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1.3 自由組合定律
第1課時 兩對相對性狀的雜交實驗與自由組合現象的解釋
教學目標
闡明有性生殖中基因的自由組合使得子代的基因型和表型有多種可能。
核心素養
1．生命觀念：基于對孟德爾雜交實驗的分析，理解自由組合。
2．科學思維：認知科學家發現問題的研究方法，用文字或圖示解釋遺傳現象。
一、兩對相對性狀的雜交實驗——發現問題
1．過程與結果
P　　　　　　　黃色圓粒×綠色皺粒
↓
F1　　　　　　　　　黃色圓粒
↓
F2
2．分析
(1)性狀的顯隱性
(2)相對性狀的分離比
二、對自由組合現象的解釋——提出假說
1．理論解釋
(1)根據兩對相對性狀的雜交實驗，孟德爾推斷，豌豆種子的黃色和綠色、圓形和皺形這兩對相對性狀是獨立遺傳的。也就是說，控制子葉顏色、種子形狀這兩對相對性狀的遺傳因子是互不干擾的，在產生配子時，F1(YyRr)中Y與y、R與r的分離是相互獨立的。
(2)孟德爾還推斷，控制這兩對相對性狀的遺傳因子之間可以自由組合。也就是說，Y與R或r結合的機會相同，y與R或r結合的機會也相同。
(3)因此，一對相對性狀的分離與不同相對性狀之間的組合是彼此獨立、互不干擾的。
2．遺傳圖解
(1)過程圖解
(2)F2中各種性狀表現對應的遺傳因子組合類型
①雙顯型：黃色圓粒——YYRR、YyRR、YYRr、YyRr。
②一顯一隱型
③雙隱型：綠色皺粒：yyrr。
判斷對錯(正確的打“√”，錯誤的打“×”)
1．在孟德爾兩對相對性狀的雜交實驗中，F1的性狀表現與親本中黃色圓粒作為母本還是父本無關。 (　　)
2．雜種F1(YyRr)產生4個配子，比例為1∶1∶1∶1。 (　　)
3．純合的綠色圓粒豌豆與黃色皺粒豌豆雜交，F2中重組類型比例為3/8。 (　　)
4．在孟德爾兩對相對性狀的雜交實驗中，F2的基因型有4種，比例為9∶3∶3∶1。 (　　)
5．F2中純合子所占的比例為1/4。 (　　)
[答案]　1．√
2．×　提示：F1會產生4種多個配子。
3．×　提示：純合的綠色圓粒豌豆與黃色皺粒豌豆雜交，F2中重組類型比例為5/8。
4．×　提示：兩對相對性狀的雜交實驗中，F2表型有4種，基因型有9種。
5．√
兩對相對性狀的雜交實驗
1．兩對相對性狀是指粒色(黃色和綠色)和粒形(圓粒和皺粒)。
2．實驗過程及分析如下：
(2)結論
(3)分析
綜合分析兩對相對性狀：
黃色圓粒：(3/4)×(3/4)＝9/16；
綠色圓粒：(1/4)×(3/4)＝3/16；
黃色皺粒：(3/4)×(1/4)＝3/16；
綠色皺粒：(1/4)×(1/4)＝1/16。
即黃色圓粒∶綠色圓粒∶黃色皺粒∶綠色皺粒＝9∶3∶3∶1。
特別提示
(1)重組類型是指F2中與親本(不是F1)表型不同的個體，而不是基因型與親本不同的個體。
(2)若親本為純合的黃圓和綠皺，則F2中的綠圓(3/16)和黃皺(3/16)為重組類型，若親本為純合的綠圓和黃皺，則F2中黃圓(9/16)和綠皺(1/16)為重組類型。
兩對相對性狀的雜交實驗中，F2中9∶3∶3∶1分離比成立的條件
(1)親本必須是純種。
(2)兩對相對性狀由兩對成對的遺傳因子控制，且是完全顯性遺傳。
(3)配子全部發育良好，后代存活率相同。
(4)所有后代都應處于一致的環境中，而且存活率相同。
(5)材料豐富，后代數量足夠多。
