基因的分离定律和自由组合定律的实验验证设计

基因的分离定律和自由组合定律的实验验证设计

在遗传的两大定律的相关考点的考查和复习中，广大师生都比较注重于对两大遗传定律解决实际的遗传学问题的复习和训练。相对而言，忽略了对两大遗传定律的内涵的强调。高考试题大纲卷中，就出现了让学生设计实验，验证孟德尔分离定了和自由组合定律的试题。更注重于对定律的本本质的理解水平、和对定律涉及到的相关方法的考查。

例1（11 分） 已知玉米子粒黄色（A）对白色（a）为显性，非糯（B）对糯（b）为显性，这两对性状自由

组合。请选用适宜的纯合亲本进行一个杂交实验来验证：①子粒的黄色与白色的遗传符合分离定律；②子粒的非糯和糯的遗传符合分离定律；③以上两对性状的遗传符合自由组合定律。要求：写出遗传图解，并加以说明

题目告诉了两对相对性状独立遗传，要求学生设计实验，用遗传图解的格式表达，验证两对相对性状分别遵循分离定律，两对性状符合自由组合定律。应该说是一种新的命题方向，要求学生和教师回归教材，回归内容本身。注重基本知识和技能。由此，教师应该在教学过程中，引导学生认识基因分离定律和自由组合定律的本质：

基因的分离规律：是杂合子细胞中的等位基因在进行减数分裂时随同源染色体的分开而分离，独立地随着配子遗传给后代；

基因的自由组合规律：是位于非同源染色体上的非等位基因的分离或组合是互不干扰的，在减数分裂时，在同源染色体等位基因分离的同时，非同源染色体上的非等位基因表现为自由组合，产生比例相等的配子。

所以，是否符合分离定律或自由组合定律，应该有这样的具体的判断方法： （一）测交法：杂种F1与隐性类型杂交，若后代出现两种基因型与表现型的个体，证明了杂种F1产生了两种配子，即等位基因彼此分离。杂种F1与双隐性类型杂交，若后代出现四种基因型与表现型的个体，证明了杂种F1产生了四种配子，即等位基因彼此分离的同时非同源染色体的非等位基因自由组合。

（二）自交法：杂种F1自交后代F2中出现显隐性两种表现型的个体，也是由于F1产生了两种配子，即等位基因彼此分离。无论是自交法还是测交法，其本质都是测定杂合体F1代产生配子的种类和比例。这就是回答问题的本质方向，也是对教材基本理论的本质的考查。所以，在该题的答案中，采用了自交法。在该题的解析中，给出了验证分离定律和自由组合定律的两种策略-----自交法和测交法。 解答例1：植物常用自交法进行验证，根据一对相对性状遗传实验的结果，若杂合子自交后代表现型比例为3：1，则该性状的遗传符合分离定律，根据两对相对性状遗传实验结果，若杂合子自交后代表现型比例为9：3：3：1，则两对性状遗传符合自由组合定律；采用测交法进行验证时，若杂合子测交后代两种表现型比例为1：1，则该性状遗传符合分离定律，若双杂合子测交后代出现四种表现型比例为1：1：1：1，则两对性状的遗传符合分离定律．本题中两种方法均可选择．若采用自交法，则遗传图解如下：

若F1籽粒中： ①若黄粒（A_）：白粒（aa）=3：1，则验证该性状的遗传符合分离定律； ②若非糯粒（B_）：糯粒（bb）=3：1，则验证该性状的遗传符合分离定律；

③若黄非糯粒：黄糯粒：白非糯粒：白糯粒=9：3：3：1，即：A_B_：A_bb：aaB_：aabb=9：3：3：1，则验证这两对性状的遗传符合自由组合定律． 故答案为：

