第2課時(shí)孟德?tīng)枌?shí)驗(yàn)方法的啟示、遺傳規(guī)律的再發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用闡明有性生殖中基因自由組合使得子代的基因型和表型有多種可能，并可由此預(yù)測(cè)子代的遺傳性狀。1．歸納總結(jié)核心概念間的關(guān)系，感悟科學(xué)研究的一般規(guī)律，提高科學(xué)素養(yǎng)。2．體驗(yàn)孟德?tīng)栠z傳實(shí)驗(yàn)的科學(xué)方法和創(chuàng)新思維。3．認(rèn)同孟德?tīng)柛矣谫|(zhì)疑的科學(xué)精神，大膽的想象和創(chuàng)新精神。一、孟德?tīng)枌?shí)驗(yàn)方法的啟示1．實(shí)驗(yàn)選材豌豆作為遺傳實(shí)驗(yàn)材料的優(yōu)點(diǎn)：(1)自花傳粉，自然狀態(tài)下一般都是純種。(2)具有一些穩(wěn)定的、易于區(qū)分的性狀，使實(shí)驗(yàn)結(jié)果既可靠又易于統(tǒng)計(jì)分析。(3)豌豆花大，易于進(jìn)行人工雜交。(4)豌豆生長(zhǎng)周期短，易于栽培。2．實(shí)驗(yàn)程序設(shè)計(jì)(1)采用了從一對(duì)相對(duì)性狀到多對(duì)相對(duì)性狀的研究分析方法。(2)首創(chuàng)測(cè)交方法，用以驗(yàn)證提出的假說(shuō)。(3)后代樣本數(shù)量足夠多，數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)結(jié)果更可靠。3．實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析對(duì)雜交后代的性狀進(jìn)行分類(lèi)、計(jì)數(shù)和數(shù)學(xué)歸納，即運(yùn)用統(tǒng)計(jì)學(xué)的方法對(duì)較大的實(shí)驗(yàn)群體進(jìn)行實(shí)驗(yàn)結(jié)果的數(shù)據(jù)處理，探尋復(fù)雜現(xiàn)象背后的規(guī)律，開(kāi)拓了遺傳學(xué)研究的新途徑。4．科學(xué)方法運(yùn)用了假說(shuō)—演繹法，在觀察和分析基礎(chǔ)上提出問(wèn)題以后，通過(guò)推理和想象提出解釋問(wèn)題的假說(shuō)，根據(jù)假說(shuō)進(jìn)行演繹推理，推出預(yù)測(cè)的結(jié)果，再通過(guò)實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)演繹推理的結(jié)果，即如果預(yù)測(cè)結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相符，則可以認(rèn)為假說(shuō)成立，反之，則不成立。5．自身素質(zhì)孟德?tīng)柧哂性鷮?shí)的知識(shí)基礎(chǔ)、嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)態(tài)度，對(duì)科學(xué)非常熱愛(ài)，勤于思考，勇于實(shí)踐，敢于向傳統(tǒng)挑戰(zhàn)。山柳菊不是研究遺傳定律的理想材料，其原因有哪些？提示：(1)山柳菊沒(méi)有既容易區(qū)分又可以連續(xù)觀察的相對(duì)性狀；(2)山柳菊有時(shí)進(jìn)行有性生殖，有時(shí)進(jìn)行無(wú)性生殖；(3)山柳菊的花小，難以做人工雜交實(shí)驗(yàn)。