1、2.孟德尔的豌豆杂交实验（二）第1章 遗传因子的发现本节目录本节目录问题探讨问题探讨两对相对性状的杂交实两对相对性状的杂交实验验对自由组合现象的解释对自由组合现象的解释和验证和验证自由组合定律自由组合定律孟德尔实验方法的启示孟德尔实验方法的启示孟德尔遗传规律的再发孟德尔遗传规律的再发现现孟德尔遗传规律的应用孟德尔遗传规律的应用基因分离定律与自由组基因分离定律与自由组合定律的比较合定律的比较旁栏思考旁栏思考练习与应用练习与应用问题探讨问题探讨观察花园里的豌豆植株，孟德尔发现就子叶颜色和种子形状来看，包括两种类型：一种是黄色圆粒的，一种是绿色皱粒的。讨论1.决定子叶颜色的遗传因子对决定种子形状的遗
2、传因子会不会有影响呢？2.黄色的豌豆一定是饱满的、绿色的豌豆一定是皱缩的吗？不影响。决定子叶颜色的遗传因子和决定种子形状的遗传因子具有一定的独立性,二者的分离和组合是互不干扰的、因此它们之间不会相互影响。不一定。在生活中，也可以看到黄色皱缩的豌豆.及绿色饱满的豌豆。两对相对性状的杂交实验两对相对性状的杂交实验无论正交还是反交，结出的种子(F1)都是黄色圆粒。说明黄色和圆粒都是显性性状，绿色和皱粒都是隐性性状；F1自交产生的F2中出现了黄色圆粒和绿色皱粒，但也出现了亲本所没有的新的性状组合绿色圆粒和绿色圆粒和黄色皱粒黄色皱粒。为什么会出现新的性状组合呢？它为什么会出现新的性状组合呢？它们之间有什
3、么数量关系吗？们之间有什么数量关系吗？两对相对性状的杂交实验两对相对性状的杂交实验孟德尔同样对F2中不同的性状类型进行了数量统计，如左图，它们的数量比接近9：3：3：1从数学的角度分析，两对相对性状从数学的角度分析，两对相对性状实验实验F2F2中中9:3:3:19:3:3:1的数量比是偶然的的数量比是偶然的吗？这与一对相对性状杂交实验中吗？这与一对相对性状杂交实验中F2F2中中3:13:1的数量比有关有联系吗？的数量比有关有联系吗？两对相对性状的杂交实验两对相对性状的杂交实验无论是豌豆种子的形状还是子叶的颜色，依然遵循分离依然遵循分离定律定律，也就是说控制种子形状的遗传因子的遗传，与控制子叶颜
4、色的遗传因子的遗传是互不干扰的。那么，将那么，将两对相对性状的遗传一并考两对相对性状的遗传一并考虑，不同性状之间发生了新虑，不同性状之间发生了新的组合，是否控制两对相对的组合，是否控制两对相对遗传因子也发生了组合呢？遗传因子也发生了组合呢？对自由组合现象的解释和验证对自由组合现象的解释和验证 假设豌豆的圆粒和皱粒分别由遗传因子R、r控制，黄色和绿色分别由遗传因子Y、y控制；F1在产生配子时，每对遗传因子彼此分离，不同对的遗传因子自由组合；F1产生的雌配子和雄配子各有4种：YR、Yr、yR、yr，且数量比为1:1:1:1；对自由组合现象的解释和验证对自由组合现象的解释和验证 受精时雌雄配子是随机
5、结合的。雌雄配子的结合方式有16种，遗传因子的组合形式有9种，性状表现为4种：黄色圆粒，黄色皱粒，绿色圆粒，绿色皱粒，数量比为9:3:3:1。对自由组合现象的解释和验证对自由组合现象的解释和验证基因型、表现型种类及比例组合方式：1616种种基因型9种表现型4种9 9黄圆黄圆：1YYRR 2YyRR 2YYRr 4YyRr 3 3绿圆绿圆：1yyRR 2yyRr3 3黄皱黄皱：1YYrr 2Yyrr1 1绿皱绿皱：1yyrr对自由组合现象的解释和验证对自由组合现象的解释和验证孟德尔又设计了测交测交实验，让杂种子一代(YyRr)与隐性纯合子(yyrr)杂交。孟德尔依据提出的假说演绎推理出测交实验的
