1.2孟德爾的豌豆雜交實驗（二）課件【知識精講精研】 高一下學期生物人教版必修2

必修2/第1章/遺傳因子的發(fā)現(xiàn)/第2節(jié)孟德爾的豌豆雜交實驗(二)本節(jié)聚焦孟德爾是怎樣設計兩對相對性狀的雜交實驗的？自由組合定律的內容是什么？孟德爾成功的原因有哪些？他的研究方法和探索精神給我們哪些啟示？孟德爾遺傳規(guī)律在生產和生活中有哪些應用？

觀察花園里的豌豆植株，孟德爾發(fā)現(xiàn)就子葉顏色和種子形狀來看，包括兩種類型：一種是黃色圓粒的，一種是綠色皺粒的。

討論：1.決定子葉顏色的遺傳因子對決定種子形狀的遺傳因子會不會有影響呢？性狀不同的豌豆不影響，決定子葉顏色的遺傳因子和決定種子形狀的遺傳因子具有一定的獨立性，二者的分離和組合互不干擾，因此不會相互影響。2.黃色的豌豆一定是飽滿的、綠色的豌豆一定是皺縮的嗎？不一定，在生活中可以看到綠色圓粒和黃色皺粒的豌豆。一、兩對相對性狀的雜交實驗F1綠色皺粒P×黃色圓粒黃色圓粒孟德爾用純種黃色圓粒豌豆和純種皺粒豌豆作親本雜交，無論正交還是反交，結出的種子(F1)都是黃色圓粒。孟德爾在發(fā)現(xiàn)了一對相對性狀遺傳規(guī)律的基礎上，又對豌豆兩對相對性狀的遺傳進行了研究。設計實驗觀察實驗，提出問題1.孟德爾是用豌豆的哪兩對相對性狀來進行實驗的？豌豆種子的粒色：黃色和綠色；豌豆種子的粒形：圓粒和皺粒。2.F1的性狀表現(xiàn)是什么？顯隱關系如何？F1全為黃色圓粒。說明黃色對綠色為顯性，圓粒對皺粒為顯性。一、兩對相對性狀的雜交實驗繼續(xù)實驗F1綠色皺粒P×黃色圓粒黃色圓粒

孟德爾又讓F1自交產生的F2中，出現(xiàn)了黃色圓粒和綠色皺粒，但也出現(xiàn)了親本所沒有的新的性狀組合——綠色圓粒和黃色皺粒。新的性狀組合與親本的性狀有什么關系？?黃色圓粒黃色皺粒綠色圓粒綠色皺粒F231510110832孟德爾同樣對F2中不同性狀類型進行了數(shù)量統(tǒng)計：一、兩對相對性狀的雜交實驗F1綠色皺粒P×黃色圓粒黃色圓粒?黃色圓粒黃色皺粒綠色圓粒綠色皺粒F29331：：：觀察實驗，提出問題3.F2代出現(xiàn)了幾種性狀表現(xiàn)？比例是多少？與親代相比有什么不同？F2代出現(xiàn)了四種性狀表現(xiàn)：黃色圓粒315粒、黃色皺粒101粒、綠色圓粒108粒、綠色皺粒32粒，其比例接近9∶3∶3∶1。

與親代相比，F(xiàn)2代不僅出現(xiàn)了兩種與親代相同的性狀，即親本性狀——黃色圓粒和綠色皺粒，而且出現(xiàn)了兩種與親本不同的新性狀即重組性狀——黃色皺粒和綠色圓粒。31510110832一、兩對相對性狀的雜交實驗F1綠色皺粒P×黃色圓粒黃色圓粒?黃色圓粒黃色皺粒綠色圓粒綠色皺粒F24.這與一對相對性狀雜交實驗中F2中3:1的數(shù)量比有關有聯(lián)系嗎？觀察實驗，提出問題從數(shù)學的角度分析，9:3:3:1與3:1能否建立數(shù)學聯(lián)系？這對理解兩對相對性狀的遺傳結果有什么啟示？9∶3∶3∶1是（3∶1）2的展開式。即（3黃∶1綠）×（3圓∶1皺）=9黃圓∶3黃皺∶3綠圓∶1綠皺。9331：：：31510110832一、兩對相對性狀的雜交實驗F1綠色皺粒P×黃色圓粒黃色圓粒?黃色圓粒黃色皺粒綠色圓粒綠色皺粒觀察實驗，提出問題圓粒種子數(shù):315+108=423皺粒種子數(shù):101+32=133接近3∶1