二、孟德?tīng)栠z傳規(guī)律的再發(fā)現(xiàn)1．1909年，丹麥生物學(xué)家約翰遜將“遺傳因子”命名為基因，并提出了表型和基因型的概念。(1)表型：指生物個(gè)體表現(xiàn)出來(lái)的性狀，如豌豆的高莖和矮莖。(2)基因型：指與表型有關(guān)的基因組成，如DD、Dd、dd等。(3)等位基因：指控制相對(duì)性狀的基因，如D和d。2．孟德?tīng)柋缓笕斯J(rèn)為“遺傳學(xué)之父”。三、孟德?tīng)栠z傳規(guī)律的應(yīng)用1．雜交育種(1)概念：人們有目的地將具有不同優(yōu)良性狀的兩個(gè)親本雜交，使兩個(gè)親本的優(yōu)良性狀組合在一起，再篩選出所需要的優(yōu)良品種。(2)優(yōu)點(diǎn)：可以把多個(gè)親本的優(yōu)良性狀集中在一個(gè)個(gè)體上。2．醫(yī)學(xué)實(shí)踐人們可以依據(jù)分離定律和自由組合定律，對(duì)某些遺傳病在后代中的患病概率作出科學(xué)的推斷，從而為遺傳咨詢提供理論依據(jù)。現(xiàn)有兩個(gè)不同品種的純種小麥，一個(gè)品種抗倒伏，但易染條銹病，另一品種易倒伏，但能抗條銹病，如何獲得優(yōu)良遺傳性狀的純合品種？提示：將這兩個(gè)品種的小麥雜交，在F2中就會(huì)出現(xiàn)既抗倒伏又抗條銹病的新類(lèi)型。繼續(xù)繁育它們，經(jīng)過(guò)選擇和培育，就可得到既抗倒伏又抗條銹病的純合品種。(正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”)1．孟德?tīng)柊褦?shù)學(xué)方法引入生物學(xué)的研究，是超越前人的創(chuàng)新。 ()2．孟德?tīng)柼岢隽诉z傳因子、表型、基因型的概念。 ()3．表型相同的生物，基因型一定相同。 ()4．孟德?tīng)栐谝酝愣篂椴牧纤龅膶?shí)驗(yàn)中，通過(guò)雜交實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，然后提出假設(shè)進(jìn)行解釋?zhuān)偻ㄟ^(guò)測(cè)交實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。 ()5．雜交育種不需要篩選就可以獲得優(yōu)良品種。 ()6．根據(jù)孟德?tīng)栠z傳規(guī)律可推斷遺傳病患病概率。 ()提示：1．√2．×表型和基因型的概念是由丹麥生物學(xué)家約翰遜提出來(lái)的。3．×表型相同的生物，基因型不一定相同。4．√5．×雜交育種需要經(jīng)過(guò)篩選才能獲得優(yōu)良品種。6．√自由組合定律的應(yīng)用材料1兩種具有不同性狀的玉米，其中一種具有籽粒多、不抗黑粉病性狀，另一種具有籽粒少、抗黑粉病性狀。可利用這兩種玉米，培育出同時(shí)具有籽粒多、抗黑粉病兩種性狀的玉米新品種。材料2人的棕眼和藍(lán)眼由一對(duì)等位基因控制，B控制棕眼，b控制藍(lán)眼。利手是指人類(lèi)習(xí)慣使用的手。某些人習(xí)慣使用右手，稱(chēng)為右利手(右撇子)；某些人習(xí)慣使用左手，稱(chēng)為左利手(左撇子)。右利手(R)對(duì)左利手(r)是顯性。這兩對(duì)基因遵循自由組合定律。1．材料1中得到所需性狀后可以將種子直接賣(mài)給農(nóng)民作為良種嗎？為什么？提示：不能。因?yàn)樗栊誀畹姆N子可能為雜合子。2．如果籽粒多(A)對(duì)籽粒少(a)是顯性，不抗黑粉病(B)對(duì)抗黑粉病(b)是顯性，假定兩個(gè)親本玉米品種都是純合子，請(qǐng)繪出育種過(guò)程的遺傳圖解。