高考生物一轮复习学案 第17讲 孟德尔的豌豆杂交实验（二）（解析版）

孟德尔的豌豆杂交实验(二)（解析版）
本节内容是在学生已经复习了分离定律的基础上，结合减数分裂的知识，从基因遗传的细胞学基础开展对于两对相对性状的遗传的研究。

复习本节知识点时，结合两对相对性状的遗传，引导学生判断显性性状、隐性性状；结合两对相对性状的测交实验，帮助学生巩固、延伸有关测交和杂合子的概念；结合练习及杂交育种的实例，说明自由组合定律在生产实际中的应用。

一、两对相对性状的杂交实验
1．假说—演绎过程
答案黄色圆粒9∶3∶3∶1两对遗传因子彼此分离随机组合比例相等的4种随机的
2．自由组合定律
答案非同源染色体上的后期非同源染色体上的非等位基因
二、孟德尔获得成功的原因
答案豌豆一对多对统计学假说—演绎
两对相对性状杂交实验的相关分析
1．实验分析
2.F1的配子分析
F1在产生配子时，每对等位基因彼此分离，不同对的等位基因自由组合，F1产生的雌、雄
配子各4种：YR∶Yr∶yR∶yr＝1∶1∶1∶1，图解如下：
基因分离定律与自由组合定律的关系及相关比例图解分析
1．在上述比例中最能体现基因分离定律和基因自由组合定律实质的分别是F1所产生配子的比例为1∶1和1∶1∶1∶1，其他比例的出现都是以此为基础。

该基础源自减数分裂时等位基因分离，非同源染色体上的非等位基因自由组合。

2．利用分枝法理解比例关系。

因为黄色和绿色、圆粒和皱粒两对相对性状独立遗传，所以9∶3∶3∶1的实质为(3∶1)×(3∶1)，1∶1∶1∶1 的实质为(1∶1)×(1∶1)，因此若出现3∶3∶1∶1，其实质为(3∶1)×(1∶1)。

此规律可以应用在基因型的推断中。

判断下列说法的对错
(1)F1(基因型为YyRr)产生的精子中，基因型为YR和基因型为yr的比例为1∶1。

()
答案√
解析 F1(基因型为YyRr)产生的精子中，基因型为YR、 yr、Yr、yR的比例为1∶1:1:1 (2)F1(基因型为YyRr)产生基因型YR的卵细胞和基因型YR的精子数量之比为1∶1。

( ) 答案×
解析 F1(基因型为YyRr)产生基因型YR的卵细胞远少于基因型YR的精子
(3)基因自由组合定律是指F1产生的4种类型的精子和卵细胞可以自由组合。

( )
答案×
解析基因自由组合定律是指减数分裂时等位基因分离，非同源染色体上的非等位基因自由组合。

(4)在自由组合遗传实验中，先进行等位基因的分离，再实现非等位基因的自由组合。

( ) 答案×
解析等位基因的分离和非等位基因的自由组合同时进行。

(5)基因型为AaBbDdEeGgHhKk的个体自交，假定这7对等位基因自由组合，则7对等位基因纯合个体出现的概率与7对等位基因杂合个体出现的概率不同。

( )
答案×
解析 7对等位基因纯合个体出现的概率与7对等位基因杂合个体出现的概率相同。

(6)基因型为AaBb的植株自交，得到的后代中表现型与亲本不相同的概率为9/16。

( )答案×
解析由于亲本的表现型未知，得不到后代中表现型与亲本不相同的概率。

基因分离定律与自由组合定律的应用
[例1] (2014·全国卷)现有4个小麦纯合品种，即抗锈病无芒、抗锈病有芒、感锈病无芒和感锈病有芒。

已知抗锈病对感锈病为显性，无芒对有芒为显性，且这两对相对性状各由一对等位基因控制。

若用上述4个品种组成两个杂交组合，使其F1均为抗锈病无芒，且这两个杂交组合的F2的表现型及其数量比完全一致。

回答问题：
(1)为实现上述目的，理论上，必须满足的条件有：在亲本中控制这两对性状的两对等位基因必须位于___________上，在形成配子时非等位基因要_________，在受精时雌雄配子要________，而且每种合子(受精卵)的存活率也要_________。

那么这两个杂交组合分别是
_________和________。

(2)上述两个杂交组合的全部F2植株自交得到F3种子，1个F2植株上所结的全部F3种子种在一起，长成的植株称为1个F3株系。

理论上，在所有F3株系中，只表现出一对性状分离的株系有4种，那么在这4种株系中，每种株系植株的表现型及其数量比分别是___________、__________、___________和__________。

