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第15讲基因的自由组合定律突破突破1 1孟德尔两对相对性状遗传实验分析孟德尔两对相对性状遗传实验分析突破突破2 2应用分离定律解决自由组合定律问题应用分离定律解决自由组合定律问题总纲目录总纲目录一、两对相对性状的杂交实验二、对自由组合现象的解释1.F1(YyRr)产生的配子及其结合(1)F1产生的配子雄配子种类及比例:YR yR Yr yr=1 1 1 1。雌配子种类及比例:YR yR Yr yr=1 1 1 1。(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(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测交实验的遗传图解1.自由组合定律的内容四、自由组合定律的内容及应用2.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)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1.科学选择了豌豆作为实验材料。五、孟德尔成功的原因分析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)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.按照孟德尔定律,AaBbCcDd个体自交,子代基因型有81种。()2.假定五对等位基因自由组合,则杂交组合AaBBCcDDEeAaBbCCddEe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。()4.小麦麦穗基部离地的高度受四对基因控制,这四对基因分别位于四对同源染色体上。每个基因对高度的增加效应相同且具叠加性。将麦穗离地27cm的mmnnuuvv和离地99cm的MMNNUUVV杂交得到F1,再用F1代与甲植株杂交,产生F2代的麦穗离地高度范围是3690cm,则甲植株可能的基因型为mmNNUuVv。()3.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。( )6.小麦粒色受不连锁的三对基因A/a、B/b、C/c控制。A、B和C决定红色,每个基因对粒色增加效应相同且具叠加性,a、b和c决定白色。将粒色最浅和最深的植株杂交得到F1。F1的自交后代中,与基因型为Aabbcc的个体表现型相同的概率是6/64。()5.若F1(AaBb)自交后代比例为9 6 1,则测交后代比例为1 2 1。 ()7.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。( )8.基因型为AaBbDdEeGgHhKk的个体自交,假定这7对等位基因自由组合,3对等位基因杂合、4对等位基因纯合的个体出现的概率为35/128。()10.F1产生基因型为YR的卵和基因型为YR的精子的数量之比为1 1。 ( )9.非等位基因之间自由组合,不存在相互作用。( )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,10 3 3。( )12.有一批基因型为BbCc(两对等位基因独立遗传)的实验鼠,已知B决定黑色毛,b决定褐色毛,C决定毛色存在,c决定毛色不存在(即白色),则实验鼠繁殖后,子代表现型黑色 褐色 白色为9 3 4。()13.蚕的黄色茧(Y)对白色茧(y)为显性,抑制黄色出现的基因(I)对黄色出现的基因(i)为显性,两对等位基因独立遗传,现用杂合白茧(YyIi)相互交配,后代中白茧与黄茧的分离比是13 3。()突破突破1 1孟德尔两对相对性状遗传实验分析孟德尔两对相对性状遗传实验分析遗传实验过程(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:YR Yr yR yr=1 1 1 1,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)=3 1。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=9 3 3 1。上述每种表现型中的纯合子在F2中所占比例均为1/16。(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。利用“合并同类项法”妙解特殊分离比1.“和”为16的特殊分离比成因(1)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9 6 11 2 12两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9 71 33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9 3 41 1 24只要存在显性基因就表现为一种性状,其余正常表现15 13 1(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”小于16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:AaBb Aabb aaBb aabb=4 2 2 1,其余基因型个体致死测交子代中:AaBb Aabb aaBbaabb=1 1 1 12隐性纯合致死(自交情况)自交子代出现9 3 3(双隐性致死);自交子代出现9 1(单隐性致死)2.