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第1節 孟德爾的豌豆雜交實驗（一）
一、豌豆用作遺傳實驗材料的優點
1．優點
豌豆的特點 優勢
自花傳粉、閉花受粉，自然狀態下，一般都是純種 用豌豆做人工雜交實驗，結果既可靠，又容易分析
具有易于區分的性狀且能夠穩定地遺傳給后代 實驗結果易于觀察和分析
花較大 易于做人工雜交實驗
子代個體數量較多 用數學統計方法分析結果更可靠，且偶然性小
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
3．相關概念
(1)自交：遺傳因子組成相同的個體之間的交配，植物的自花傳粉、同株異花傳粉均屬于自交。
(2)相對性狀：一種生物的同一種性狀的不同表現類型。
強化記憶：
如圖為豌豆的一對相對性狀遺傳實驗過程圖解，請仔細讀圖并回答下列問題：
(1)該實驗中父本是矮莖豌豆，母本是高莖豌豆。
(2)操作①是什么？應該在什么時期進行？為什么？
提示　去雄；花蕾期；避免自花傳粉。
(3)該過程中進行兩次套袋的目的是什么？
提示　避免外來花粉的干擾。
二、一對相對性狀的雜交實驗
1．實驗過程
實驗過程 說明
P(親本)　　高莖×矮莖 ↓ F1(子一代)　　高莖 ↓ F2(子二代) 高莖∶矮莖 比例接近　　 3 ∶ 1 (1)P具有相對性狀； (2)性狀 (3)F1全部表現為顯性性狀； (4)F2出現性狀分離現象，分離比為3∶1
2．實驗中相關符號及含義
符號 P F1 F2 × ♀ ♂
含義 親本 子一代 子二代 雜交 自交 母本或雌配子 父本或雄配子
3．相關概念
(1)雜交：遺傳因子組成不同的個體間的相互交配。
(2)正交和反交：正交和反交是相對而言的，若甲類型個體作父本，乙類型個體作母本，稱為正交，則甲類型個體作母本，乙類型個體作父本，稱為反交。
(3)顯性性狀：具有相對性狀的兩純合親本雜交，子一代顯現出來的性狀。
(4)隱性性狀：具有相對性狀的兩純合親本雜交，子一代未顯現出來的性狀。
(5)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。
強化記憶：
1．在一對相對性狀的雜交實驗中，隨機從F2中選出4株豌豆，是否一定是3株高莖和1株矮莖植株？為什么？
提示　不一定；3∶1的性狀分離比是在對F2中高莖與矮莖的個體進行數量統計后分析得出的數量關系，統計的數量越多越接近于3∶1，否則有可能偏離這一比例。
2．請根據孟德爾豌豆雜交實驗，歸納顯、隱性性狀的判斷方法。
(1)根據子代性狀判斷
①具有相對性狀的純合親本雜交 子代只表現出一種性狀 子代所表現的性狀為顯性性狀。
②具有相同性狀的親本雜交 子代表現出不同性狀 子代所表現的新性狀為隱性性狀。
(2)根據子代性狀分離比判斷
具有一對相對性狀的親本雜交 F1自交 F2中性狀分離比為3∶1 分離比為“3”的性狀為顯性性狀。
三、對分離現象的解釋
1．提出假說
(1)生物的性狀是由遺傳因子決定的。
(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。
2．用遺傳圖解解釋分離現象
(1)配子的結合方式：4種。
(2)遺傳因子組成：3種，分別為DD、Dd、dd，其比例為1∶2∶1。
(3)產生后代的性狀表現：2種，分別為高莖、矮莖，其比例為3∶1。
【拓展延伸】　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做出鮮明的標識，代表這一行表示的內容，起到引領作用。如：P、配子、F1、F2等。
(2)要明確寫出親代和子代的遺傳因子組成、性狀表現。有時還需要在親代旁邊標上父本、母本(或♀、♂符號)，尤其是題中明確要求了父本和母本、要區分正交和反交時。
(3)要寫出雜交(×)、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)要寫出最后一代的相關比例。
