基因的分離定律和自由組合定律的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證設(shè)計(jì)

1、基因的分離定律和自由組合定律的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證設(shè)計(jì)在遺傳的兩大定律的相關(guān)考點(diǎn)的考查和復(fù)習(xí)中，廣大師生都比較注重于對(duì)兩大遺傳定律解決實(shí)際的遺傳學(xué)問題的復(fù)習(xí)和訓(xùn)練。相對(duì)而言，忽略了對(duì)兩大遺傳定律的內(nèi)涵的強(qiáng)調(diào)。高考試題大綱卷中，就出現(xiàn)了讓學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證孟德爾分離定了和自由組合定律的試題。更注重于對(duì)定律的本本質(zhì)的理解水平、和對(duì)定律涉及到的相關(guān)方法的考查。例1（11 分） 已知玉米子粒黃色（A）對(duì)白色（a）為顯性，非糯（B）對(duì)糯（b）為顯性，這兩對(duì)性狀自由組合。請(qǐng)選用適宜的純合親本進(jìn)行一個(gè)雜交實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證：子粒的黃色與白色的遺傳符合分離定律；子粒的非糯和糯的遺傳符合分離定律；以上兩對(duì)性狀的遺傳符合自由組合定律

2、。要求：寫出遺傳圖解，并加以說明題目告訴了兩對(duì)相對(duì)性狀獨(dú)立遺傳，要求學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，用遺傳圖解的格式表達(dá)，驗(yàn)證兩對(duì)相對(duì)性狀分別遵循分離定律，兩對(duì)性狀符合自由組合定律。應(yīng)該說是一種新的命題方向，要求學(xué)生和教師回歸教材，回歸內(nèi)容本身。注重基本知識(shí)和技能。由此，教師應(yīng)該在教學(xué)過程中，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)基因分離定律和自由組合定律的本質(zhì)：基因的分離規(guī)律：是雜合子細(xì)胞中的等位基因在進(jìn)行減數(shù)分裂時(shí)隨同源染色體的分開而分離，獨(dú)立地隨著配子遺傳給后代；基因的自由組合規(guī)律：是位于非同源染色體上的非等位基因的分離或組合是互不干擾的，在減數(shù)分裂時(shí)，在同源染色體等位基因分離的同時(shí)，非同源染色體上的非等位基因表現(xiàn)為自由組合，產(chǎn)生

3、比例相等的配子。所以，是否符合分離定律或自由組合定律，應(yīng)該有這樣的具體的判斷方法：（一）測交法：雜種F1與隱性類型雜交，若后代出現(xiàn)兩種基因型與表現(xiàn)型的個(gè)體，證明了雜種F1產(chǎn)生了兩種配子，即等位基因彼此分離。雜種F1與雙隱性類型雜交，若后代出現(xiàn)四種基因型與表現(xiàn)型的個(gè)體，證明了雜種F1產(chǎn)生了四種配子，即等位基因彼此分離的同時(shí)非同源染色體的非等位基因自由組合。（二）自交法：雜種F1自交后代F2中出現(xiàn)顯隱性兩種表現(xiàn)型的個(gè)體，也是由于F1產(chǎn)生了兩種配子，即等位基因彼此分離。無論是自交法還是測交法，其本質(zhì)都是測定雜合體F1代產(chǎn)生配子的種類和比例。這就是回答問題的本質(zhì)方向，也是對(duì)教材基本理論的本質(zhì)的考查。所

4、以，在該題的答案中，采用了自交法。在該題的解析中，給出了驗(yàn)證分離定律和自由組合定律的兩種策略-自交法和測交法。解答例1：植物常用自交法進(jìn)行驗(yàn)證，根據(jù)一對(duì)相對(duì)性狀遺傳實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，若雜合子自交后代表現(xiàn)型比例為3：1，則該性狀的遺傳符合分離定律，根據(jù)兩對(duì)相對(duì)性狀遺傳實(shí)驗(yàn)結(jié)果，若雜合子自交后代表現(xiàn)型比例為9：3：3：1，則兩對(duì)性狀遺傳符合自由組合定律；采用測交法進(jìn)行驗(yàn)證時(shí)，若雜合子測交后代兩種表現(xiàn)型比例為1：1，則該性狀遺傳符合分離定律，若雙雜合子測交后代出現(xiàn)四種表現(xiàn)型比例為1：1：1：1，則兩對(duì)性狀的遺傳符合分離定律本題中兩種方法均可選擇若采用自交法，則遺傳圖解如下：若F1籽粒中：若黃粒（A_）：白