孟德爾首先對每一對相對性狀單獨進行分析：圓粒∶皺粒黃色種子數(shù):315+101=416綠色種子數(shù):108+32=140黃色∶綠色接近3∶19331：：：31510110832子葉顏色種子形狀結論：豌豆的粒形、粒色的遺傳都遵循基因的分離定律。F2一、兩對相對性狀的雜交實驗F1綠色皺粒P×黃色圓粒黃色圓粒?黃色圓粒黃色皺粒綠色圓粒綠色皺粒觀察實驗，提出問題

孟德爾首先對每一對相對性狀單獨進行分析：9331：：：31510110832性狀之間發(fā)生重新組合皺粒黃色圓粒綠色?黃色皺粒綠色圓粒兩對相對性狀的遺傳因子間是否也發(fā)生了組合F2一、兩對相對性狀的雜交實驗F1綠色皺粒P×黃色圓粒黃色圓粒?黃色圓粒黃色皺粒綠色圓粒綠色皺粒作出假設9331：：：31510110832F2兩對相對性狀分別受兩對遺傳因子控制，控制兩對性狀的遺傳因子間互不干擾，能夠自由組合。性狀之間發(fā)生重新組合皺粒黃色圓粒綠色黃色皺粒綠色圓粒F1的遺傳因子組成是：_______

性狀表現(xiàn)是：___________二、對自由組合現(xiàn)象的解釋和驗證1.對自由組合現(xiàn)象的解釋假設豌豆的圓粒和皺粒分別由遺傳因子R、r控制，黃色和綠色分別由遺傳因子Y、y控制。F1配子×P黃色圓粒YYRR綠色皺粒yyrrYRyr黃色圓粒YyRr則：黃色圓?？捎肶YRR表示；綠色皺?？捎脃yrr表示；產生的配子分別是YR和yr。YyRr黃色圓粒二、對自由組合現(xiàn)象的解釋和驗證1.對自由組合現(xiàn)象的解釋F1配子配子×P黃色圓粒YYRR綠色皺粒yyrrYRyr黃色圓粒YyRrF1在產生配子時，每對遺傳因子彼此分離，不同對的遺傳因子可以自由組合。F1產生的雌配子和雄配子各有4種：YR、Yr、yR、yr，且數(shù)量比為1∶1∶1∶1；YRYryRyr1∶1∶1∶1雌雄配子的結合方式有16種；遺傳因子的組合形式有9種；性狀表現(xiàn)為4種：黃色圓粒：黃色皺粒：綠色圓粒：綠色皺粒：二、對自由組合現(xiàn)象的解釋和驗證1.對自由組合現(xiàn)象的解釋受精時，雌、雄配子的隨機結合。YRYryRyrF1配子♀♂YRYryRyrYYRRYyRRYYRrYyRrYyRRyyRRYyRryyRrYYRrYyRrYYrrYyrrYyRryyRrYyrryyrr數(shù)量比為9∶3∶3∶19331Y_R_yyR_Y_rryyrr4種純合子各1/16；4種單雜合子各2/16；1種雙雜合子4/16。二、對自由組合現(xiàn)象的解釋和驗證1.對自由組合現(xiàn)象的解釋

要得到遺傳因子組成為YyRr的黃色圓粒豌豆，親代除黃色圓粒和綠色皺粒外，還可以有哪些類型？組合類型還可以是綠色圓粒(yyRR)和黃色皺粒(Yyrr)。1/41/161/37/163/8或5/8思考：根據對F2統(tǒng)計結果，回答下列問題：F2中能穩(wěn)定遺傳的個體占總數(shù)的________；F2中能穩(wěn)定遺傳的綠色圓粒占總數(shù)的________；F2綠色圓粒中，能穩(wěn)定遺傳的占________；F2中不同于F1表現(xiàn)型的個體占總數(shù)的________；具有兩對相對性狀的純種個體雜交，在F2中出現(xiàn)的性狀中與親本性狀不

同的個體占總數(shù)的____________。二、對自由組合現(xiàn)象的解釋和驗證2.對自由組合現(xiàn)象的驗證根據假說，演繹推理孟德爾又設計了測交實驗，讓雜種子一代(YyRr)與隱性純合子(yyrr)雜交。孟德爾依據提出的假說，演繹推理出測交實驗的結果，應如左圖所示。預測：測交后代的分離比應為1:1:

