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1、第2課時 自由組合定律
學習目標
重點難點
1.能說出自由組合定律的實質。
重點:用測交法驗證自由組合定律。
難點:自由組合定律在實踐中的應用。
2.用測交法驗證自由組合定律。
3.能用自由組合定律解決實際問題。
一、對自由組合現(xiàn)象解釋的驗證
1.自由組合定律的實質
實質:在F1形成配子時,等位基因分離的同時,非等位基因表現(xiàn)為自由組合。即一對等位基因與另一對等位基因的分離或組合是互不干擾的,是各自獨立地分配到配子中去。
2.對自由組合現(xiàn)象解釋的驗證
(1)實驗方法:測交。
(2)理論預期
①F1產(chǎn)生4種配子,分別是:YR∶Yr∶yR∶yr=1∶1∶1∶1
2、。
②隱性純合子(yyrr)只產(chǎn)生一種配子yr。
③測交后代有4種類型,分別為黃色圓形(YyRr)∶黃色皺形(Yyrr)∶綠色圓形(yyRr)∶綠色皺形(yyrr)=1∶1∶1∶1。
(3)測交遺傳圖解:
預習交流
有一批黃色圓形(Y_R_)豌豆種子,這批黃色圓形豌豆的基因型可能有哪些?若用測交法判斷其具體的基因型,測交后代可能的表現(xiàn)型有哪些?據(jù)此可做出怎樣的判斷?
答案:這批黃色圓形豌豆的基因型可能有:YYRR、YyRR、YYRr、YyRr。
若用測交法判斷其具體的基因型,如果測交后代表現(xiàn)型全部為黃色圓形,那么此黃色圓形豌豆基因型為YYRR;如果測交后代為黃色圓形和黃色皺形
3、,且比例為1∶1,那么此豌豆基因型為YYRr;如果測交后代為黃色圓形和綠色圓形,且比例為1∶1,那么此豌豆基因型為YyRR;如果測交后代為黃色圓形、黃色皺形、綠色圓形、綠色皺形,且比例為1∶1∶1∶1,那么此豌豆基因型為YyRr。
二、自由組合定律在實踐中的應用
1.在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上,自由組合定律被廣泛地運用于育種工作。
2.在醫(yī)學實踐中,可以對家系中兩種或多種遺傳病的各種發(fā)病情況作出概率預測,為優(yōu)生優(yōu)育、遺傳病的防治提供理論依據(jù)。
三、孟德爾獲得成功的原因
(1)正確選用豌豆作實驗材料是獲得成功的首要原因。
(2)在對生物的性狀分析時,首先針對一對相對性狀進行研究,再對多對性狀進行研
4、究。
(3)對實驗結果進行統(tǒng)計學分析。
(4)成功地應用了“假設—推理”的方法。
預習交流
要想在科學研究上獲得成功,需要不懈地探索和不畏艱難的精神,還需要實事求是的科學態(tài)度和正確的科學研究方法,那么正確的科學研究方法一般是怎樣的呢?
答案:提出問題→作出假設→設計實驗→實施實驗→分析證據(jù)→得出結論。
一、對自由組合現(xiàn)象解釋的驗證
1.孟德爾對自由組合現(xiàn)象作出了怎樣的解釋?該解釋的核心是什么?
答案:YYRR產(chǎn)生了YR的配子,yyrr產(chǎn)生了yr的配子,兩親本雜交時,雌雄配子結合得到F1的基因型就是YyRr,F(xiàn)1自交產(chǎn)生配子時,產(chǎn)生了YR、Yr、yR、yr四種配子,且
5、比例是1∶1∶1∶1,受精時,雌雄配子隨機結合,有16種組合方式,使F2出現(xiàn)9種基因型、4種表現(xiàn)型。
該解釋的核心是:控制兩對相對性狀的兩對等位基因,在形成配子時,每對等位基因分離,非等位基因自由組合。
2.孟德爾做測交實驗的目的是什么?
答案:驗證子一代(YyRr)是否產(chǎn)生了YR、Yr、yR、yr四種配子,且四種配子的比例是1∶1∶1∶1。
3.孟德爾測交實驗的具體操作是怎樣的?
答案:讓子一代(YyRr)與雙隱性植株(yyrr)交配。
4.孟德爾測交實驗的預期結果是什么?
答案:子二代出現(xiàn)四種表現(xiàn)型,且比例為1∶1∶1∶1。
5.孟德爾測交的實驗結果與預期結果是否相符?如相
6、符,說明了什么?