3．相關概念
(1)顯性遺傳因子：決定顯性性狀的遺傳因子為顯性遺傳因子，用大寫字母表示。
(2)隱性遺傳因子：決定隱性性狀的遺傳因子為隱性遺傳因子，用小寫字母表示。
(3)純合子：遺傳因子組成相同的個體，如DD、dd。
(4)雜合子：遺傳因子組成不同的個體，如Dd。
強化記憶：
1．F1在形成配子時形成兩種比例相等的雌(或雄)配子，F1個體產生的雌、雄配子總數之比也是1∶1嗎？
提示　不是，一般雄配子數量遠遠多于雌配子數量。
2．若F1遺傳因子組成為Dd，從配子的形成和隨機組合角度分析，在F2中出現性狀分離比3∶1的原因是什么？
提示　F1產生配子時D、d相互分離，雌雄個體中配子均為D∶d＝1∶1，受精時雌雄配子隨機組合，F2中有1/4DD、1/2Dd表現為顯性性狀，1/4dd表現為隱性性狀。
【歸納總結】孟德爾遺傳實驗需要滿足的條件
(1)子一代個體形成的不同類型的雌配子或雄配子活力應相同。
(2)雌、雄配子結合的機會相等。
(3)子二代不同遺傳因子組成的個體存活率相等。
(4)遺傳因子間的顯隱性關系是完全顯性。
(5)觀察的子代樣本數目足夠多。
四、性狀分離比的模擬實驗
1．實驗目的
通過模擬實驗，理解遺傳因子的分離和配子的隨機結合與性狀之間的數量關系，體驗孟德爾的假說。
2．模擬內容
用具或操作 模擬對象或過程
甲、乙兩個小桶 雌、雄生殖器官
小桶內的彩球 雌、雄配子
不同彩球的隨機組合 雌、雄配子的隨機結合
3．操作步驟
→→→→→
4．分析結果、得出結論
(1)彩球組合類型數量比：DD∶Dd∶dd≈1∶2∶1。
(2)彩球組合類型之間的數量比代表的是顯、隱性性狀數量比：顯性∶隱性≈3∶1。
【注意事項】　(1)盛放彩球的容器最好為圓柱形小桶或其他圓柱形容器，以便搖動時彩球能夠充分混勻。
(2)彩球的規格、質地要統一，手感要相同，以避免人為的誤差。
(3)每個小桶內兩種彩球的數量必須相等。
(4)每次抓取時要閉上眼睛，左手隨機抓取甲桶內彩球，同時右手隨機抓取乙桶內彩球，避免從一個小桶內同時抓取兩個彩球。做完一次模擬實驗后，將彩球放回原桶(切記不能將兩個桶中的彩球相混)，必須充分搖勻彩球，再做下一次模擬實驗。
(5)要認真觀察每次的組合情況，記錄統計要如實、準確；統計數據時不能主觀更改實驗數據。
(6)要多次抓取并進行統計，這樣才能接近理論值。
閱讀教材“性狀分離比的模擬實驗”相關內容，思考下列問題：
(1)每個桶中放入數量相等的兩種彩球的含義是：兩種彩球分別模擬含有顯性、隱性兩種遺傳因子的配子，且F1產生的兩種配子數量相等。
(2)實驗中，甲、乙兩個小桶內的彩球數量都是20個，這符合自然界的實際情況嗎？
提示　不符合。自然界中，一般雄配子的數量遠遠多于雌配子的數量。
(3)分別從兩個桶內隨機抓取一個彩球組合在一起，模擬了雌雄配子形成和隨機結合的過程。
(4)為什么每次把抓出的小球放回原桶并且搖勻后才可再次抓取？
提示　為了使代表雌、雄配子的兩種彩球被抓出的機會相等。
(5)理論上，實驗結果應是：彩球組合DD∶Dd∶dd＝1∶2∶1，但有位同學抓取4次，結果是DD∶Dd＝2∶2，這是不是說明實驗設計有問題？
提示　不是。DD∶Dd∶dd＝1∶2∶1是一個理論值，如果統計數量太少，不一定會符合DD∶Dd∶dd＝1∶2∶1的理論值，統計的數量越多，越接近該理論值。
【歸納總結】　兩個小桶中小球總數可以不相等，但每個小桶中代表D和d的小球數量一定相等，因為F1產生的雄配子的數量遠遠大于雌配子的數量，雌配子中D∶d＝1∶1，雄配子中D∶d＝1∶1。
五、對分離現象解釋的驗證
1．驗證方法
測交法，即讓F1與隱性純合子雜交。
2．遺傳圖解
3．實驗結果：測交后代中的高莖與矮莖植株的數量比接近1∶1。
4．實驗結論：孟德爾的假說是正確的。
特別提醒　測交的作用
(1)測定F1產生的配子的種類和比例。
(2)測定F1的遺傳因子組成。
(3)預測F1在形成配子時遺傳因子的行為(根本目的)。
雜交、自交和測交在遺傳中各有不同的用途，請分析以下遺傳問題：
