Ⅰ前期四分體中的同源染色體上的非姐妹染色單體片段交換，改變配子類型及比例
(1)以兩對等位基因為例分析自由組合和連鎖
自由組合 連鎖
圖示
配子 AB∶Ab∶aB∶ab＝1∶1∶1∶1 AB∶ab＝1∶1 Ab∶aB＝1∶1
(2)“連鎖”類題目的計算技巧
以上圖為例，讓其自交：
①先計算其中一對等位基因自交結果：AA∶Aa∶aa＝1∶2∶1。
②根據連鎖情況，有A必有B，有a必有b，對上述比例進行補充：AABB∶AaBb∶aabb＝1∶2∶1。
(3)連鎖和互換類型分析：
若基因型為AaBb的個體測交后代出現四種表型，但基因型及比例為AaBb∶Aabb∶aaBb∶aabb＝42%∶8%∶8%∶42%，測交結果“兩大”“兩小”，且“兩兩相同”，出現這一結果的可能原因是A和B連鎖，a和b連鎖，位于同一對同源染色體上，且部分初級性母細胞在減數分裂形成四分體時期，同源染色體的非姐妹染色單體發生互換，產生四種類型配子，其類型及比例為AB∶Ab∶aB∶ab＝42%∶8%∶8%∶42%。
命題點1　圍繞自由組合定律發生條件、過程及實質考查科學思維
1．(2022·岳陽一模)某植物的兩對等位基因分別用Y、y和R、r表示，若基因型為YyRr的該植物個體自交，F1的基因型及比例為Y_R_∶Y_rr∶yyR_∶yyrr＝9∶3∶3∶1。下列敘述不是該比例出現的必要條件的是(　　)
A．兩對等位基因Y、y和R、r位于非同源染色體上
B．兩對等位基因Y、y和R、r各控制一對相對性狀
C．減數分裂產生的雌雄配子不存在差別性致死現象
D．受精過程中各種基因型的雌雄配子的結合是隨機的
解析：選B。只要兩對等位基因Y、y和R、r位于非同源染色體上，無論各控制一對相對性狀還是同時控制一對相對性狀，基因型為YyRr的植株自交，后代的基因型及比例均為Y_R_∶Y_rr∶yyR_∶yyrr＝9∶3∶3∶1。
2.已知三對基因在染色體上的位置情況如圖所示，且三對基因分別單獨控制三對相對性狀，下列說法正確的是(　　)
A．三對基因的遺傳遵循基因的自由組合定律
B．基因型為AaDd的個體與基因型為aaDd的個體雜交的后代會出現4種表型，比例為3∶3∶1∶1
C．如果基因型為AaBb的個體在產生配子時沒有發生互換，則它只產生4種配子
D．基因型為AaBb的個體自交，后代會出現4種表型，比例為9∶3∶3∶1
解析：選B。A、a和D、d基因以及B、b和D、d基因的遺傳遵循基因的自由組合定律，但A、a和B、b基因的遺傳不遵循基因的自由組合定律；基因A、a與基因D、d遵循自由組合定律，因此基因型為AaDd的個體與基因型為aaDd的個體雜交的后代會出現4種表型，比例為(1∶1)×(3∶1)＝3∶3∶1∶1；如果基因型為AaBb的個體在產生配子時沒有發生互換，則它只產生2種配子；由于A、a和B、b基因的遺傳不遵循基因的自由組合定律，因此，基因型為AaBb的個體自交，后代不一定會出現4種表型且比例不會為9∶3∶3∶1。
命題點2　圍繞自由組合定律的驗證及基因與染色體的關系考查科學探究
3．某植物的高莖(B)對矮莖(b)為顯性，花粉粒長形(D)對圓形(d)為顯性，花粉粒非糯性(E)對糯性(e)為顯性，非糯性花粉遇碘液變藍色，糯性花粉遇碘液呈棕色。現有品種甲(BBDDee)、乙(bbDDEE)、丙(BBddEE)和丁(bbddee)，進行了如下兩組實驗：
親本 F1生殖細胞
組合一 甲×丁 BDe∶Bde∶bDe∶bde＝4∶1∶1∶4
組合二 丙×丁 BdE∶Bde∶bdE∶bde＝1∶1∶1∶1
下列敘述錯誤的是(　　)
A．由組合一可知，基因B/b和基因D/d位于同一對同源染色體上
B．組合一利用F1自交能驗證基因的自由組合定律
C．由組合二可知，基因E/e和基因B/b位于不同對同源染色體上，利用F1自交，所得F2中雜合子占3/4
D．利用花粉鑒定法(檢測F1花粉性狀)驗證基因的自由組合定律，可選用的親本組合有甲×丙
解析：選B。由分析可知，B/b和D/d位于同一對同源染色體上，A正確。組合一中得出結論：B/b和D/d位于同一對同源染色體上，不遵循自由組合定律；對等位基因E/e而言，又因為F1產生的生殖細胞只含有e基因，因此組合一利用F1自交無法驗證基因的自由組合定律，B錯誤。由分析可知，B/b和E/e位于兩對同源染色體上，遵循自由組合定律；F1(BbddEe)自交所得的F2中純合子所占的比例為4/16＝1/4，所以F2中雜合子所占的比例為1－1/4＝3/4，C正確。可通過觀察F1花粉粒的形狀和花粉遇碘液的顏色來驗證基因的自由組合定律，因此兩親本雜交后F1中應同時含有D/d和E/e，符合條件的組合有乙×丁和甲×丙，D正確。
4．豌豆莖的高矮由一對等位基因D/d控制，現以自然種植的多株高莖豌豆和矮莖豌豆為親本進行雜交產生F1。回答下列問題：
(1)高莖豌豆與矮莖豌豆雜交產生的F1均表現高莖的原因是__________________。