1:1。統(tǒng)計結果：三、自由組合控制不同性狀的遺傳因子的分離和組合是互不干擾的；在形成配子時，決定同一性狀的成對的遺傳因子彼此分離，決定不同性狀的遺傳因子自由組合。測交實驗的結果符合預期的設想，因此證明解釋是正確的。從而證實了：F1是雜合體，基因型為YyRr；F1產生了YR、Yr、yR、yr四種類型、比值相等的配子。發(fā)生時間遺傳因子間的關系實質適用條件一定是進行有性生殖的真核生物；一定是細胞核中的遺傳因子；至少有兩對相對性狀，并獨立遺傳。歸納：F2出現(xiàn)9∶3∶3∶1的條件(1)所研究的每一對相對性狀只受一對遺傳因子控制，且遺傳因子要完全顯性。(2)F1能產生1∶1∶1∶1的配子。(3)不同類型的雌雄配子都能發(fā)育良好，且受精的機會均等。(4)所有后代都應處于比較一致的環(huán)境中，且存活率相同。(5)實驗的群體要足夠大，個體數(shù)量要足夠多。三、自由組合孟德爾在總結遺傳規(guī)律時，是否用到了歸納法？歸納法是從一類事物的一個個具體事實中總結出這類事物共性的邏輯思維方法。孟德爾研究了七對相對性狀各自的遺傳結果，發(fā)現(xiàn)比均為3∶1，由此總結出遺傳因子的傳遞規(guī)律。所以他用到了歸納法。四、孟德爾實驗方法的啟示在孟德爾之前，也有不少學者做過動物和植物的雜交實驗，也觀察到了生物遺傳中的性狀分離現(xiàn)象，但是都未能總結出遺傳的規(guī)律。為什么孟德爾能夠取得成功呢？分析孟德爾獲得成功的原因山柳菊山柳菊不理想的原因：1.沒有既容易區(qū)分又可以連續(xù)觀察的相對性狀;2.有時進行有性生殖，有時進行無性生殖;3.花小，難以做人工雜交實驗。分析孟德爾獲得成功的原因

討論1.用豌豆作雜交實驗的材料有哪些優(yōu)點？這說明實驗材料的選擇在科學研究中起著怎樣的作用？豌豆適于做實驗材料的優(yōu)點有：⑴具有穩(wěn)定的易于觀察和區(qū)別的相對性狀；⑵豌豆嚴格自花傳粉，在自然狀態(tài)下可以獲得純種，純種雜交可獲得雜合子；⑶豌豆花比較大，易于做人工雜交實驗?？茖W地選擇實驗材料是科學研究取得成功的重要保障之一。分析孟德爾獲得成功的原因

討論

2.如果孟德爾沒有對實驗結果進行統(tǒng)計學分析，他能不能對分離現(xiàn)象作出解釋？

如果孟德爾沒有對實驗結果進行統(tǒng)計學分析，他很難對分離現(xiàn)象作出解釋。因為通過數(shù)學統(tǒng)計，孟德爾發(fā)現(xiàn)了生物性狀的遺傳在數(shù)量上呈現(xiàn)一定的數(shù)學比例，這引發(fā)他揭示其實質的興趣。同時這也使孟德爾意識到數(shù)學概率也適用于生物遺傳的研究，從而將數(shù)學方法引入對遺傳實驗結果的處理和分析中。分析孟德爾獲得成功的原因

討論3.孟德爾對分離現(xiàn)象的解釋在邏輯上環(huán)環(huán)相扣，十分嚴謹。他為什么還要設計測交實驗進行驗證呢？一種正確的假說，僅能解釋已有的實驗結果是不夠的，還應該能夠預測另外一些實驗結果，并通過實驗來驗證。如果實驗結果與預測相符，就可以認為假說是正確的；反之，則認為假說是錯誤的。孟德爾基于他對豌豆雜交實驗作出的假說，設計測交實驗，其實驗結果與預測相符，由此證明自己提出的假說是正確的。分析孟德爾獲得成功的原因

討論

4.孟德爾使用不同的字母作為代表不同遺傳因子的符號，這與他在大學進修過數(shù)學有沒有關系？這對他進行邏輯推理有什么幫助？

有關系。數(shù)學包含許多符號，數(shù)學符號也被普遍應用于概括、表述和研究數(shù)學的過程中。孟德爾創(chuàng)造性地應用符號體系，并用于表達抽象的科學概念，和應用數(shù)學符號研究數(shù)學有異曲同工之妙，這與他曾在大學進修過數(shù)學有關。數(shù)學符號能簡潔、準確地反映數(shù)學概念的本質。孟德爾用這種方法，也更加簡潔、準確地反映抽象的遺傳過程，使他的邏輯推理更加順暢。分析孟德爾獲得成功的原因