提示：3．根據(jù)材料2的信息，已知一對(duì)夫婦基因型為BbRr和bbRr，則這對(duì)夫婦生育棕眼右利手孩子的概率是多少？提示：3/8。1．雜交育種(1)過(guò)程①培育雜合子品種選取符合要求的純種雙親雜交(♀×♂)→F1(即為所需品種)。②培育隱性純合子品種選取符合要求的雙親雜交(♀×♂)→F1?F2③培育顯性純合子品種a．植物：選擇具有不同優(yōu)良性狀的親本雜交，獲得F1→F1自交→獲得F2→鑒別、選擇需要的類(lèi)型，自交至不發(fā)生性狀分離為止。b．動(dòng)物：選擇具有不同優(yōu)良性狀的親本雜交，獲得F1→F1雌雄個(gè)體交配→獲得F2→鑒別、選擇需要的類(lèi)型與隱性類(lèi)型測(cè)交，選擇后代不發(fā)生性狀分離的F2個(gè)體。(2)優(yōu)點(diǎn)：操作簡(jiǎn)便，可以把多個(gè)品種的優(yōu)良性狀集中在一起。(3)缺點(diǎn)：獲得新品種的周期長(zhǎng)。2．遺傳病有關(guān)概率的計(jì)算(1)當(dāng)兩種遺傳病之間具有“自由組合”關(guān)系時(shí)，各種患病情況的概率分析如下：(2)根據(jù)序號(hào)所示進(jìn)行相乘得出相應(yīng)概率再進(jìn)一步拓展如下表：序號(hào)類(lèi)型計(jì)算公式①同時(shí)患兩病概率mn②只患甲病概率m(1－n)③只患乙病概率n(1－m)④不患病概率(1－m)(1－n)拓展求解患病概率①＋②＋③或1－④只患一種病概率②＋③或1－(①＋④)1．并指由顯性基因控制，先天性聾啞由隱性基因控制，控制這兩種病的基因獨(dú)立遺傳。一對(duì)男性患并指、女性正常的夫婦，婚后生了一個(gè)手指正常的聾啞孩子。這對(duì)夫婦再生一個(gè)孩子為手指正常、先天性聾啞、既并指又先天性聾啞這三種情況的可能性依次是()A．1/2、1/4、1/8 B．1/4、1/8、1/2C．1/8、1/2、1/4 D．1/4、1/2、1/8A[設(shè)并指由顯性基因A控制，手指正常由隱性基因a控制，先天性聾啞由隱性基因b控制，不聾啞由顯性基因B控制，一對(duì)男性患并指、女性正常的夫婦，婚后生了一個(gè)手指正常、先天性聾啞的孩子，則這對(duì)夫婦的基因型為AaBb(父親)、aaBb(母親)。這對(duì)夫婦再生一個(gè)手指正常的孩子(aa__)的概率為1/2，他們?cè)偕粋€(gè)先天性聾啞孩子(__bb)的概率為1/4，他們?cè)偕粋€(gè)既并指又先天性聾啞的孩子(Aabb)的概率為1/2×1/4＝1/8，A符合題意。]2．在家兔中黑色(B)對(duì)褐色(b)為顯性，短毛(E)對(duì)長(zhǎng)毛(e)為顯性，這兩對(duì)基因是獨(dú)立遺傳的?，F(xiàn)有純合黑色短毛兔和褐色長(zhǎng)毛兔若干只。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：(1)試設(shè)計(jì)培育能穩(wěn)定遺傳的黑色長(zhǎng)毛兔的育種方案(寫(xiě)出簡(jiǎn)要程序)。第一步：_____________________________________________________________________；第二步：_____________________________________________________________________；第三步：_____________________________________________________________________。