5、粒（aa）=3：1，則驗(yàn)證該性狀的遺傳符合分離定律；若非糯粒（B_）：糯粒（bb）=3：1，則驗(yàn)證該性狀的遺傳符合分離定律；若黃非糯粒：黃糯粒：白非糯粒：白糯粒=9：3：3：1，即：A_B_：A_bb：aaB_：aabb=9：3：3：1，則驗(yàn)證這兩對(duì)性狀的遺傳符合自由組合定律故答案為：若F1籽粒中：若黃粒（A_）：白粒（aa）=3：1，則驗(yàn)證該性狀的遺傳符合分離定律若非糯粒（B_）：糯粒（bb）=3：1，則驗(yàn)證該性狀的遺傳符合分離定律若黃非糯粒：黃糯粒：白非糯粒：白糯粒=9：3：3：1，即：A_B_：A_bb：aaB_：aabb=9：3：3：1，則驗(yàn)證這兩對(duì)性狀的遺傳符合自由組合定律例2（1）

6、已知番茄的抗病與感病、紅果與黃果、多室與少室這三對(duì)相對(duì)性狀各受一對(duì)等位基因的控制，抗病性用A、a表示，果色用B、b表示、室數(shù)用D、d表示。為了確定每對(duì)性狀的顯、隱性，以及它們的遺傳是否符合自由組合定律，現(xiàn)選用表現(xiàn)型為感病紅果多室和_兩個(gè)純合親本進(jìn)行雜交，如果F1表現(xiàn)抗病紅果少室，則可確定每對(duì)性狀的顯、隱性，并可確定以上兩個(gè)親本的基因型為_和_。將F1自交得到F2，如果F2的表現(xiàn)型有_種，且它們的比例為_ _，則這三對(duì)性狀的遺傳符合自由組合規(guī)律。本題仍然采用了自交法來驗(yàn)證基因的自由組合定律。為了達(dá)到用自交法驗(yàn)證自由組合定律所需要的條件，對(duì)子一代的基因型有特殊的要求-子一代的基因型純合。這樣，就對(duì)

7、得到子一代的親本的基因型提出了選擇的標(biāo)準(zhǔn)-用“感病紅果多室”和“抗病黃果少室”進(jìn)行交配。然后，子一代進(jìn)行自交，子二代符合（3:1）3，則符合自由組合定律。附參考答案：（1）抗病黃果少室 aaBBdd AAbbDD 8 27：9：9：9：3：3：3：1（三）單倍體育種法：雜種F1能夠產(chǎn)生比例相同的配子，先通過花藥離體培養(yǎng)獲得的單倍體幼苗，再用秋水仙素處理，即能得到比例相同的表現(xiàn)型個(gè)體。例3：用純種有色飽滿籽粒的玉米與無色皺縮籽粒的玉米雜交（實(shí)驗(yàn)條件滿足實(shí)驗(yàn)要求），F(xiàn)1全部表現(xiàn)為有色飽滿，F(xiàn)1自交后，F(xiàn)2的性狀表現(xiàn)及比例為：有色飽滿73%，有色皺縮2%，無色飽滿2%，無色皺縮23%?；卮鹣铝袉栴}：