F1自交產生的F2出現3∶1的性狀分離比，產生這一分離比需要滿足的條件還有①______________________________；②各種類型配子活力相同；③各類配子參與受精的概率相同；④______________________。
(2)豌豆容易感染白粉病，現將一個抗白粉病基因B導入F1的染色體上。請設計一個最簡單的實驗，以探究抗白粉病基因是否與控制莖高矮的基因在一對同源染色體上。
實驗設計思路：__________________。
結果與結論：①若后代的表型及比例為_______________，則基因B與基因D、d位于兩對同源染色體上。
②若后代的表型及比例為________________________________________，則基因B與基因D、d位于一對同源染色體上，且沒有發生互換。
解析：(1)因為豌豆是自花傳粉、閉花受粉植物，自然條件下為純種，且高莖對矮莖為完全顯性，因此高莖豌豆與矮莖豌豆雜交后代表現為高莖。只有F1產生D、d配子的比例為1∶1、各種類型配子活力相同、配子參與受精的概率相同、各受精卵的存活率相等，F1自交產生的F2才出現3∶1的性狀分離比。(2)讓F1自交產生F2，統計F2的表型及比例，可證明基因B與基因D/d的位置關系。若后代抗病高莖∶抗病矮莖∶感病高莖∶感病矮莖＝9∶3∶3∶1，則基因B與基因D、d位于兩對同源染色體上；若后代的表型及比例為抗病高莖∶感病矮莖＝3∶1或抗病高莖∶感病高莖∶抗病矮莖＝2∶1∶1，則基因B與基因D、d位于一對同源染色體上，且沒有發生互換。
答案：(1)豌豆是自花傳粉、閉花受粉植物，自然條件下為純種，且高莖對矮莖為完全顯性　①F1產生D、d配子的比例為1∶1　④各受精卵的存活率相等　(2)F1自交產生F2，統計F2的表型及比例　①抗病高莖∶抗病矮莖∶感病高莖∶感病矮莖＝9∶3∶3∶1　②抗病高莖∶感病矮莖＝3∶1或抗病高莖∶感病高莖∶抗病矮莖＝2∶1∶1
[技法提煉]　驗證兩對基因是否位于兩對同源染色體上的方法
驗證方法 結論
自交法 F1自交后代的性狀分離比為9∶3∶3∶1或其變形(9∶7、9∶3∶4、9∶6∶1等)，則符合基因的自由組合定律，由位于兩對同源染色體上的兩對等位基因控制
測交法 F1測交后代的性狀比例為1∶1∶1∶1或其變形(1∶3、1∶2∶1等)，則符合基因的自由組合定律，由位于兩對同源染色體上的兩對等位基因控制
花粉鑒定法 F1若產生4種花粉，比例為1∶1∶1∶1，則符合自由組合定律
單倍體育種法 取花藥離體培養，用秋水仙素處理單倍體幼苗，若植株有4種表型，比例為1∶1∶1∶1，則符合自由組合定律
考點二　自由組合定律應用的題型突破
題型1　“拆分法”求解自由組合定律計算問題
題型分類 解題規律 示例
種類問題 配子類型(配子種類數) 2n(n為等位基因對數) AaBbCCDd產生配子種類數為23＝8種
配子間結合方式 配子間結合方式種類數等于配子種類數的乘積 AABbCc×aaBbCC配子間結合方式種類數為4×2＝8種
子代基因型(或表型)種類 雙親雜交(已知雙親基因型)，子代基因型(或表型)等于各性狀按分離定律所求基因型(或表型)的乘積 AaBbCc×Aabbcc，基因型為3×2×2＝12種，表型為2×2×2＝8種
概率問題 基因型(或表型)的比例 按分離定律求出相應基因型(或表型)的比例，然后利用乘法原理進行組合 AABbDd×aaBbdd，F1中AaBbDd所占的比例為1×1/2×1/2＝1/4
純合子或雜合子出現的比例 按分離定律求出純合子的概率的乘積為純合子出現的比例，雜合子概率＝1－純合子概率 AABbDd×AaBBdd雜交，AABBdd所占比例為1/2×1/2×1/2＝1/8
[對點突破]
1．已知A與a、B與b、D與d三對等位基因自由組合且為完全顯性，基因型分別為AabbDd、AaBbDd的兩個個體進行雜交。下列關于雜交后代的推測，正確的是(　　)
A．雜合子占的比例為7/8
B．基因型的種類有18種，AabbDd個體占的比例為1/16
C．與親本基因型不同的個體占的比例為1/4
D．表型有6種，aabbdd個體占的比例為1/32
解析：選A。純合子的比例為1/2×1/2×1/2＝1/8，則雜合子占的比例為1－1/8＝7/8，A正確；基因型種類有3×2×3＝18(種)，AabbDd個體占的比例為1/2×1/2×1/2＝1/8，B錯誤；與親本基因型相同的個體占1/2×1/2×1/2＋1/2×1/2×1/2＝1/4，則與親本基因型不同的個體占的比例為1－1/4＝3/4，C錯誤；子代表型有2×2×2＝8(種)，aabbdd個體占的比例為1/4×1/2×1/4＝1/32，D錯誤。
題型2　“逆向組合法”推斷親本基因型問題
(1)利用基因填充法解答自由組合遺傳題
①根據親本和子代的表型寫出親本和子代的基因填充式，如基因式可表示為A_B_、A_bb。
②根據基因填充式推出基因型(此方法只適用于親本和子代表型已知且顯隱性關系已知時)。