6、结果，如左图所示。对自由组合现象的解释和验证对自由组合现象的解释和验证在孟德尔所做的测交实验中，无论是以F1作母本还是作父本，结果都与预测相符。自由组合定律自由组合定律 孟德尔在他所研究的豌豆相对性状中，任选两对性状进行杂交实验，结果都是一样的。这种情况在其他生物体上也常常看到。后人把这一遗传规律称为孟德尔第二定律孟德尔第二定律，也叫做自由组合定律自由组合定律（law of independent assortment）：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的遗传因子彼此分离，决定不同性状的遗传因子自由组合。孟德尔实验方法的启示孟德尔实验方法的启示在
7、孟德尔发现遗传规律之前，一些研究杂交育种的专家对杂种后代中出现性状分离的现象早已熟知，但是他们往往把一种生物的许多性状同时作为研究对象，并且没有对实验数据做深入的统计学分析。孟德尔对杂交实验的研究也不是一帆风顺的。他曾花了几年的时间研究山柳菊，结果却并不理想，主要原因是：山柳菊没有既有容易区分又可以连续观察的相对性状；山柳菊有时进行有性生殖，有时进行无性生殖；山柳菊的花小，难以做人工杂交实验。练习与应用练习与应用思考讨论1.用豌豆作杂交实验的材料有哪些优点？这说明实验材料的选择在科学研究中起着 怎样的作用？豌豆适合作杂交实验材料的优点有：（1）具有稳定的易于区分的相对性状，如高茎和矮茎，高茎高
8、度为1.52.0m，矮茎高度仅为0.3m左右，易于观察和区分；（2）豌豆严格自花传粉，在自然状态下可以获得纯种，纯种杂交可获得杂合子；（3）豌豆花比较大，易于做人工杂交实验。孟徳尔正是因为选用了豌豆做杂交实验，才能有效地从单一性状到多对性状研究生物遗传的基本规律，才能对遗传实验结果进行量化统计。若孟德尔一味地用山柳菊做实验，就很可能揭示不了生物遗传的规律，所以科学地选择实验材料是科学研究取得成功的重要保障之一。练习与应用练习与应用思考讨论2.如果孟德尔没有对实验结果进行统计学分析，他能不能对分离现象作出解释？如果孟德尔没有对实验结果进行统计学分析，他很难对分离现象作出解释。因为通过数学统计，孟
9、德尔发现了生物性状的遗传在数量上呈现一定的数学比例，这引发他揭示其实质的兴 趣；同吋这也使孟德尔意识到数学概率也适用于生物遗传的研究，从而将数学方法引入对遗传实验结果的处理和分析中。练习与应用练习与应用思考讨论3.孟德尔对分离现象的解释在逻辑上环环相扣，十分严谨。他为什么还要设计测交实验进行验证呢？一种正确的假说，仅能解释已有的实验结果是不够的，还应该能够预测另外一些实验的结果，并通过实验来验证。如果实验结果与预测相符，就可以认为假说是正确的；反之，则认为假说是错误的。孟德尔基于他对豌豆杂交实验作出的假说，设计测交实验，其实验结果与预测相符，由此证明自己提出的假说是正确的。练习与应用练习与应用
10、思考讨论4.孟德尔使用不同的字母作为代表不同遗传因子的符号，这与他在大学进修过数学有没有关系？这对他进行逻辑推理有什么帮助？有关系，数学包含许多符号，数学符号也被普遍应用于概括、表述和研究数学的过程中。孟德尔创造性地应用符号体系，并用于表达抽象的科学概念，和应用数学符号研究数学有异曲同工之妙，这与他曾在大学进修过数学有关。练习与应用练习与应用思考讨论5.除了创造性地运用科学方法，你认为孟德尔获得成功的原因还有哪些？(1)扎实的知识基础和对科学的热爱。孟德尔在维也纳大学进修时，通过对自然科学的学习，使他具有生物类型是可变的、可以通过杂交产生新的生物类型等进化思想。同时孟徳尔还学习数学，使他受到“
