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1、 第第1515讲基因的自由组合定律讲基因的自由组合定律一、两对相对性状的杂交实验二、对自由组合现象的解释必必备备知知识识三、对自由组合现象解释的验证四、自由组合定律的内容及应用五、孟德尔成功的原因分析突破1 孟德尔两对相对性状遗传实验分析突破2 应用分离定律解决自由组合定律问题深深化化突突破破核核心心构构建建网络构建要语强记一、两对相对性状的杂交实验一、两对相对性状的杂交实验必备知识二、对自由组合现象的解释二、对自由组合现象的解释1.F1(YyRr)产生的配子及其结合产生的配子及其结合(1)F1产生的配子雄配子种类及比例:YRyRYryr=1111。雌配子种类及比例:YRyRYryr=1111
2、。(2)F1配子的结合a.结合是随机的。b.结合方式有16种。2.F2四种表现型可能包含的基因型四种表现型可能包含的基因型(1)黄色圆粒:YYRR,YYRr,YyRR,YyRr。(2)黄色皱粒:YYrr,Yyrr。(3)绿色圆粒:yyRR,yyRr。(4)绿色皱粒:yyrr。三、对自由组合现象解释的验证三、对自由组合现象解释的验证测交实验的遗传图解测交实验的遗传图解四、自由组合定律的内容及应用四、自由组合定律的内容及应用1.自由组合定律的内容自由组合定律的内容2.自由组合定律的应用自由组合定律的应用(1)指导杂交育种,把优良性状结合在一起。不同优良性状亲本F1F2(选育符合要求个体)纯合子(2
3、)为遗传病的预测和诊断提供理论依据。3.孟德尔遗传规律的适用范围孟德尔遗传规律的适用范围五、孟德尔成功的原因分析五、孟德尔成功的原因分析1.科学选择了豌豆作为实验材料。2.采用由单因素到多因素的研究方法。3.应用了统计学方法对实验结果进行统计分析。4.科学设计了实验程序。即在对大量实验数据进行分析的基础上,提出合理的假说,并且设计了新的测交实验来验证假说。名师点拨名师点拨基因自由组合定律中基因行为的特点(1)同时性:同源染色体上等位基因的分离与非同源染色体上非等位基因的自由组合同时进行。(2)独立性:同源染色体上等位基因的分离与非同源染色体上非等位基因的自由组合互不干扰,各自独立地进行。(3)
4、普遍性:自由组合定律广泛存在于生物界,并发生在有性生殖过程中。1.在自由组合遗传实验中,先进行等位基因的分离,再实现非等位基因的自由组合。()2.F1产生基因型为YR的卵细胞和基因型为YR的精子的数量之比为11。()3.基因自由组合定律是指F1(YyRr)产生的4种类型的精子和卵细胞可能自由组合。()4.按照孟德尔遗传规律,AaBbCcDd个体各等位基因独立遗传,则其自交,子代基因型有81种。()5.自由组合定律的实质是减数分裂时非等位基因的自由组合。()6.基因型为AaBb的个体自交,后代一定出现4种基因型和9种表现型。()7.若F1(AaBb)自交后代表现型比例为961,则测交后代表现型比
5、例为121。()8.运用统计学的方法分析结果是孟德尔获得成功的原因之一。()9.孟德尔豌豆杂交实验中,纯合的黄色圆粒豌豆(YYRR)与绿色皱粒豌豆(yyrr)杂交,若将F2中黄色皱粒豌豆自交,其子代中表现型为绿色皱粒的个体占1/4。()10.假定五对等位基因自由组合,则杂交组合AaBBCcDDEeAaBbC-CddEe产生的子代中,有一对等位基因杂合、四对等位基因纯合的个体占1/16。()11.在西葫芦的皮色遗传中,已知黄皮基因(Y)对绿皮基因(y)为显性,但在另一白色显性基因(W)存在时,基因Y和y都不能表达。现有基因型WwYy的个体自交,其后代表现型种类及比例是3种,1033。()突破1孟
