第1節(jié)孟德?tīng)柕耐愣闺s交試驗(yàn)一

1、第1節(jié)孟德?tīng)柕耐愣闺s交實(shí)驗(yàn) 一問(wèn)題探討人們?cè)?jīng)認(rèn)為兩個(gè)親本雜交后,雙親的遺傳物質(zhì)會(huì)在子代體內(nèi)發(fā)生混合,使子代表現(xiàn)出介于雙親之間的性狀.就像把一瓶藍(lán)墨水和一瓶紅墨水倒在一起,混合液是另外一種顏色,再也無(wú)法分出藍(lán)色和紅色.這種觀點(diǎn)也稱做融合遺傳.討論：1.根據(jù)上述觀點(diǎn),當(dāng)紅牡丹與白牡丹雜交后,子代的牡丹花會(huì)是什么顏色？2.你同意上述觀點(diǎn)嗎？說(shuō)說(shuō)你的理由.本節(jié)聚焦：孟德?tīng)栆粚?duì)相對(duì)性狀的雜交實(shí)驗(yàn)是怎樣設(shè)計(jì)的？ 孟德?tīng)枮榻忉寣?shí)驗(yàn)結(jié)果作了哪些假設(shè)？他又設(shè)計(jì)了什么實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證假設(shè)？別離定律的內(nèi)容是什么？19世紀(jì)中期,在奧地利的一所修道院里 現(xiàn)捷克境內(nèi) ,來(lái)了一位叫孟德?tīng)朑.J.Mendel,18221884的

2、年輕人.當(dāng)時(shí)誰(shuí)都不會(huì)想到,半個(gè)多世紀(jì)以后,他會(huì)由于在遺傳學(xué)上的重大發(fā)現(xiàn)而名垂青史.孟德?tīng)枏男∠矏?ài)自然科學(xué),由于家境貧寒,21歲便做了修道士.后來(lái),他被派到維也納大學(xué)進(jìn)修自然科學(xué)和數(shù)學(xué).回到修道院后,他利用修道院的一小塊園地,種植了豌豆、山柳菊、玉米等多種植物,進(jìn)行雜交實(shí)驗(yàn),潛心研究了8年.其中豌豆的雜交實(shí)驗(yàn)非常成功,孟德?tīng)柾ㄟ^(guò)分析豌豆雜交實(shí)驗(yàn)的結(jié)果,發(fā)現(xiàn)了生物遺傳的規(guī)律.為什么用豌豆做遺傳實(shí)驗(yàn)容易取得成功？豌豆是自花傳粉植物圖1-1,而且是閉花受粉,也就是豌豆花在未開(kāi)放時(shí),就已經(jīng)完成了受粉,防止了外來(lái)花粉的干擾.所以豌豆在自然狀態(tài)下一般都是純種,用豌豆做人工雜兩性花的花粉,落到同一朵花的雌蕊柱

3、頭上的過(guò)程叫做自花傳粉,也叫自交.豌豆花的結(jié)構(gòu)很適合自花傳粉,這是由于呈蝶形的花冠中,有一對(duì)花瓣始終緊緊地包裹著雄蕊和雌蕊.交實(shí)驗(yàn)圖1-2,結(jié)果既可靠,又容易分析圖17碗豆花剖而兩朵花之間的傳粉過(guò)程叫做異花傳粉.不同植株的花進(jìn)行異花傳粉時(shí),供給花粉的植株叫做父本3,接受花粉的植株叫做母本?.孟德?tīng)栐谧鲭s交實(shí)驗(yàn)時(shí),先除去未成熟花的全部雄蕊,這叫做去雄.然后,套上紙袋.待雌蕊成熟時(shí),采集另一植株的花粉,撒在去雄花的雌蕊的柱頭上,再套上紙袋.豌豆植株還具有易于區(qū)分的性狀character.例如,豌豆植株中有高莖高度1.52.0m的,也有矮莖高度0.3m左右的；有結(jié)圓粒種子的,也有結(jié)皺粒種子的.像這樣

4、,一種生物的同一種性狀的不同表現(xiàn)類型,叫做相對(duì)性狀relativecharacter.這些性狀能夠穩(wěn)定地遺傳給后代.用具有相對(duì)性狀的植株進(jìn)行雜交實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)結(jié)果很容易觀察和分析.孟德?tīng)柦?jīng)過(guò)仔細(xì)觀察,從34個(gè)豌豆品種中選擇了7對(duì)相對(duì)性狀如莖的高度、種子的形狀、子葉的顏色、花的位置等做雜交實(shí)驗(yàn)圖1-3.孟德?tīng)栕⒁獾讲煌贩N的豌豆之間同時(shí)具有多對(duì)相對(duì)性狀.為了便于分析,他首先對(duì)每一對(duì)相對(duì)性狀的遺傳分別進(jìn)行研究.一對(duì)相對(duì)性狀的雜交實(shí)驗(yàn)孟彳惠爾用純種高莖豌豆與純種矮莖豌豆作親本用P表示進(jìn)行雜交cross.他驚奇地發(fā)現(xiàn),無(wú)論用高莖豌豆作母本正交,還是作父本反交,雜交后產(chǎn)生的第一代簡(jiǎn)稱子一代,用FI表小總是局

