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第2課時　孟德爾實驗方法的啟示、遺傳規(guī)律的再發(fā)現(xiàn)及其應(yīng)用
預(yù)習(xí)案·自主學(xué)習(xí)
一、孟德爾獲得成功的原因
1.正確選用 作為實驗材料是成功的首要條件。
2.在對生物的性狀分析時,首先針對 相對性狀進行研究,再對兩對或多對相對性狀進行研究。
3.對實驗結(jié)果進行 分析。
4.科學(xué)地設(shè)計了實驗的程序,按提出問題→ 　
→合理 →實驗驗證→總結(jié)規(guī)律的科學(xué)實驗程序進行。
豌豆
一對
統(tǒng)計學(xué)
作出假設(shè)
(解釋)
演繹
二、孟德爾遺傳規(guī)律的再發(fā)現(xiàn)
1.1900年,三位科學(xué)家分別重新發(fā)現(xiàn)了孟德爾的論文。
2.1909年,丹麥生物學(xué)家約翰遜將“遺傳因子”命名為 ,并且提出了 和 的概念。
(1)表型:生物個體 的性狀,如豌豆的高莖和矮莖。
(2)基因型:指與表型有關(guān)的 ,如高莖豌豆的基因型是DD或Dd,矮莖豌豆的基因型是dd。
(3)等位基因:指控制 的基因,如D和d。
基因
表型
基因型
表現(xiàn)出來
基因組成
相對性狀
三、孟德爾遺傳規(guī)律的應(yīng)用
1.雜交育種中人們有目的地將具有 的兩個親本雜交,使兩個親本的優(yōu)良性狀組合在一起,再篩選出所需要的優(yōu)良品種。
2.醫(yī)學(xué)實踐中,人們可以依據(jù)分離定律和自由組合定律,對某些遺傳病在后代中的 作出科學(xué)的推斷,從而為遺傳咨詢提供理論依據(jù)。
不同優(yōu)良性狀
患病概率
判斷正誤
(1)孟德爾合理地運用統(tǒng)計學(xué)分析,并通過“測交實驗”對其推理過程及結(jié)果進行檢測。(　 　)
(2)孟德爾提出了遺傳因子、基因型和表型的概念。
(　 　)
提示:孟德爾提出了遺傳因子的概念,但并沒有提出基因型和表型的概念。
×
√
(3)等位基因是指控制相同性狀的基因。(　 )
提示:等位基因是指控制相對性狀的基因。
(4)在相同的環(huán)境下,表型相同,基因型一定相同。(　 )
提示:在完全顯性的情況下,基因型為AA和Aa的個體在相同的環(huán)境下表型相同。
(5)用雜交育種選育顯性純合子的植物時,可以通過連續(xù)自交獲取。(　 　)
×
×
√
探究案·互動探究
小麥高稈(D)對矮稈(d)為顯性,抗銹病(T)對不抗銹病(t)為顯性,兩對基因獨立遺傳。某研究小組利用純合的高稈抗銹病小麥(DDTT)和矮稈不抗銹病小麥(ddtt),通過雜交育種培育出了矮稈抗銹病的新品種,過程如圖。請回答下列問題。
探究一　遺傳規(guī)律的應(yīng)用
(1)寫出圖中所示過程中a、b、c所表示的處理方法。
提示:a過程為雜交,b過程為自交,c過程為連續(xù)自交及篩選。
(2)由圖可知,在哪一代開始出現(xiàn)矮稈抗銹病植株 出現(xiàn)的新品種植株能否直接用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn) 為什么
提示:F2。不能,F2中的矮稈抗銹病植株中既有純合子,也有雜合子,雜合子個體自交后會發(fā)生性狀分離,不能穩(wěn)定遺傳,因此不能直接用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。
(3)雜交育種的方法只適用于植物,不能適用于動物嗎
提示:雜交育種不僅適用于植物,提高植物的產(chǎn)量和品質(zhì),而且也適用于家畜、家禽的育種。
1.某興趣小組用已知基因型為AAbb和aaBB(兩對基因獨立遺傳)的某種植物進行雜交育種實驗。下列關(guān)于他們實驗設(shè)計思路的敘述,不合理的是(　 　)
A.要獲取aabb植株,可從F1中直接選育出表型符合要求的個體
B.要獲取AABB植株,可從F2中選出表型符合要求的個體連續(xù)自交
C.要獲取AaBb植株,可將親代上所結(jié)的種子直接保存進行播種
D.要獲取AaBb植株,可將親本保留起來進行年年制種
√
