高中生物第1章遗传因子的发现第2节孟德尔的豌豆杂交实验二第2课时对自由组合现象解释的验证和自由组合定律

第2课时对自由组合现象解释的验证和自由组合定律
[学习目标] 1.简述对自由组合现象解释的验证过程，并说出自由组合定律的内容。

2.说出孟德尔成功的原因。

3.概述孟德尔遗传规律的再发现，掌握核心概念间的关系。

一、对自由组合现象解释的验证和自由组合定律
1．对自由组合现象解释的验证
(1)方法：测交——F1(YyRr)与隐性纯合子(yyrr)交配。

(2)遗传图解
(3)实验结论
①F1是杂合子，遗传因子组成为YyRr。

②F1产生了YR、Yr、yR、yr四种类型、比例相等的配子。

③F1在形成配子时，每对遗传因子彼此分离，不同对的遗传因子自由组合。

2．自由组合定律
(1)发生时间：形成配子时。

(2)遗传因子间的关系：控制不同性状的遗传因子的分离和组合是互不干扰的。

(3)实质：在形成配子时，决定同一性状的成对的遗传因子彼此分离，决定不同性状的遗传因子自由组合。

归纳整合分离定律和自由组合定律的区别与联系
(1)区别
项目分离定律自由组合定律
研究性状一对两对n对控制性状的遗传因子一对两对n对
F1遗传因子对数 1 2 n 配子类型
及其比例
2
1∶1
4
1∶1∶1∶1
2n
(1∶1)n 配子组合数 4 16 4n
F2遗传因子组成种数 3 9 3n
表现类型种数 2 4 2n
表现类型比3∶1 9∶3∶3∶1 (3∶1)n
F1测交子代
遗传因子
组成种数
2 4 2n
表现类型种数 2 4 2n
表现类型比1∶1 1∶1∶1∶1 (1∶1)n
(2)联系
①均适用于真核生物核基因的遗传。

②形成配子时，两个遗传规律同时起作用。

③分离定律是最基本的遗传定律，是自由组合定律的基础。

例1在豚鼠中，黑色(C)对白色(c)、毛皮粗糙(R)对毛皮光滑(r)是显性。

能验证自由组合定律的最佳杂交组合是( )
A．黑光×白光→18黑光∶16白光
B．黑光×白粗→25黑粗
C．黑粗×白粗→15黑粗∶7黑光∶16白粗∶3白光
D．黑粗×白光→10黑粗∶9黑光∶8白粗∶11白光
答案 D
解析验证自由组合定律，就是论证杂种F1产生配子时，是否决定同一性状的成对的遗传因子彼此分离，决定不同性状的遗传因子自由组合，产生四种不同遗传因子组成的配子，最佳方法为测交。

D项符合测交的概念和结果：黑粗(相当于F1的双显)×白光(双隐性纯合子)→10黑粗∶9黑光∶8白粗∶11白光(四种类型，比例接近1∶1∶1∶1)。

例2自由组合定律中的“自由组合”是指( )
A．带有不同遗传因子的雌雄配子间的组合
B．决定同一性状的成对的遗传因子的组合
C．两亲本间的组合
D．决定不同性状的遗传因子的自由组合
答案 D
解析自由组合定律的实质是生物在产生配子时，决定不同性状的遗传因子自由组合。