11、数学方法可以应用于各门自然科学之中”的思想影响，产生应用数学方法解决遗传学问题的想法，使孟德尔成为第一个认识到概率原理能用于预测遗传杂交实验结果的科 学家。(2)严谨的科学态度。孟德尔对杂交实验的研究是从观察遗传现象出发，提出问题，作出假设，然后设计实验验证假设的研究方法。这在当时是一种新的研究思路，光是豌豆的杂交实验,他就没有局限于对实验结果的简单描述和归纳。练习与应用练习与应用思考讨论5.除了创造性地运用科学方法，你认为孟德尔获得成功的原因还有哪些？(3)创造性地应用科学符号体系。科学符号体系能够更简洁、准确地反映抽象的遗传过程。(4)勤于实践 孟德尔在豌豆杂交实验中，连续进行了8年的研究
12、，并且对毎次实验的结果进行统计分析，从中发现了前人没有发现的问题和规律。(5)敢于向传统挑战“孟德尔通过实验研究，提出了“颗粒遗传”的思想，这是对传统遗传观念的挑战。孟德尔遗传规律的再发现孟德尔遗传规律的再发现1866年孟德尔将研究结果整理成论文植物杂交的试验，发表遗憾的是这一重要成果，却没有引起人们的重视，一直沉寂了30多年。1900年三位科学家分别重新发现了孟德尔的论论文，他们做了许多与孟德尔实验相似的观察，并且认识到孟德尔提出的理论的重要意义，因此1900年也称为遗传学现代纪元的开始。德国的科伦斯 荷兰的德弗里斯 奥地利的丘歇马克孟德尔遗传规律的再发现孟德尔遗传规律的再发现 1909年丹
13、麦生物学家约翰逊给孟德尔的“遗传因子”一词起了一个新名字，叫作基因基因(gene)，并且提出表型(phenotype，表现型)的概念；表型：指生物个体表现出来的性状，如豌豆的高茎和矮茎；基因型：指与表型有关的基因组成，如高茎豌豆的基因型：DD或Dd，矮茎豌豆的基因型是dd；等位基因：控制相对性状的基因，如D和d。孟德尔遗传规律的应用孟德尔遗传规律的应用 在杂交育种中的应用在杂交育种中的应用人们有目的的将具有不同优良性状的两个亲本杂交，使两个亲本的优良性状组合在一起，在筛选出所需要的优良品种。比如利用抗倒伏、易染条锈病的小麦(DDTT)与易倒伏、抗染条锈病的小麦(ddtt)之间先杂交后自交，再经
14、过多次选育可获得既抗倒伏又抗条锈病的纯种小麦(DDtt)。孟德尔遗传规律的应用孟德尔遗传规律的应用 在医学实践中的应用在医学实践中的应用依据分离定律和自由组合定律，对某些遗传病在后代中的患病概率做出科学推断，从而为遗传咨询提供理论依据。比如人类的白化病是一种由隐性基因(a)控制的遗传病，如果一个患者的双亲表现型正常，根据分离定律可知患者的双亲一定都是杂合子(Aa)，则双亲的后代中患病概率是1/4。基因分离定律与自由组合定律的比较基因分离定律与自由组合定律的比较两大遗传定律在生物的性状遗传中同时进行，同时起作用。分离定律是自由组合定律的基础。旁栏思考题旁栏思考题书P10页1.从数学的角度分析，9
15、：3：3：1与3：1能否建立数学联系？这对理解两对相对性状的遗传结果有什么启示？从数学的角度分析，（3：1）2的展开式为9：3：3：1，即9：3：3：1的比例可以表示为两 个3：1的乘积。对于两对相对性状的遗传结果，如果对每一对相对性状单独进行分析，如分別只考虑圆和皱、黄和绿一对相对性状的遗传时，其性状的数址比是圆粒：皱粒=（315+108）：（101+32）=3：1；黄色：绿色=（315+101）:（108+32）=3:1，即每一对相对性状的遗传都遵循分离定律，这无疑说明两对相对性状的遗传结果可以表示为它们各自遗传结果的乘积，即9：3：3：1来自于（3：1）2。旁栏思考题旁栏思考题书P10页
16、2.要得到遗传因子组成为 YyRr的黄色圆粒豌豆，亲代除黄色圆粒和绿色皱粒外，还可 以有哪些类型？黄色皱粒（遗传因子组成为YYrr）和绿色恻粒（遗传因子组成为yyRR）杂交，可获得遗传因子组成为YyRr的黄色圆粒豌豆。旁栏思考题旁栏思考题书P11页3.如果不用字母，而是用中文或英文的词或句子来代表遗传因子，左图该怎样呈现？用字母作为符号，在孟德尔的推 理过程中起到了什么作用？用中文或英文的词或句子来代表遗传因子，表述黄色圆粒豌豆与绿色皱粒豌豆杂交实验的分析图解会非常烦琐，而用字母作为符号分析遗传图解就简便多了，用字母作为符号呈现思维过程、也利于不同语言、不同地区的人交流。4.孟德尔在总结遗传规