解析:親本基因型為AAbb和aaBB,子代基因型為AaBb,故在F1中不能得到aabb的個體。
2.人類白化病(a)對正常(A)為隱性,并指(D)對正常(d)為顯性,兩對基因都位于常染色體上且獨立遺傳。一個正常男性與一個只患并指的女性結(jié)婚,生育了一個只患白化病的孩子,則他們再生育一個兩病兼患的兒子的概率為(　 　)
A.1/8 B.1/4 C.1/2 D.1/16
√
解析:一個正常男性(基因型表示為A　dd)與一個只患并指的女性(基因型表示為A　D　)結(jié)婚,生育了一個只患白化病的孩子(基因型為aadd),可知該夫婦的基因型為Aadd、AaDd,則他們再生育一個兩病兼患的兒子(基因型為aaDd)的概率為1/4aa×1/2Dd×1/2男孩=1/16。
“十字交叉法”計算兩種遺傳病的患病概率
序號 類型 計算公式
患甲病概率為m 不患甲病概率為1-m
患乙病概率為n 不患乙病概率為1-n
① 兩病兼患概率 m·n
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
只患一種病概率 ②+③或1-(①+④)
已知A與a、B與b、C與c 3對基因自由組合,分別控制3對相對性狀。基因型分別為AaBbCc、AabbCc的兩個體進行雜交。請回答下列問題。
(1)AaBbCc產(chǎn)生配子的種類、產(chǎn)生AbC配子的概率分別是多少
提示:8種、1/8。
探究二　用分離定律的思想解決自由組合問題
(2)子代基因型、表型的種類分別有多少種
提示:18種、8種。
(3)子代個體中基因型為aabbCc的概率是多少 子代中與兩親本表型不同個體所占比例是多少
提示:1/16、7/16。
1.“拆分法”求解自由組合定律的計算問題
(1)解題思路。
分離定律是自由組合定律的基礎(chǔ)。將多對等位基因的自由組合問題分解為若干分離定律問題分別進行分析,再運用乘法原理進行組合。
(2)常見題型及解題示例。
①種類問題。
題型分類 解題規(guī)律 示例
配子種類數(shù) 2n(n為等位基因?qū)?shù)) AaBbCCDd產(chǎn)生配子種類為2×2×1×2=8(種)
配子間 結(jié)合方式 配子間結(jié)合方式種類數(shù)等于配子種類數(shù)的乘積 AABbCc×aaBbCC,配子間結(jié)合方式有(1×2×2)×
(1×2×1)=8(種)
子代基因 型(或表 型)種類 已知基因型的雙親雜交,子代基因型(或表型)種類數(shù)等于各性狀按分離定律所求基因型(或表型)種類數(shù)的乘積 AaBbCc×Aabbcc,基因型為3×2×2=12(種),表型為2×2×2=8(種)
②概率問題。
題型分類 解題規(guī)律 示例
基因型(或表型)的概率 按分離定律求出相應(yīng)基因型(或表型)的概率,然后利用乘法原理進行組合 AABbDd×aaBbdd,F1中AaBbDd所占比例為1×1/2×1/2=1/4
純合子或雜合子出現(xiàn)的概率 按分離定律求出每對基因純合的概率,乘積為純合子出現(xiàn)的概率,雜合子概率=1-純合子概率 AABbDd×AaBBdd,F1中AABBdd所占比例為1/2×1/2×1/2=1/8
2.“逆向組合法”推測親本基因型
(1)解題思路。
將自由組合定律的性狀分離比拆分成分離定律的分離比分別分析,再運用乘法原理進行逆向組合。
(2)題型示例。
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)或(Aa×aa)(Bb×Bb)。
④3∶1 (3∶1)×1 (Aa×Aa)(BB×　 　)或(Aa×Aa)
(bb×bb)或(AA×　 　)(Bb×Bb)或(aa×aa)(Bb×Bb)。
3.基因型為AAbbCC與aaBBcc的小麥進行雜交,A與a、B與b、C與c三對等位基因獨立遺傳,F1形成的配子種類數(shù)和F2的基因型種類數(shù)分別是(　 　)
A.4和9 B.4和27
C.8和27 D.32和81
√
解析:基因型為AAbbCC與aaBBcc的小麥進行雜交,F1基因型為AaBbCc,求F1形成的配子種類數(shù)可以把AaBbCc基因型拆開,一對一對地考慮:Aa產(chǎn)生配子的類型及比例為1A∶1a,Bb產(chǎn)生配子的類型及比例為1B∶1b,Cc產(chǎn)生配子的類型及比例為1C∶1c,AaBbCc產(chǎn)生配子種類數(shù)是2×2×2=8(種);F1的基因型為AaBbCc,求F2基因型的種類可以一對一對地考慮:Aa×Aa→1AA∶2Aa∶1aa,