(2)根據子代表型及比例推測親本基因型
規律：根據子代表型及比例拆分為分離定律的分離比，確定每一對相對性狀的親本基因型，再組合。如：
①9∶3∶3∶1 (3∶1)(3∶1) (Aa×Aa)(Bb×Bb)。
②1∶1∶1∶1 (1∶1)(1∶1) (Aa×aa)(Bb×bb)。
③3∶3∶1∶1 (3∶1)(1∶1) (Aa×Aa)(Bb×bb)。
④3∶1 (3∶1)×1 (Aa×Aa)(BB×BB)或(Aa×Aa)(BB×Bb)或(Aa×Aa)(BB×bb)或(Aa×Aa)(bb×bb)。
[對點突破]
2．豌豆的花色和花的位置分別由基因A、a和B、b控制，基因型為AaBb的豌豆植株自交獲得的子代表型及比例是紅花頂生∶白花頂生∶紅花腋生∶白花腋生＝9∶3∶3∶1。將紅花腋生與白花頂生豌豆植株作為親本進行雜交得到F1，F1自交得到的F2表型及比例是白花頂生∶紅花頂生∶白花腋生∶紅花腋生＝15∶9∶5∶3，則親本植株的基因型是(　　)
A．AAbb與aaBB　　　 B．Aabb與aaBB
C．AAbb與aaBb D．Aabb與aaBb
解析：選B。根據題意分析，紅花腋生的基因型為A_bb，白花頂生的基因型為aaB_，兩者雜交得到的F1自交，F2表型及比例是白花頂生∶紅花頂生∶白花腋生∶紅花腋生＝15∶9∶5∶3，其中白花∶紅花＝5∶3，說明F1為1Aa、1aa，頂生∶腋生為3∶1，說明F1為Bb，因此親本紅花腋生的基因型為Aabb，白花頂生的基因型為aaBB。
3．玉米種子顏色由三對等位基因控制，符合基因自由組合定律。A、C、R基因同時存在時為有色，其余基因型都為無色。一棵有色種子的植株Z與三棵植株雜交得到的結果為：AAccrr×Z→有色∶無色＝1∶1；aaCCrr×Z→有色∶無色＝1∶3；aaccRR×Z→有色∶無色＝1∶1；Z植株的基因型為(　　)
A．AaCCRr B．AACCRr
C．AaCcrr D．AaCcRR
解析：選A。已知玉米有色種子必須同時具備A、C、R三個基因，否則為無色。則有色種子的基因型為A_C_R_，其余基因型都為無色。一棵有色種子的植株Z與三棵植株雜交得到的結果為：①AAccrr×Z→有色∶無色＝1∶1，說明有色種子的比例為1/2×1×1，則植株Z的基因型是A_CcRR或A_CCRr；②aaCCrr×Z→有色∶無色＝1∶3，則有色種子的比例算式1/4×1×1不存在，只能是1/2×1/2×1，則植株Z的基因型是AaC_Rr；③aaccRR×Z→有色∶無色＝1∶1，說明有色種子的比例為1/2×1×1，則植株Z的基因型是AaCCR_或AACcR_。根據上面三個過程的結果可以推知，該有色植株的基因型為AaCCRr。
題型3　“十字交叉法”解答遺傳病的概率計算問題
(1)當兩種遺傳病之間具有“自由組合”關系時，各種患病情況的概率分析如下：
(2)根據序號所示進行相乘得出相應概率再進一步拓展如表：
序號 類型 計算公式
① 同時患兩病概率 mn
② 只患甲病概率 m(1－n)
③ 只患乙病概率 n(1－m)
④ 不患病概率 (1－m)(1－n)
拓展求解 患病概率 ①＋②＋③或1－④
[對點突破]
4．人體耳垂離生(A)對連生(a)為顯性，眼睛棕色(B)對藍色(b)為顯性，兩對基因自由組合。一個棕眼離生耳垂的男人與一個藍眼離生耳垂的女人婚配，生了一個藍眼連生耳垂的孩子。倘若他們再生育，未來子女為藍眼離生耳垂、藍眼連生耳垂的幾率分別是(　　)
A．1/4，1/8 B．1/8，1/8
C．3/8，1/8 D．3/8，1/2
解析：選C。根據題意分析可知，棕眼離生耳垂的男人基因型為A_B_，藍眼離生耳垂的女人基因型為A_bb，生了一個藍眼連生耳垂的孩子，其基因型為aabb，因此，父母的基因型為AaBb和Aabb，所以他們再生育，未來子女為藍眼離生耳垂的幾率是1/2×3/4＝3/8；未來子女為藍眼連生耳垂的幾率是1/2×1/4＝1/8。
題型4　控制遺傳性狀的基因對數的判斷
(1)巧用“性狀比之和”，快速判斷控制遺傳性狀的基因的對數
①自交情況下，得到的“性狀比之和”是4的幾次方，就說明自交的親代中含有幾對等位基因；
②測交情況下，得到的“性狀比之和”是2的幾次方，則該性狀就由幾對等位基因控制。
(2)兩步法分析涉及多對等位基因的遺傳問題
第一步，確定控制某性狀的等位基因的對數：常用“拆分法”把題中出現的概率——如1/64進行拆分，即1/64＝(1/4)3，從而推測控制一對相對性狀的等位基因對數(3對)。
第二步，弄清各種表型對應的基因型。弄清這個問題以后，用常規的方法推斷出子代的基因型種類或某種基因型的比例，然后進一步推斷出子代表型的種類或某種表型的比例。
(3)利用(3/4)n、(1/4)n推導
依據n對等位基因自由組合且為完全顯性時，F2中每對等位基因都至少含有一個顯性基因的個體所占比例是(3/4)n，隱性純合子所占比例是(1/4)n，可快速推理基因型。
[對點突破]