答案:相符。說明了子一代確實產(chǎn)生了四種配子,且比例是1∶1∶1∶1。
在兩對相對性狀遺傳實驗時,對某植物進行測交,得到后代的基因型為Rrbb、RrBb,則該植株的基因型是( ?。?。
A.RRBb B.RrBb
C.rrbb D.Rrbb
答案:A
解析:由題意可知對某植物進行測交,就是與隱性純合子rrbb雜交。得到后代的基因型都是Rr,可知某植物基因型一定為RR;另一對相對性狀中,后代基因型為bb和Bb,可知某植物基因型為Bb。把這兩對相對性狀綜合起來,得出該植株的基因型是RRBb。
對自由組合現(xiàn)象解釋的驗證
1.實驗方
7、法:測交即用F1與雙隱性純合親本(綠色皺形)進行測交。
2.理論預期:
(1)F1(YyRr)產(chǎn)生4種配子,分別是YR∶Yr∶yR∶yr=1∶1∶1∶1。
(2)隱性純合子(yyrr)只產(chǎn)生一種配子yr。
(3)測交后代有4種類型:黃色圓形(YyRr)∶綠色圓形(yyRr)∶黃色皺形(Yyrr)∶綠色皺形(yyrr)=1∶1∶1∶1。
3.實驗結果:
測交后代有4種類型:黃色圓形(YyRr)∶綠色圓形(yyRr)∶黃色皺形(Yyrr)∶綠色皺形(yyrr)=1∶1∶1∶1。
二、自由組合定律在實踐中的應用
1.自由組合定律在育種上有何應用?
答案:在育種實踐中,可依據(jù)不同
8、性狀間的自由組合原理,將具有不同優(yōu)良性狀的親本進行雜交,從而培育出具備雙親優(yōu)良性狀的品種(即雜交育種)。
2.簡述利用自由組合定律培育優(yōu)良品種的步驟。
答案:通過雜交育種方法,在最短時間內培育出同時具有兩品種優(yōu)良性狀的新類型,應該采取的步驟是:
①讓兩品種進行雜交得到F1;
②F1自交得F2;
③從F2群體中選出所需的植株,再進行自交,直至不發(fā)生性狀分離。
3.自由組合定律在醫(yī)學上有何應用?試舉例說明。
答案:自由組合定律可預測不同表現(xiàn)型的夫婦雙方其子代中各性狀的重組類型及其出現(xiàn)的比例。如夫婦雙方一方為多指患者,另一方為白化病患者,依據(jù)自由組合定律可預測該夫婦所生子代中患多指、患
9、白化病或兩病兼患或兩病均不患的出現(xiàn)概率,從而為遺傳咨詢提供理論依據(jù)。
(2012·山東理綜,6)某遺傳病的遺傳涉及非同源染色體上的兩對等位基因。已知Ⅰ1基因型為AaBB,且Ⅱ2與Ⅱ3婚配的子代不會患病。根據(jù)以下系譜圖,正確的推斷是( )。
A.Ⅰ3的基因型一定為AABb
B.Ⅱ2的基因型一定為aaBB
C.Ⅲ1的基因型可能為AaBb或AABb
D.Ⅲ2與基因型為AaBb的女性婚配,子代患病的概率為
答案:B
解析:根據(jù)Ⅰ1基因型為AaBB可推知該遺傳病只要有一對等位基因為隱性純合即可患病,患者的基因型為aaB_(或A_bb),而Ⅱ2與Ⅱ3的后代一定不患病,則說明Ⅱ2 的
10、基因型為aaBB,Ⅱ3的基因型為AAbb,則Ⅰ3為AABb或AaBb;Ⅲ1的基因型為AaBb;Ⅲ2也是AaBb,若其與AaBb的女性婚配,子代患病概率為1/4+1/4-1/4×1/4=7/16。A、C、D三項錯誤,B項正確。
1.利用自由組合定律預測遺傳病的概率
序號
類型
計算公式
1
患甲病的概率
m,則非甲病概率為1-m
2
患乙病的概率
n,則非乙病概率為1-n
3
只患甲病的概率
m-mn
4
只患乙病的概率
n-mn
5
同患兩種病的概率
mn
6
只患一種病的概率
m+n-2mn或m(1-n)+n(1-m)
7
患病概率
m+
11、n-mn或1-不患病概率
8
不患病概率
(1-m)(1-n)
以上規(guī)律可用下圖幫助理解:
2.應用分離定律解決自由組合問題
(1)思路:
將自由組合問題轉化為若干個分離定律問題,在獨立遺傳的情況下,有幾對基因就分解成幾個分離定律,如AaBb×Aabb就可分解為如下兩個分離定律問題:Aa×Aa,Bb×bb。
(2)題型:
①配子類型的問題
例證1:求AaBbCc產(chǎn)生的配子種類數(shù)。