Bb×Bb→1BB∶2Bb∶1bb,Cc×Cc→1CC∶2Cc∶1cc,F2中基因型的種類數(shù)是3×3×3=27(種)。
4.小麥的抗旱(R)對不抗旱(r)是顯性,多顆粒(D)對少顆粒(d)是顯性,且兩對等位基因獨立遺傳。甲小麥(ddRr)與乙小麥雜交,后代出現(xiàn)四種表型的比例是3∶1∶3∶1,則乙小麥的基因型是(　 　)
A.ddRr B.DdRR
C.DdRr D.Ddrr
√
解析:甲小麥(ddRr)與乙小麥雜交,后代出現(xiàn)四種表型的比例是3∶1∶3∶1,3∶1∶3∶1可以分解成(3∶1)×
(1∶1),說明控制兩對相對性狀的基因中,有一對均為雜合子,另一對屬于測交類型,所以乙小麥的基因型為DdRr。
在某種家雞中,羽毛顏色是由兩對等位基因A、a和B、b控制,當(dāng)基因B存在時,基因A的作用則不能顯示出來。現(xiàn)有兩組該品種的白羽家雞雜交,F1都為白羽,讓F1家雞雌雄個體自由交配,F2中出現(xiàn)了白羽和有色羽雞兩種類型,其比例為13∶ 3。請回答下列問題。
探究三　特定條件下的特殊分離比問題
(1)兩對基因A、a和B、b的遺傳遵循什么定律
提示:F1家雞雌雄個體自由交配,F2中出現(xiàn)了白羽和有色羽雞兩種類型,比例為13∶3,是9∶3∶3∶1的變式,說明控制羽毛顏色的兩對等位基因A、a和B、b遵循自由組合定律。
(2)在F2中,白羽雞中能穩(wěn)定遺傳的個體占多少 若F2中有色羽的雌雄個體自由交配,后代的純合子所占比例是多少
提示:白羽雞中能穩(wěn)定遺傳的個體占3/13 。F2中有色羽雞的雌雄個體自由交配,后代中純合子所占比例是5/9。
(3)若對F1的白羽雞進行測交,后代的表型及其比例是多少
提示:白羽∶有色羽=3∶1。
1.特定條件下異常分離比的原因分析
特定條件 自交后代 性狀分離比 測交后代
性狀分離比
存在一種顯性基因(A或B)時表現(xiàn)為同一種性狀,其余正常表現(xiàn) 9∶6∶1 1∶2∶1
即A　bb和aaB　個體的表型相同 A、B同時存在時表現(xiàn)為一種性狀,否則表現(xiàn)為另一種性狀 9∶7 1∶3
即A　bb、aaB　、aabb個體的表型相同 a(或b)成對存在時表現(xiàn)雙隱性性狀,其余正常表現(xiàn) 9∶3∶4 1∶1∶2
即A　bb和aabb的表型相同或aaB　和aabb的表型相同 只要存在顯性基因(A或B)就表現(xiàn)為同一種性狀,其余正常表現(xiàn) 15∶1 3∶1
即A　B　、A　bb和aaB　的表型相同 顯性基因在基因型中的個數(shù)影響性狀表現(xiàn)(數(shù)量遺傳) AABB∶(AaBB、AABb)∶ (AaBb、aaBB、AAbb)∶ (Aabb、aaBb)∶aabb= 1∶4∶6∶4∶1 AaBb∶(Aabb、
aaBb)∶aabb=
1∶2∶1
2.特定條件下特殊分離比題目的解題思路
(1)看比例。
看F2的表型比例,若表型比例之和是16,不管以什么樣的比例呈現(xiàn),都符合自由組合定律。
(2)分析。
將異常分離比與正常分離比9∶3∶3∶1進行對比,分析合并性狀的類型。如比例為9∶3∶4,則為9∶3∶(3∶1),
即4為兩種表型合并的結(jié)果。
(3)定因。
根據(jù)具體比例確定出現(xiàn)異常分離比的原因。
(4)推測。
根據(jù)異常分離比出現(xiàn)的原因,推測基因型與表型的對應(yīng)關(guān)系,最后依據(jù)基因型及其比例推斷子代相應(yīng)的表型及其比例。
3.分離比“和”小于16的特殊分離比的成因
在自然界中由于某些致死現(xiàn)象的存在,導(dǎo)致F2中有些個體不能成活,而使分離比的總和小于16。
(1)顯性純合致死。
(3)配子致死:致死基因在配子時期發(fā)生作用,從而不能形成有活力的配子的現(xiàn)象。
(4)合子致死:致死基因在胚胎時期或成體階段發(fā)生作用,從而不能形成活的幼體或使個體夭折的現(xiàn)象。