5．已知某種植物籽粒的紅色和白色為一對相對性狀，這一對相對性狀受到多對等位基因的控制。某研究小組將若干個籽粒紅色與白色的純合親本雜交，結果如圖所示。下列相關說法錯誤的是(　　)
A．控制紅色和白色相對性狀的基因分別位于三對同源染色體上
B．第Ⅰ、Ⅱ組雜交組合產生的F1的基因型均可能有3種
C．第Ⅲ組雜交組合中F1的基因型只有1種
D．第Ⅰ組的F1測交后代中紅色和白色的比例為3∶1
解析：選D。根據第Ⅲ組產生的F2的比例為63∶1，總份數為64(43)，說明控制該性狀的基因有三對，它們分別位于三對同源染色體上，并且F1的基因型只有AaBbCc 1種；根據第Ⅰ、Ⅱ組F2的性狀比例分別為3∶1、15∶1可知，第Ⅰ組的F1的基因型中只有一對基因為雜合，另兩對基因為隱性純合，則第Ⅰ組的F1的基因型有3種，第Ⅱ組的F1的基因型中有兩對基因為雜合，另一對基因為隱性純合，則第Ⅱ組的F1的基因型有3種；由于第Ⅰ組的F1只能產生兩種配子，因此，它與aabbcc個體測交產生的后代中紅色和白色的比例為1∶1。
[真題演練]
1．(2021·浙江6月選考)某玉米植株產生的配子種類及比例為YR∶Yr∶yR∶yr＝1∶1∶1∶1。若該個體自交，其F1中基因型為YyRR個體所占的比例為(　　)
A．1/16　　　　　　 B．1/8
C．1/4 D．1/2
解析：選B。分析題干信息可知：該玉米植株產生的配子種類及比例為YR∶Yr∶yR∶yr＝1∶1∶1∶1，其中Y∶y＝1∶1，R∶r＝1∶1，故推知該植株基因型為YyRr，若該個體自交，其F1中基因型為YyRR個體所占的比例為1/2×1/4＝1/8，B正確。
2．(2021·全國乙卷)某種二倍體植物的n個不同性狀由n對獨立遺傳的基因控制(雜合子表現顯性性狀)。已知植株A的n對基因均雜合。理論上，下列說法錯誤的是(　　)
A．植株A的測交子代會出現2n種不同表型的個體
B．n越大，植株A測交子代中不同表型個體數目彼此之間的差異越大
C．植株A測交子代中n對基因均雜合的個體數和純合子的個體數相等
D．n≥2時，植株A的測交子代中雜合子的個體數多于純合子的個體數
解析：選B。若n＝1，則植株A測交會出現2(21)種不同的表型，若n＝2，則植株A測交會出現4(22)種不同的表型，以此類推，當n對等位基因測交時，會出現2×2×2×2×…＝2n種不同的表型，A正確；n越大，植株A測交子代中表型的種類數目越多，但各表型的比例相等，與n的大小無關，B錯誤；植株A測交子代中n對基因均雜合的個體數和純合子的個體數相等，占子代個體總數的比例均為，C正確；植株A的測交子代中，純合子的個體數所占比例為，雜合子的個體數所占比例為1－，當n≥2時，雜合子的個體數多于純合子的個體數，D正確。
3．(2022·全國乙卷)某種植物的花色有白、紅和紫三種，花的顏色由花瓣中色素決定，色素的合成途徑是：白色紅色紫色。其中酶1的合成由基因A控制，酶2的合成由基因B控制，基因A和B位于非同源染色體上，回答下列問題：
(1)現有紫花植株(基因型為AaBb)與紅花雜合體植株雜交，子代植株表型及其比例為________________；子代中紅花植株的基因型是________________；子代白花植株中純合體所占的比例是________________。
(2)已知白花純合體的基因型有2種。現有1株白花純合體植株甲，若要通過雜交實驗(要求選用1種純合體親本與植株甲只進行1次雜交)來確定其基因型，請寫出所選用的親本基因型、預期實驗結果和結論。__________。
解析：(1)由題干信息可以推出，紅花雜合體植株的基因型為Aabb，其與紫花植株(基因型為AaBb)雜交，子代紅花植株的基因型為AAbb(所占比例為1/4×1/2＝1/8)和Aabb(所占比例為1/2×1/2＝1/4)，所占比例之和為3/8；子代白花植株的基因型為aaBb(所占比例為1/4×1/2＝1/8)和aabb(所占比例為1/4×1/2＝1/8)，所占比例之和為1/4；子代紫花植株的基因型為AABb(所占比例為1/4×1/2＝1/8)和AaBb(所占比例為1/2×1/2＝1/4)，所占比例之和為3/8。(2)白花純合體植株甲的基因型為aaBB或aabb；若選擇白花純合個體(基因型為aaBB或aabb)與其雜交，子代植株全部表現為白花；若選擇紫花純合個體(基因型為AABB)與其雜交，子代植株全部表現為紫花；若選擇紅花純合個體(基因型為AAbb)與其雜交，若子代全部表現為紫花，則植株甲的基因型為aaBB，若子代全部表現為紅花，則植株甲的基因型為aabb。
答案：(1)紫花∶紅花∶白花＝3∶3∶2　AAbb和Aabb　1/2　(2)選用的親本基因型為AAbb。預期實驗結果和結論：若子代植株全開紫花，則植株甲的基因型為aaBB；若子代植株全開紅花，則植株甲的基因型為aabb
[長句特訓]
