1、专题四 生物的遗传、变异与进化小专题9 孟德尔遗传定律的应用与拓展 1孟德尔成功的原因(1)选用豌豆作杂交实验的材料。豌豆是自花传粉植物，而且是闭花受粉。豌豆花较大，易于操作。豌豆具有易于区分的相对性状。人工异花传粉的操作步骤：花蕾期人工去雄套袋传粉套袋隔离。(2)先研究一对相对性状的遗传规律，再研究多对相对性状的遗传规律。(3)对结果进行统计学分析。(4)创造性地运用科学方法假说演绎法。2遗传规律相关概念(1)等位基因：位于同源染色体的同一位置，控制相对性状的基因。非等位基因有两种，一种是位于非同源染色体上的非等位基因，其遗传符合(符合/不符合)基因的自由组合定律；还有一种是位于同源染色体上
2、不同位置的非等位基因，其遗传不符合(符合/不符合)基因的自由组合定律。(2)相对性状：同种生物同一性状的不同表现类型。性状分离：在杂种后代中，同时出现显性性状和隐性性状的现象(3)区分杂交、自交、测交、回交、正交及反交3遗传图解符号的书写亲本父本母本 杂交子一代子二代自交P F1F2 4.一对相对性状的杂交实验(1)生物的性状是由基因(遗传因子)决定的。体细胞中遗传因子是成对存在的。在形成配子时，成对的等位基因(成对的遗传因子)彼此分离，分别进入不同的配子中。受精时，雌雄配子的结合是随 机 的。F2 基 因 型 及 其 比 例 为DDDddd=121，F2表现型及其比例为高茎矮茎=31。(2)
3、分离定律的实质：在杂合子的细胞中，位于一对同源染色体上的等位基因，具有一定的独立性，在进行减数分裂形成配子时，等位基因会随着同源染色体的分开而分离，分别进入不同配子中，独立地随着配子遗传给后代。5两对相对性状的杂交实验(1)两对相对性状分别由两对遗传因子控制。F1产生配子时，同源染色体上的等位基因 彼此分离，非同源染色体上的非等位基因 可以自由组合。F1产生的雌配子和雄配子各有4种，且每种配子数目相等。受精时，雌雄配子的结合是随机、均等的。(2)孟德尔实验中，黄色圆粒(YyRr)豌豆自交，子代表现型及其比例：黄圆黄皱绿圆绿皱=9331；子代基因型及其比例：YYRRYYRrYyRRYyRrYYr
4、rYyrryyRRyyRryyrr=122412121。(3)两对相对性状的交配情况组别亲本组合举例后代基因型种类后代表后代表现型比例1 黄圆绿皱(YYRRyyrr)11 全为黄圆2 黄圆黄圆(YyRrYyRr)949:3:3:13黄圆绿皱(YyRryyrr)441:1:1:14黄圆绿皱(YYRryyrr)221:15 黄圆黄皱(YyRRYyrr)323:16黄圆黄皱(YyRrYyrr)643:1:3:1(4)基因自由组合定律的实质：位于非同源染色体上的非等位基因的分离或组合是互不干扰的，在减数分裂过程中，同源染色体上的等位基因彼此分离的同时，非同源染色体上的非等位基因自由组合。一、孟德尔遗传
5、规律的适用范围和条件1适用范围：以染色体为载体的细胞核基因的遗传。等位基因的分离符合基因的分离定律；非同源染色体上的非等位基因的遗传符合基因的自由组合定律。2发生时间：减数第一次分裂。3真核细胞进行无性生殖时，其细胞核基因的遗传不遵循孟德尔的遗传规律。4真核生物细胞质基因的遗传，不遵循孟德尔的遗传规律。5原核生物的细胞没有染色体，且不发生减数分裂，其基因的遗传不遵循孟德尔的遗传规律。二、性状显隐性的确定说明：1.具有一对相对性状的纯合子杂交，F1表现出来的亲本性状是显性性状。如：豌豆的高茎和矮茎进行杂交，F1中只出现高茎，由此可判断高茎是显性性状。2.具有相对性状的亲本杂交，若后代出现性状分离
6、，无法确定性状的显隐性，只能说明两亲本的基因型分别为Aa、aa，但哪个是显性亲本(Aa)，哪个是隐性亲本(aa)无法确定。我们可利用“让与亲本具有相同性状的子代与亲本回交”的方法，若回交子代有性状分离，则该性状为显性(AaAa)，若回交子代无性状分离，则该性状为隐性性状(aaaa)。三、纯合子、杂合子的鉴定1自交：让某显性性状的个体进行自交，若后代无性状分离，则可能为纯合子。此法不适用于动物，适用于植物，而且是最简便的方法。2测交：让待测个体与隐性类型杂交，若后代出现隐性类型，则一定为杂合子，若后代只有显性性状个体，则可能为纯合子。四、两对基因控制一对性状的特殊遗传现象在两对基因控制一对性状的