二、孟德尔获得成功的原因及遗传规律的再发现
1．孟德尔成功的原因
(1)正确选用豌豆作为实验材料。

(2)采取了由单因素(即一对相对性状)到多因素(即两对或两对以上相对性状)的研究方法。

(3)运用了统计学的方法对实验结果进行了统计。

(4)创新性地设计了测交实验，证实了对实验现象的解释，验证了假说的正确性。

(5)运用假说—演绎法这一科学方法。

2．孟德尔遗传规律的再发现
(1)表现型：指生物个体表现出来的性状，有显隐性之分，如豌豆的高茎和矮茎。

(2)基因型：指与表现型有关的基因组成，即遗传因子组成，如DD、Dd、dd等。

(3)等位基因：指控制相对性状的基因，如D和d。

例3孟德尔利用“假说—演绎”的方法发现了两大遗传规律。

下列对其研究过程的分析中，正确的是( )
A．在豌豆杂交、F1自交和测交的实验基础上提出问题
B．孟德尔在检验假说阶段进行的实验是F1的自交
C．为了验证所作出的假说是否正确，设计并完成了正、反交实验
D．先研究一对相对性状的遗传，再研究两对或多对相对性状的遗传
答案 D
解析测交是为了验证假说是否正确所做的实验，A错误；孟德尔在检验假说阶段进行的实验是测交，B错误；验证假说是否正确，需要进行测交实验，C错误；先研究一对相对性状的遗传，再研究两对或多对相对性状的遗传，D正确。

例4下列关于基因型和表现型关系的叙述中，错误的是( )
A．表现型相同，基因型不一定相同
B．基因型相同，表现型一定相同
C．环境相同，基因型相同，表现型一定相同
D．环境相同，表现型相同，基因型不一定相同
答案 B
解析表现型是基因型和环境共同作用的结果。

1．判断正误
(1)测交实验必须有一隐性纯合子参与( )
(2)测交实验结果只能证实F1产生配子的种类，不能证明不同配子间的比例( )
(3)多对相对性状遗传时，控制每一对相对性状的遗传因子先彼此分离，然后控制不同相对性状的遗传因子再自由组合( )
(4)孟德尔在以豌豆为材料所做的实验中，通过杂交实验发现问题，然后提出假设进行解释，再通过测交实验进行验证( )
(5)基因A、a和基因B、b分别控制两对相对性状，一个亲本与aabb测交，子代基因型为AaBb和Aabb，分离比为1∶1，则这个亲本基因型为AABb( )
答案(1)√(2)×(3)×(4)√(5)√
2．孟德尔研究遗传规律，主要是通过( )
A．性状的遗传推知的B．显微镜观察发现的
C．理论分析总结的D．测交实验总结的
答案 A
解析孟德尔对遗传规律的研究属于个体水平的研究，通过观察个体的性状表现来假设、推知内在的规律。

3．孟德尔的两对相对性状的杂交实验中，具有1∶1∶1∶1比例的是( )
①F1产生配子类型的比例②F2性状表现的比例③F1测交后代性状表现的比例④F1性状表现的比例⑤F2遗传因子组成的比例
A．②④B．①③C．④⑤D．②⑤
答案 B
解析孟德尔两对相对性状的杂交实验中，F1遗传因子组成为YyRr，性状表现只有一种，F1产生的配子为YR、Yr、yR、yr，比例为1∶1∶1∶1。

F1测交后代遗传因子组成为YyRr、
Yyrr 、yyRr 、yyrr 4种，性状表现也为4种，比例均为1∶1∶1∶1。

4．自由组合定律发生于下图中的哪个过程( ) AaBb ――→①1AB ∶1Ab ∶1aB ∶1ab ――→②配子间16种结合方式 ↓③
4种表现型(9∶3∶3∶1)←――④子代中有9种基因型 A ．①B ．②C ．③D ．④ 答案 A
解析 自由组合定律发生在配子形成时，故选A 。

5．(2017·山东寿光高一期中)某种蝴蝶紫翅(B)对黄翅(b)为显性，绿眼(R)对白眼(r)为显性，两对基因独立遗传。

现有紫翅白眼与黄翅绿眼的亲代个体杂交，F 1均为紫翅绿眼，F 1雌雄个体相互交配得到F 2共1335只，其中紫翅1022只，黄翅313只，绿眼1033只，白眼302只。

请回答：
(1)由此判断亲代基因型为________________，F 2中紫翅白眼个体所占比例为________。

(2)F 2中重组类型是______________________________。

(3)现欲确定F 2中一只黄翅绿眼雄性蝴蝶的基因型，最好采取________的方法，请简述实验思路与结果结论：
实验思路：_______________________________________________________________。

预测实验结果结论：
①________________________________________________________________________。