　某種玉米的莖稈顏色由三對獨立遺傳的基因(A、a，B、b，C、c)控制，至少要有一對基因隱性純合時才表現為紫莖，否則為綠莖。現有甲、乙兩種紫莖玉米品系，若分別自交，子代均為紫莖，若甲、乙品系雜交，子代均為綠莖。回答下列問題：
設問形式1　逆向推理類命題
(1)為探究上述甲、乙品系雜交的基因型組合類型，某同學將甲乙雜交所得的綠莖玉米自交，統計F2植株的表型，結果為綠莖占9/16，請寫出甲、乙雜交基因型組合的一種可能的情況：___________。
設問形式2　科學探究類命題
(2)已知上述甲乙兩品系間有兩對基因不同，現有一株紫莖玉米(丙)，與純合綠莖玉米只有一對基因有差異，請設計實驗探究植株丙的基因型是否與甲、乙之一的基因型相同？(寫出實驗思路及可能的結果結論即可)
實驗思路：_____________________________。
結果結論：_________________。
解析：(1)如果甲乙雜交所得的綠莖玉米自交(A_B_C_)，F2植株的表型綠莖占9/16＝3/4×3/4，說明F1含有兩對等位基因，則甲、乙雜交基因型組合有三種，其中的一種可能的情況：AABBcc×aaBBCC(或AABBcc×AAbbCC或AAbbCC×aaBBCC)。(2)實驗思路如下：丙與甲、乙分別雜交，觀察子代表型及其比例。結果結論：若子代均為綠莖(A_B_C_)則說明丙與甲、乙基因型均不同，例如丙是aaBBCC，甲是AAbbCC，乙是AABBcc，子代都是A_B_C_。若其中有一組雜交子代為紫莖，則丙與甲、乙其中之一相同，例如丙是aaBBCC，甲也是aaBBCC，則子代都是紫莖aaBBCC。
答案：(1)AABBcc×aaBBCC(或AABBcc×AAbbCC或AAbbCC×aaBBCC)　(2)丙與甲、乙分別雜交　子代若均為綠莖，則說明丙與甲、乙基因型均不同；若其中有一組雜交子代為紫莖，則丙與甲、乙其中之一相同
第2課　基因的自由組合定律
[基礎練透]
1．某個體的基因型為AaBBDdEe，每對基因均獨立遺傳。下列說法正確的是(　　)
A．該個體可產生16種基因型的配子
B．該個體自交后代有27種基因型
C．該個體自交后代中純合子所占的比例為1/64
D．該個體測交后代中基因型與親本相同的個體占1/8
解析：選B。解決自由組合定律的問題可拆成每對基因的分離定律來解決，分別求每對基因的結果并最后乘積。該個體可產生2×1×2×2＝8種基因型的配子，A錯誤；該個體自交后代有3×1×3×3＝27種基因型，B正確；該個體自交后代中純合子所占的比例為1/2×1×1/2×1/2＝1/8，C錯誤；測交是與隱性純合子雜交，該個體測交后代中基因型與親本相同的個體占1/2×0×1/2×1/2＝0，D錯誤。
2．果蠅的灰身(A)與黑身(a)、大脈翅(B)與小脈翅(b)是兩對相對性狀，相關基因位于常染色體上且獨立遺傳。灰身大脈翅的雌蠅和灰身小脈翅的雄蠅雜交，子代中47只為灰身大脈翅，49支為灰身小脈翅，17只為黑身大脈翅，15只為黑身小脈翅。下列說法錯誤的是(　　)
A．親本中雌雄果蠅的基因型分別為AaBb和Aabb
B．親本雌蠅產生卵的基因組成種類數為4種
C．子代中表型為灰身大脈翅個體的基因型有4種
D．子代中灰身小脈翅雌雄個體相互交配的子代中會出現黑身小脈翅個體
解析：選C。親本中灰身雌果蠅與灰身雄果蠅雜交，后代中灰身與黑身的比為(47＋49)∶(17＋15)＝96∶32＝3∶1，說明兩個親本都是雜合子，即基因型都是Aa，大脈翅雌果蠅與小脈翅雄果蠅雜交，后代中大脈翅與小脈翅的比為(47＋17)∶(49＋15)＝64∶64＝1∶1，說明大脈翅的雌果蠅的基因型為Bb，雄果蠅的基因型為bb，因此可知親本中灰身大脈翅雌果蠅的基因型為AaBb，灰身小脈翅雄果蠅的基因型為Aabb，A正確；親本雌蠅的基因型為AaBb，因此它可產生基因組成為AB、Ab、aB和ab 4種類型的卵細胞，B正確；由于親本的基因型為AaBb和Aabb，所以它們的后代中灰身A_大脈翅B_的基因型有AABb、AaBb兩種基因型，C錯誤；子代中灰身小脈翅雌雄果蠅的基因型均為AAbb和Aabb，因此這些個體相互交配，后代中會出現aabb黑身小脈翅的個體，D正確。
3．已知水稻的抗旱性(A)和多顆粒(B)屬顯性性狀，各由一對等位基因控制且獨立遺傳。現有抗旱、多顆粒植株若干，對其進行測交，子代的性狀分離比為抗旱多顆粒∶抗旱少顆粒∶敏旱多顆粒∶敏旱少顆粒＝2∶2∶1∶1，若這些抗旱多顆粒的植株相互傳粉，后代性狀分離比為(　　)
A．9∶3∶3∶1　　　 B．24∶8∶3∶1
C．15∶5∶3∶1 D．25∶15∶15∶9
解析：選B。由題意可知水稻的抗旱性(A)和多顆粒(B)的遺傳遵循基因的自由組合定律。因此，對測交結果中每一對相對性狀可進行單獨分析，抗旱∶敏旱＝2∶1，多顆粒∶少顆粒＝1∶1，則提供的抗旱、多顆粒植株產生的配子中A∶a＝2∶1，B∶b＝1∶1，讓這些植株相互傳粉，敏旱(aa)占(1/3)2＝1/9，抗旱占8/9，少顆粒(bb)占(1/2)2＝1/4，多顆粒占3/4。根據基因的自由組合定律，后代性狀分離比為(8∶1)×(3∶1)＝24∶8∶3∶1。