5、莖的圖1-4.gl芯占3U-.：1 12 2人工北作將鼠苴圖葉廉色種廣區(qū)代種支刃色比的：施滿圖1二3痂豆的7對(duì)相對(duì)性狀匿】T T高莖焦豆和夔莖噢,的雜交實(shí)髓為什么子一代都是高莖而沒(méi)有矮莖的呢？孟德?tīng)枎е曰?用子一代自交,結(jié)果在第二代簡(jiǎn)稱子二代,用F2表示植株中,不僅有高莖的,還有矮莖的.為什么子二代中矮莖性狀又出現(xiàn)了呢？看來(lái)矮莖性狀在子一代中只是隱而未現(xiàn).孟彳惠爾把Fi中顯現(xiàn)出來(lái)的性狀,叫做顯性性狀 dominantcharacter ,如高莖； 未顯現(xiàn)出來(lái)的性狀,叫做隱性性狀recessivecharacter,如矮莖.在雜種后代中,同時(shí)出現(xiàn)顯性性狀和隱性性狀的現(xiàn)象叫做性狀別離.孟德?tīng)枦](méi)有

6、停留在對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察與描述上,而是對(duì)F2中不同性狀的個(gè)體進(jìn)行數(shù)量統(tǒng)計(jì),分析F2中高莖植株與矮莖植株之間的數(shù)量關(guān)系.結(jié)果發(fā)現(xiàn)在所得的1064株F2植株中,787株是高莖,277株是矮莖,高莖與矮莖的數(shù)量比接近3：1.F2中出現(xiàn)3：1的性狀別離比是偶然的嗎？孟德?tīng)栠€對(duì)豌豆的其他6對(duì)相對(duì)性狀進(jìn)行了雜交實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表1-1.表1-1孟德?tīng)栕龅耐愣闺s交實(shí)驗(yàn)的結(jié)果性狀F2的表現(xiàn)顯性隱性顯性：隱性種子的形狀圓粒5474皺粒18502.96:1莖的高度局莖787矮莖2772.84:1子葉的顏色黃色6022綠色20013.01:1種皮的顏色灰色705白色2243.15:1豆莢的形狀飽滿882不飽滿2992

7、.95:1豆莢的顏色未成熟綠色428黃色1522.82:1花的位置腋生651頂生2073.14:1看來(lái),F2中出現(xiàn)3：1的性狀別離比不是偶然的.是什么原因?qū)е逻z傳性狀在雜種后代中按一定的比例別離呢？對(duì)別離現(xiàn)象的解釋孟德?tīng)栐谟^察和統(tǒng)計(jì)分析的根底上,果斷地摒棄了前人融合遺傳的觀點(diǎn),通過(guò)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)耐评砗痛竽懙南胂?對(duì)別離現(xiàn)象的原因提出了如下假說(shuō)圖1-5.IM1-5高莖琥豆與矮莖蜿豆雜交實(shí)驗(yàn)的分析圖解高莖琥豆與矮莖蜿豆雜交實(shí)驗(yàn)的分析圖解(1)生物的性狀是由遺傳因子(hereditaryfactor)決定的.這些因子就像一個(gè)個(gè)獨(dú)立的顆粒,既不會(huì)相互融合,也不會(huì)在傳遞中消失.每個(gè)因子決定著一種特定的性狀,其中

8、決定顯性性狀的為顯性遺傳因子,用大寫(xiě)字母(如D)來(lái)表示；決定隱性性狀的為隱性遺傳因子,用小寫(xiě)字母(如d)來(lái)表示.(2)體細(xì)胞中遺傳因子是成對(duì)存在的.例如,純種高莖豌豆的體細(xì)胞中有成對(duì)的遺傳因子DD純種矮莖豌豆的體細(xì)胞中有成對(duì)的遺傳因子ddo像這樣,遺傳因子組成相同的個(gè)體叫做純合子.由于F1自交的后代中出現(xiàn)了隱性性狀,所以在F1細(xì)胞中必然含有隱性遺傳因子；而Fi表現(xiàn)的是顯性性狀,因此Fi體細(xì)胞中的遺傳因子應(yīng)該是D&像這樣,遺傳因子組成不同的個(gè)體叫做雜合子.(3)生物體在形成生殖細(xì)胞一一配子時(shí),成對(duì)的遺傳因子彼此別離,分別進(jìn)入不同的配子中.配子中只含有每對(duì)遺傳因子中的一個(gè).(4)受精時(shí),雌雄配子的