8、（1）上述一對(duì)性狀的遺傳符合_定律。（2）上述兩對(duì)性狀的遺傳是否符合自由組合定律？為什么？（3）請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)方案，驗(yàn)證這兩對(duì)性狀的遺傳是否符合自由組合定律。（實(shí)驗(yàn)條件滿足實(shí)驗(yàn)要求）實(shí)驗(yàn)方案實(shí)施步驟：_；_；_。該題告訴了雜合體子一代的自交后代表現(xiàn)。結(jié)果顯示，子二代的每一對(duì)相對(duì)性狀的顯隱性之比都3:1，根據(jù)規(guī)律，可以判定兩對(duì)性狀都是符合分離定律的。但是，當(dāng)兩對(duì)性狀綜合研究是，發(fā)現(xiàn)兩者并不符合（3:1）2，所以，可以判定為兩者并不符合自由組合定律。除了這種辦法之外，還可以測交法或者是單倍體培養(yǎng)法。例3參考答案（1）基因的分離（2）不符合。因?yàn)橛衩琢Ｉ土Ｐ蔚拿恳粚?duì)相對(duì)性狀的分離比為31，兩對(duì)性狀

9、綜合考慮，如果符合自由組合定律，F(xiàn)1自交后代分離比應(yīng)符合9331（3）（方案一）純種有色飽滿的玉米和純種無色皺縮的玉米進(jìn)行雜交，獲得F1代取F1植株與無色皺縮的玉米進(jìn)行測交收獲雜交后代種子并統(tǒng)計(jì)不同表現(xiàn)型的數(shù)量比例。如四種表現(xiàn)型比例符合1111，則符合自由組合定律。若四種表現(xiàn)型比例不符合1111，則不符合自由組合定律（方案二）純種有色飽滿的玉米和純種無色皺縮的玉米進(jìn)行雜交，獲得F1代取F1植株的花粉進(jìn)行植物組織培養(yǎng)，獲得單倍體植株幼苗；再用秋水仙素處理幼苗收獲種子并統(tǒng)計(jì)不同表現(xiàn)型的數(shù)量比例。如四種表現(xiàn)型比例符合1111，則符合自由定律。若四種表現(xiàn)型比例不符合1111，則不符合自由組合定律（方案

10、三）純種有色飽滿的玉米和純種無色皺縮的玉米進(jìn)行雜交，獲得F1代取F1植株自交收獲自交后代種子并統(tǒng)計(jì)不同表現(xiàn)型的數(shù)量比例。如四種表現(xiàn)型比例符合9331，則符合自由組合定律。若四種表現(xiàn)型比例不符合9331，則不符合自由組合定律。例4：實(shí)驗(yàn)室中現(xiàn)有一批未交配過的純種長翅灰體和殘翅黑檀體的果蠅。已知長翅和殘翅這對(duì)相對(duì)性狀受一對(duì)位于第號(hào)同源染色體上的等位基因控制?，F(xiàn)欲利用以上兩種果蠅研究有關(guān)果蠅灰體與黑檀體性狀的遺傳特點(diǎn)（說明：控制果蠅灰體和黑檀體的基因在常染色體上，所有果蠅均能正常繁殖存活）。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一套雜交方案，同時(shí)研究以下問題：問題二，研究控制灰體、黑檀體的等位基因是否也位于第號(hào)同源染色體上，并作出

11、判斷。（1）雜交方案：（2）對(duì)問題二的推斷及結(jié)論：例4參考答案：（1）雜交方案 長翅灰體殘翅黑檀體F1 F2（2）問題二 如果F2出現(xiàn)四種性狀，其性狀分離比為9：3：3：1，說明符合基因的自由組合定律，因此控制灰體、黑檀體的這對(duì)等位基因不是位于第二號(hào)同源染色體上。反之，則可能是位于第二號(hào)同源染色體上。本題仍然是要利用雜合體自交法，根據(jù)F2代的表現(xiàn)是否符合（3:1）2來判定。（四）花粉鑒定法：花粉鑒定法是植物中驗(yàn)證基因分離定律的方法之一。在真菌方面，紅色面包霉的雜交也可用于孟德爾分離定律的研究。非糯性與糯性水稻的花粉能夠遇碘呈現(xiàn)不同顏色，雜種非糯性水稻的花粉是減數(shù)分裂的產(chǎn)物，遇碘呈現(xiàn)兩種不同顏色