(2)此現(xiàn)象符合____________定律。[解析]黑色長(zhǎng)毛是親本中沒(méi)有的性狀類(lèi)型，親本雜交，性狀進(jìn)行重新組合才能獲得該性狀類(lèi)型，可利用自由組合定律解決該育種問(wèn)題。具體方案是親本雜交獲得F1，F(xiàn)1雌雄個(gè)體相互交配獲得F2，在F2中獲得需要的類(lèi)型，最后通過(guò)測(cè)交對(duì)基因型進(jìn)行鑒定，選出純合個(gè)體。[答案](1)黑色短毛兔×褐色長(zhǎng)毛兔→F1F1雌雄個(gè)體相互交配得到F2，從F2中選出黑色長(zhǎng)毛兔F2中黑色長(zhǎng)毛兔×褐色長(zhǎng)毛兔(測(cè)交)，其后代不出現(xiàn)褐色長(zhǎng)毛兔的親本即為純合黑色長(zhǎng)毛兔(2)自由組合自由組合定律的解題方法材料1在家蠶的遺傳中，黑色(A)與淡赤色(a)是有關(guān)蟻蠶(剛孵化的蠶)體色的相對(duì)性狀，黃繭(B)與白繭(b)是有關(guān)繭色的相對(duì)性狀，假設(shè)這兩對(duì)相對(duì)性狀自由組合，有三對(duì)親本組合，雜交后得到的子代數(shù)量比如下表所示：組別黑蠶黃繭黑蠶白繭淡赤蠶黃繭淡赤蠶白繭組合一9331組合二0101組合三3010材料2已知A與a、B與b、C與c三對(duì)等位基因分別控制三對(duì)相對(duì)性狀?；蛐头謩e為AaBbCc、AabbCc的兩個(gè)個(gè)體進(jìn)行雜交。1．材料1中組合三的親本基因型組合是什么？提示：AaBB×AaBB或AaBb×AaBB或AaBB×Aabb。2．材料1中，若組合一和組合三的親本雜交，子代表型及比例與組合三的相同嗎？提示：由于組合一的親本基因型均是AaBb，而組合三的親本有多種可能，因此組合一和組合三的親本雜交，子代的表型及比例與組合三的不完全相同，只有組合一與組合三的親本AaBB雜交，子代表型及比例才與組合三相同。3．材料2的雜交后代中，三對(duì)性狀均為顯性的個(gè)體占多少？子代中純合子占多少？提示：9/32。1/8。1．分析自由組合問(wèn)題的“三字訣”2．巧用子代性狀分離比推測(cè)親本的基因型(1)9∶3∶3∶1?(3∶1)(3∶1)?(Aa×Aa)(Bb×Bb)?AaBb×AaBb。(2)1∶1∶1∶1?(1∶1)(1∶1)?(Aa×aa)(Bb×bb)?AaBb×aabb或Aabb×aaBb。(3)3∶3∶1∶1?(3∶1)(1∶1)?(Aa×Aa)(Bb×bb)或(Aa×aa)(Bb×Bb)?AaBb×Aabb或AaBb×aaBb。(4)3∶1?(3∶1)×1?(Aa×Aa)(BB×B_)或(Aa×Aa)(BB×bb)或(Aa×Aa)(bb×bb)或(AA×A_)(Bb×Bb)或(AA×aa)(Bb×Bb)或(aa×aa)(Bb×Bb)?AaBB×AaB_或AaBB×Aabb或Aabb×Aabb或AABb×A_Bb或AABb×aaBb或aaBb×aaBb。3．常見(jiàn)類(lèi)型分析(1)配子類(lèi)型及概率的問(wèn)題①AaBbCc產(chǎn)生的配子種類(lèi)數(shù)：2(A、a)×2(B、b)×2(C、c)＝8(種)。②AaBbCc產(chǎn)生ABC配子的概率：1/2(A)×1/2(B)×1/2(C)＝1/8。(2)子代的基因型及概率問(wèn)題①AaBbCc與AaBBCc雜交，求子代的基因型種類(lèi)，可將其分解為3個(gè)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)。所以后代中有3×2×3＝18(種)基因型。②AaBbCc與AaBBCc雜交，后代中AaBBcc出現(xiàn)的概率：1/2(Aa)×1/2(BB)×1/4(cc)＝1/16。