7、遗传中，会出现一些非常规的表现型分离比，这是由于基因间相互作用或环境条件对基因表达的影响所致，其遗传实质 不 变，依 然 遵 循 自 由 组 合 定 律，符 合A_B_A_bbaaB_aabb=9331的分离比，只是表现型比例有所改变而已。F1(AaBb)自交后代比例原因分析表现型种类9331正常的完全显性497，即9(331)A、B同时存在时表现为一种性状，否则表现为另一种性状2934，即93(31)aa(或bb)成对存在时，表现为双隐性状，其余表现正常3961，即9(33)1存在一种显性基因(A或B)时，表现为一种性状，其余表现正常3151，即(933)1只要存在显性基因(A或B)就表现为
8、同一种性状，其余表现正常2【例1】(2011海南卷)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所占的比率是()A1/32 B1/16C1/8 D1/4【热点考向1】遗传的基本定律及其应用【解析】从题中可知DDdd的后代为Dd，则其他四对基因组合的后代都必须为纯合的，AaAa后代纯合的概率为1/2，BBBb后代纯合的概率为1/2，CcCC后代纯合的概率为1/2，EeEe后代纯合的概率为1/2，故有一对等位基因杂合、四对 等 位 基 因 纯 合 的 个 体 所 占 的 比 率 是1/21/21/21/21/1
9、6。【答案】B 【变式1】(2011全国新课标卷)某植物红花和白花这对相对性状同时受多对等位基因控制(如A、a；B、b；C、c)。当个体的基因型中每对等位 基 因 都 至 少 含 有 一 个 显 性 基 因 时(即A_B_C_)才开红花，否则开白花。现有甲、乙、丙、丁4个纯合白花品系，相互之间进行杂交，杂交组合、后代表现型及其比例如下：根据杂交结果回答问题：(1)这种植物花色的遗传符合哪些遗传定律？基因的分离定律和自由组合定律(或者基因的自由组合定律)。(2)本实验中，植物的花色受几对等位基因的控制，为什么？4对。本实验的乙丙和甲丁两个杂交组合中，F2中红色个体占全部个体的比例为81/(811
10、75)(3/4)4，根据n对等位基因自由组合且完全显性时，F2中显性个体的比例为(3/4)n，可判断这两个杂交组合都涉及4对等位基因。综合杂交组合的实验结果，可进一步判断乙丙和甲丁两个杂交组合中所涉及的4对等位基因相同。【解析】本题考查孟德尔的遗传定律的应用的相关知识。(1)由各组杂交组合的后代的性状及比例看出遵循孟德尔的遗传定律，即遵循了基因的自由组合定律和基因的分离定律。(2)题干中个体基因型中每对等位基因至少含有一个显性基因时才开红花，否则开白花。本实验的乙丙和甲丁两个杂交组合中，F2代中红色个体占全部个体的比例为81/(81175)81/256(3/4)4，依据自由组合的计算规律，n对
11、等位基因自由组合且完全显性时，F2代中显性个体的比例是(3/4)n，可判断这两对杂交组合涉及4对等位基因，综合杂交组合的实验结果，进一步分析各对组合的结果，确定乙丙和甲丁两个杂交组合中的4对等位基因相同。【热点考向2】特殊遗传现象【例2】(2011全国大纲卷)人类中非秃顶和秃顶受常染色体上的等位基因(B、b)控制，其中男性只有基因型为BB时才表现为非秃顶，而女性只有基因型为bb时才表现为秃顶。控制褐色眼(D)和蓝色眼(d)的基因也位于常染色体上，其表现型不受性别影响。这两对等位基因独立遗传。回答问题：(1)非秃顶男性与非秃顶女性结婚，子代所有可能的表现型为_。(2)非秃顶男性与秃顶女性结婚，子