②________________________________________________________________________。

答案 (1)BBrr 、bbRR
3
16
(2)紫翅绿眼和黄翅白眼 (3)测交 让该黄翅绿眼雄性蝴蝶与多只黄翅白眼的雌性蝴蝶交配，观察并记录后代表现型 ①若后代个体均为黄翅绿眼，则该个体基因型为bbRR ②若后代个体黄翅绿眼和黄翅白眼比例为1∶1，则该个体基因型为bbRr
解析 (1)由于亲代表现型为紫翅白眼与黄翅绿眼，F 1紫翅绿眼的基因型为BbRr ，所以亲代基因型为BBrr 、bbRR ，F 2中紫翅白眼个体所占比例为14×34＝3
16。

(2)F 2中有四种表现型，分
别为紫翅绿眼、紫翅白眼、黄翅绿眼和黄翅白眼，其中重组类型是紫翅绿眼和黄翅白眼。

(3)黄翅绿眼的基因型为bbRR 、bbRr 。

现欲确定F 2中一只黄翅绿眼雄性蝴蝶的基因型，最好采取测交的方法，让该黄翅绿眼雄性蝴蝶与多只黄翅白眼的雌性蝴蝶交配，观察并记录后代表现型。

若后代个体均为黄翅绿眼，则该个体基因型为bbRR ；若后代个体黄翅绿眼和黄翅白眼比例为1∶1(或后代出现黄翅白眼)，则该个体基因型为bbRr 。

[对点训练]
题组一对自由组合现象解释的验证和自由组合定律
1．已知玉米子粒黄色对红色为显性，非甜对甜为显性，两对性状的遗传遵循自由组合定律。

纯合的黄色非甜玉米与红色甜玉米杂交得F1，F1自交或测交，预期结果不正确的是( ) A．自交结果中黄色甜与红色非甜比例为9∶1
B．自交结果中黄色与红色比例为3∶1，非甜与甜比例为3∶1
C．测交结果是红色甜∶黄色非甜∶红色非甜∶黄色甜＝1∶1∶1∶1
D．测交结果是红色与黄色比例为1∶1，甜与非甜比例为1∶1
答案 A
解析黄色甜和红色非甜都属于单显类型，它们的比例应为1∶1，所以A错误。

2．番茄的红果(A)对黄果(a)为显性，圆果(B)对长果(b)为显性，两对基因独立遗传。

现用红色长果与黄色圆果番茄杂交，从理论上分析，其后代表现型不可能出现的比例是( ) A．1∶0 B．1∶2∶1
C．1∶1 D．1∶1∶1∶1
答案 B
解析由题意知红色长果(A_bb)和黄色圆果(aaB_)杂交，因此两亲本杂交可能组合有AAbb ×aaBB、Aabb×aaBB、Aabb×aaBb、AAbb×aaBb，由于A_×aa的后代可能全为Aa，也可能一半为Aa，一半为aa，同理B_×bb的后代也一样，所以，其后代的表现型比例可能为1∶0、1∶1、1∶1∶1∶1，但不可能为1∶2∶1。

3．下列杂交组合属于测交的是( )
A．EeFfGg×EeFfGg B．EeFfGg×eeFfGg
C．eeffGg×EeFfgg D．eeffgg×EeFfGg
答案 D
解析测交是指杂合子与隐性纯合子(每一对基因都是隐性的个体)杂交。

4．孟德尔的豌豆两对相对性状的遗传实验中，F2中除了出现两个亲本类型外，还出现了两个与亲本不同的类型。

对这一现象的正确解释是F1的( )
A．基因发生了改变
B．成对的基因分离的同时，非成对的基因间自由组合
C．非成对的基因的分离
D．成对的基因的分离
答案 B
5．(2017·马鞍山二中高一期中)已知玉米有色子粒对无色子粒是显性。