12、，且比例為1：1，從而直接證明了雜交非糯性水稻在產(chǎn)生花粉的減數(shù)分裂過程中，等位基因彼此分離。例5：假定某植物籽粒中淀粉的非糯質(zhì)（ W）對(duì)糯質(zhì)（w）為顯性，非糯質(zhì)的花粉遇碘呈藍(lán)黑色，糯質(zhì)的花粉遇碘呈紅棕色。圓花粉粒（L）對(duì)長花粉粒（ l）為顯性。和兩對(duì)基因位于非同源染色體上。已知花粉可以當(dāng)作配子進(jìn)行研究，試設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)判斷是否符合基因的自由組合定律。例5參考答案：實(shí)驗(yàn)步驟：用純種的非糯質(zhì)圓花粉粒類型的植株與純種的糯質(zhì)長花粉粒類型的植株雜交得到F1植株，取F1的花粉粒加碘液染色后，經(jīng)顯微鏡觀察花粉粒的形狀，如果藍(lán)黑色圓形：藍(lán)黑色長形：紅棕色圓形：紅棕色長形四種花粉比為1111，則符合自由組合定律。若四

13、種花粉比例不符合1111，則不符合自由組合定律（五）根據(jù)相對(duì)性狀的對(duì)數(shù)和位置根據(jù)基因的分離定律的實(shí)質(zhì)來看，在雜合體的細(xì)胞中，位于一對(duì)同源染色體上的等位基因，具有一定的獨(dú)立性；在減數(shù)分裂形成配子的過程中，等位基因會(huì)隨同源染色體的分開而分離，分別進(jìn)入兩個(gè)配子中，獨(dú)立地隨配子遺傳給后代，那么位于一對(duì)同源染色體上的一對(duì)相對(duì)性狀則符合基因的分離定律；兩對(duì)或兩對(duì)以上的相對(duì)性狀是否符合基因的自由組合定律，則要判斷這些相對(duì)性狀是否分別位于不同對(duì)同源染色體上。如果可以判斷兩對(duì)相對(duì)性狀分別位于不同對(duì)染色體上，比如分別位于常染色體和性染色體上，則可以判斷這兩對(duì)相對(duì)性狀遵循基因的自由組合定律。例6：果蠅是遺傳學(xué)的經(jīng)典

14、實(shí)驗(yàn)材料。果蠅中的長翅與殘翅、紅眼和白眼、灰身與黑身為三對(duì)相對(duì)性狀（設(shè)翅型基因?yàn)锳、a，眼色基因?yàn)锽、b，體色基因?yàn)镠、h）?，F(xiàn)有兩只果蠅交配，后代的表現(xiàn)型及比例如下表。請(qǐng)分析回答：表現(xiàn)型紅眼長翅紅眼殘翅白眼長翅白眼殘翅雌果蠅3100雄果蠅3131 上述翅型與眼色這兩對(duì)相對(duì)性狀的遺傳，遵循什么遺傳定律？ 。請(qǐng)說出你的判斷理由 。例6參考答案：基因的自由組合定律 因?yàn)榭刂蒲凵幕蛭挥赬染色體上，控制翅形的基因位于常染色體上如何判斷基因是連鎖還是獨(dú)立遺傳？解題思路：獨(dú)立遺傳即為遵循自由組合。先算出性狀分離比，如果實(shí)驗(yàn)結(jié)果和分離比相同，即為獨(dú)立遺傳。例7 某自花傳粉且閉花授粉的植物（2n）的高莖對(duì)矮莖為顯性，受一對(duì)等位基因控制；紫花對(duì)白花為顯性，受兩對(duì)獨(dú)立遺傳的等因基因控制。某小組為探究植物控制莖高度的基因與控制花色的基因之間是否獨(dú)立遺傳，將純合的高莖紫花和純合矮莖白花之主進(jìn)行雜交，所得F1全為高莖紫花，F(xiàn)1自交所得F2高莖紫花：矮莖紫花：高莖白花：矮莖白花=45:15:3:1請(qǐng)問，該植物控制莖高度的基因與控制花色的基因之間是否獨(dú)立遺傳，為什么？參考答案：獨(dú)立遺傳（1分）；F2植株的表現(xiàn)型說明：高莖：矮莖=3:1，紫花：白花=15:1（2分），只有三對(duì)等位基因分別位于三對(duì)同源染色