12、代所有可能的表现型为_。【例2】(2011全国大纲卷)人类中非秃顶和秃顶受常染色体上的等位基因(B、b)控制，其中男性只有基因型为BB时才表现为非秃顶，而女性只有基因型为bb时才表现为秃顶。控制褐色眼(D)和蓝色眼(d)的基因也位于常染色体上，其表现型不受性别影响。这两对等位基因独立遗传。回答问题：(3)一位其父亲为秃顶蓝色眼而本人为秃顶褐色眼的男性与一位非秃顶蓝色眼的女性结婚。这位男性的基因型为_或_，这位女性的基因型为_或_。若两人生育一个女儿，其所有可能的表现型为_。【解析】(1)非秃顶男性基因型为BB，非秃顶女性基因型为BB或Bb，二人的后代基因型为BB、Bb。BB表现型为非秃顶男性、
13、非秃顶女性。Bb表现型为秃顶男性、非秃顶女性。(2)非秃顶男性(BB)与秃顶女性结婚(bb)，后代基因型为Bb，表现型为秃顶男性、非秃顶女性。(3)其父亲基因型为Bbdd或bbdd；这位男性的基因型为BbDd或bbDd。这位女性的基因型为Bbdd或BBdd。若两人结婚，所生后代基因型有BBDd、BBdd、Bbdd、BbDd、bbDd、bbdd。女儿所有可能的表现型为非秃顶褐色眼、秃顶褐色眼、非秃顶蓝色眼、秃顶蓝色眼。【答案】(1)女儿全部为非秃顶，儿子为秃顶或非秃顶(2)女儿全部为非秃顶，儿子全部为秃顶(3)BbDd bbDd Bbdd BBdd 非秃顶褐色眼、非秃顶蓝色眼、秃顶褐色眼和秃顶蓝
14、色眼【变式2】(2011湖北省联考)某植物花的颜色由两对非等位基因A(a)和B(b)调控，A基因控制色素的合成(A：出现色素，AA和Aa的效应相同)，B为修饰基因，淡化颜色的深度(B：修饰效应出现，BB和Bb的效应不同)。现有亲代P1(aaBB白色)和P2(AAbb红色)，杂交实验如图：(1)若对粉红色的F1植株进行单倍体育种，那么育出的植株花色的表现型及比例是_。(2)F2中白花植株的基因型有_种，其中纯合子在F2中大约占_。(3)F2红花植株中杂合子出现的几率是_。若对杂合的红花植株幼苗用秋水仙素处理，那么形成的植株为_倍体。红色白色1353/162/3四(4)为了验证花色遗传的特点，可将
15、F2中粉红色花植株自交，单株收获所结的种子，每株的所有种子单独种植在一起可得到一个株系，则理论上在所有株系中有_的株系F3花色的表现型及其数量比与题中F2相同；其余的株系F3花色的表现型及其数量比为_ 2/3红色粉红色白色121【解析】(1)亲代P1(aaBB白色)和P2(AAbb红色)杂交，F1的基因型为AaBb，表现为粉红色。粉红色的F1植株(AaBb)会产生四种配子：AB、ab、aB、Ab，若进行单倍体育种，那么育出的植株基因 型 为 AABB、aabb、aaBB、AAbb，比 例 为1111，基因型为AAbb植株花色表现为红色，而基因型为AABB、aabb、aaBB的植株花色表现为白色
16、，比例为红色白色13。(2)由于AA与Aa的效应相同，可见A_Bb表现为粉红色。只有A无B时为红色，故红色为A_bb。F2中A_B_(9)A_bb(3)aaB_(3)aabb(1),A_Bb是粉红色，在F2中占6/16；A_bb为红色，在F2代中占3/16；A_BB、aaB_、aabb为白色，占F2的7/16。花色为白色的个体基因型有5种，其中纯合个体在F2中大约占3/16。【解析】(3)F2红花植株基因型为A_bb，其中杂合子即AaBb占2/3。(4)F2中粉红色花植株基因型有两种：AABb与AaBb，其比例为12，将它们分别自交，AaBbAaBb 的 结 果 与 题 中 F2 相 同，AA
17、BbAABb1/4AABB(白色)、2/4AABb(粉红色)、1/4AAbb(红色)。【热点考向3】遗传实验的设计【例3】(2011山东卷)荠菜的果实形状有三角形和卵圆形两种，该性状的遗传涉及两对等位基因，分别用A、a和B、b表示。为探究荠菜果实形状的遗传规律，进行了杂交实验(如图)。(1)图中亲本基因型为_。根据F2表现型比 例 判 断，荠 菜 果 实 形 状 的 遗 传 遵 循_。F1测交后代的表现型及比例为_。另选两种基因型的亲本杂交，F1和F2的性状表现及比例与图中结果相同，推断亲本基因型为_。(2)图中F2三角形果实荠菜中，部分个体无论自交多少代，其后代表现型仍为三角形果实，这样的个