现用一有色子粒的植株X进行测交实验，后代有色子粒与无色子粒的比例是1∶3，对这种杂交现象的推测不正确的是( )
A．测交后代的有色子粒的基因型与植株X相同
B．玉米的有、无色子粒遗传遵循基因的自由组合定律
C．玉米的有、无色子粒是由一对等位基因控制的
D．测交后代的无色子粒的基因型有三种
答案 C
解析测交后代的有色子粒的基因型也是双杂合的，与植株X相同，都是AaBb，A正确；玉米的有、无色子粒由两对基因控制，遗传遵循基因的分离定律和基因的自由组合定律，B正确；如果玉米的有、无色子粒是由一对等位基因控制的，则测交后代有色子粒与无色子粒的比例不可能是1∶3，而是1∶1，C错误；测交后代的无色子粒的基因型有三种，即Aabb、aaBb和aabb三种，D正确。

6．豌豆中，子粒黄色(Y)和圆粒(R)分别对绿色和皱粒为显性。

现有甲(黄色圆粒)与乙(黄色皱粒)两种豌豆杂交，子代有四种表现型，如果让甲自交，乙测交，则它们的后代表现型之比应分别为( )
A．9∶3∶3∶1及1∶1∶1∶1
B．3∶3∶1∶1及1∶1
C．9∶3∶3∶1及1∶1
D．3∶1及1∶1
答案 C
解析甲与乙杂交子代有四种表现型，则依据分离定律，甲(黄)×乙(黄)，后代存在两种表现型，即黄与绿，则甲(Yy)×乙(Yy)；甲(圆)×乙(皱)杂交，后代存在两种表现型，则甲(Rr)×乙(rr)，故甲为YyRr，乙为Yyrr。

甲自交及乙测交的后代表现型之比应为C。

7．下表为3个不同小麦杂交组合及其子代的表现型和植株数目。

据表分析，下列推断错误的是( )
A.6个亲本都是杂合子 B ．抗病对感病为显性 C ．红种皮对白种皮为显性 D ．这两对性状自由组合 答案 B
解析 组合一中，两个红种皮的后代出现了白种皮，说明红种皮为显性性状，并且两个亲本均为杂合子；组合三中，两个感病亲本的后代出现了抗病性状，说明感病为显性性状并且两个亲本均为杂合子；组合二中，后代表现型有4种且比例相同，说明这两对性状自由组合。

8．某个体的基因型由n 对等位基因构成，每对基因均为杂合子，且独立遗传。

下列相关说法不正确的是( ) A ．该个体能产生2n
种配子
B ．该个体自交后代会出现3n
种基因型 C ．该个体自交后代中纯合子所占的比例为13n
D ．该个体与隐性纯合子杂交后代会出现2n
种基因型 答案 C
解析 基因型为Aa 的个体能产生2种配子，其自交后代的基因型有3种，其中纯合子占1
2
；
基因型为AaBb 的个体能产生22种配子，其自交后代的基因型有32
种，其中纯合子占⎝ ⎛⎭⎪⎫122；
基因型为AaBbCc 的个体能产生23种配子，其自交后代的基因型有33
种，其中纯合子占⎝ ⎛⎭⎪⎫123；
以此类推，可知该个体能产生2n 种配子，其自交后代会出现3n
种基因型，其中纯合子占⎝ ⎛⎭
⎪
⎫12n
，A 、B 正确，C 错误；该个体能产生2n 种配子，因此它与隐性纯合子杂交后代会出现2n
种
基因型，D 正确。

题组二 孟德尔获得成功的原因及遗传规律的再发现
9．遗传学的奠基人孟德尔之所以在研究遗传规律时获得了巨大成功，关键在于他在实验的过程中选择了正确的方法。

下面各项中，下列哪一项不属于他获得成功的重要原因( ) A ．先只针对一对相对性状的遗传规律进行研究，然后再研究多对相对性状的遗传规律 B ．选择了严格自花传粉的豌豆作为实验材料 C ．选择了多种植物作为实验材料，做了大量的实验 D ．应用了统计学的方法对结果进行统计分析 答案 C
解析 选项A 、B 、D 都是孟德尔获得成功的原因，选项C 不能说明成功的原因。