(1)已知豌豆豆莢的綠色和黃色是一對相對性狀，如何來確定二者的顯隱性關系？
提示　用純合的綠豆莢豌豆和純合的黃豆莢豌豆雜交，子一代顯現出來的性狀是顯性性狀。
(2)已知豌豆的高莖對矮莖為顯性，現有一株高莖豌豆，如何鑒定該高莖豌豆是純合子還是雜合子？
提示　讓該高莖豌豆自交，若后代全為高莖豌豆，則該豌豆是純合子，若后代發生性狀分離，則該豌豆是雜合子。
(3)羊的白毛對黑毛是顯性，現在有一只白毛公羊，如何鑒定其遺傳因子組成是純合還是雜合？
提示　讓該白毛公羊和多只黑毛母羊交配，子代如果出現黑毛羊，則該白毛羊的遺傳因子組成為雜合，若子代全為白毛羊，則該白毛羊的遺傳因子組成為純合。
【溫馨提示】　(1)對于植物來說，最簡單的方法是自交法。(2)測交法的前提條件是已知性狀的顯隱性。待測對象若為雄性動物，應與多個隱性雌性個體交配，以產生更多的后代，使結果更有說服力。
六、分離定律和假說—演繹法
1．分離定律
(1)描述對象：有性生殖生物。
(2)發生時間：在形成配子時。
(3)內容：在生物的體細胞中，控制同一性狀的遺傳因子成對存在，不相融合；在形成配子時，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，隨配子遺傳給后代。
2．假說—演繹法
一般程序：發現問題→提出假說→演繹推理→實驗驗證→得出結論。
易錯警示　
(1)孟德爾所作假設的核心是成對的遺傳因子在形成配子時發生分離。
(2)“演繹≠測交實驗”：“演繹”不同于測交實驗，前者只是設計測交實驗，預測測交結果，后者則是進行實驗結果的驗證。
(3)符合基因分離定律并不一定就會出現特定的性狀分離比(針對完全顯性)。原因如下：
①F2中3∶1的性狀分離比必須在統計大量子代后才能得到；若子代數目較少，則不一定符合預期的分離比。
②致死現象可能會導致性狀分離比發生變化，如隱性致死、顯性純合致死等。
強化記憶：
1．最能體現分離定律實質的是：F1產生配子的比例為1∶1。
2．請歸納一對遺傳因子的遺傳是否遵循分離定律的驗證方法：
(1)測交法：F1×隱性純合子 子代兩種性狀的數量比為1∶1 F1產生兩種數量相等的配子，遵循分離定律。
(2)自交法：F1子代性狀分離比為3∶1 F1產生了兩種數量相等的配子，遵循分離定律。
(3)花粉鑒定法(以水稻花粉為例)
①過程：非糯性與糯性水稻的花粉遇碘呈現不同的顏色，用純種的非糯性水稻和純種的糯性水稻雜交，取F1的花粉放在載玻片上，加一滴碘液，在顯微鏡下觀察。
②結果：半數花粉呈藍黑色，半數花粉呈橙紅色，遵循分離定律。
【應用】　分離定律的解題思路
分離定律的問題主要有兩種類型：正推型和逆推型。
(1)由親代推斷子代的遺傳因子組成、性狀表現及其概率(正推型)。
親本 子代遺傳因子組成 子代性狀表現
AA×AA AA 全為顯性
AA×Aa AA∶Aa＝1∶1 全為顯性
AA×aa Aa 全為顯性
Aa×Aa AA∶Aa∶aa＝1∶2∶1 顯性∶隱性＝3∶1
Aa×aa Aa∶aa＝1∶1 顯性∶隱性＝1∶1
aa×aa aa 全為隱性
(2)由子代推斷親代的遺傳因子組成(逆推型)。
方法一：遺傳因子填充法。
先根據親代性狀表現寫出能確定的遺傳因子，如顯性性狀的遺傳因子組成可用A_來表示，那么隱性性狀的遺傳因子組成只有一種aa，根據子代中一對遺傳因子分別來自兩個親本，可推出親代中未知的遺傳因子。
方法二：隱性純合子突破法。
如果子代中有隱性個體存在，它往往是逆推過程中的突破口，因為隱性個體是純合子(aa)，因此親代遺傳因子組成中必然都有一個a遺傳因子，然后再根據親代的性狀表現做進一步的推斷。
方法三：根據分離定律中的規律性比值來直接判斷。
①若子代性狀分離比為顯性∶隱性＝3∶1，則雙親一定是雜合子(Aa)，即Aa×Aa→3A_∶1aa。
②若子代兩種性狀的數量比為顯性∶隱性＝1∶1，則雙親一定是測交類型，即Aa×aa→1Aa∶1aa。
③若子代只有顯性性狀，則雙親至少有一個為顯性純合子，即AA×AA或AA×Aa或AA×aa。