6、德尔两对相对性状遗传实验分析遗传实验过程遗传实验过程深化突破(1)F1的配子分析F1在产生配子时,每对遗传因子(等位基因)彼此分离,不同对的遗传因子(非同源染色体上的非等位基因)自由组合,F1产生的雌、雄配子各4种:YRYryRyr=1111,图解如下:(2)F2的表现型分析两对相对性状独立遗传,若单独分析,其中的每一对相对性状都遵循基因的分离定律,即黄绿(或圆皱)=31。亲本中只有黄圆和绿皱两种表现型,F2中不仅有黄圆和绿皱(亲本类型,共占10/16),还出现了亲本没有的黄皱和绿圆(重组类型,共占6/16),且黄圆黄皱绿圆绿皱=9331。上述每种表现型中的纯合子在F2中所占比例均为1/16。
7、(3)F2的基因型分析F1的雌、雄配子的结合是随机的,雌、雄配子的结合有16种方式,F2有9种基因型。易错辨析易错辨析(1)重组类型是指F2中出现的与亲本表现型不同的个体,而不是基因型与亲本不同的个体。(2)亲本表现型不同,则重组类型所占比例也不同,若将孟德尔两对相对性状的实验中的亲本类型换成绿圆、黄皱,则重组性状为黄圆、绿皱,所占比例为5/8。1.遗传定律的验证方法及结论遗传定律的验证方法及结论验证方法 结论自交法F1自交后代的性状分离比为31,则符合基因的分离定律,由位于一对同源染色体上的一对等位基因控制F1自交后代的性状分离比为9331,则符合基因的自由组合定律,由位于两对同源染色体上的
8、两对等位基因控制测交法F1测交后代的性状分离比为11,则符合分离定律,由位于一对同源染色体上的一对等位基因控制F1测交后代的性状分离比为1111,则符合基因的自由组合定律,由位于两对同源染色体上的两对等位基因控制花粉鉴定法若有两种花粉,比例为11,则符合分离定律若有四种花粉,比例为1111,则符合自由组合定律单倍体育种法取花药离体培养,用秋水仙素处理单倍体幼苗,若植株有两种表现型,比例为11,则符合分离定律取花药离体培养,用秋水仙素处理单倍体幼苗,若植株有四种表现型,比例为1111,则符合自由组合定律2.鉴定个体的基因型的方法鉴定个体的基因型的方法(1)自交法:对于植物来说,鉴定个体的基因型的
9、最好方法是让该植物个体自交,通过观察自交后代的性状分离比,分析出待测亲本的基因型。(2)测交法:如果能找到纯合的隐性个体,根据测交后代的表现型及比例即可推知待测亲本的基因组成。(3)单倍体育种法:对于植物个体来说,如果条件允许,取花药离体培养,用秋水仙素处理单倍体幼苗,根据处理后植株的性状表现即可推知待测亲本的基因型。考向考向1以基础判断的形式以基础判断的形式,考查两对相对性状杂交结果分析及应用考查两对相对性状杂交结果分析及应用1.下图为某植株自交产生后代过程的示意图。下列对此过程及结果的描述,正确的是()A.A与B、b的自由组合发生在B.雌、雄配子在过程随机结合C.M、N和P分别为16、9和
10、4D.该植株测交后代性状分离比为211答案答案D解析解析非同源染色体上非等位基因自由组合发生在减数分裂产生配子过程中(过程),而不是受精过程,A错误;雌、雄配子在过程随机结合,B错误;由题意可知,该植株自交,配子间组合方式有16种,子代基因型有9种,表现型有3种,C错误;根据子代表现型比例,可知该植株测交后代性状分离比为211,D正确。2.孟德尔两对相对性状的杂交实验中,不属于F2产生9331性状分离比的必备条件的是(D)A.各种精子与各种卵细胞的结合机会均等B.控制不同性状基因的分离与组合互不干扰C.环境对各表现型个体的生存和繁殖的影响相同D.控制不同性状的基因在所有体细胞中均能表达解析解析
11、控制不同性状的基因在体内选择性表达,不是在所有体细胞中都表达,D错误。考向考向2以实例分析、实验探究考查自由组合定律的实质与验证以实例分析、实验探究考查自由组合定律的实质与验证3.下列涉及自由组合定律的表述,正确的是(B)A.AaBb个体产生配子的过程一定遵循自由组合定律B.X染色体上的基因与常染色体上的基因能自由组合C.XBY个体产生两种配子的过程体现了自由组合定律D.含不同基因的雌雄配子随机结合属于基因的自由组合解析解析若A、a和B、b两对等位基因位于一对同源染色体上,则不遵循基因的自由组合定律,A错误;XBY个体产生两种配子的过程只能体现基因的分离定律,C错误;基因的自由组合发生于减数分