17、律时，是否用到了归纳法？旁栏思考题旁栏思考题书P12页4.孟德尔在总结遗传规律时，是否用到了归纳法？归纳法是从类事物的一个个具体事实中总结出这类事物共性的逻辑思维方法。孟德尔 在进行豌豆杂交实验时，研究了 7对相对性状各口的遗传结果，发现了 F?中显性性状个体与隐性 性状个体的数量比约为3：1,由此总结出遗传因子的传递规律，这个过程中就运川了归纳法。练习与应用练习与应用一、概念检测1.根据分离定律和自由组合定律，判断下列 相关表述是否正确。（1）表型相同的生物，基因型一定相同。（）（2）控制不同性状的基因的遗传互不干扰。（）练习与应用练习与应用一、概念检测2.南瓜果实的白色（W）对黄色（w）是
18、显性，盘状（D）对球状（d）是显性，控制两对性状的基因独立遗传，那么表型相同的一组是（C C）A.WwDd 和 wwDd B.WWdd 和 WwDdC.WwDd 和 WWDD D.WWdd 和 WWDd练习与应用练习与应用一、概念检测3.孟德尔遗传规律包括分离定律和自由组合定律。下列相关叙述正确的是 （A A）A.自由组合定律是以分离定律为基础的B.分离定律不能用于分析两对等位基因的遗传C.自由组合定律也能用于分析一对等位基因的遗传D.基因的分离发生在配子形成的过程中，基因的自由组合发生在合子形成的过程中练习与应用练习与应用二、拓展应用1.假如水稻高秆（D）对矮秆（d）为显性,抗稻瘟病（R）对
19、易感稻瘟病（r）为显性，控制 两对性状的基因独立遗传。现用一个纯合易感稻瘟病的矮秆品种（抗倒伏）与一个纯合抗稻瘟病 的高秆品种（易倒伏）杂交，F2中出现既抗倒伏又抗病类型的比例是_。3/16练习与应用练习与应用二、拓展应用2.纯种的甜玉米与纯种的非甜玉米实行间行种植，收获时发现，在甜玉米的果穗上结有非甜玉米的籽粒，但在非甜玉米的果穗上找不到甜玉米的籽粒，试说明产生这种现象的原因。因为控制非甜玉米性状的是显性基因，控制甜玉米性状的是隐性基因。当甜玉米接受非甜玉米的花粉时，后代为杂合子(既含有显性基因，也含有隐性基因)，表现为显性性状，故在甜玉米植株上结出非甜玉米的籽粒；当非甜玉米接受甜玉米的花粉
20、时，后代为杂合子，表现为显性性状，即非甜玉米的性状，故在非甜玉米植株上结出的仍是非甜玉米的籽粒。练习与应用练习与应用二、拓展应用3.人的双眼皮和单眼皮是由一对等位基因控制的性状，双眼皮为显性性状，单眼皮为隐性性状。如果父母都是双眼皮，后代中会出现单眼皮吗？有的同学父母都是单眼皮，自己却是双眼皮，也有证据表明他（她）确实是父母亲生的，对此,你能作出合理的解释吗？你由此体会到遗传规律有什么特点？单、双眼皮的形成与人眼睑中一条提上睑肌纤维的发育有关。用A和a分别表示控制双眼皮的显性基因和控制单眼皮的隐性基因。如果父母是基因型为Aa的杂合子，其表型虽然为双眼皮，但子女可能会表现为单眼皮(基因型为aa)。练习与应用练习与应用二、拓展应用3.生物的性状主要决定于基因型，但也会受到环境因素、个体发育中的其他条件等影响。基因型为AA或Aa的人，如果因提上睑肌纤维发育不完全，则可能表现为单眼皮；这样的男性和女性婚配所住的子女，如果遗传了来自父母的双眼皮显性基因A，由于提上睑肌纤维发育完全，则表现为双眼皮。在现实生活中，还能见到有人一只眼是单眼皮、另一只眼是双眼皮的现象，这是由两貝眼睛的提上脸肌纤维发育程度不同导致的。由此可见，遗传规律虽然通常由基因决定，但也受到环境等多种因素的影响，因而表现得十分复杂。