9、結(jié)合是隨機(jī)的.例如,含遺傳因子D的配子,既可以與含遺傳因子D的配子結(jié)合,又可以與含遺傳因子d的配子結(jié)合.?相關(guān)信息在孟德?tīng)柼岢鲞@一假說(shuō)時(shí),生物學(xué)界還沒(méi)有熟悉到配子形成和受精過(guò)程中染色體的變化.孟德?tīng)柛鶕?jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象提出的遺傳因子在體細(xì)胞中成對(duì)存在,在配子中單個(gè)出現(xiàn),是超越自己時(shí)代的一種非凡的設(shè)想.?旁欄思考：假設(shè)雌雄配子的結(jié)合不是隨機(jī)的,F2中還會(huì)出現(xiàn)3：1的性狀別離比嗎？請(qǐng)你根據(jù)孟德?tīng)柕募僭O(shè),和同桌同學(xué)討論高莖豌豆與矮莖豌豆雜交實(shí)驗(yàn)的分析圖解我們還可以通過(guò)模擬實(shí)驗(yàn),來(lái)體驗(yàn)孟德?tīng)柕募僬f(shuō).實(shí)驗(yàn):性狀別離比的模擬本實(shí)驗(yàn)用甲、乙兩個(gè)小桶分別代表雌、雄生殖器官,甲、乙小桶內(nèi)的彩球分別代表雌、雄配子,用不同

10、彩球的隨機(jī)組合,模擬生物在生殖過(guò)程中,雌雄配子的隨機(jī)結(jié)合.建議兩人一組合作完成.目的要求通過(guò)模擬實(shí)驗(yàn),熟悉和理解遺傳因子的別離和配子的隨機(jī)結(jié)合與性狀之間的數(shù)量關(guān)系,體驗(yàn)孟德?tīng)柕募僬f(shuō).材料用具小桶2個(gè),分別標(biāo)記甲、乙；兩種不同顏色的彩球各20個(gè),一種彩球標(biāo)記D,另一種彩球標(biāo)記d;記錄用的紙和筆.甲乙f f汽取一次看兄之-T-T方法步驟(1)在甲、乙兩個(gè)小桶中放入兩種彩球各10個(gè).(2)搖動(dòng)兩個(gè)小桶,使小桶內(nèi)的彩球充分混合.(3)分別從兩個(gè)桶內(nèi)隨機(jī)抓取一個(gè)小球,組合在一起,記下兩個(gè)彩球的字母組合.(4)將抓取的彩球放回原來(lái)的小桶內(nèi),搖勻,按步驟(3)重復(fù)做50100次.結(jié)果與結(jié)論1 .統(tǒng)計(jì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果

11、：彩球組合有幾種？每種組合的數(shù)量是多少？計(jì)算彩球組合類型之間的數(shù)量比.設(shè)計(jì)表格,記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果.2.統(tǒng)計(jì)全班的實(shí)驗(yàn)結(jié)果,求平均值.計(jì)算小球組合類型之間的數(shù)量比.3.兩個(gè)彩球的組合代表什么？4.結(jié)論：討論1.將每個(gè)小組的實(shí)驗(yàn)結(jié)果與全班總的實(shí)驗(yàn)結(jié)果作比擬,你有什么發(fā)現(xiàn)？如果孟德?tīng)柈?dāng)時(shí)只統(tǒng)計(jì)10株豌豆雜交的結(jié)果,他還能正確地解釋性狀別離現(xiàn)象嗎？2.將模擬實(shí)驗(yàn)的結(jié)果與孟德?tīng)柕碾s交實(shí)驗(yàn)結(jié)果相比擬,你認(rèn)為孟德?tīng)柕募僬f(shuō)是否合理？對(duì)別離現(xiàn)象解釋的驗(yàn)證孟德?tīng)柕募僬f(shuō)合理地解釋了豌豆一對(duì)相對(duì)性狀雜交實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的性狀別離現(xiàn)象.但是一種正確的假說(shuō),僅能解釋已有的實(shí)驗(yàn)結(jié)果是不夠的,還應(yīng)該能夠預(yù)測(cè)另一些實(shí)驗(yàn)結(jié)果.假說(shuō)一演繹法