討論

5.除了創(chuàng)造性地運用科學方法，你認為孟德爾獲得成功的原因還有哪些？⑴扎實的知識基礎和對科學的熱愛；⑵嚴謹?shù)目茖W態(tài)度；⑶創(chuàng)造性地應用科學符號體系；⑷勤于實驗；⑸敢于向傳統(tǒng)挑戰(zhàn)。四、孟德爾實驗方法的啟示1.正確使用豌豆作為實驗材料是獲得成功的首要條件。2.對相對性狀遺傳的研究，化繁為簡，從一對到多對。3.對實驗結果進行統(tǒng)計學分析。4.運用假說－演繹法這一科學方法。5.創(chuàng)新性驗證假說——設計測交實驗。孟德爾實驗方法的啟示：扎實的知識基礎和對科學的熱愛；嚴謹?shù)目茖W態(tài)度；創(chuàng)造性地應用科學符號體系；勤于實踐；敢于向傳統(tǒng)挑戰(zhàn)。孟德爾獲得成功的原因還有：五、孟德爾遺傳規(guī)律的再發(fā)現(xiàn)1866年孟德爾將研究結果整理成論文《植物雜交的試驗》發(fā)表，遺憾的是這一重要成果，卻沒有引起人們的重視，一直沉寂了30多年。1900年三位科學家分別重新發(fā)現(xiàn)了孟德爾的論文，他們做了許多與孟德爾實驗相似的觀察，并且認識到孟德爾提出的理論的重要意義，因此1900年也稱為遺傳學現(xiàn)代紀元的開始。1909年丹麥生物學家約翰遜給孟德爾的“遺傳因子”一詞起了一個新名字，叫作基因(gene)，并且提出表型(phenotype，表現(xiàn)型)的概念；表型：指生物個體表現(xiàn)出來的性狀，如豌豆的高莖和矮莖；基因型：指與表型有關的基因組成，如高莖豌豆的基因型：DD或Dd，矮莖豌豆的基因型是dd；等位基因：控制相對性狀的基因，如D和d五、孟德爾遺傳規(guī)律的再發(fā)現(xiàn)基因型與表現(xiàn)型的關系：1.基因型是性狀表現(xiàn)的內在因素，在很大程度上決定表型，而表型是基因型的表現(xiàn)形式。2.表型（生物的性狀表現(xiàn)）是基因型（遺傳物質組成）和環(huán)境條件共同作用的結果?；蛐拖嗤?，其表型一般相同；而表型相同，則基因型不一定相同。即：表型＝基因型+環(huán)境條件基因與性狀的概念系統(tǒng)圖基因基因型等位基因顯性基因隱性基因性狀相對性狀顯性性狀隱性性狀性狀分離純合子雜合子表型決定控制控制+環(huán)境控制決定決定六、孟德爾遺傳規(guī)律的應用分離定律和自由組合定律在生物的遺傳中具有普遍性。有助于人們正確地解釋生物界普遍存在的遺傳現(xiàn)象。能夠預測雜交后代的類型和他們出現(xiàn)的概率。因而在動植物育種和醫(yī)學實踐等方面具有重要意義。1.在雜交育種中的應用：人們有目的的將具有不同優(yōu)良性狀的兩個親本雜交，使兩個親本的優(yōu)良性狀組合在一起，在篩選出所需要的優(yōu)良品種。比如利用抗倒伏、易染條銹病的小麥(DDTT)與易倒伏、抗染條銹病的小麥(ddtt)之間先雜交后自交，再經過多次選育可獲得既抗倒伏又抗條銹病的純種小麥(DDtt)。六、孟德爾遺傳規(guī)律的應用1.在雜交育種中的應用：

例1.小麥的抗倒伏(D)對易倒伏(d)為顯性,易感條銹病(T)對抗條銹病(t)是顯性。現(xiàn)有兩個品種：一個品種抗倒伏但易染條銹病(DDTT)，另一個品種易倒伏但抗條銹病(ddtt)。怎樣才能得到既抗倒伏又抗銹條病的純種(DDtt)。DDTT×ddtt?D_tt(3/16)D_T_ddT_ddtt1/3DDtt2/3Ddtt能穩(wěn)定遺傳?DdTtPF1F2六、孟德爾遺傳規(guī)律的應用1.在雜交育種中的應用：

例2.思考有關培育顯性純合品種的問題：(1)在家兔中黑毛(B)對褐毛(b)是顯性，短毛(E)對長毛(e)是顯性，遵循基因的自由組合定律。現(xiàn)有純合黑色短毛兔、褐色長毛兔、褐色短毛兔三個品種。①設計培育出能穩(wěn)定遺傳的黑色長毛兔的育種方案：