若F1籽粒中： ①若黄粒（A_）：白粒（aa）=3：1，则验证该性状的遗传符合分离定律 ②若非糯粒（B_）：糯粒（bb）=3：1，则验证该性状的遗传符合分离定律

③若黄非糯粒：黄糯粒：白非糯粒：白糯粒=9：3：3：1，即：A_B_：A_bb：aaB_：aabb=9：3：3：1，则验证这两对性状的遗传符合自由组合定律

例2（1）已知番茄的抗病与感病、红果与黄果、多室与少室这三对相对性状各受一对等位基因的控制，抗病性用A、a表示，果色用B、b表示、室数用D、d表示。

为了确定每对性状的显、隐性，以及它们的遗传是否符合自由组合定律，现选用表现型为感病红果多室和____________两个纯合亲本进行杂交，如果F1表现抗病红果少室，则可确定每对性状的显、隐性，并可确定以上两个亲本的基因型为___________和___________。将F1自交得到F2，如果F2的表现型有_______种，且它们的比例为_______ _____，则这三对性状的遗传符合自由组合规律。 本题仍然采用了自交法来验证基因的自由组合定律。为了达到用自交法验证自由组合定律所需要的条件，对子一代的基因型有特殊的要求---子一代的基因型纯合。这样，就对得到子一代的亲本的基因型提出了选择的标准----用“感病红果多室”和“抗病黄果少室”进行交配。然后，子一代进行自交，子二代符合（3:1）3，则符合自由组合定律。 附参考答案：

（1）抗病黄果少室 aaBBdd AAbbDD 8 27：9：9：9：3：3：3：1

（三）单倍体育种法：杂种F1能够产生比例相同的配子，先通过花药离体培养获得的单倍体幼苗，再用秋水仙素处理，即能得到比例相同的表现型个体。

例3：用纯种有色饱满籽粒的玉米与无色皱缩籽粒的玉米杂交（实验条件满足实验要求），F1全部表现为有色饱满，F1自交后，F2的性状表现及比例为：有色饱满73%，有色皱缩2%，无色饱满2%，

无色皱缩23%。回答下列问题：

（1）上述一对性状的遗传符合_________________定律。 （2）上述两对性状的遗传是否符合自由组合定律？为什么？

（3）请设计一个实验方案，验证这两对性状的遗传是否符合自由组合定律。（实验条件满足实验要求） 实验方案实施步骤：①____________；②____________；③_______________。

该题告诉了杂合体子一代的自交后代表现。结果显示，子二代的每一对相对性状的显隐性之比都3:1，根据规律，可以判定两对性状都是符合分离定律的。但是，当两对性状综合研究是，发现两者并不符合（3:1）2，所以，可以判定为两者并不符合自由组合定律。除了这种办法之外，还可以测交法或者是单倍体培养法。

例3参考答案 （1）基因的分离 （2）不符合。因为玉米粒色和粒形的每一对相对性状的分离比为3∶1，两对性状综合考虑，如果符合自由组合定律，F1自交后代分离比应符合9∶3∶3∶1 （3）（方案一）①纯种有色饱满的玉米和纯种无色皱缩的玉米进行杂交，获得F1代 ②取F1植株与无色皱缩的玉米进行测交 ③收获杂交后代种子并统计不同表现型的数量比例。如四种表现型比例符合1∶1∶1∶1，则符合自由组合定律。若四种表现型比例不符合1∶1∶1∶1，则不符合自由组合定律

（方案二）①纯种有色饱满的玉米和纯种无色皱缩的玉米进行杂交，获得F1代

②取F1植株的花粉进行植物组织培养，获得单倍体植株幼苗；再用秋水仙素处理幼苗

③收获种子并统计不同表现型的数量比例。如四种表现型比例符合1∶1∶1∶1，则符合自由定律。若四种表现型比例不符合1∶1∶1∶1，则不符合自由组合定律

（方案三）①纯种有色饱满的玉米和纯种无色皱缩的玉米进行杂交，获得F1代

②取F1植株自交 ③收获自交后代种子并统计不同表现型的数量比例。如四种表现型比例符合9∶3∶3∶1，则符合自由组合定律。若四种表现型比例不符合9∶3∶3∶1，则不符合自由组合定律。

例4：实验室中现有一批未交配过的纯种长翅灰体和残翅黑檀体的果蝇。已知长翅和残翅这对相对性状受一对位于第Ⅱ号同源染色体上的等位基因控制。现欲利用以上两种果蝇研究有关果蝇灰体与黑檀体性状的遗传特点（说明：控制果蝇灰体和黑檀体的基因在常染色体上，所有果蝇均能正常繁殖存活）。 请设计一套杂交方案，同时研究以下问题：问题二，研究控制灰体、黑檀体的等位基因是否也位于第Ⅱ号同源染色体上，并作出判断。 （1）杂交方案：