12、裂产生配子时,而不是受精作用时,D错误。4.已知某种昆虫的有眼(A)与无眼(a)、正常刚毛(B)与小刚毛(b)、正常翅(E)与斑翅(e)这三对相对性状各受一对等位基因控制。现有三个纯合品系:aaBBEE、AAbbEE和AABBee。假定不发生染色体变异和染色体交换,若A/a、B/b、E/e这三对等位基因都位于常染色体上,请以上述品系为材料,设计实验来确定这三对等位基因是否分别位于三对染色体上。(要求:写出实验思路、预期实验结果、得出结论)答案答案选择、三个杂交组合,分别得到F1和F2,若各杂交组合的F2中均出现四种表现型,且比例为9331,则可确定这三对等位基因分别位于三对染色体上;若出现其他
13、结果,则可确定这三对等位基因不是分别位于三对染色体上。解析解析本题考查了基因位置的相关判断方法及内容。确定三对等位基因在三对同源染色体上有两种方法。方法一是筛选出AaBbEe,然后让其雌雄个体交配,看后代是否出现8种表现型及其对应比例;方法二是验证出三对等位基因中任意两对等位基因都符合自由组合定律即可。显然方法二适合本题,即选择、三个杂交组合,分别得到F1和F2,如果F2分别出现四种表现型且比例均为9331,则可证明这三对等位基因分别位于三对染色体上;否则,不在三对染色体上。突破2应用分离定律解决自由组合定律问题 1.应用分离定律解决自由组合定律问题的思路应用分离定律解决自由组合定律问题的思路
14、(1)思路:将多对等位基因的自由组合分解为若干分离定律分别分析,再运用乘法原理将各组进行组合。具多对等位基因的个体解答方法举例:基因型为AaBbCc的个体产生配子的种类数每对基因产生配子种类数的乘积配子种类数为AaBbCc222=8产生某种配子的概率每对基因产生相应配子概率的乘积 产生ABC配子的概率为1/2(A)1/2(B)1/2(C)=1/8(2)题型示例配子种类及概率问题基因型种类及概率问题问题举例计算方法AaBbCc与AaBBCc杂交,求它们后代的基因型种类数可分解为三个分离定律:AaAa后代有3种基因型(1AA2Aa1aa)BbBB后代有2种基因型(1BB1Bb)CcCc后代有3种基
15、因型(1CC2Cc1cc)因此,AaBbCcAaBBCc的后代中有323=18种基因型AaBbCcAaBBCc后代中AaBBcc出现的概率1/2(Aa)1/2(BB)1/4(cc)=1/16问题举例计算方法AaBbCcAabbCc,求它们杂交后代可能的表现型种类数可分解为三个分离定律:AaAa后代有2种表现型(3A_1aa)Bbbb后代有2种表现型(1Bb1bb)CcCc后代有2种表现型(3C_1cc)所以,AaBbCcAabbCc的后代中有222=8种表现型AaBbCcAabbCc后代中表现型A_bbcc出现的概率3/4(A_)1/2(bb)1/4(cc)=3/32表现型种类及概率问题2.已
16、知子代表现型分离比推测亲本基因型的方法已知子代表现型分离比推测亲本基因型的方法(1)方法:将自由组合定律的性状分离比拆分成分离定律的分离比分别分析,再运用乘法原理进行逆向组合。(2)题型示例9331(31)(31)(AaAa)(BbBb);1111(11)(11)(Aaaa)(Bbbb);3311(31)(11)(AaAa)(Bbbb)或(Aaaa)(BbBb);31(31)1(AaAa)(BB_)或(AaAa)(bbbb)或(AA_)(BbBb)或(aaaa)(BbBb)。利用利用“合并同类项法合并同类项法”妙解特殊分离比妙解特殊分离比1.“和和”为为16的特殊分离比成因的特殊分离比成因(1
17、)基因互作序号条件F1(AaBb)自交后代比例F1测交后代比例1存在一种显性基因时表现为同一性状,其余正常表现9611212两种显性基因同时存在时,表现为一种性状,否则表现为另一种性状97133当某一对隐性基因成对存在时表现为双隐性状,其余正常表现9341124只要存在显性基因就表现为一种性状,其余正常表现15131(2)显性基因累加效应表现:原因:A与B的作用效果相同,但显性基因越多,其效果越强。2.“和和”小于小于16的特殊分离比成因的特殊分离比成因序号特殊值成因后代比例1显性纯合致死(AA、BB致死)自交子代中:AaBbAabbaaBbaabb=4221,其余基因型个体致死测交子代中:A