5.(2023·新課標卷)某研究小組從野生型高稈(顯性)玉米中獲得了2個矮稈突變體。為了研究這2個突變體的基因型,該小組讓這2個矮稈突變體(親本)雜交得F1,F1自交得F2,發(fā)現(xiàn)F2中表型及其比例是高稈∶矮稈∶極矮稈=9∶6∶1。若用A、B表示顯性基因,則下列相關(guān)推測錯誤的是(　 　)
A.親本的基因型為aaBB和AAbb,F1的基因型為AaBb
B.F2矮稈的基因型有aaBB、AAbb、aaBb、Aabb,共4種
C.基因型是AABB的個體為高稈,基因型是aabb的個體為極矮稈
D.F2矮稈中純合子所占比例為1/2,F2高稈中純合子所占比例為1/16
√
解析:該小組讓這2個矮稈突變體雜交得F1,F1自交得F2,發(fā)現(xiàn)F2中表型及其比例是高稈∶矮稈∶極矮稈=9∶6∶1,9∶6∶1為9∶3∶3∶1的變式,可推知玉米的株高由兩對獨立遺傳的等位基因控制,且F1的基因型為AaBb。進一步分析可知,高稈植株的基因型為A　B　,矮稈植株的基因型為A　bb、aaB　,極矮稈植株的基因型為aabb。由題意知,兩親本均為矮稈突變體,可推出兩親本的基因型分別為aaBB、AAbb,F1的基因型為AaBb;F2中矮稈植株的基因型為aaBB、aaBb、AAbb、Aabb,共4種;F2矮稈中純合子(aaBB、AAbb)所占的比例為1/3,F2高稈中純合子(AABB)所占的比例為1/9。
6.某動物毛色受兩對等位基因控制,棕色個體相互交配,子代總表現(xiàn)出棕色∶黑色∶灰色∶白色=4∶2∶2∶1。下列相關(guān)說法錯誤的是(　 　)
A.白色個體相互交配,后代都是白色
B.控制毛色的顯性基因純合可能會使受精卵無法存活
C.棕色個體有4種基因型
D.灰色個體相互交配,后代灰色個體占2/3
√
解析:子代表型比例是棕色∶黑色∶灰色∶白色=4∶2∶2∶1=
(2∶1)(2∶1),是9∶3∶3∶1的變式,說明兩對等位基因遵循自由組合定律,且存在顯性純合致死現(xiàn)象,可能是受精卵致死,也可能是胚胎致死。若相關(guān)基因用A/a、B/b表示,白色個體基因型為aabb,相互交配,后代都是白色;棕色個體基因型為A　B　(AABB、AaBB、AABb、AaBb),由于顯性純合致死,因此棕色個體的基因型只有AaBb一種;灰色個體基因型為Aabb(或aaBb),相互交配后代基因型及比例為AAbb∶Aabb∶aabb=1∶2∶1(或aaBB∶aaBb∶aabb=1∶2∶1),其中AAbb(或aaBB)顯性純合致死,因此灰色個體占 2/3。
致死類問題解題技巧
第一步:從每對相對性狀分離比角度分析,如:
6∶3∶2∶1 (2∶1)(3∶1) 一對顯性基因具有純合致死效應(yīng)。
4∶2∶2∶1 (2∶1)(2∶1) 兩對顯性基因均具有純合致死效應(yīng)。
第二步:從F2每種性狀的基因型種類及比例分析,如BB致死:
聯(lián)系實際·遷移應(yīng)用
[情境]
我國科學(xué)家團隊在農(nóng)作物育種方面做出了突出貢獻。某二倍體農(nóng)作物是雌雄同花植物,可自花傳粉,也可異花傳粉,花的位置和花的顏色遺傳符合自由組合定律。研究者利用純系品種頂生紫花與腋生藍花進行了雜交實驗,F1植株全部表現(xiàn)為腋生紫花,讓F1植株自交,產(chǎn)生的F2植株中腋生紫花∶腋生藍花∶頂生紫花∶頂生藍花=39∶9∶13∶3。
探究:(1)由實驗結(jié)果可推測該農(nóng)作物花的顏色至少受幾對等位基因控制 簡述判斷的依據(jù)。
提示:2對。只研究花色,親本紫花和藍花雜交,F1全部是紫花,F1自交,F2中紫花∶藍花=13∶3,13∶3可看作是9∶3∶3∶1的變式,則花色至少由兩對等位基因控制。
(2)在F2中頂生紫花植株中基因型有幾種 其中雜合子有幾種
提示:只研究花的位置,親本頂生和腋生雜交,F1全部是腋生,F1自交,F2中腋生∶頂生=3∶1,則腋生是顯性性狀、頂生是隱性性狀。假設(shè)花的位置由D/d基因控制,花色是由A/a、B/b基因控制,則F2中頂生紫花的基因型有
A　B　dd、A　bbdd(或aaB　dd)、aabbdd,其基因型共有7種,雜合子有4種。
課堂小結(jié)

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