4．在豚鼠中，黑色(C)對白色(c)是顯性，毛皮粗糙(R)對毛皮光滑(r)是顯性，能驗證自由組合定律的最佳組合是(　　)
A．黑色光滑×白色光滑→18黑色粗糙∶16白色光滑
B．黑色光滑×白色粗糙→25黑色粗糙
C．黑色粗糙×白色粗糙→15黑色粗糙∶7黑色光滑∶16白色粗糙∶3白色光滑
D．黑色粗糙×白色光滑→10黑色粗糙∶9黑色光滑∶8白色粗糙∶11白色光滑
解析：選D。驗證基因的自由組合定律應該進行測交：CcRr(黑色粗糙)個體與ccrr(白色光滑)個體雜交，后代表型及比例為黑色粗糙∶黑色光滑∶白色粗糙∶白色光滑＝1∶1∶1∶1，說明在F1產生配子時，在等位基因分離的同時，非同源染色體上的非等位基因自由組合，能驗證基因自由組合規律。因此在豚鼠中，黑色(C)對白色(c)、毛皮粗糙(R)對毛皮光滑(r)是顯性，能驗證基因的自由組合定律的最佳雜交組合是黑色粗糙×白色光滑→10黑色粗糙∶9黑色光滑∶8白色粗糙∶11白色光滑≈1∶1∶1∶1。
5．(2022·遼寧模擬)豌豆的花腋生和頂生(受基因A、a控制)，半無葉型和普通葉型(受基因F、f控制)是兩對相對性狀。現利用花腋生普通葉型植株甲、花頂生普通葉型植株乙和花腋生半無葉型植株丙進行雜交實驗，實驗結果如表所示。則甲、乙、丙的基因型分別是(　　)
親本組合 F1的表型及其比例
甲×乙 花腋生普通葉型∶花頂生普通葉型＝1∶1
乙×丙 花腋生普通葉型∶花腋生半無葉型＝1∶1
甲×丙 全部表現為花腋生普通葉型
A．AaFF、aaFF、AAff
B．AaFf、aaFf、AAff
C．AaFF、aaFf、AAff
D．AaFF、aaFf、Aaff
解析：選C。花腋生普通葉型植株甲中花腋生為顯性、普通葉為顯性，即甲為A_F_，花頂生普通葉型植株乙中花頂生為隱性、普通葉為顯性，即乙為aaF_，甲(A_F_)×乙(aaF_)，后代全為普通葉，說明甲和乙中關于葉型的基因型中有一個是顯性純合子(FF)，有一個是雜合子(Ff)，后代花腋生∶花頂生＝1∶1，即甲中關于花腋生的基因組成為Aa。甲(AaF_)×丙(A_ff)雜交，后代全部表現為普通葉型，說明甲中關于葉型的基因型為FF，即甲的基因型為AaFF。則乙的基因型為aaFf，甲和丙雜交后代全為花腋生，說明丙中關于花腋生的基因型為AA，故丙的基因型為AAff。
6．(2022·石家莊模擬)袁隆平曾研發兩個水稻新品種：一是把吸鎘的基因敲除的“低鎘稻”，二是耐鹽堿的“海水稻”，有關遺傳分析具體見表。下列敘述錯誤的是(　　)
水稻品種 相關基因 基因所在位置 表型
普通水稻 — — 高鎘不耐鹽
海水稻 A＋ 2號染色體 高鎘耐鹽
低鎘稻 B－ 6號染色體 低鎘不耐鹽
注：A＋表示轉入的耐鹽基因，B－表示吸鎘基因被敲除，普通水稻不含耐鹽基因但含有吸鎘基因，基因型用A－A－B＋B＋表示。A＋對A－為顯性，B＋B－為中鎘稻。
A．B＋對B－為不完全顯性
B．A＋基因與B＋基因遺傳時遵循基因的自由組合定律
C．欲檢驗海水稻是否為純合子，最簡便的方法是測交
D．可采用雜交育種的方法獲得能穩定遺傳的低鎘耐鹽水稻
解析：選C。B＋B－為中鎘稻，由此可見，B＋對B－為不完全顯性，A正確；由表格可知，A＋基因與B＋基因分別位于2號和6號染色體上，即兩對基因位于非同源染色體上，因此遵循基因的自由組合定律，B正確；欲檢驗海水稻是否為純合子，最簡便的方法是讓該海水稻進行自交，若后代出現性狀分離，則為雜合子，反之為純合子，C錯誤；通過雜交育種可將低鎘和耐鹽的優良性狀集中在一起，獲得能穩定遺傳的低鎘耐鹽水稻，D正確。
7．(多選)某植物花的紅色和白色受多對等位基因控制，用該種植物的三個基因型不同的紅花純系(甲、乙、丙)分別與白花純系雜交，其子一代都開紅花，子二代都出現了白花植株，且紅花和白花的比例分別為15∶1、63∶1、4095∶1。下列描述正確是(　　)
A．這對相對性狀至少受6對等位基因控制
B．只有當每對基因都有顯性基因存在時才表現為紅色
C．讓甲和乙雜交，其子二代開白花概率的最大值是1/64
D．讓甲與白花純系雜交的子一代測交，其子代紅花∶白花為3∶1
解析：選AD。由分析可知，控制花色的基因遵循基因的自由組合定律，紅花和白花的比例分別為15∶1、63∶1、4095∶1，說明只有純隱性個體才會表現為白花；子二代中紅花和白花的比例為15∶1時，說明子一代有2對基因是雜合的；子二代中紅花和白花的比例為63∶1時，說明子一代有3對基因是雜合的；子二代中紅花和白花的比例為4095∶1也就是(1/4)6＝1/4096時，說明子一代有6對基因是雜合的，A正確。由以上分析可知，只要所有等位基因中任何一對有顯性基因存在就會表現為紅色，B錯誤。讓甲和乙雜交，如果兩個體的顯性基因均不同，由以上分析可知，不同的顯性基因有2＋3＝5對，則子二代開白花的概率的最大值是(1/4)5＝1/1024，如果有相同的顯性基因，則沒有開白花的個體，C錯誤。讓甲與白花純系雜交，子一代有2對基因是雜合的，子一代測交，其子代紅花∶白花為3∶1，D正確。