18、aBbAabbaaBbaabb=11112隐性纯合致死(自交情况)自交子代出现933(双隐性致死);自交子代出现91(单隐性致死)考向考向1以演绎计算的形式以演绎计算的形式,考查应用分离定律解决自由组合定律问题考查应用分离定律解决自由组合定律问题的思路的思路1.利用豌豆的两对相对性状做杂交实验,其中子叶黄色(Y)对绿色(y)为显性,圆粒种子(R)对皱粒种子(r)为显性。现用黄色圆粒豌豆和绿色圆粒豌豆杂交,对其子代性状的统计结果如图所示。下列有关叙述错误的是()A.实验中所用亲本的基因型为YyRr和yyRrB.子代中重组类型所占的比例为1/4C.子代中自交能产生性状分离的占3/4D.让子代黄色圆
19、粒豌豆与绿色皱粒豌豆杂交,后代性状分离比为1111答案答案D解析解析柱形图显示,杂交后代中圆粒皱粒31,黄色绿色11,故亲本基因型为YyRryyRr,A正确;在F1中,表现型不同于亲本的是黄色皱粒(Y_rr占1/21/4=1/8)和绿色皱粒(yyrr占1/21/4=1/8),两者之和为1/4,B正确;F1中纯合子为yyRR(1/21/4=1/8)和yyrr(1/21/4=1/8),故F1中纯合子的比例是1/8+1/8=1/4,则F1中自交能产生性状分离的个体占3/4,C正确;F1中黄色圆粒豌豆的基因组成是YyRR或YyRr,F1中的黄色圆粒豌豆与绿色皱粒豌豆杂交,可拆分为Yyyy1/2Yy、1
20、/2yy,1/3RRrrRr,2/3RrrrRr、rr,后代中有1/3rr、2/3Rr,后代基因型及所占比例为1/3YyRr、1/3yyRr、1/6Yyrr、1/6yyrr,即性状分离比为2211,D错误。2.(2018课标全国)某小组利用某二倍体自花传粉植物进行两组杂交实验,杂交涉及的四对相对性状分别是:红果(红)与黄果(黄)、子房二室(二)与多室(多)、圆形果(圆)与长形果(长)、单一花序(单)与复状花序(复)。实验数据如下表。组别杂交组合F1表现型F2表现型及个体数甲红二黄多红二450红二、160红多、150黄二、50黄多红多黄二红二460红二、150红多、160黄二、50黄多乙圆单长复
21、圆单660圆单、90圆复、90长单、160长复圆复长单圆单510圆单、240圆复、240长单、10长复回答下列问题:(1)根据表中数据可得出的结论是:控制甲组两对相对性状的基因位于上,依据是;控制乙组两对相对性状的基因位于(填“一对”或“两对”)同源染色体上,依据是。(2)某同学若用“长复”分别与乙组的两个F1进行杂交,结合表中数据分析,其子代的统计结果不符合的比例。答案答案(1)非同源染色体F2中两对相对性状表现型的分离比符合9331一对F2中每对相对性状表现型的分离比都符合31,而两对相对性状表现型的分离比不符合9331(2)1111解析解析本题考查基因自由组合定律的应用。(1)甲组杂交组
22、合的F2性状分离符合9331的比例,说明控制甲组的两对相对性状的基因位于非同源染色体上。而乙组杂交组合F2中每对相对性状表现型的分离比都符合31,两对相对性状的分离比不符合9331,说明控制乙组两对相对性状的基因位于一对同源染色体上。(2)因控制乙组两对相对性状的基因位于一对同源染色体上,故利用“长复”对乙组F1测交的结果不符合1111的比例。考向考向2以实例分析的形式以实例分析的形式,考查性状分离比考查性状分离比9 3 3 1变式及应用变式及应用3.(2017课标全国)若某哺乳动物毛色由3对位于常染色体上的、独立分配的等位基因决定,其中,A基因编码的酶可使黄色素转化为褐色素;B基因编码的酶可
