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第一章遗传因子的发现第1节孟德尔的豌豆杂交实验（一）【教学目标】1）理解和掌握基本概念2）阐明孟德尔的一对相对性状的杂交实验及分离定律3）理解孟德尔用测交验证分离现象的原因4）运用分离定律的相关知识，设计育种过程或分析生产实践中的一些遗传现象【要点归纳】一、基本概念1、常用符号的含义符号PF1F2×♀♂含义亲本子一代子二代杂交自交母本或雌配子父本或雄配子2、交配类：◆杂交：遗传因子组成（基因型）不同的个体间相互交配的类型。（确定显隐性关系）杂交的目的：把亲本的优良性状的基因集中到F1中。◆自交：植物体中自花受粉和雌、雄异花的同株受粉。（自交系是获得纯合子的有效方法，连续自交，提高纯合子在后代中所占的比例）◆测交：杂种F1与隐性个体相交，用来测F1的遗传因子组成（基因型）。（检验某个个体是纯合子还是杂合子）辨析：正交与反交：对于雌雄同体的生物杂交，若甲♀×乙♂为正交，则乙♀×甲♂为反交。3、性状类：◆性状：生物体所表现出的形态特征和生理特性的总称。◆相对性状：同种生物同一性状的不同表现类型。◆显性性状：具有相对性状的纯种亲本杂交，F1表现出来的那个亲本的性状。◆隐性性状：具有相对性状的纯种亲本杂交，F1未表现出来的那个亲本的性状。◆性状分离：杂种的自交后代中，同时出现显性性状和隐性性状的现象。4、遗传因子（基因）类；◆成对的遗传因子（基因）：一对同源染色体的同一位置上控制相同性状的两个基因（遗传因子）。◆等位基因：一对同源染色体的同一位置上控制一对相对性状的两个基因（遗传因子）。◆非等位基因：有两种情况，一是在一对同源染色体的不同位置上的两个基因；二是在非同源染色体上的基因。◆显性遗传因子（基因）：控制显性性状的遗传因子。用大写字母表示。◆隐性遗传因子（基因）：控制隐性性状的遗传因子。用小写字母表示。5、个体类：◆表现型：生物个体所表现出来的性状。◆遗传因子组成（基因型）：与表现型有关的遗传因子组成表现型=基因型（内因）+环境条件（外因）提醒：①基因型是表现型的内在因素。表现型是遗传因子组成的表现形式。②表现型相同，基因型不一定相同。基因型相同，在相同的环境条件下，表现型才相同；不同环境条件下，表现型不一定相同。◆纯合子：由相同基因的配子结合成的合子发育而成的个体。包括：显性纯合子和隐性纯合子。◆杂合子：由不同基因的配子结合成的合子发育而成的个体。遗传因子、性状等概念间的相互关系图解：例1、下列几组杂交中，哪组属于纯合子之间的杂交（B）Ａ、ＤＤ×ＤｄＢ、ＤＤ×ｄｄＣ、Ｄｄ×ＤｄＤ、Ｄｄ×ｄｄ例2、下列各对性状中，属于相对性状的是（C）A．狗的长毛和卷毛B．人的身高与体重C．棉花的掌状叶和鸡脚叶D．豌豆的高茎与蚕豆的矮茎例3、下列各基因中，属于等位基因的是（D）A．AAB．ABC．AbD．Aa例4、下列表示有关基因在染色体上的存在情况，其中不可能的是（D）例5、分离规律发生在（C）A．纯合体内B．杂合体内C．减数分裂的四分体时期D．受精时例6、基因型为ＡＡ的个体与基因型为ａａ的个体杂交产生的Ｆ１进行自交，那么Ｆ２中的纯合子占Ｆ２中个体数的（B）Ａ、２５％Ｂ、５０％Ｃ、７５％Ｄ、１００％例7、肤色正常的夫妇生了一个白化病的孩子，这对夫妇的基因型是Ａａ×Ａａ，这对夫妇再生白化病孩子的可能性是1/4例8、用纯种的高茎豌豆与矮茎豌豆进行杂交试验，Ｆ１产生2种不同类型的雌、雄配子，其比为1：1。Ｆ２的基因型有3种，其比为1：2：1，F2的表现性状有2种，比例为3：1，其中不能稳定遗传，后代会发生性状分离的基因型是Ｄｄ。二、孟德尔的一对相对性状的杂交实验——基因的分离定律人们曾经认为两个亲本杂交后，双亲的遗传物质会在子代体内发生混合，使子代表现出介于双亲之间的性状。就象把一瓶蓝墨水和一瓶红墨水倒在一起，混合液是另一种颜色，再也无法分出蓝色和红色。这种观点也称做融合遗传。1、孟德尔的生平简介孟德尔于1822年7月22日，出生于奥地利一个贫寒的农民家庭。