[解析] (1)由题意可知，出现这种情况只能用两对基因独立遗传解释，符合基因的自由组合定律。

因此可以判断在亲本中，控制这两对相对性状的两对等位基因必须位于非同源染色体上。

在形成配子时非等位基因要自由组合，在受精时雌雄配子要随机结合，而且每种合子(受精卵)的存活率也要相等。

若分别用T、t和D、d表示抗锈病、感锈病和无芒、有芒的基因，根据题干信息可知，4个纯合亲本的基因型可分别表示为TTDD、TTdd、ttDD、ttdd。

若要使两个杂交组合产生的F1与F2均相同，则两个亲本组合只能是抗锈病无芒(TTDD)×感锈病有芒(ttdd)和抗锈病有芒(TTdd)×感锈病无芒(ttDD)。

(2)由(1)解析可知，F1基因型为TtDd，F2植株将出现9种不同的基因型：TTDD、TtDD、TTDd、TtDd、TTdd、Ttdd、ttDD、ttDd、ttdd，可见F2自交最终可得到9个F3株系，
只有基因型为TtDD、TTDd、Ttdd、ttDd的4种杂合子自交后所得的F3株系只表现出一对性状发生分离，其每种株系的表现型及数量比依次是抗锈病无芒∶感锈病无芒＝3∶1、抗锈病无芒∶抗锈病有芒＝3∶1、抗锈病有芒∶感锈病有芒＝3∶1、感锈病无芒∶感锈病有芒＝3∶1。

[规范答题] (除注明外，每空1分)(1)非同源染色体自由组合随机结合相等抗锈病无芒×感锈病有芒抗锈病有芒×感锈病无芒(2)抗锈病无芒∶抗锈病有芒＝3∶1(2分) 抗锈病无芒∶感锈病无芒＝3∶1(2分) 抗锈病有芒∶感锈病有芒＝3∶1(2分) 感锈病无芒∶感锈病有芒＝3∶1(2分)
变式训练1：现用山核桃的甲(AABB)、乙(aabb)两品种做亲本杂交得F1，F1测交结果如表，下列有关选项不正确的是( )
测交类型测交后代基因型种类及比例
父本母本AaBb Aabb aaBb aabb
F1乙1222
乙F11111
A.F1产生的AB花粉50%不能萌发，不能实现受精
B．F1自交得F2，F2的基因型有9种
C．F1花粉离体培养，将得到四种表现型不同的植株
D．正反交结果不同，说明这两对基因的遗传不遵循自由组合定律
解析亲本甲(AABB)×乙(aabb)，所以F1基因型为AaBb，当F1作父本，乙做母本时，正常情况下AaBb∶Aabb∶aaBb∶aabb＝1∶1∶1∶1，而实际比值为1∶2∶2∶2，由此可见，F1产生的AB花粉50%不能萌发，不能实现受精，故A项正确，D项错误；F1(AaBb)自交所得F2基因型有3×3＝9种，B项正确；F1可产生AB、aB、Ab、ab 4种配子，因此其花药离体培养可得到4种表现型不同的植株，C项正确。

1．(2017·全国卷Ⅱ)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(D) A．AABBDD×aaBBdd，或AAbbDD×aabbdd
B．aaBBDD×aabbdd，或AAbbDD×aaBBDD
C．aabbDD×aabbdd，或AAbbDD×aabbdd
D．AAbbDD×aaBBdd，或AABBDD×aabbdd
解析由题F2中毛色表现型出现了黄∶褐∶黑＝52∶3∶9，F2为52＋3＋9＝64份，可以推出F1产生雌雄配子各8种，即F1的基因型为三杂AaBbDd，只有D项符合。

或者由黑色个体的基因组成为A_B_dd，占9/64＝3/4×3/4×1/4，可推出F1基因组成为AaBbDd。

2．(2016·全国卷Ⅲ)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(D)
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
解析根据题意，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项错误；双显性(A_B_)基因型(4种)的植株表现为红花，B项错误；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 项错误；F2中白花植株共有5种基因型，比红花植株基因型(4种)种类多，D项正确。

3．(2016·全国卷Ⅱ)某种植物的果皮有毛和无毛、果肉黄色和白色为两对相对性状，各由一对等位基因控制(前者用D、d表示，后者用F、f表示)，且独立遗传。

利用该种植物三种不同基因型的个体(有毛白肉A、无毛黄肉B、无毛黄肉C)进行杂交，实验结果如下：有毛白肉A×无毛黄肉B无毛黄肉B×无毛黄肉C
↓↓
有毛黄肉∶有毛白肉＝1∶1全部为无毛黄肉
实验1实验2
有毛白肉A×无毛黄肉C
↓
全部为有毛黄肉
实验3
回答下列问题：
(1)果皮有毛和无毛这对相对性状中的显性性状为__有毛__，果肉黄色和白色这对相对性状中的显性性状为__黄肉__。

(2)有毛白肉A、无毛黄肉B和无毛黄肉C的基因型依次为__DDff、ddFf、ddFF__。

(3)若无毛黄肉B自交，理论上，下一代的表现型及比例为无毛黄肉∶无毛白肉＝3∶1。

(4)若实验3中的子代自交，理论上，下一代的表现型及比例为有毛黄肉∶有毛白肉∶无毛黄肉∶无毛白肉＝9∶3∶3∶1。

(5)实验2中得到的子代无毛黄肉的基因型有__ddFF、ddFf__。

解析(1)通过实验1和实验3可知，有毛与无毛杂交后代均为有毛，可知有毛为显性性状；通过实验3可知，白肉与黄肉杂交，后代均为黄肉，可断定黄肉为显性性状。

(2)通过实验1有毛A与无毛B杂交后代全为有毛可知：A为DD，B为dd。

同理，通过实验3可知C为dd；通过实验3白肉A和黄肉C杂交后代全为黄肉可知，A为ff，C为FF；通过实验1白肉A和黄肉B杂交后代黄肉∶白肉＝1∶1，可知B为Ff，所以A的基因型为DDff，B的基因型为ddFf，C的基因型为ddFF。

