【思维提升】【一轮复习】孟德尔的豌豆杂交实验(二)

逐字稿

同学们好，今天我们来复习孟德尔的豌豆杂交实验（二），也就是基因的自由组合定律。这一部分是遗传的重点难点，高考高频考点，我们按照假说‑演绎法的逻辑一步步梳理。

首先看实验过程，也就是自由组合定律的发现。亲本是黄色圆粒和绿色皱粒豌豆进行杂交，P 代黄色圆粒 × 绿色皱粒，得到 F₁全部都是黄色圆粒。F₁自交得到 F₂，统计结果：黄色圆粒 315、黄色皱粒 101、绿色圆粒 108、绿色皱粒 32，性状分离比接近 9∶3∶3∶1。

我们先来发现问题，思考几个小问题。第一，正交、反交的 F₁全是黄色圆粒，说明什么？很明显，黄色对绿色是显性，圆粒对皱粒是显性。第二个，F₂中和亲本不一样的性状组合是什么？是绿色圆粒和黄色皱粒，出现了性状的重新组合。第三个，F₂比例 9∶3∶3∶1，能不能和一对性状的 3∶1 建立数学关系？大家看，9:3:3:1 就等于 (3∶1)×(3∶1)。

那我们分开统计两对性状。先看种子形状：圆粒一共 315+108=423，皱粒 101+32=133，圆粒比皱粒≈3∶1。再看子叶颜色：黄色 315+101=416，绿色 108+32=140，黄色比绿色≈3∶1。这就说明，每一对相对性状依然遵循基因的分离定律，两对性状是独立的。

接下来是第二步，提出假说。孟德尔做了这样的假设：豌豆圆粒、皱粒由遗传因子 R、r 控制，黄色、绿色由 Y、y 控制。亲本黄色圆粒是 YYRR，绿色皱粒是 yyrr。亲本分别产生 YR 和 yr 配子，受精之后 F₁就是 YyRr，表现黄色圆粒。

假说的核心两点：第一，F₁产生配子的时候，每对遗传因子彼此分离，不同对的遗传因子自由组合。所以 F₁，也就是 YyRr，产生雌配子、雄配子各 4 种：YR、Yr、yR、yr，比例 1∶1∶1∶1。第二，受精的时候，雌雄配子的结合是随机的。

那雌雄配子结合方式一共有多少种？4 种雌配子，4 种雄配子，4×4=16 种结合方式。F₂基因型一共9 种，表现型4 种。我们看棋盘法，四种表现型：9Y_R_黄色圆粒，3Y_rr 黄色皱粒，3yyR_绿色圆粒，1yyrr 绿色皱粒，比例 9∶3∶3∶1。

我们把 F₂基因型拆开看：黄色圆粒 Y\R\，里面包含 YYRR1 份、YyRR2 份、YYRr2 份、YyRr4 份；黄色皱粒 Y\rr，YYrr1、Yyrr2；绿色圆粒 yyR\，yyRR1、yyRr2；绿色皱粒 yyrr1。F₂里面 16 份组合，纯合子一共 4 种。

假说提出来之后，第三步演绎推理，也就是纸上谈兵。设计测交实验：杂种一代黄色圆粒 YyRr 和双隐性绿色皱粒 yyrr 杂交。F₁YyRr 会产生四种配子 YR、Yr、yR、yr，双隐性个体只产生 yr 一种配子。理论上后代基因型 YyRr、Yyrr、yyRr、yyrr，对应的表现型黄色圆粒∶黄色皱粒∶绿色圆粒∶绿色皱粒 = 1∶1∶1∶1。

第四步实验验证。实际做测交种植，不管 F₁作为母本还是父本，实验结果都和我们演绎预测的是一致的，证明假说成立。

第五步得出结论，也就是自由组合定律内容：控制不同性状的遗传因子的分离和组合是互不干扰的；在形成配子时，决定同一性状的成对遗传因子彼此分离，决定不同性状的遗传因子自由组合。