第一步：讓基因型為

的兔子和基因型為

的異性兔子雜交，得到F1。

第二步：讓F1

，得到F2。

第三步：選出F2中表型為黑色長毛的個體，讓它們各自與表型為__________

的雌性或雄性兔子雜交，分別觀察每對兔子產生的子代，若子代足夠多且

，則該F2中的黑色長毛兔即為能穩(wěn)定遺傳的黑色長毛兔。BBEEbbee雌雄個體相互交配褐色長毛(或褐色短毛)不出現(xiàn)性狀分離六、孟德爾遺傳規(guī)律的應用1.在雜交育種中的應用：

例2.思考有關培育顯性純合品種的問題：(1)在家兔中黑毛(B)對褐毛(b)是顯性，短毛(E)對長毛(e)是顯性，遵循基因的自由組合定律。現(xiàn)有純合黑色短毛兔、褐色長毛兔、褐色短毛兔三個品種。

②在上述方案的第三步能否改為讓F2中表型為黑色長毛的雌雄兔子兩兩相互交配，若兩只兔子所產生的子代均為黑色長毛，則這兩只兔子就是能穩(wěn)定遺傳的黑色長毛兔？為什么？不能。

兩只黑色長毛的雌雄兔子交配，所產生的子代均為黑色長毛，只能說明這兩只黑色長毛兔中至少有一只是能穩(wěn)定遺傳的。六、孟德爾遺傳規(guī)律的應用2.在醫(yī)學實踐中的應用：依據分離定律和自由組合定律，對某些遺傳病在后代中的患病概率做出科學推斷，從而為遺傳咨詢提供理論依據。比如人類的白化病是一種由隱性基因(a)控制的遺傳病，如果一個患者的雙親表現(xiàn)型正常，根據分離定律可知患者的雙親一定都是雜合子(Aa)，則雙親的后代中患病概率是1/4。歸納總結:(1)顯性性狀作為選育對象：有顯性性狀的個體連續(xù)自交，直到不發(fā)生性狀分離，即得到的都是純合子，方可作為推廣種。(2)隱性性狀作為選育對象：有隱性性狀的個體一旦出現(xiàn)即可作為種子推廣使用。(3)如果優(yōu)良個體為雜合子：兩個具有相對性狀的純合子的雜交后代就是雜合子，可留種推廣，但需要每年育種。(4)植物雜交育種中顯性純合子的獲得不能通過測交，只能通過逐代自交的方法獲得；而動物雜交育種中顯性純合子的獲得不通過逐代自交，而通過測交的方法進行確認后獲得。六、孟德爾遺傳規(guī)律的應用分離定律和自由組合定律的區(qū)別和聯(lián)系項目分離定律自由組合定律相對性狀一對兩對n對等位基因1對2對n對F1配子類型222，(1∶1)22n配子比例1∶1即1∶1∶1∶1(1∶1)n配子組合數(shù)4424nF2基因型種類31323n基因型比值1∶2∶1(1∶2∶1)2(1∶2∶1)n表型種類21222n表型比值3∶19∶3∶3∶1(3∶1)n分離定律和自由組合定律的區(qū)別和聯(lián)系項目分離定律自由組合定律相對性狀一對兩對n對等位基因1對2對n對F1測交后代基因型種類21222n基因型比值1∶11∶1∶1∶1(1∶1)n表型種類21222n表型比值1∶11∶1∶1∶1(1∶1)n聯(lián)系形成配子時，兩個遺傳規(guī)律同時起作用；分離定律是自由組合定律的基礎。練習與應用一、概念檢測

1.根據分離定律和自由組合定律，判斷下列相關表述是否正確。

(1)表型相同的生物，基因型一定相同。()

(2)控制不同性狀的基因的遺傳互不干擾。()×√

2.南瓜果實的白色(W)對黃色(w)是顯性，盤狀(D)對球狀(d)是顯性，控制兩對性狀的基因獨立遺傳，那么表型相同的一組是()

A.WwDd和wwDdB.Wwdd和wwDd

C.WwDd和WWDD

D.Wwdd和wwDdC練習與應用一、概念檢測

3.孟德爾遺傳規(guī)律包括分離定律和自由組合定律。下列相關敘述正確的是()

A.自由組合定律是以分離定律為基礎的

B.分離定律不能用于分析兩對等位基因的遺傳

C.自由組合定律也能用于分析一對等位基因的遺傳

D.基因的分離發(fā)生在配子形成的過程中基因的自由組合發(fā)生在合子形成的過程中A練習與應用二、拓展應用

1.假如水稻高稈(D)對矮稈(d)為顯性，抗稻瘟病(R)對易感稻瘟病(r)為顯性，控制兩對性狀的基因獨立遺傳。現(xiàn)用一個純合易感稻瘟病的矮稈品種(抗倒伏)