(3)B的基因型为ddFf，自交后代根据自由组合定律可得无毛黄肉∶无毛白肉＝3∶1。

(4)实验3亲本的基因型为DDff与ddFF，子代基因型为DdFf，根据自由组合定律，子代自交后代表现型及比例为有毛黄肉∶有毛白肉∶无毛黄肉∶无毛白肉＝9∶3∶3∶1。

(5)实验2亲本的基因型为ddFf与ddFF，它们杂交后代无毛黄肉的基因型为ddFF、ddFf。

4．(2017·全国卷Ⅲ)己知某种昆虫的有眼(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：①
aaBBEE，②AAbbEE 和③AABBee。

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。

) 解析(1)要确定三对等位基因是否分别位于三对染色体上，根据实验材料，可将其拆分为判定每两对等位基因是否位于两对染色体上，如利用①和②杂交，得到F1，再让F1雌雄个体自由交配，观察F2的表现型及比例来判定基因A/a和B/b是否位于两对染色体上。

同理，用②和③杂交判定基因E/e和B/b是否位于两对染色体上，用①和③杂交判定基因E/e和A/a是否位于两对染色体上。

(2)要验证A/a和B/b这两对等位基因都位于X染色体上，可通过①aaBBEE、②AAbbEE两种实验材料，利用正反交实验，观察F1雄性个体中刚毛和眼两对性状，如果正反交结果均不相同，则A/a、B/b这两对等位基因都位于X染色体上。

答案(1)选择①×②、②×③、①×③三个杂交组合，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①×②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中雄性个体有眼与无眼、正常刚毛与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。

5．(2016·四川卷)油菜物种Ⅰ(2n＝20)与Ⅱ(2n＝18)杂交产生的幼苗经秋水仙素处理后，得到一个油菜新品系。

(注：Ⅰ的染色体和Ⅱ的染色体在减数分裂中不会相互配对。

)
(1)秋水仙素通过抑制分裂细胞中__纺锤体__的形成，导致染色体加倍；获得的植株进行自交，子代__不会__(填“会”或“不会”)出现性状分离。

(2)观察油菜新品系根尖细胞有丝分裂，应观察__分生__区的细胞，处于分裂后期的细胞中含有__76__条染色体。

(3)该油菜新品系经多代种植后出现不同颜色的种子，已知种子颜色由一对基因A/a控制，并受另一对基因R/r影响。

用产黑色种子植株(甲)、产黄色种子植株(乙和丙)进行以下实验：
组别亲代F1表现型F1自交所得F2的表现型及比例
实验一甲×乙全为产黑色种子植株产黑色种子植株∶产黄色种子植株＝3∶1 实验二乙×丙全为产黄色种子植株产黑色种子植株∶产黄色种子植株＝3∶13
__隐__
②分析以上实验可知，当__R__基因存在时会抑制A基因的表达。

实验二中丙的基因型为__AARR__，F2中产黄色种子植株中杂合子的比例为__10/13__。

③有人重复实验二，发现某一F1植株，其体细胞中含R/r基因的同源染色体有三条(其中两条含R基因)，请解释该变异产生的原因：__植株丙在减数第一次分裂后期含R基因的同源染色体未分离或植株丙在减数第二次分裂后期含R基因的姐妹染色单体未分开__。

让该植株自交，理论上后代中产黑色种子的植株所占比例为__1/48__。

解析(1)秋水仙素通过抑制细胞分裂中纺锤体的形成，导致染色体加倍，获得的植株为染色体加倍的纯合子，纯合子自交子代不会出现性状分离。

(2)油菜新品系体细胞中染色体数目为(10＋9)×2＝38，要观察植物有丝分裂，应观察根尖分生区细胞，处于有丝分裂后期的油菜新品系根尖细胞中染色体数目加倍，为76条。

(3)①由实验一，甲(黑)×乙(黄)→F1全黑，可推知，黑色为显性性状，黄色为隐性性状。

②分析实验二，F2中黑∶黄＝3∶13，可确定R基因存在时抑制A基因的表达。

丙的基因型为AARR，乙的基因型为aarr，F2中黑色种子的基因型为A_rr，黄色种子的基因型及所占比例为9/16A_R_、3/16aaR_和1/16aarr，其中纯合子基因型及所占比例为1/13AARR、1/13aaRR、1/13aarr，则F2黄色种子中杂合子的比例为10/13。

③实验二中，正常F1的基因型为AaRr，而异常F1为AaRRr，可能是丙在减Ⅰ后期含R基因的同源染色体未分离或减Ⅱ后期含R基因的姐妹染色单体未分离，从而产生异常配子ARR。

AaRRr自交，后代中产黑色(A_rr)种子植株的概率为3/4×1/6×1/6＝1/48。