基因的分離定律和自由組合定律的實驗驗證設(shè)計

1、基因的分離定律和自由組合定律的實驗驗證設(shè)計在遺傳的兩大定律的相關(guān)考點的考查和復(fù)習(xí)中，廣大師生都比較注重于對兩大遺傳定律解決實際的遺傳學(xué)問題的復(fù)習(xí)和訓(xùn)練。相對而言，忽略了對兩大遺傳定律的內(nèi)涵的強調(diào)。高考試題大綱卷中，就出現(xiàn)了讓學(xué)生設(shè)計實驗，驗證孟德爾分離定了和自由組合定律的試題。更注重于對定律的本本質(zhì)的理解水平、和對定律涉及到的相關(guān)方法的考查。例1（11 分） 已知玉米子粒黃色（A）對白色（a）為顯性，非糯（B）對糯（b）為顯性，這兩對性狀自由組合。請選用適宜的純合親本進(jìn)行一個雜交實驗來驗證：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相對性狀獨立遺傳，要求學(xué)生設(shè)計實驗，用遺傳圖解的格式表達(dá)，驗證兩對相對性狀分別遵循分離定律，兩對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)分裂時隨同源染色體的分開而分離，獨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，在同源染色體等位基因分離的同時，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)行驗證，根據(jù)一對相對性狀遺傳實驗的結(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)兩對相對性狀遺傳實驗結(jié)果，若雜合子自交后代表現(xiàn)型比例為9：3：3：1，則兩對性狀遺傳符合自由組合定律；采用測交法進(jìn)行驗證時，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，則驗證這兩對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，則驗證這兩對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、多室與少室這三對相對性狀各受一對等位基因的控制，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，則可確定每對性狀的顯、隱性，并可確定以上兩個親本的基因型為_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證基因的自由組合定律。為了達(dá)到用自交法驗證自由組合定律所需要的條件，對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

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（實驗條件滿足實驗要求），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）上述一對性狀的遺傳符合_定律。（2）上述兩對性狀的遺傳是否符合自由組合定律？為什么？（3）請設(shè)計一個實驗方案，驗證這兩對性狀的遺傳是否符合自由組合定律。（實驗條件滿足實驗要求）實驗方案實施步驟：_；_；_。該題告訴了雜合體子一代的自交后代表現(xiàn)。結(jié)果顯示，子二代的每一對相對性狀的顯隱性之比都3:1，根據(jù)規(guī)律，可以判定兩對性狀都是符合分離定律的。但是，當(dāng)兩對性狀綜合研究是，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。因為玉米粒色和粒形的每一對相對性狀的分離比為31，兩對性狀

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：實驗室中現(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相對性狀受一對位于第號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（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）。請設(shè)計一套雜交方案，同時研究以下問題：問題二，研究控制灰體、黑檀體的等位基因是否也位于第號同源染色體上，并作出

11、判斷。（1）雜交方案：（2）對問題二的推斷及結(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、黑檀體的這對等位基因不是位于第二號同源染色體上。反之，則可能是位于第二號同源染色體上。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）對長花粉粒（ l）為顯性。和兩對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)計實驗判斷是否符合基因的自由組合定律。例5參考答案：實驗步驟：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)相對性狀的對數(shù)和位置根據(jù)基因的分離定律的實質(zhì)來看，在雜合體的細(xì)胞中，位于一對同源染色體上的等位基因，具有一定的獨立性；在減數(shù)分裂形成配子的過程中，等位基因會隨同源染色體的分開而分離，分別進(jìn)入兩個配子中，獨立地隨配子遺傳給后代，那么位于一對同源染色體上的一對相對性狀則符合基因的分離定律；兩對或兩對以上的相對性狀是否符合基因的自由組合定律，則要判斷這些相對性狀是否分別位于不同對同源染色體上。如果可以判斷兩對相對性狀分別位于不同對染色體上，比如分別位于常染色體和性染色體上，則可以判斷這兩對相對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、實驗材料。果蠅中的長翅與殘翅、紅眼和白眼、灰身與黑身為三對相對性狀（設(shè)翅型基因為A、a，眼色基因為B、b，體色基因為H、h）?，F(xiàn)有兩只果蠅交配，后代的表現(xiàn)型及比例如下表。請分析回答：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相對性狀的遺傳，遵循什么遺傳定律？ 。請說出你的判斷理由 。例6參考答案：基因的自由組合定律 因為控制眼色的基因位于X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立遺傳？解題思路：獨立遺傳即為遵循自由組合。先算出性狀分離比，如果實驗結(jié)果和分離比相同，即為獨立遺傳。例7 某自花傳粉且閉花授粉的植物（2n）的高莖對矮莖為顯性，受一對等位基因控制；紫花對白花為顯性，受兩對獨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立遺傳，為什么？參考答案：獨立遺傳（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），只有三對等位基因分別位于三對同源染色