23、使该褐色素转化为黑色素;D基因的表达产物能完全抑制A基因的表达;相应的隐性等位基因a、b、d的表达产物没有上述功能。若用两个纯合黄色品种的动物作为亲本进行杂交,F1均为黄色,F2中毛色表现型出现了黄褐黑=5239的数量比,则杂交亲本的组合是()A.AABBDDaaBBdd或AAbbDDaabbddB.aaBBDDaabbdd或AAbbDDaaBBDDC.aabbDDaabbdd或AAbbDDaabbddD.AAbbDDaaBBdd或AABBDDaabbdd答案答案D解析解析本题考查基因自由组合定律的应用。由题意可知,A基因编码的酶可使黄色素转化为褐色素,a基因无此功能,另外D基因的表达产物能完
24、全抑制A基因的表达,因此,基因型为D_或aa的个体都表现为黄色;由F2中表现型的数量比为5239可得比例之和为52+3+9=64,即43,说明F1的基因型中三对基因均为杂合,因此杂交亲本的基因型为D项中的组合,而A、B、C中,F1只能出现一对或两对基因杂合,不符合题意。4.鲤鱼是生活中常见的淡水鱼,既可以食用也有观赏价值。鲤鱼的品种多样,有青灰、红、蓝、白等多种体色,鱼鳞的鳞被常见的是全鳞型、散鳞型两种。为探明鲤鱼体色及鳞被的遗传特性,研究人员进行了下列实验。(1)由杂交一实验结果可知,鲤鱼的体色和鳞被性状中的为显性性状。F2中青灰色红色=151,全鳞散鳞=31,由此可知,鲤鱼的体色是由对基因
25、控制的,鳞被性状是由对基因控制的。(2)研究人员在实验一的基础上,选取F2中的青灰色全鳞和红色全鳞鲤鱼各1尾进行了杂交实验二。由结果分析可知(若体色由一对等位基因控制用A、a表示,由两对等位基因控制用A、a和B、b表示;若鳞被由一对等位基因控制用D、d表示,由两对等位基因控制用D、d和E、e表示),实验二的亲本青灰色全鳞和红色全鳞鲤鱼的基因型分别是和,杂交后代中,青灰色散鳞鲤鱼个体占。控制体色与鳞被的基因共位于对染色体上,它们的遗传(填“符合”或“不符合”)自由组合定律。(3)研究表明,鲤鱼体色中的红色和白色都是由于基因突变形成的。为判断红与白体色之间是否存在显隐性关系,科研人员利用红鲤和白鲤
26、进行体色间的杂交,再从F1家系中随机选取雌雄各2尾进行交配产生F2,结果如下:杂交组合F1F2红鲤白鲤红鲤()白鲤()红鲤829297红鲤()白鲤()红鲤825280实验结果表明红色性状对白色性状是性。综合本题关于鲤鱼的体色的杂交实验结果可以看出,鲤鱼体色间的显隐性关系具有,会随杂交亲本体色的不同而表现出显性或隐性关系。答案答案(1)青灰色、全鳞两一(2)AaBbDdaabbDd3/16三符合(3)显相对性解析解析(1)根据杂交实验一,亲本红色全鳞与青灰色散鳞杂交,子一代全是青灰色全鳞,可以判断青灰色和全鳞是显性性状。F2中青灰色红色=151,是9331的变式,故鲤鱼的体色是由两对基因控制的。
27、全鳞散鳞=31,故鳞被性状是由一对基因控制的。(2)杂交实验二中杂交后代红色散鳞个体为隐性纯合子,基因型为aabbdd,可以推出亲本红色全鳞鲤鱼的基因型为aabbDd,青灰色全鳞鲤鱼的基因型为AaBb-Dd。杂交后代中青灰色占3/4,散鳞占1/4,故青灰色散鳞鲤鱼个体占3/16。控制体色与鳞被的基因共位于三对染色体上,它们的遗传符合自由组合定律。(3)无论正交还是反交,子一代都是红鲤,表明红色性状对白色性状是显性。综合本题,无论是青灰色与红色之间,还是红色与白色之间,鲤鱼体色间的显隐性关系都具有相对性,随杂交亲本体色的不同而表现出显性或隐性关系。填充:自由组合分离隐性纯合子减数第一次分裂后期非同源染色体上的非等位基因有性生殖染色体网络构建核心构建要语强记1.一个实质自由组合定律的实质是非同源染色体上非等位基因,随非同源染色体的自由组合而组合。2.一个条件基因自由组合定律适用条件为:在有性生殖的生物的减数分裂过程中,并且是非同源染色体上的非等位基因。3.两组数据(1)具有两对相对性状的纯种豌豆杂交,F1产生比例相等的4种配子,F2出现9种基因型、4种表现型,比例是9331,F1测交后代性状分离比为1111。(2)若两对基因决定一对性状时,可能会出现961、97、133、151、1231、934等分离比。