(3)子代的表型數(shù)目及概率的問(wèn)題①AaBbCc與AabbCc雜交，求其雜交后代可能出現(xiàn)的表型種類(lèi)數(shù)，可分解為3個(gè)分離定律：Aa×Aa→后代有2種表型(3A_∶1aa)；Bb×bb→后代有2種表型(1Bb∶1bb)；Cc×Cc→后代有2種表型(3C_∶1cc)。所以后代中有2×2×2＝8(種)表型。②AaBbCc與AabbCc雜交，后代中出現(xiàn)A_Bbcc的概率：3/4×1/2×1/4＝3/32。3．在三對(duì)基因各自獨(dú)立遺傳的條件下，親本ddEeFF與DdEeff雜交，其子代表型不同于親本的個(gè)體占全部后代的()A．5/8 B．3/8C．1/12 D．1/4A[ddEeFF與DdEeff雜交，其子代表型和親本中ddEeFF相同的概率占1/2×3/4×1＝3/8，其子代表型和親本中DdEeff相同的概率為0，故親本ddEeFF與DdEeff雜交，其子代表型不同于親本的個(gè)體占全部后代的1－3/8＝5/8，A符合題意。]4．水稻的高稈(D)對(duì)矮稈(d)為顯性，抗稻瘟病(R)對(duì)易感稻瘟病(r)為顯性，這兩對(duì)基因的遺傳遵循自由組合定律，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(jié)果如圖所示。下列有關(guān)敘述，正確的是()A．若只研究莖高度的遺傳，圖示表型為高稈的個(gè)體中，純合子的概率為1/2B．甲、乙兩植株雜交產(chǎn)生的子代有6種基因型、4種表型C．對(duì)甲植株進(jìn)行測(cè)交，可得到能穩(wěn)定遺傳的矮稈抗病個(gè)體D．甲、乙兩植株的基因型分別為DdRR和DdrrB[若只研究莖高度的遺傳，圖示表型為高稈的個(gè)體中，基因型為DD和Dd，比例為1∶2，所以純合子的概率為1/3，A錯(cuò)誤；甲、乙兩植株雜交產(chǎn)生的子代基因型有3×2＝6種，表型有2×2＝4種，B正確；對(duì)甲植株進(jìn)行測(cè)交，得到的矮稈抗病個(gè)體的基因型為ddRr，是雜合子，不能穩(wěn)定遺傳，C錯(cuò)誤；根據(jù)題圖分析，甲、乙兩植株的基因型分別為DdRr和Ddrr，D錯(cuò)誤。]黃瓜中偶爾有“苦黃瓜”。中國(guó)科學(xué)家研究發(fā)現(xiàn)黃瓜的苦味物質(zhì)——葫蘆素主要由兩個(gè)“主控開(kāi)關(guān)”控制合成，葉苦與非苦由一對(duì)基因A和a控制，果苦與非苦由另一對(duì)基因B和b控制(二者獨(dú)立遺傳)?，F(xiàn)將葉和果實(shí)均苦味、葉和果實(shí)均非苦味的兩品系進(jìn)行雜交，得到的F1全為葉和果實(shí)均非苦味類(lèi)型。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)提高葉片中葫蘆素的含量能有效抵御害蟲(chóng)侵害，減少農(nóng)藥的使用。葫蘆素形成的遺傳機(jī)制如圖所示：由葫蘆素的形成機(jī)制及其在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的作用可知，葉苦果非苦為最佳選育類(lèi)型，由此確定合理的育種方案，通過(guò)雜交、自交及連續(xù)自交等獲得新品種，滿足人類(lèi)生產(chǎn)生活的需要。(1)推測(cè)親本的遺傳因子組成。提示：aabb和AABB。(2)自然條件下葉和果實(shí)均無(wú)苦味的個(gè)體的遺傳因子組成可能有幾種？提示：4種。(3)若你是育種工作者，應(yīng)選育性狀表現(xiàn)為怎樣的黃瓜？