因为无目的、
无意义的大量实验只是浪费时间和精力。

他曾花了几年时间研究山柳菊，结果却一无所获，也反过来说明正确选择实验材料是科学研究取得成功的重要前提。

10．若用下面的英文字母表示基因，则属于等位基因的是( )
A．M和m B．M和N
C．m和n D．M和M
答案 A
11．以下关于表现型和基因型的叙述正确的是( )
A．表现型都能通过眼睛观察出来，如高茎和矮茎
B．基因型不能通过眼睛观察，必须使用电子显微镜
C．在相同环境下，表现型相同，基因型一定相同
D．基因型相同，表现型不一定相同
答案 D
解析表现型是指生物个体表现出来的性状，是可以观察和测量的，但不一定都能通过眼睛观察出来，A错误；基因型一般通过表现型来推知，不能通过电子显微镜观察，B错误；在相同环境条件下，表现型相同，基因型不一定相同，如高茎的基因型可能是DD或Dd，C错误；在不同环境条件下，基因型相同，表现型不一定相同，D正确。

12．金鱼草的纯合红花植株与白花植株杂交，F1在强光、低温条件下开红花，在阴暗、高温条件下却开白花，这个事实说明( )
A．基因型是表现型的内在因素
B．表现型一定，基因型可以转化
C．表现型相同，基因型不一定相同
D．表现型是基因型与环境相互作用的结果
答案 D
解析F1是杂合子，但在不同的条件下表现型不一致，说明表现型是基因型与环境相互作用的结果。

[综合强化]
13．小麦的毛颖和光颖是一对相对性状(显、隐性分别由A、a基因控制)，抗锈和感锈是另一对相对性状(显、隐性分别由R、r基因控制)，控制这两对相对性状的基因均独立遗传。

以纯种毛颖感锈植株(甲)和纯种光颖抗锈植株(乙)为亲本进行杂交，F1均为毛颖抗锈(丙)。

再用F1与丁进行杂交，F2有四种表现型，对每对相对性状的植株数目比例作出的统计结果如图：
(1)丙的基因型是________，丁的基因型是__________。

(2)F 1形成的配子种类是__________________。

产生这几种配子的原因是F 1在形成配子的过程中，__________________________________。

(3)F 2中表现型不同于双亲(甲和乙)的个体占全部F 2的________。

(4)写出F 2中抗锈病个体的基因型及比例____________(只考虑抗锈和感锈一对相对性状)。

答案 (1)AaRr aaRr (2)AR 、Ar 、aR 、ar 决定同一性状的成对基因分离，而决定不同性状的基因自由组合 (3)1
2
(4)RR ∶Rr ＝1∶2
解析 (1)由纯种毛颖感锈植株(甲)和纯种光颖抗锈植株(乙)为亲本进行杂交，F 1均为毛颖抗锈(丙)，判断毛颖、抗锈为显性性状，亲本甲、乙的基因型分别是AArr 、aaRR ；丙的基因型是AaRr ；由每对相对性状的植株数目比例作出的统计结果图判断丁的基因型是aaRr 。

(2)因为决定同一性状的成对基因分离，而决定不同性状的基因自由组合，因此F 1形成的配子种类有AR 、Ar 、aR 、ar 四种。

(3)丙的基因型是AaRr ，丁的基因型是aaRr ，后代中表现型不同于双亲(甲和乙)的个体占1－(34×12＋12×14)＝1
2。

(4)由于只考虑抗锈和感锈一对相对
性状，即Rr ×Rr ，故F 2中抗锈病的基因型及比例为RR ∶Rr ＝1∶2。

14．牵牛花的花色由基因R 和r 控制，叶的形态由基因H 和h 控制。

下表是3组不同亲本的杂交组合及结果，请分析回答：
杂交组合
亲本的表现型
后代的表现型及数目
红色 阔叶
红色 窄叶 白色 阔叶 白色 窄叶 ① 白色阔叶×红色窄叶 403 0 397 0 ② 红色窄叶×红色窄叶 0 430 0 140 ③
白色阔叶×红色窄叶
413
(1)根据第________组合可判断阔叶对窄叶最可能为显性；由第______组合可判断________对________为显性。