“和”小于16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:AaBb Aabb aaBb aabb=4 2 2 1,其余基因型个体致死测交子代中:AaBb Aabb aaBbaabb=1 1 1 12隐性纯合致死(自交情况)自交子代出现9 3 3(双隐性致死);自交子代出现9 1(单隐性致死)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.下列叙述正确的是()A.孟德尔定律支持融合遗传的观点B.孟德尔定律描述的过程发生在有丝分裂中C.按照孟德尔定律,AaBbCcDd个体自交,子代基因型有16种D.按照孟德尔定律,对AaBbCc个体进行测交,测交子代基因型有8种D答案答案 D本题考查孟德尔的遗传定律的相关知识。孟德尔定律不支持融合遗传的观点,A错误;孟德尔定律描述的过程发生在减数分裂过程中,B错误;AaBbCcDd个体自交,子代基因型有34种,C错误;AaBbCc能产生8种配子,而aabbcc只产生1种配子,故AaBbCc测交子代基因型有8种,D正确。2.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()AaBbAB、Ab、aB、ab受精卵子代:N种基因型、P种表现型(12 3 1)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4D.该植株测交后代性状分离比为2 1 1D答案答案 D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,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2 1 1,D正确。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.(2016课标全国)用某种高等植物的纯合红花植株与纯合白花植株进行杂交,F1全部表现为红花。若F1自交,得到的F2植株中,红花为272株,白花为212株;若用纯合白花植株的花粉给F1红花植株授粉,得到的子代植株中,红花为101株,白花为302株。根据上述杂交实验结果推断,下列叙述正确的是()A.F2中白花植株都是纯合体B.F2中红花植株的基因型有2种C.控制红花与白花的基因在一对同源染色体上D.F2中白花植株的基因型种类比红花植株的多D答案答案 D根据题意,由纯合红花植株与纯合白花植株进行杂交,F1全部表现为红花,F1自交得到的F2植株中红花 白花9 7,可推知红花与白花由两对独立遗传的等位基因控制(假设相关基因用A、a和B、b表示),即两对等位基因位于两对同源染色体上,C错误;双显性(A_B_)基因型(4种)的植株表现为红花,B错误;单显性(A_bb和aaB_)和双隐性(aabb)基因型的植株均表现为白花,所以F2中白花植株有的为纯合体,有的为杂合体,A错误;F2中白花植株共有5种基因型,比红花植株(4种)基因型种类多,D正确。4.(2018北京海淀期末)鳟鱼的眼色和体色分别由两对等位基因控制。以红眼黄体鳟鱼和黑眼黑体鳟鱼为亲本,进行正交和反交,实验结果相同,如下图所示。下列叙述正确的是()A.鳟鱼眼色性状中红色为显性性状B.亲本中黑眼黑体鳟鱼为隐性纯合子C.F2黑眼黑体中纯合子的比例是1/4D.F2中黑眼黄体鳟鱼有四种基因型答案答案 D设眼色和体色分别由两对等位基因A、a和B、b控制。以红眼黄体鳟鱼和黑眼黑体鳟鱼为亲本,正反交结果子一代都只有黑眼黄体鳟鱼,说明黑眼和黄体是显性性状,A(黑眼)对a(红眼)为显性,B(黄体)对b(黑体)为显性,A错误;根据F2中黑眼黄体 红眼黄体 黑眼黑体=93 4,可知亲本都是纯合子,但黑眼黑体(AAbb)不是隐性纯合子,B错误;F2黑眼黑体的基因型为A_bb(3)、aabb(1),其中纯合子为AAbb和aabb,纯合子的比例为1/2,C错误;F2中黑眼黄体鳟鱼的基因型可以为AABB、AaBb、AaBB、AABb,共四种,D正确。突破突破2 2应用分离定律解决自由组合定律问题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(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。(2)题型示例配子种类及概率问题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AaBbCc2 2 2=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(1AA 2Aa 1aa)BbBB后代有2种基因型(1BB 1Bb)CcCc后代有3种基因型(1CC 2Cc 1cc)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(1Bb 1bb)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9 3 3 1(3 1)(3 1)(AaAa)(BbBb);1 1 1 1(1 1)(1 1)(Aaaa)(Bbbb);3 3 1 1(3 1)(1 1)(AaAa)(Bbbb)或(Aaaa)(BbBb);3 1(3 1)1(AaAa)(BB_)或(AaAa)(bbbb)或(AA_)(BbBb)或(aaaa)(BbBb)。1.