接下来我们深挖自由组合定律的实质、发生时间、适用范围。实质：非同源染色体上的非等位基因自由组合。发生时间：减数分裂Ⅰ 后期。适用范围：有性生殖的真核生物，细胞核遗传，两对或者两对以上独立遗传的等位基因。

我们看经典基础判断题。第一题，图中①②过程体现分离定律实质，⑥体现自由组合。这个是错的。记住：定律的实质发生在产生配子的时候，也就是图里的④⑤，⑥是受精，受精不发生基因的自由组合。

第二，减数分裂，等位基因分离，非等位基因自由组合。错误！一定要加上限定词：非同源染色体上的非等位基因，同源染色体上的非等位基因不能自由组合。

第三，分离定律和自由组合定律细胞学基础相同。错误。分离是同源染色体分离；自由组合是非同源染色体自由组合，细胞学基础不一样。

第四，杂交育种只用到自由组合，和分离无关。错，自由组合定律建立在分离定律的基础之上。

看选择题第七题，遵循孟德尔遗传规律的是？孟德尔适用于核基因，细胞质遗传、原核生物不遵循。A 线粒体肌病细胞质遗传；C 叶绿体细胞质遗传；D 细菌原核。答案 B，人类色盲，核基因伴性遗传。

第八题，找错误选项。A 选项：有性生殖核遗传，两对或两对以上相对性状都遵循自由组合。不对！如果两对基因在同一对同源染色体上，就不遵循自由组合。B 等位基因分离减 Ⅰ 后期，正确；C 分离是自由组合基础，正确；D 都属于细胞核遗传，正确。答案 A。

接下来，验证自由组合定律的三种方法。第一种：花粉鉴定法。本质就是直接看杂合子产生配子是不是四种，比例 1∶1∶1∶1。比如水稻糯性非糯，圆形长形花粉，F₁AaBb，花粉碘液显微镜观察，四种花粉 1∶1∶1∶1，直接证明。

第二种，测交法。AaBb × aabb，后代表现型 1∶1∶1∶1。这里思考一个问题：Aabb 和 aaBb 杂交后代也是四种 1∶1∶1∶1，能不能验证自由组合？不能。这个杂交双方都是一对杂合一对隐性，哪怕两对基因连锁，后代也能出 1:1:1:1。测交必须是双杂合子和双隐性杂交。同理 AaBb×Aabb、AaBb×aaBb，也不能验证自由组合定律。

第三种，自交法。双杂合子 AaBb 自交，后代表现型 9∶3∶3∶1，就证明遵循自由组合。

下面孟德尔取得成功的原因：材料，正确选择豌豆做实验材料；对象：由一对相对性状到多对相对性状；方法：对实验结果进行统计学分析；程序：运用假说‑演绎法；创新：创造性应用科学符号体系。

孟德尔遗传规律再发现：1909 年约翰逊，把 “遗传因子” 命名为基因；并且提出基因型和表型的概念。孟德尔被称为遗传学之父。

接下来孟德尔遗传规律的两大应用：杂交育种、医学实践。

第一个杂交育种。例子：小麦抗倒伏易染病 DDTT，易倒伏抗病 ddtt，我们想要培育抗倒伏抗病纯合子 DDtt。步骤：P 代 DDTT×ddtt，得到 F₁DdTt；F₁自交得到 F₂，F₂出现 9D\T\、3ddT_、3D_tt、1ddtt。在 F₂选出抗倒伏抗病个体，基因型有 DDtt、Ddtt，其中有杂合子，所以要连续自交，直到不发生性状分离，获得纯合子。

杂交育种三步：集优，杂交把优良性状集合；选育，F₂选出符合性状个体；选纯，连续自交纯化。

第二个，医学实践，遗传病概率计算。

先回忆基础，甲病患病概率 m，不患 1‑m；乙病患病 n，不患 1‑n。可以算只患甲病、只患乙病、两病都患、完全正常。

例题：正常女性和并指 Bb 男性结婚，生了一个白化病手指正常孩子。白化 a，正常 A；并指 B，正常 b。可以推出夫妇基因型：女性 Aabb，男性 AaBb。再生一个孩子：1. 只患并指概率 3/8；2. 只患白化 1/8；3. 既白化又并指的男孩：1/16；4. 只患一种病 1/2；5. 患病概率 5/8。