18、体在F2三角形果实荠菜中的比例为_；还有部分个体自交后发生性状分离，它们的基因型是_。AABB和aabb基因的自由组合定律三角形卵圆形31AAbb和aaBB7/15AaBb、Aabb和aaBb(3)荠菜果实形状的相关基因a、b分别由基因A、B突变形成，基因A、B也可以突变成其他多种形式的等位基因，这体现了基因突变具有_的特点。自然选择可积累适 应 环 境 的 突 变，使 种 群 的 基 因 频 率 发 生_，导致生物进化。(4)现有3包基因型分别为AABB、AaBB和aaBB的荠菜种子，由于标签丢失而无法区分。根据以上遗传规律，请设计实验方案确定每包种子的基因型。有已知性状(三角形果实和卵圆形
19、果实)的荠菜种子可供选用。不定向性(或多方向性)定向改变实验步骤：_；_；_。结果预测：如果_，则包内种子基因型为AABB；如果_，则包内种子基因型为AaBB；如果_，则包内种子基因型为aaBB。【解析】荠菜的果实形成有三角形和卵圆形两种，该性状的遗传涉及两对等位基因，由题中F2中三角形与卵圆形植株的比例约为151，可知卵圆形果实植株的基因型为aabb，三角形果实植株的基因型为A_B_，aaB_，A_bb。基因型分别为AABB、AaBB、和aaBB的荠菜种子，均为三角形果实，要想确定每包种子的基因型，应让这些种子分别与卵圆形果实种子长成的植株杂交，得F1种子后再自交或测交。【答案】(4)答案一
20、：用三包种子长成的植株分别与卵圆形果实的种子长成的植株杂交，得F1种子用F1种子长成的植株自交，得F2种子F2种子长成植株后，按果实的表现型统计植株的比例F2三角形和卵圆形果实的植株比例为151F2三角形和卵圆形果实的植株比例为275F2三角形和卵圆形果实的植株比例为31【答案】(4)答案二：用三包种子长成的植株分别与卵圆形果实的种子长成的植株杂交，得F1种子用F1种子长成的植株与卵圆形果实种子长成的植株杂交，得F2种子F2种子长成植株后，按果实的表现型统计植株的比例F2三角形和卵圆形果实的植株比例为31F2三角形和卵圆形果实的植株比例为53F2三角形和卵圆形果实的植株比例为11【变式3】(2
21、011雅礼中学月考)某种牵牛花有紫、粉、白三种颜色，颜色与物质之间的转化有关，其转化关系如下图所示：某同学将一株纯合的紫花牵牛与一株纯合的白花牵牛杂交，子一代全部为紫花牵牛，让子一代全进行自交，子二代得到了908株紫花牵牛、301株粉花牵牛和412株白花牵牛，请回答以下问题：(1)如果花色由两对等位基因控制(A基因控制酶A的合成，B基因控制酶B的合成)，则对此杂交实验做出的合理解释是：两对等位基因遵循基因的_ 在子二代中，A基因和B基因同时存在时，花色为紫色；只存在A基因时，花色为_；白花牵牛的基因型包括_。定律自由组合粉色aaBb、aaBB、aabb(2)请用遗传图解的形式设计一个实验，证明
22、以上的解释正确，并预测结果。(3)如果以上解释正确，让子二代所有紫花牵牛进行自交，分别收集每一株上的所有种子，然后将来自于同一植株的所有种子种植在一个独立的区域形成一个株系，则：有三种花色的株系占所有株系的比例为_；有白色牵牛的株系中，一定还有_(填颜色)牵牛，而且白色牵牛与其的比例为_。4/9紫色13【解析】由题意可知A基因和B基因同时存在时(即基因型为A_B_)，花色为紫色；只存在A基因时(即基因型为A_bb)，花色为粉色，只存在B基因或没有显性基因时(即基因型为aaB_或aabb)，花色为白色。要验证两对基因的遗传是否符合自由组合定律，可让F1(AaBb)进行测交。测交后代的基因型为AaBb、Aabb、aaBb、aabb，分别表现为紫色、粉色、白色，比例为112。实 验 中 子 二 代 的 紫 色 牵 牛 花 基 因 型 为1AABB2AaBB2AABb4AaBb，它们分别自交，基因型为AaBb的紫花牵牛后代会出现3种不同颜色的花；基因型为AaBB的紫花牵牛后代会出现白色和紫色牵牛花，比例为13。