1．小麥高稈對矮稈為顯性，抗病對不抗病為顯性，用純種的高稈抗病和矮稈不抗病兩個品種做親本，在F2中選育矮稈抗病類型，其在F2中所占的比例約為(　　)
A．1/16　　　B．2/16　　　C．3/16　　　D．4/16
C　[ 高稈抗病與矮稈不抗病品種雜交得F1，F1自交所得F2有4種表現類型，比例為9∶3∶3∶1，其中矮稈抗病類型占F2的3/16。]
2．(多選)孟德爾選用純種黃色圓粒豌豆和純種綠色皺粒豌豆進行兩對相對性狀的雜交實驗，以下說法正確的是(　　)
A．只能對黃色圓粒豌豆進行去雄，采集綠色皺粒豌豆的花粉
B．豌豆的黃色和綠色是指子葉的顏色而不是種皮的顏色
C．F2中親本所沒有的性狀組合豌豆占總數的3/8
D．對每對相對性狀單獨進行分析，F2出現1∶2∶1的性狀分離比
BC　[孟德爾選用純種黃色圓粒豌豆和純種綠色皺粒豌豆進行兩對相對性狀的雜交實驗過程中，無論是正交還是反交都得到了相同的結論，所以黃色圓粒豌豆既可作為母本也可作為父本，A錯誤；豌豆的黃色和綠色是指子葉的顏色，而種皮由當代母本遺傳因子組成決定，B正確；在兩對相對性狀的雜交實驗中，F2出現了親本的性狀組合(黃色圓粒和綠色皺粒)，也出現了親本所沒有的性狀組合(綠色圓粒和黃色皺粒)，其中，親本所沒有的性狀組合占總數的6/16，C正確；孟德爾對每對相對性狀單獨進行分析，結果發現每對相對性狀的遺傳都遵循分離定律，即后代的性狀分離比為3∶1,1∶2∶1是遺傳因子組合類型的比例，D錯誤。]
特別提示
豌豆粒色≠豌豆種皮顏色，豌豆的粒色(黃色和綠色)是指子葉的顏色，是由受精卵發育而來的，而種皮是母本的一部分。
對自由組合現象的解釋
1．用分離定律分析兩對相對性狀的雜交實驗
F2
1/4YY(黃) 2/4Yy(黃) 1/4yy(綠)
1/4RR(圓) 2/4Rr(圓) 1/16YYRR 2/16YyRR 2/16YYRr 4/16YyRr (黃色圓粒) 1/16yyRR 2/16yyRr (綠色圓粒)
1/4rr(皺) 1/16YYrr 2/16Yyrr (黃色皺粒) 1/16yyrr (綠色皺粒)
2.兩對相對性狀雜交實驗中F2基因型和性狀表現的種類及比例
F2共有16種組合，9種遺傳因子組合，4種性狀表現類型。
(1)遺傳因子組合
(2)性狀表現類型
特別提示
親本不同，F2中重組類型及其比例也不同
(1)當親本遺傳因子組成為YYRR和yyrr時，F2中重組性狀所占比例是3/16＋3/16＝6/16。
(2)當親本遺傳因子組成為YYrr和yyRR時，F2中重組性狀所占比例是1/16＋9/16＝10/16。
3．圖解法分析F1(YyRr)產生配子的種類及比例
(1)圖解示意
F1產生的配子：YR∶Yr∶yR∶yr＝1∶1∶1∶1。
(2)F1產生的雌雄配子隨機結合
①配子結合方式：16種。
②遺傳因子的組合形式：9種。
應用實踐：1．孟德爾利用黃色圓粒與綠色皺粒雜交實驗中，F2的重組類型中純合子的遺傳因子組成是什么？占重組類型的比例為多少？
提示：YYrr、yyRR；1/3。
2．在兩對相對性狀的雜交實驗中，F2中純合的黃色圓粒豌豆所占比例是多少？F2的綠色圓粒豌豆中雜合子所占比例是多少？
提示：1/16；2/3。
1．(多選)在孟德爾兩對相對性狀雜交實驗中，F1黃色圓粒豌豆(YyRr)自交產生F2。下列敘述正確的是(　　)
A．F1產生4種配子，雌配子的比例為1∶1∶1∶1
B．F1產生基因型為YR的卵細胞和基因型為YR的精子數量之比為1∶1
C．自由組合定律是指F1產生的4種類型的精子和卵細胞可以自由組合