④若子代只有隱性性狀，則雙親一定都是隱性純合子(aa)，即aa×aa→aa。
七、性狀顯、隱性的判斷方法
設A、B為一對相對性狀，可通過以下兩種方法來判斷顯隱性。用表現A、B性狀的個體進行如下雜交實驗且子代數量足夠多。
(1)定義法(或雜交法)
若A×B→A，則A為顯性，B為隱性。
若A×B→B，則B為顯性，A為隱性。
若A×B→既有A，又有B，則無法判斷顯隱性。
(2)自交法
若AA，則A為純合子，判斷不出顯隱性。
若A既有A，又有B，則A為顯性，B為隱性。
若B既有A，又有B，則B為顯性，A為隱性。
方法(1)適用于純種，方法(2)適用于雜種，若不知是否純合，可綜合兩種方法來判斷。
八、純合子與雜合子的實驗鑒別方法
區分純合子與雜合子的原則是：純合子能穩定遺傳，自交后代不發生性狀分離；雜合子不能穩定遺傳，自交后代往往會發生性狀分離。實驗鑒別的方法有三種：
(1)測交法(常用于動物的鑒別)
待測個體×隱性純合子
↓
結果分析
(2)自交法(常用于植物的鑒別)
待測個體
↓
結果分析
(3)花粉鑒別法
雜合子的某些性狀可以從花粉的比例直接鑒定，如非糯性與糯性水稻的花粉遇碘呈現不同的顏色。
九、雜合子(Aa)連續自交和自由交配的相關計算
自交是指遺傳因子組成相同的個體交配，植物是指自花傳粉或同株異花傳粉。
自由交配是指群體中不同個體隨機交配，遺傳因子組成相同或不同的個體之間都可以進行交配。
(1)自交的相關計算
①遺傳因子組成為Aa的個體連續自交，第n代的比例分析：
當雜合子(Aa)自交n代后，后代中的雜合子(Aa)所占比例為，純合子(AA＋aa)所占比例為1－，其中AA、aa所占比例分別為(1－)×。當n無限大時，純合子比例接近100%。這就是自花傳粉植物(如豌豆)在自然情況下一般為純合子的原因。
Fn 雜合子 純合子 顯性純合子 隱性純合子 顯性性狀個體 隱性性狀個體
所占比例 1－ － － ＋ －
②雜合子、純合子所占比例的坐標曲線圖
(2)自由交配的相關計算
例如，某群體中遺傳因子組成為AA的個體占1/3，遺傳因子組成為Aa的個體占2/3。
①列舉交配組合
可利用棋盤法進行列表統計，以防漏掉某一交配組合。自由交配的方式有4種，列表分析如下：
♀ ♂ 1/3AA 2/3Aa
1/3AA 1/3AA(♂)×1/3AA(♀) 1/3AA(♂)×2/3Aa(♀)
2/3Aa 2/3Aa(♂)×1/3AA(♀) 2/3Aa(♂)×2/3Aa(♀)
②列舉配子比例
另外，也可利用棋盤法列出雌雄配子的比例進行解答，先計算含A雄配子的比例：1/3＋2/3×1/2＝2/3，含a雄配子的比例為1－2/3＝1/3，含A雌配子和含a雌配子的比例也分別為2/3和1/3。列表分析如下：
♀ ♂ 2/3A 1/3a
2/3A 4/9AA 2/9Aa
1/3a 2/9Aa 1/9aa
十、特殊情況下的性狀分離比
1．不完全顯性
具有相對性狀的純合親本雜交，F1顯現中間類型的現象。例如，紅花的遺傳因子組成為AA，白花的遺傳因子組成為aa，雜合子的遺傳因子組成為Aa，開粉紅花。這種情況下，F2的性狀分離比不是3∶1，而是1∶2∶1。
2．致死現象
(1)配子致死：指致死遺傳因子在配子時期發生作用，從而不能形成有活力的配子的現象。
(2)合子致死：指致死遺傳因子在胚胎時期或幼體階段發生作用，從而不能形成活的幼體或個體夭折的現象。
如：Aa×Aa
↓
∶aa
　 3　 　∶1
3．從性遺傳
(1)從性遺傳是指由常染色體上遺傳因子控制的性狀，在性狀表現上受個體性別影響的現象，又稱性控遺傳。比如牛、羊角的遺傳，人類禿頂，蝴蝶顏色的遺傳等。
(2)從性遺傳的本質：性狀表現＝遺傳因子組成＋環境條件(性激素種類及含量差異)。
4．人類ABO血型的決定方式
IAIA、IAi―→A型血；IBIB、IBi―→B型血；
IAIB―→AB型血(共顯性)；ii―→O型血。
前后代遺傳的推斷及概率運算比正常情況要復雜。
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