接下来表格对比分离定律和自由组合定律：分离定律：研究一对相对性状；一对遗传因子；F₁配子 2 种比例相等；F₂基因型 3 种 1∶2∶1；表现型 2 种显∶隐 = 3∶1；测交后代 2 种 1∶1。实质：F₁形成配子，成对遗传因子彼此分离。

自由组合定律：研究两对或多对相对性状；两对或多对遗传因子；F₁配子 4 种（2ⁿ）1∶1∶1∶1；F₂基因型 9 种 (3ⁿ)；表现型 4 种（2ⁿ）9∶3∶3∶1；测交 4 种 1∶1∶1∶1。实质：形成配子，同一性状成对因子分离，不同性状自由组合。

联系：二者都发生在减数分裂形成配子，同时起作用；分离定律是自由组合定律的基础。

重点解题技巧：拆分法，先分解，再组合。多对基因，拆成若干个分离定律，分别算概率，结果相乘。

举例子 YyRr 自交，拆 Yy×Yy，Rr×Rr。Yy 自交黄∶绿 = 3∶1；Rr 自交圆∶皱 = 3∶1；(3∶1)×(3∶1)=9∶3∶3∶1。

题型 1，求配子种类。AaBbCCDd：每对基因分别算配子数，Aa→2，Bb→2，CC→1，Dd→2；相乘 2×2×1×2=8 种配子。练习 AaBbCcDDEe，算出来 16 种。

题型 2，某种配子概率。AaBbCCDd 产生 ABCD：1/2×1/2×1×1/2=1/8。

题型 3，配子间结合方式：分别算出雌雄配子种类，两者相乘。

题型 4，子代基因型种类。AaBbCc × AaBBCc，拆三对，Aa×Aa→3 种；Bb×BB→2 种；Cc×Cc→3 种，3×2×3=18 种。

题型 5，子代基因型概率，每对分开算再相乘，注意纯合子要求每一对都纯合。

题型 6，子代表现型种类，每对性状后代表现型数目相乘。

题型 7，子代表现型概率。有一类题，求和亲本表现型不一样的个体，用 1 减去和亲本表现型相同的概率。课本例题 ddEeFF 和 DdEeff 杂交，答案 C 选项 5/8。

然后是根据子代表现型反推亲本基因型。看这个豌豆题：黄色圆粒和绿色圆粒杂交。子代黄∶绿 = 1∶1→Yy×yy；圆∶皱 = 3∶1→Rr×Rr，亲本基因型 YyRr、yyRr。

然后人类两种遗传病的综合计算，多指显性 A，聋哑隐性 b。父亲多指，母亲正常，生一个聋哑手指正常孩子，推出父亲 AaBb，母亲 aaBb，再计算各类患病概率。

最后一个高频考点：9∶3∶3∶1 的变式，都是 AaBb 自交后代，基因互作导致比例改变，但本质还是 9 份双显，3、3、1 份数重新合并。

9∶7：A_B_为一种性状，剩下 3+3+7 合并，测交 1∶3；9∶3∶4：aa 隐性纯合掩盖性状，3+1 合并，测交 1∶1∶2；12∶3∶1：A_不管 B 如何都是一种性状，9+3 合并，测交 2∶1∶1；9∶6∶1：单显性 3+3 合并，测交 1∶2∶1；15∶1：只要有显性基因就同一性状，9+3+3 合并，测交 3∶1；13∶3：抑制基因，9+3+1 合并，测交 3∶1。

好了，本节课的知识点就梳理完毕，自由组合核心记住：假说演绎的完整流程、定律实质、拆分法计算、9331 变式，下去完成对应的习题巩固。