8．(2022·安徽鳳陽中學模擬)某自花傳粉植物的紫苗(A)對綠苗(a)為顯性，緊穗(B)對松穗(b)為顯性，黃種皮(D)對白種皮(d)為顯性。假設這三對等位基因是自由組合的。現以綠苗緊穗白種皮的純合品種作母本，以紫苗松穗黃種皮的純合品種作父本進行雜交實驗，結果F1表現為紫苗緊穗黃種皮。回答下列問題：
(1)如果只考慮穗型和種皮顏色這兩對性狀，請寫出F2的表型及其比例__________________。
(2)如果生產上要求長出的植株一致表現為紫苗緊穗黃種皮，那么播種F1植株所結的全部種子后，長出的全部植株是否都表現為紫苗緊穗黃種皮？為什么？_________________。
(3)如果需要選育綠苗松穗白種皮的品種，那么能否從播種F1植株所結種子長出的植株中選到？為什么？______________。
(4)如果雜交失敗，導致自花受粉，則子代植株的表型為________________，基因型為________。
解析：(1)由題意可知，紫苗(A)對綠苗(a)，緊穗(B)對松穗(b)，黃種皮(D)對白種皮(d)是三對相對性狀，其遺傳符合自由組合規律，則用于雜交實驗的母本(綠苗緊穗白種皮的純合品種)的基因型為aaBBdd，父本(紫苗松穗黃種皮純合品種)的基因型是AAbbDD，其雜交F1基因型為AaBbDd，三對基因全為雜合，表型全為紫苗緊穗黃種皮，播種F1植株所結的種子長成的植株為F2植株，如果只考慮穗型和種皮顏色兩對性狀，則F2就會有四種表型，為緊穗黃種皮∶緊穗白種皮∶松穗黃種皮∶松穗白種皮＝9∶3∶3∶1。(2)F1植株(AaBbDd)是雜合子，自交后會發生性狀分離，所結的全部種子的基因型有27種，有純合子也有雜合子，長出的全部植株有8種表型，因此播種F1植株所結種子長出的全部植株不都表現為紫苗緊穗黃種皮。(3)如果需要選育綠苗松穗白種皮(aabbdd)，F1植株所結的全部種子的基因型中有aabbdd，該基因型種子長出的植株即是綠苗松穗白種皮，因此能從播種F1植株所結種子長出的植株中選育綠苗松穗白種皮的品種，即F1植株三對基因都是雜合的，F2能分離出表現綠苗松穗白種皮的類型。(4)如果雜交失敗，導致自花受粉，則母本綠苗緊穗白種皮的純合品種(aaBBdd)自交后，子代是綠苗緊穗白種皮(aaBBdd)。
答案：(1)緊穗黃種皮∶緊穗白種皮∶松穗黃種皮∶松穗白種皮＝9∶3∶3∶1　(2)不是，因為F1植株是雜合體，F2會發生性狀分離　(3)能，因為F1植株三對基因都是雜合的，F2能分離出表現綠苗松穗白種皮的類型　(4)綠苗緊穗白種皮　aaBBdd
[能力提升]
9．豌豆灰種皮(G)對白種皮(g)為顯性，黃子葉(Y)對綠子葉(y)為顯性，兩對基因獨立遺傳。現將基因型為GGyy與ggYY的豌豆植株雜交，再讓F1自交得F2。下列相關結論錯誤的是(　　)
A．F1植株上所結的種子，種皮細胞的基因組成是GgYy
B．F1植株上所結的種子，子葉顏色的分離比為黃色∶綠色＝3∶1
C．若F2自交，F2植株上所結的種子，種皮顏色的分離比為5∶3
D．若F2自交，F2植株上所結的種子，灰種皮綠子葉與白種皮黃子葉的比為9∶5
解析：選C。F1植株上所結種子的種皮是母本的珠被發育來的，基因型與母本相同，故種皮基因型為GgYy；Yy自交后代基因型及比例為YY∶Yy∶yy＝1∶2∶1，所以子葉的顏色是黃色∶綠色＝3∶1；F2植株所結種子種皮顏色分離比為3∶1；F2自交，F2所結種子中，灰種皮占3/4，白種皮占1/4，黃子葉占5/8，綠子葉占3/8，所以灰種皮綠子葉與白種皮黃子葉比為9∶5。
10．(2022·煙臺模擬)如圖表示孟德爾揭示兩個遺傳定律時，所選用的豌豆實驗材料及其體內相關基因控制的性狀顯隱性及其在染色體上的分布。下列敘述正確的是(　　)
甲　　　 　乙　　 　丙　　　　丁
A．甲、乙個體減數分裂時可以恰當地揭示孟德爾自由組合定律的實質
B．丙個體YyRr自交子代表型比例為9∶3∶3∶1屬于孟德爾的假說內容
C．丁個體DdYyrr測交子代會出現四種表型，比例為1∶1∶1∶1
D．孟德爾用假說—演繹法揭示基因分離定律時，可以選甲、乙、丙、丁為材料
解析：選D。用兩對等位基因的減數分裂揭示自由組合定律的實質，個體必須含有兩對等位基因，甲只有一對等位基因，乙也只有一對等位基因，A錯誤；YyRr自交后代的表型比例是9∶3∶3∶1，是實驗現象，不是提出的假說，B錯誤；丁個體Y(y)與D(d)連鎖，不遵循自由組合定律，因此丁個體DdYyrr測交子代表型是2種，比例為1∶1，C錯誤；孟德爾揭示分離定律，用至少具有一對相對性狀的個體進行，因此甲、乙、丙、丁都可以作為材料，D正確。