Aa Bb Cc
↓ ↓ ↓
2 × 2 × 2=8種
例證2:AaBbCc與AaBbCC雜交過程中,配子間的結合方式。
先求AaBbCc、AaBbCC各自產(chǎn)生多少種配子。
AaB
12、bCc→8種配子,AaBbCC→4種配子。
再求兩親本配子間的結合方式。由于兩性配子間結合是隨機的,因而AaBbCc與AaBbCC的配子間有8×4=32種結合方式。
②基因型類型的問題
如AaBbCc與AaBBCc雜交,其后代的基因型數(shù),可分解為三個分離定律:
Aa×Aa→后代有3種基因型(1AA∶2Aa∶1aa);
Bb×BB→后代有2種基因型(1BB∶1Bb);Cc×Cc→后代有3種基因型(1CC∶2Cc∶1cc)。
因而AaBbCc×AaBBCc后代中有3×2×3=18種基因型。
③表現(xiàn)型類型的問題
如AaBbCc×AabbCc,其雜交后代可能的表現(xiàn)型種數(shù)??煞譃槿齻€分離
13、定律:
Aa×Aa→后代有2種表現(xiàn)型;
Bb×bb→后代有2種表現(xiàn)型;
Cc×Cc→后代有2種表現(xiàn)型。
所以AaBbCc×AabbCc后代中有2×2×2=8種表現(xiàn)型。
(3)高效快算法
用棋盤法、分枝法的優(yōu)點是思路清晰,條理性強,做題較準確。這兩種方法運用熟練后可逐步采取以下方法來高效快算。
如求YyRr×YyRR的子代基因型種類數(shù)和表現(xiàn)型種類數(shù)。
Yy×Yy→子代3種基因型,2種表現(xiàn)型;
Rr×RR→子代2種基因型,1種表現(xiàn)型。
所求基因型種數(shù)=3×2=6種,表現(xiàn)型種數(shù)=2×1=2種。
如果黃色圓形豌豆甲(YyRr)和綠色圓形豌豆乙(yyRr)雜交,問后代出現(xiàn)基因型Yy
14、RR的概率是多少?
此題也可以這樣分析:先分別考慮基因型中的一對基因。單從豌豆的顏色考慮,甲和乙雜交后代的概率為Yy×yy→1/2Yy、1/2yy;單從豌豆的形狀考慮,甲和乙雜交后代的概率為Rr×Rr→1/4RR、1/4rr、1/2Rr。因此,甲和乙雜交,后代出現(xiàn)基因型YyRR的概率為1/2(Yy)×1/4(RR)=1/8(YyRR)。
如此可以自由地計算各種基因型概率和表現(xiàn)型概率,如:
3.不同對數(shù)基因獨立分配的遺傳規(guī)律
雜交的基因對數(shù)
F1配子
F2表現(xiàn)型
F2基因型
種類
比例
可能的組合數(shù)
數(shù)目
分離比
數(shù)目
分離比
1
2
(1∶1)1
4
15、
2
(3∶1)1
3
(1∶2∶1)1
2
4
(1∶1)2
16
4
(3∶1)2
9
(1∶2∶1)2
3
8
(1∶1)3
64
8
(3∶1)3
27
(1∶2∶1)3
4
16
(1∶1)4
256
16
(3∶1)4
81
(1∶2∶1)4
…
…
…
…
…
…
…
…
n
2n
(1∶1)n
4n
2n
(3∶1)n
3n
(1∶2∶1)n
注意:表中第一欄所述“雜交的基因對數(shù)”指的是等位基因的對數(shù)(如基因型為AabbCc,則含等位基因對數(shù)n=2)。
1.在環(huán)境影響因素相同的情況下
16、,下列各種基因型的生物,其表現(xiàn)型相同的一組是( )。
A.AaBb和aaBb B.AaBb和AABb
C.a(chǎn)aBb和Aabb D.AABB和aabb
答案:B
2.父本基因型為AABb,母本基因型為AaBb,其F1的基因型中不可能出現(xiàn)的是( )。
A.AABb B.Aabb C.AaBb D.a(chǎn)abb
答案:D
解析:AA與Aa雜交,后代基因型中必有A。
3.水稻的高稈(D)對矮稈(d)為顯性、抗稻瘟?。≧)對易感稻瘟?。╮)為顯性,這兩對基因位于不同對的染色體上。將一株高稈抗病的植株(甲)與另一株高稈易感病的植株(乙)雜交,結果如圖所
17、示。下面有關敘述正確的是( ?。?