从小爱劳动，念中学时就对自然科学发生了兴趣。21岁做了修道士，以后，当过中等学校的代理教员，在此期间，业余时间进行科学实验。他对天文、气象、园艺和养蜂等都进行过研究，其中杂交实验，潜心研究了8年，而豌豆的杂交实验是非常成功的。他对科学研究工作严肃认真，在自己的通信中说过：“从春到秋，天天都要全神贯注、小心翼翼地监视着实验”。他通过观察对比、统计分析，从大量的数据中揭示了两个遗传规律，成为遗传学奠基人！孟德尔认为生物的性状是由遗传因子控制的（1909年，丹麦生物学家约翰逊给孟德尔的“遗传因子”起了个新名字叫为“基因”）2、豌豆适于杂交实验的生物学特征（为什么用豌豆作遗传实验材料容易取得成功？）1）豌豆是自花传粉，且闭花受粉的植物，在自然状态下一般是纯种。（用豌豆做人工杂交实验，结果既可靠，又容易分析。）2）豌豆有易于区分的性状，即相对性状。（实验结果很容易观察和分析。）3）豌豆花比较大，易于做人工杂交实验。（便于人工受粉）豌豆花（剖面）孟德尔经过观察，在34个豌豆品种中选择了7对相对性状。如人工异花传粉示意图说明：自花传粉：两性花的花粉，落到同一朵花的雌蕊柱头上的过程。异花传粉：两朵花之间的传粉过程。父本（♂）：不同植株的花进行传粉时，供应花粉的植株。母本（♀）：不同植株的花进行传粉时，接受花粉的植株。去雄：在花蕾期除去未成熟花的全部雄蕊的过程。3、一对相对性状的杂交实验（1）过程：纯种高茎豌豆和纯种矮茎豌豆作亲本，再让F1自交得到F2杂交类型设计：（正交）P纯种高茎豌豆（♀）×纯种矮茎豌豆（♂）F1高茎豌豆（反交）P纯种矮茎豌豆（♀）×纯种高茎豌豆（♂）F1高茎豌豆（2）特点：（孟德尔在一对相对性状的遗传实验中观察到哪些实验现象？）①F1都是高茎。即F1只表现一个亲本的性状——高茎。②F2出现了性状分离。即出现了两个亲本性状：高茎和矮茎。且高茎与矮茎之比接近3：1◆孟德尔在一对相对性状杂交实验遗传图解P纯种高茎豌豆×纯种矮茎豌豆F1高茎性状表现：高茎矮茎F2个体数：787277比值：3：1思考：F1为什么只表现高茎？F2为什么出现了性状分离，且分离比为3：1？4、对分离现象的解释（提出假说）杂交实验的分析图解表示方法：雌雄配子交叉线图解法和棋盘法——学生板书①雌雄配子交叉线图解法（高茎豌豆与矮茎豌豆杂交实验的分析图解）②棋盘法P高茎×矮茎DDdd↓↓配子DdDdF1配子→Dd↓DdDDDdDddd1）生物的性状是由遗传因子决定的。★遗传因子的特点：独立的颗粒状，互不融合，在传递中不会消失，每个遗传因子决定着一种特定的性状。★遗传因子的类型：显性遗传因子（控制显性性状，用大写字母表示）隐性遗传因子（控制隐性性状，用小写字母表示）2）遗传因子在体细胞中成对存在。（在F1细胞中遗传因子又是怎样的？）3）遗传因子在生殖细胞（配子）中成单存在。（原因：在形成配子时，成对的遗传因子彼此分离，分别进入不同的配子中。）4）受精时，雌雄配子的结合是随机的，机会均等。基因型及比例：1DD：2Dd：1dd表现型及比例：3高：1矮说明：①怎样理解分离定律？基因分离定律是关于等位基因的遗传定律。要理解掌握基因分离定律，必须要搞懂下面关于等位基因的五个要点：＊存在：存在于杂合子的所有体细胞中＊位置：位于一对同源染色体的同一位置上＊特点：能控制一对相对性状，具有一定的独立性＊分离的时间：减数第一次分裂的后期＊遗传行为（基因分离定律的中心内容）；随同源染色体的分开而分离，分别进入两个配子中，独立地随配子遗传给后代。②孟德尔遗传实验需要满足的条件＊子一代个体形成的配子数目相等且生活力相同＊雌、雄配子结合的机会相等＊子二代不同基因型的个体存活率相等＊遗传因子间的显隐性关系完全相等＊观察的子代样本数目足够多5、性状分离比模拟实验1）模拟原理：进行有性生殖的生物，形成生殖细胞——配子时，成对的遗传因子分离，分别进入不同的配子中，形成比例相等的两种配子。受精作用时，两种配子随机结合，机会均等。结果后代形成1：2：1的基因型和3：1的表现型。