為了獲得這樣的黃瓜請(qǐng)你幫忙設(shè)計(jì)育種的方法。提示：葉苦果非苦。選擇F1(AaBb)自交，F(xiàn)2中選擇性狀表現(xiàn)符合要求的個(gè)體連續(xù)自交，并不斷淘汰葉苦果苦的個(gè)體，直至不發(fā)生性狀分離時(shí)為止。1．等位基因是指控制相對(duì)性狀的基因。2．基因型：與表型有關(guān)的基因組成。3．雜交育種是人們有目的地將具有不同優(yōu)良性狀的兩個(gè)親本雜交，使兩個(gè)親本的優(yōu)良性狀組合在一起，再篩選出所需要的優(yōu)良品種。4．生物個(gè)體的基因型相同，表型不一定相同；表型相同的個(gè)體，基因型也不一定相同，表型受基因型和環(huán)境的共同影響。5．分離定律和自由組合定律在生物的遺傳中具有普遍性。1．在孟德?tīng)栔?，也有不少學(xué)者做過(guò)動(dòng)物和植物的雜交實(shí)驗(yàn)，也觀察到了生物遺傳中的性狀分離現(xiàn)象，但都未能總結(jié)出遺傳的規(guī)律。下列不屬于孟德?tīng)柍晒υ虻氖?)A．運(yùn)用了完全歸納法分析和解決問(wèn)題B．對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析C．抽象出科學(xué)概念并運(yùn)用符號(hào)予以表達(dá)D．選用豌豆作為雜交實(shí)驗(yàn)的材料A[孟德?tīng)柗治隽送愣共糠中誀畹倪z傳，不屬于完全歸納法，A錯(cuò)誤。]2．下列有關(guān)基因、基因型、表型、等位基因的說(shuō)法中，錯(cuò)誤的是()A．基因型的概念是由丹麥生物學(xué)家約翰遜提出的B．黃色圓粒豌豆的基因型有4種C．黃色皺粒豌豆的基因型均相同D．Y與y是等位基因，Y與r是非等位基因C[黃色皺粒豌豆的基因型有Yyrr、YYrr，C錯(cuò)誤。]3．有耳垂對(duì)無(wú)耳垂為顯性，皮膚白化對(duì)皮膚正常為隱性。一對(duì)皮膚正常的夫婦，雙方都有耳垂，結(jié)婚后生了一個(gè)白化且無(wú)耳垂的孩子，若這對(duì)夫婦再生一個(gè)孩子，為有耳垂且患有白化病的概率是(兩種遺傳病獨(dú)立遺傳)()A．3/8 B．3/16C．3/32 D．5/16B[假設(shè)控制白化病的基因用A/a表示，控制耳垂的基因用C/c表示。由于皮膚正常的夫婦結(jié)婚后生了一個(gè)白化(aa)且無(wú)耳垂(cc)的孩子，說(shuō)明夫婦雙方的基因型均為AaCc。則再生一個(gè)孩子為有耳垂且患白化病(aaC_)的概率為1/4×3/4＝3/16。]4．利用雜交育種方法，可培育出具有兩種優(yōu)良性狀的作物新品種。下列說(shuō)法中錯(cuò)誤的是()A．所選的原始材料分別具有某種優(yōu)良性狀且能穩(wěn)定遺傳B．雜交一次，得到F1，若F1在性狀上符合要求，則可直接用于擴(kuò)大栽培C．讓F1自交，得到F2，從F2中初步選取性狀上符合要求的類(lèi)型D．把初步選出的類(lèi)型進(jìn)一步隔離自交和汰劣留良，直到確認(rèn)不再發(fā)生性狀分離為止B[所選的原始材料應(yīng)分別具有某種優(yōu)良性狀且能穩(wěn)定遺傳，通過(guò)雜交育種可以將不同個(gè)體的優(yōu)良性狀集中到一個(gè)個(gè)體上，A正確；直接用于擴(kuò)大栽培的個(gè)體除了性狀上符合要求外，還要能穩(wěn)定遺傳，B錯(cuò)誤；雜交育種的過(guò)程是雜交一次，得到F1，讓F1自交，得到F2，從F2中初步選取性狀上符合要求的類(lèi)型，再把初步選出的類(lèi)型進(jìn)一步隔離自交和汰劣留良，直到不再發(fā)生性狀分離為止，C、D正確。]5