D．F1產生的精子中，基因型為YR和基因型為yr的比例為1∶1
AD　[F1產生4種配子，不是4個；F1產生4種精子和4種卵細胞，且YR∶yR∶Yr∶yr＝1∶1∶1∶1,4種精子和卵細胞可以隨機結合，但精子的數量遠多于卵細胞的數量；自由組合是指形成配子時，控制不同性狀的遺傳因子自由組合。]
2．番茄的高莖對矮莖為顯性，紅果對黃果為顯性。現有高莖黃果的純合子(TTrr)和矮莖紅果的純合子(ttRR)雜交，按自由組合定律遺傳，則：
(1)F2中出現的重組類型個體占總數的________。
(2)F2中高莖紅果番茄占總數的________，矮莖紅果番茄占總數的________，高莖黃果中純合子占________。
(3)若F2共收獲800個番茄，其中黃果番茄約有______________個。
[解析]　(1)重組類型為高莖紅果(T_R_)和矮莖黃果(ttrr)，占F2的比例為9/16＋1/16＝5/8。 (2)高莖黃果中純合子所占比例為＝＝1/3。(3)F2中黃果占1/4，故其個數約為(1/4)×800＝200(個)。
[答案]　(1)5/8　(2)9/16　3/16　1/3　(3)200
重組類型的確定及概率計算
(1)純合親本的雜交組合有兩種類型：一種是雙顯(AABB)和雙隱(aabb)，另一種是一顯一隱(AAbb)和一隱一顯(aaBB)。這兩種情況下，F2中的重組類型及所占比例是不同的。
(2)概率計算要確定范圍。若求重組類型中的純合子所占比例，范圍是重組類型，而不是全部F2個體，不能忽略求解范圍。
小結：
1．F1在產生配子時，每對遺傳因子彼此分離，不同對的遺傳因子自由組合。
2.F1產生雌雄配子各4種，它們是YR、Yy、yR、yr，數量比接近1∶1∶1∶1。
3.受精時，雌雄配子的結合是隨機的。
4.在兩對相對性狀的雜交實驗中，F2中共有9種遺傳因子組合，4種性狀表現，比例為9∶3∶3∶1。
1．用純種的黃色圓粒豌豆與綠色皺粒豌豆雜交，F1全部是黃色圓粒，F1自交得F2，在F2中雜合的綠色圓粒有2 400個，推測純合的黃色皺粒有(　　)
A．4 800個　　　　 B．2 400個
C．3 600個 D．1 200個
D　[用純合的黃色圓粒豌豆(YYRR)與綠色皺粒豌豆(yyrr)雜交，F1全是黃色圓粒(YyRr)，F1(YyRr)自交，F2中雜合的綠色圓粒的基因型是yyRr，在F2中所占的比例是(1/4)×(1/2)＝1/8；已知在F2中雜合的綠色圓粒有2 400個，所以F2總量為2 400÷(1/8)＝19 200(個)；又因為F2中純合黃色皺粒(YYrr)占總數的1/16，所以F2中純合黃色皺粒的個數是19 200×(1/16)＝1 200(個)。A、B、C錯誤，D正確。]
2．下表是具有兩對相對性狀的親本雜交得到的子二代的遺傳因子組成，其中部分遺傳因子組成并未列出，而僅用阿拉伯數字表示。下列選項錯誤的是(　　)
YR Yr yR yr
YR 1 3 YyRR YyRr
Yr YYRr YYrr 4 Yyrr
yR 2 YyRr yyRR yyRr
yr YyRr Yyrr yyRr yyrr
A．1、2、3、4的性狀都一樣
B．在此表格中，YYRR只出現一次
C．在此表格中，YyRr共出現四次
D．遺傳因子組成出現概率的大小順序為4>3>2>1