A.如只研究莖高度的遺傳,圖示表現(xiàn)型為高稈的個體中,純合子的概率為1/2
B.甲乙兩植株雜交產(chǎn)生的子代有6種基因型,4種表現(xiàn)型
C.對甲植株進行測交,可得到能穩(wěn)定遺傳的矮稈抗病個體
D.以乙植株為材料,通過自交可得到符合生產(chǎn)要求的植株占1/4
答案:B
解析:高稈和矮稈、抗稻瘟病和易感稻瘟病兩對基因位于不同對的染色體上,遵循基因的自由組合定律。根據(jù)雜交結果高稈∶矮稈=3∶1,可知高稈雙親均為Dd,抗病∶易感?。?∶1,可知抗病親本為Rr,易感病親本rr,即甲為DdRr,乙為Ddrr,其子代有6種基因型,4種表現(xiàn)型。因此A選項中,高稈個體中純合
18、子占1/3。由于甲中抗病個體基因型為Rr,測交子代不會得到穩(wěn)定遺傳的抗病個體。符合生產(chǎn)要求的性狀為純合矮稈抗病ddRR,而乙為Ddrr,其自交不能得到符合要求的矮稈抗病性狀。
4.香豌豆中,當A、B兩顯性基因都存在時,花為紅色。一株紅花香豌豆與基因型為aaBb的植株雜交(獨立遺傳),子代中3/8開紅花,若讓此株紅花親本自交,后代紅花中純合子占( )。
A.1/2 B.3/8 C.1/9 D.1/4
答案:C
解析:根據(jù)題意列遺傳圖解如下:
P 紅花A_B_×aaBbA_×aa;B_×Bb
↓ ↓ ↓
F1 紅花A_B_(3/8) A
19、a(1/2) B_(3/4)
這株紅花香豌豆的基因型應為AaBb,其自交后代的基因型及其比例如下:AaBbA_B_(9/16)+A_bb(3/16)+aaB_(3/16)+aabb(1/16)?;蛐蜑锳_B_的植株開紅花,占自交后代的9/16,而AABB占全部后代的比例為1/16,所以后代紅花中純合子占1/9。
5.豌豆子葉的黃色(Y)對綠色(y)是顯性,圓形(R)對皺形(r)為顯性。下表是4種不同的雜交組合以及各種雜交組合所產(chǎn)生的子代數(shù)。請在表格內填寫親代的基因型。
親代
子代的表現(xiàn)型及其數(shù)量
基因型
表現(xiàn)型
黃色圓形
黃色皺形
綠色圓形
綠色皺形
①
黃皺×綠
20、皺
0
34
0
36
②
黃圓×綠皺
16
17
14
15
③
黃圓×綠圓
21
7
20
6
④
綠圓×綠圓
0
0
43
14
⑤
黃皺×綠圓
15
16
18
17
答案:①Yyrr×yyrr?、赮yRr×yyrr ③YyRr×yyRr?、躽yRr×yyRr ⑤Yyrr×yyRr
解析:該題是已知親代的表現(xiàn)型和子代的表現(xiàn)型及比例推導親代的基因型,常用的解法有三種:
(1)填空法:如②組雜交:黃圓×綠皺,先把能確定的基因寫下來,不能確定者暫時空出:Y_R_×yyrr,然后根據(jù)后代表現(xiàn)型來確定空處的基因。如子代
21、有綠色(yy)這是父母雙方各提供一個y配子結合成的,由此可知親本的基因型為YyRr×yyrr。
(2)分離組合法:如③組雜交:黃圓×綠圓,從子代表現(xiàn)型入手,將兩對性狀分開考慮,子代黃與綠性狀比為1∶1,由分離規(guī)律可知親本的基因型為Yy×yy;同理,子代性狀圓與皺的比為3∶1,則親本的基因型為Rr×Rr,再根據(jù)親本表現(xiàn)型將兩對性狀的基因型結合,即得YyRr×yyRr。
(3)利用特殊的分離比:在自由組合實驗中,常見的幾種分離比是YyRr×YyRr→9∶3∶3∶1;YyRr×yyrr→1∶1∶1∶1;Yyrr×yyRr→1∶1∶1∶1;YyRr×yyRr→3∶1∶3∶1;YyRr×Yyrr→3∶3∶1∶1。由此可知,第⑤組親本型為Yyrr×yyRr。
三種方法相比,第三種方法要在了解特殊分離比的情況下使用,第二種方法要在了解后代表現(xiàn)型和分離比時才能使用,第一種方法只要知道子代的表現(xiàn)型即可使用。
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