2）步骤：甲桶（雌配子）：两种彩球各10个乙桶（雄配子）：两种彩球各10个摇动混合均匀随机抓取一个小球，组合，记录彩球字母组合放回小球，摇均，再抓取（重复做50—100次）统计分析3）模拟过程的含义：小桶：雌雄配子彩球：减数分裂形成的两种比例相等雌（或雄）配子左右手放在一起：受精作用十雌雄配子结合形成受精卵。4）注意事项：①增加模拟实验的次数，重复的次数越多，实验结果准确率越高②每只小桶内两种彩球的数量一定相等③每次抓取前必须摇均，每次抓出两小球统计后必须放回各自的小桶，保证概率的准确三、对分离现象解释的验证——测交1、测交（1）概念：让F1与隐性个体相交，用来测F1的遗传因子组成（基因型）测交后代不同性状类型的理论之比为1：1。测定F1配子的种类及比例（2）作用测定F1的基因型判断F1在形成配子时基因的行为（3）结果：与预期的设想相符，证实了F1是杂合体，基因型是Dd；F1产生D和d两种类型比值相等的配子；F1在配子形成时，等位基因彼此分离。2、分离定律（孟德尔第一定律）实质在生物的体细胞中，控制同一性状的遗传因子成对存在，不相融合；在形成配子时，成对的遗传因子发生分离，分离后的遗传因子分别进入不同的配子中，随配子遗传给后代。补充：显性的相对性完全显性：有一对相对性状的两个纯合体杂交，F1的全部个体，都表现出显性性状，并且在表现程度上和显性亲本完全一样。即AA和Aa都表现显性性状，aa表现隐性性状。不完全显性：在生物的性状遗传中，如果的性状表现介于显性和隐性之间。即AA表现显性性状，Aa介于显隐性之间的性状，aa表现隐性性状。四、分离定律相关知识的应用（一）显性纯合子与杂合子的实验鉴别方法：区分显性纯合子与杂合子，关键是掌握一条原则，即纯合子能稳定遗传，自交后代不发生性状分离，杂合子不能稳定遗传，自交后代往往会发生性状分离。对于植物来说实验鉴别的方法有三种：1、测交法（对于动物常用测交）待测个体×隐性纯合子↓结果分析2、自交法待测个体↓⊕结果分析3、花粉鉴定法非糯性与糯性水稻的花粉遇碘呈现不同的颜色。让待测个体长大开花后，取出花粉粒放在载玻片上，加一滴碘液结果分析例题1、大豆的白花和紫花为一对相对性状。下列四组杂交实验中，能判定性状显、隐性关系的是（D）若后代无性状分离，则待测个体为纯合子若后代有性状分离，则待测个体为杂合子若后代无性状分离，则待测个体为纯合子若后代有性状分离，则待测个体为杂合子一半呈蓝色，一半呈红褐色，则待测个体为杂合子全为红褐色，则待测个体为纯合子①紫花×紫花→紫花②紫花→301紫色+101白色③紫花×白花→紫花④紫花×白花→98紫花+107白花A、①和②B、③和④C、①和③D、②和③例2、完成下列各项任务，依次采用的最合适的方法是（B）①检验杂种一代的基因型②提高作物抗病品种的纯度③区分一对相对性状中显隐中的显性（）A、杂交、自交、测交B、测交、自交、杂交C、测交、测交、杂交D、测交、杂交、杂交（二）有关分离定律问题的解决思路：分离定律的问题主要有两种类型：正推类和逆推类逆推类问题正推类问题1、隐性纯合突破法由于纯合子含有相同的遗传因子，因而在亲代与子代之间遗传因子的组成及性状推断上有直接明显的推导作用，主要体现在以下方面：（1）如果亲代中有显性纯合子，则子代一定为显性性状。即：BB×亲本→B（显性）（2）如果亲代中有隐性纯合子，则子代中一定含有隐性遗传因子。即：bb×亲本→b（3）如果子代中有纯合子（显性或隐性），则两个亲本都至少含有一个遗传因子。即：b×b→bb或B×B→BB2、根据分离定律中规律性比值直接推断(1)若后代性状分离比为显性：隐性=3：1，则双亲一定是杂合子。即Bb×Bb→3B:1bb(2)若后代性状分离比为显性：隐性=1：1，则双亲一定是测交类型。即Bb×bb→1Bb:1bb(3)若后代性状只有显性性状，则双亲至少有一方为显性纯合子。即BB×BB（或Bb或bb）一对基因相交，有6种交配方式、基因型、表现型：亲代基因型组合基因型表现型自交：AA