D　[題干圖中1、2、3、4的遺傳因子組成分別是YYRR、YyRR、YYRr、YyRr，表型都是雙顯性個體(黃色圓粒)，A正確；分析表格遺傳因子組成，YYRR只出現一次，YyRr共出現四次，B、C正確；圖中1、2、3、4的遺傳因子組成分別是1/16YYRR、2/16YyRR、2/16YYRr、4/16YyRr，因此遺傳因子組成出現概率的大小順序為4>2＝3>1，D錯誤。]
3．用黃色皺粒(YYrr)與綠色圓粒(yyRR)豌豆作親本雜交得到F1，從F1自花傳粉所結的種子中任取1粒綠色圓粒，該種子是雜合子的概率為(　　)
A．1 B．1/3
C．2/3 D．3/4
C　[從F1自花傳粉所結的種子中任取1粒綠色圓粒(1/16yyRR、2/16yyRr)，該種子是雜合子的概率為2/16÷(1/16＋2/16)＝2/3。]
4．用具有兩對相對性狀的兩純種豌豆作親本，雜交獲得F1，F1自交得F2，F2中黃色圓粒、黃色皺粒、綠色圓粒、綠色皺粒的比例為9∶3∶3∶1，與F2出現這樣的性狀表現與比例無直接關系的是(　　)
A．親本必須是純種黃色圓粒豌豆與純種綠色皺粒豌豆
B．F1產生的雄、雌配子各有4種，比例為1∶1∶1∶1
C．F1自交時4種類型的雄、雌配子的結合是隨機的
D．F1的16種配子結合方式都能發育成新個體
A　[F2出現這樣的表型與比例，親本不一定是純種黃色圓粒豌豆與純種綠色皺粒豌豆，也可以是純種黃色皺粒豌豆與純種綠色圓粒豌豆，A項符合題意。]
5．豌豆種子的子葉黃色和綠色分別由基因Y、y控制，形狀圓粒和皺粒分別由基因R、r控制(其中Y對y為顯性，R對r為顯性)。某一科技小組在進行遺傳實驗時，用黃色圓粒和綠色圓粒豌豆進行雜交，發現后代有4種性狀表現，對每對相對性狀作出統計結果如圖所示，試回答下列問題：
(1)每對相對性狀的遺傳符合________定律。
(2)親代基因型：黃色圓粒為________，綠色圓粒為________。
(3)雜交后代中純合子的性狀表現有________________________
______________________________________________________。
(4)雜交后代中黃色皺粒占________。
(5)子代中能穩定遺傳的個體占________%。
(6)在雜交后代中非親本類型的性狀組合占________。
(7)若將子代中的黃色圓粒豌豆自交，理論上，后代中的性狀表現及其比例是________________。
[解析]　自由組合定律研究的是兩對或兩對以上的基因的遺傳規律，但對每對基因來說，仍然符合分離定律。在本題中，由于子代中圓粒和皺粒的比例是3∶1，黃色和綠色的比例是1∶1，故親本的遺傳因子組合中黃色圓粒應是YyRr、綠色圓粒是yyRr，然后根據遺傳的基本定律分別計算出相應的結果。最后一個小題要特別注意，F1的黃色圓粒中有兩種基因型：YyRR和YyRr，且兩者的比例為1∶2，即前者占1/3，后者占2/3。在統計它們自交后代的性狀表現類型比例時，應該乘上該系數，即1/3YyRR[1/3(3/4黃圓和1/4綠圓)]、2/3YyRr[2/3(9/16黃圓、3/16黃皺、3/16綠圓和1/16綠皺)]，結果出現黃色圓粒∶綠色圓粒∶黃色皺粒∶綠色皺粒＝15∶5∶3∶1的比例。
[答案]　(1)分離　(2)YyRr　yyRr　(3)綠色圓粒、綠色皺粒　(4)1/8　(5)25　(6)1/4　(7)黃色圓粒∶綠色圓粒∶黃色皺粒∶綠色皺粒＝15∶5∶3∶1

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