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3 1,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9 3 3 1,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测交法F1测交后代的性状分离比为1 1,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1 1 1 1,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1 1,则符合分离定律若有四种花粉,比例为1 1 1 1,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1 1,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1 1 1 1,则符合自由组合定律2.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。1.(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=52 3 9的数量比,则杂交亲本的组合是()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A.AABBDDaaBBdd,或AAbbDDaabbddB.aaBBDDaabbdd,或AAbbDDaaBBDDC.aabbDDaabbdd,或AAbbDDaabbddD.AAbbDDaaBBdd,或AABBDDaabbdd答案答案 D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全抑制A基因的表达,因此,基因型中含有D_或aa的个体都表现为黄色;由F2中表现型的数量比为52 3 9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。2.香豌豆中紫花与白花是一对相对性状,由非同源染色体上的两对基因共同控制,只有两个显性基因(A和B)同时存在时,花中的紫色素才合成。下列说法正确的是()A.紫花香豌豆自交,后代中紫花和白花的比例一定是3 1B.若杂交后代性状分离比为3 5,则亲本基因型只能是AaBb和aaBbC.AaBb的紫花香豌豆自交,后代中紫花和白花之比为9 7D.白花香豌豆与白花香豌豆相交,后代不可能出现紫花香豌豆C答案答案 C紫花香豌豆的基因型有AABB、AABb、AaBB和AaBb,自交后代紫花和白花的比例不一定是3 1;若杂交后代紫花香豌豆占3/8(1/23/4),则可推测亲本基因型是AaBb和aaBb或AaBb和Aabb;AaBb的紫花香豌豆自交,后代紫花(A_B_)占3/43/4=9/16,白花占7/16,二者比为97;白花香豌豆基因型有AAbb、Aabb、aaBB、aaBb、aabb,两白花香豌豆杂交后代可能出现紫花香豌豆。考向考向2以实例分析的形式以实例分析的形式,考查对两对相对性状杂交实验的理解考查对两对相对性状杂交实验的理解3.(2018北京八中期中)一种观赏植物,纯合的蓝色品种与纯合的鲜红色品种杂交,F1为蓝色。若让F1蓝色与纯合鲜红品种杂交,子代的表现型及其比例为蓝色 鲜红色=3 1。若将F1蓝色植株自花授粉,则F2表现型及其比例最可能是()A.蓝色 鲜红色=1 1B.蓝色 鲜红色=3 1C.蓝色 鲜红色=9 7D.蓝色 鲜红色=15 1D答案答案 D根据纯合的蓝色品种与纯合的鲜红色品种杂交,F1为蓝色,可知蓝色为显性;又F1蓝色与纯合鲜红品种杂交,子代的表现型及其比例为蓝色 鲜红色=3 1,说明蓝色产生了四种配子,则该性状是由两对等位基因控制的,且鲜红色是双隐性,含显性基因时即为蓝色。根据以上分析,假设子一代蓝色基因型为AaBb,将F1蓝色植株自花授粉,后代鲜红色aabb的概率为1/16,因此F2表现型及其比例最可能是蓝色 鲜红色=15 1,故选D。4.(2017课标全国)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,回答下列问题:(1)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)(2)假设A/a、B/b这两对等位基因都位于X染色体上,请以上述品系为材料,设计实验对这一假设进行验证。(要求:写出实验思路、预期实验结果、得出结论)答案答案(1)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9 3 3 1,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。(2)选择杂交组合进行正反交,观察F1中雄性个体的表现型。若正交得到的F1中雄性个体与反交得到的F1中雄性个体有眼/无眼、正常刚毛/小刚毛这两对相对性状的表现均不同,则证明这两对等位基因都位于X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。(1)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9 3 3 1,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。(2)可根据杂交组合正反交的结果直接判断。假如A/a、B/b这两对等位基因都位于X染色体上,则子代雄性为无眼正常刚毛或有眼小刚毛;如有一对等位基因在常染色体上,则正反交后子代雄性必然有一对相对性状表现是相同的。核心构建核心构建
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