11．(多選)科研人員為探究月季連續開花與非連續開花這一對相對性狀的遺傳特點。假設一：該性狀由兩對常染色體上的兩對等位基因(A、a，B、b)控制，aabb表現為連續開花。假設二：該性狀由一對常染色體上的兩對等位基因(A、a，B、b)控制，aabb表現為連續開花。用純合親本進行如下雜交實驗，下列相關敘述錯誤的是(　　)
雜交組合一：P連續開花(父本)×非連續開花(母本)→F1非連續開花
雜交組合二：P非連續開花(父本)×連續開花(母本)→F1非連續開花
A．依據實驗結果推斷：控制上述月季開花性狀的基因位于細胞核中
B．若該性狀遺傳符合假設一，則非連續開花的基因型有8種
C．若該性狀遺傳符合假設一，F1測交子代中連續開花∶非連續開花＝1∶1，則F1的基因型是AAbb
D．若該性狀遺傳符合假設二，F1自由交配后代中連續開花∶非連續開花＝16∶84，則F1配子AB∶ab∶Ab∶aB＝6∶6∶1∶1
解析：選CD。雜交組合二的母本是連續開花，如果基因位于細胞質中，雜交組合二后代表型應該與母本相同，表現為連續開花；雜交組合一與雜交組合二是正反交實驗，但是雜交子代結果相同，則控制上述月季開花性狀的基因位于細胞核中，而不是細胞質中，A正確。雜交組合一和雜交組合二說明非連續開花對連續開花是顯性性狀，若月季這一相對性狀由位于兩對常染色體上的兩對等位基因(A、a，B、b)控制，則連續開花的基因型是aabb，非連續開花的基因型是A_B_、A_bb、aaB_，有8種，B正確。將F1與連續開花(aabb)親本雜交，子代表型及比例為連續開花∶非連續開花＝1∶1，則F1的基因型是Aabb或aaBb，則非連續開花親本的基因型AAbb或aaBB，C錯誤。若月季這一相對性狀由位于一對常染色體上的兩對等位基因(A、a，B、b)控制，則純合連續開花(aabb)與純合非連續開花(AABB)月季雜交，所得F1(AaBb)相互傳粉，如果F1形成配子時不發生互換現象，會產生配子類型及比例為AB∶ab＝1∶1，相互傳粉后，后代表型及比例為連續開花∶非連續開花＝1∶3，與題意不符，故F1通過減數分裂產生配子時發生互換現象，由后代連續開花∶非連續開花＝16∶84得aabb占16/100，可得配子比例為4/10ab、4/10AB、1/10Ab、1/10aB，配子的類型及比例為AB∶ab∶Ab∶aB＝4∶4∶1∶1，D錯誤。
12．(2022·泰安一模)豌豆的高莖對矮莖為完全顯性，由一對等位基因B、b控制；花腋生對頂生為完全顯性，由另一對等位基因D、d控制。某生物興趣小組取純合豌豆做了如下實驗：
高莖腋生×矮莖頂生→F1：高莖腋生，F1自交→F2：高莖腋生∶高莖頂生∶矮莖腋生∶矮莖頂生＝66∶9∶9∶16，分析實驗結果可以得出以下結論：
(1)因為____________________________________，所以，高莖和矮莖、腋生和頂生分別由一對等位基因控制，遵循基因的分離定律。
(2)因為____________________________________，所以，高莖和矮莖、腋生和頂生兩對基因的遺傳不遵循基因的自由組合定律。
(3)該小組同學針對上述實驗結果提出了假說：
①控制上述性狀的兩對等位基因位于________對同源染色體上；
②F1通過減數分裂產生的雌雄配子的比例都是BD∶Bd∶bD∶bd＝4∶1∶1∶4；
③雌雄配子隨機結合。
為驗證上述假說，請設計一個實驗并寫出預期實驗結果。
實驗設計：_______________________________________。
預期結果：______________________________。
解析：(1)分析實驗結果，F2中高莖和矮莖的比＝(66＋9)∶(9＋16)＝3∶1，腋生和頂生的比＝(66＋9)∶(9＋16)＝3∶1，所以高莖和矮莖、腋生和頂生分別由一對等位基因控制，遵循基因的分離定律。(2)但F2中四種表型的比不等于9∶3∶3∶1，所以高莖和矮莖、腋生和頂生兩對基因的遺傳不遵循基因的自由組合定律。(3)針對上述實驗結果可提出假說：控制上述性狀的兩對等位基因位于同一對同源染色體上；F1通過減數分裂過程中部分同源染色體的非姐妹染色單體發生互換，產生的雌雄配子的比例都是BD∶Bd∶bD∶bd＝4∶1∶1∶4，雌雄配子隨機結合產生的結果。為驗證上述假說，可設置測交實驗進行驗證，即將兩純合親本雜交得到的F1與純合矮莖頂生的豌豆雜交，觀察并統計子代的表型及比例。若所得子代出現四種表型，且比例為：高莖腋生∶高莖頂生∶矮莖腋生∶矮莖頂生＝4∶1∶1∶4，則上述假設成立。
答案：(1)F2中高莖和矮莖的比為3∶1，腋生和頂生的比也為3∶1　(2)F2中四種表型的比不等于9∶3∶3∶1　(3)①一　③將兩純合親本雜交得到的F1與純合矮莖頂生的豌豆雜交，觀察并統計子代的表型及比例　所得子代出現四種表型，且比例為：高莖腋生∶高莖頂生∶矮莖腋生∶矮莖頂生＝4∶1∶1∶4

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