(2)3个杂交组合中亲本的基因型分别是①__________、②________、③________。

(3)杂交组合③产生的红色阔叶植株自交，产生的后代的性状及比例是________________。

(4)杂交组合①产生的红色阔叶与白色阔叶再杂交，得到隐性纯合子的概率是________。

答案 (1)①或③ ②或③ 红色 白色 (2)rrHH ×Rrhh Rrhh ×Rrhh rrHH ×RRhh (3)
红色阔叶∶红色窄叶∶白色阔叶∶白色窄叶＝9∶3∶3∶1 (4)18 解析 (1)根据亲子代表现型及比例，确定两对性状的显隐性关系。

单独分析每一对性状，如果亲本性状相同，杂交后代出现了性状分离，则亲本性状为显性；如果亲本性状不同，杂交后代只有一种表现型，则后代的表现型最可能为显性性状。

据此可知，组合①③可确定阔叶最可能为显性性状，组合②③可确定红色为显性性状。

(2)判断亲本的基因型时，可根据已知亲本的表现型运用基因填充法，首先把确定的基因写下来，待定的基因先用空格表示，如组合①中两个亲本基因型先写成rrH_和R_hh ，再以隐性性状为突破口，综合分析写出双亲基因型。

如组合①的后代中有白色性状出现，可确定红色窄叶亲本的基因型为Rrhh ，后代中全为阔叶，另一亲本基因型为rrHH 。

其他杂交组合可根据同样方法解决，得组合②双亲基因型为Rrhh ×Rrhh ，组合③双亲基因型为rrHH ×RRhh 。

(3)组合③产生的红色阔叶植株基因型为RrHh ，根据自由组合定律，自交后代有红色阔叶∶红色窄叶∶白色阔叶∶白色窄叶＝9∶3∶3∶1。

(4)组合①产生的红色阔叶与白色阔叶植株基因型为RrHh ×rrHh ，产生隐
性纯合子(rrhh)的概率为12×14＝18。

15．(2016·全国Ⅱ，32)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：
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______________，果肉黄色和白色这对相对性状中的显性性状为________。

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

(3)若无毛黄肉B 自交，理论上，下一代的表现型及比例为______________________。

(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________________________。

(5)实验2中得到的子代无毛黄肉的基因型有______________________。

答案 (1)有毛 黄肉 (2)DDff 、ddFf 、ddFF (3)无毛黄肉∶无毛白肉＝3∶1 (4)有毛黄肉∶有毛白肉∶无毛黄肉∶无毛白肉＝9∶3∶3∶1 (5)ddFF 、ddFf
解析 (1)由实验1：有毛A 与无毛B 杂交，子一代均为有毛，说明有毛为显性性状，双亲关于果皮毛色的基因均为纯合的；由实验3：白肉A 与黄肉C 杂交，子一代均为黄肉，据此可判断黄肉为显性性状；双亲关于果肉颜色的基因均为纯合的；在此基础上，依据“实验一
中的白肉A与黄肉B杂交，子一代黄肉与白肉的比例为1∶1”可判断黄肉B为杂合的。

(2)结合对(1)的分析可推知：有毛白肉A、无毛黄肉B、无毛黄肉C的基因型依次为：DDff、ddFf、ddFF。

(3)无毛黄肉B的基因型为ddFf，理论上其自交下一代的基因型及比例为ddFF∶ddFf∶ddff＝1∶2∶1，所以表现型及比例为无毛黄肉∶无毛白肉＝3∶1。

(4)综上分析可推知：实验3中的子代的基因型均为DdFf，理论上其自交下一代的表现型及比例为有毛黄肉(D_F_)∶有毛白肉(D_ff)∶无毛黄肉(ddF_)∶无毛白肉(ddff)＝9∶3∶3∶1。

(5)实验2中的无毛黄肉B(ddFf)和无毛黄肉C(ddFF)杂交，子代的基因型为ddFf和ddFF两种，均表现为无毛黄肉。