12、在觀察和分析根底上提出問(wèn)題以后,通過(guò)推理和想像提出解釋問(wèn)題的假說(shuō),根據(jù)假說(shuō)進(jìn)行演繹推理,再通過(guò)實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)演繹推理的結(jié)論.如果實(shí)驗(yàn)結(jié)果與預(yù)期結(jié)論相符,就證實(shí)假說(shuō)是正確的,反之,那么說(shuō)明假說(shuō)是錯(cuò)誤的.這是現(xiàn)代科學(xué)研究中常用的一種科學(xué)方法,叫做假說(shuō)一演繹法.想一想,這種方法與傳統(tǒng)的歸納法有什么不同？孟德?tīng)柷擅畹卦O(shè)計(jì)了測(cè)交(testcross)實(shí)驗(yàn),讓Fi與隱性純合子雜交.假設(shè)孟德?tīng)柕募僬f(shuō)是正確的,請(qǐng)你預(yù)測(cè)測(cè)交實(shí)驗(yàn)的結(jié)果.孟德?tīng)栍秒s種子一代高莖豌豆(Dd)與隱性純合子矮莖豌豆(dd)雜交,在得到的64株后代中,30株是高莖,34株是矮莖,這兩種性狀的別離比接近1：1(圖1-6).孟德?tīng)査龅臏y(cè)交實(shí)驗(yàn)的結(jié)

13、果驗(yàn)證了他的假說(shuō).奈仲子一代的恃M作干耕至凄器河文Dd)Xdd)I網(wǎng)交后tt高叁頓支1 11 11 1圖】一七-對(duì)相對(duì)性狀整!交實(shí)教的分析圖解別離定律孟德?tīng)栆粚?duì)相對(duì)性狀的實(shí)驗(yàn)結(jié)果及其解釋,后人把它歸納為孟德?tīng)柕谝欢?又稱別離定律(lawofsegregation)：在生物的體細(xì)胞中,限制同一性狀的遺傳因子成對(duì)存在,不相融合；在形成配子時(shí),成對(duì)的遺傳因子發(fā)生別離,別離后的遺傳因子分別進(jìn)入不同的配子中,隨配子遺傳給后代.技能練習(xí)：設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)程序假設(shè)3年后,你正在一個(gè)花卉生產(chǎn)基地工作.有一天,你忽然發(fā)現(xiàn)一種本來(lái)開(kāi)白花的花卉,出現(xiàn)了開(kāi)紫花的植株.你馬上意識(shí)到它的欣賞價(jià)值,決定培育這種花卉新品種.當(dāng)你知

14、道這種花是自花受粉的以后,將這株開(kāi)紫花的植株的種子種下去,可惜的是在長(zhǎng)出的126株新植株中,卻有46株是開(kāi)白花的,這當(dāng)然不利于商品化生產(chǎn).怎樣才能獲得開(kāi)紫花的純種呢？請(qǐng)你寫(xiě)出解決這一問(wèn)題的實(shí)驗(yàn)程序,與同學(xué)交流,看誰(shuí)設(shè)計(jì)的程序更簡(jiǎn)捷.練習(xí)i、根底題1.以下性狀中屬于相對(duì)性狀的是：A.人的身高與體重；B.兔的長(zhǎng)毛與短毛；C.貓的白毛與藍(lán)眼；D.棉花的細(xì)絨與長(zhǎng)絨.答2.人眼的虹膜有褐色的和藍(lán)色的,褐色是由顯性遺傳因子限制的,藍(lán)色是由隱性遺傳因子限制的.一個(gè)藍(lán)眼男人與一個(gè)褐眼女人(這個(gè)女人的母親是藍(lán)眼)結(jié)婚,這對(duì)夫婦生下藍(lán)眼女孩的可能性是：A. 1/2;B. 1/4;C.1/8;D.1/6.答3.水稻

15、的非糯性和糯性是一對(duì)相對(duì)性狀,非糯性花粉中所含的淀粉為直鏈淀粉,遇碘變藍(lán)黑色,而糯性花粉中所含的是支鏈淀粉,遇碘變橙紅色.現(xiàn)在用純種的非糯性水稻和糯性水稻雜交,取F1花粉加碘液染色,在顯微鏡下觀察,半數(shù)花粉呈藍(lán)黑色,半數(shù)呈橙紅色.請(qǐng)答復(fù)：(1)花粉出現(xiàn)這種比例的原因是(2)實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了(3)如果讓F1自交,產(chǎn)生的植株中花粉有一種類型.4.觀察羊的毛色遺傳圖解,據(jù)圖答復(fù)以下問(wèn)題.羊的毛色遺傳圖解(1)毛色的顯性性狀是,隱性性狀是_.(2)白毛羊與白毛羊通過(guò)有性生殖產(chǎn)生的后代中出現(xiàn)了黑毛羊,這種現(xiàn)象在遺傳學(xué)上稱為產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因是二、拓展題1 .某農(nóng)場(chǎng)養(yǎng)了一群馬,馬的毛色有栗色和白色兩種.栗色和白色分別由遺傳因