（2）对问题二的推断及结论：

例4参考答案：

（1）杂交方案 长翅灰体×残翅黑檀体→F1 → F2

（2）问题二 如果F2出现四种性状，其性状分离比为9：3：3：1，说明符合基因的自由组合定律，因此控制灰体、黑檀体的这对等位基因不是位于第二号同源染色体上。反之，则可能是位于第二号同源染色体上。 本题仍然是要利用杂合体自交法，根据F2代的表现是否符合（3:1）2来判定。

（四）花粉鉴定法：花粉鉴定法是植物中验证基因分离定律的方法之一。在真菌方面，红色面包霉的杂交也可用于孟德尔分离定律的研究。非糯性与糯性水稻的花粉能够遇碘呈现不同颜色，杂种非糯性水稻的花粉是减数分裂的产物，遇碘呈现两种不同颜色，且比例为1：1，从而直接证明了杂交非糯性水稻在产生花粉的减数分裂过程中，等位基因彼此分离。

例5：假定某植物籽粒中淀粉的非糯质（ W）对糯质（w）为显性，非糯质的花粉遇碘呈蓝黑色，糯质的花粉遇碘呈红棕色。圆花粉粒（L）对长花粉粒（ l）为显性。和两对基因位于非同源染色体上。已知花粉可以当作配子进行研究，试设计实验判断是否符合基因的自由组合定律。 例5参考答案：

实验步骤：用纯种的非糯质圆花粉粒类型的植株与纯种的糯质长花粉粒类型的植株杂交得到F1植株，取F1的花粉粒加碘液染色后，经显微镜观察花粉粒的形状，如果蓝黑色圆形：蓝黑色长形：红棕色圆形：红棕色长形四种花粉比为1∶1∶1∶1，则符合自由组合定律。若四种花粉比例不符合1∶1∶1∶1，则不符合自由组合定律 （五）根据相对性状的对数和位置

根据基因的分离定律的实质来看，在杂合体的细胞中，位于一对同源染色体上的等位基因，具有一定的独立性；在减数分裂形成配子的过程中，等位基因会随同源染色体的分开而分离，分别进入两个配子中，独立地随配子遗传给后代，那么位于一对同源染色体上的一对相对性状则符合基因的分离定律；

两对或两对以上的相对性状是否符合基因的自由组合定律，则要判断这些相对性状是否分别位于不同对同源染色体上。如果可以判断两对相对性状分别位于不同对染色体上，比如分别位于常染色体和性染色体上，则可以判断这两对相对性状遵循基因的自由组合定律。

例6：果蝇是遗传学的经典实验材料。果蝇中的长翅与残翅、红眼和白眼、灰身与黑身为三对相对性状（设翅型基因为A、a，眼色基因为B、b，体色基因为H、h）。现有两只果蝇交配，后代的表现型及比例如下表。请分析回答：

表现型 雌果蝇 雄果蝇

红眼长翅

3 3

红眼残翅

1 1

白眼长翅

0 3

白眼残翅

0 1

上述翅型与眼色这两对相对性状的遗传，遵循什么遗传定律？ 。请说出你的判断理由 。

例6参考答案：基因的自由组合定律 因为控制眼色的基因位于X染色体上，控制翅形的基因位于常染色体上

如何判断基因是连锁还是独立遗传？

解题思路：独立遗传即为遵循自由组合。先算出性状分离比，如果实验结果和分离比相同，即为独立遗传。

例7 某自花传粉且闭花授粉的植物（2n）的高茎对矮茎为显性，受一对等位基因控制；紫花对白花为显性，受两对独立遗传的等因基因控制。某小组为探究植物控制茎高度的基因与控制花色的基因之间是否独立遗传，将纯合的高茎紫花和纯合矮茎白花之主进行杂交，所得F1全为高茎紫花，F1自交所得F2高茎紫花：矮茎紫花：高茎白花：矮茎白花=45:15:3:1请问，该植物控制茎高度的基因与控制花色的基因之间是否独立遗传，为什么？

参考答案：独立遗传（1分）；F2植株的表现型说明：高茎：矮茎=3:1，紫花：白花=15:1（2分），只有三对等位基因分别位于三对同源染色体上（或三对等位基因独立遗传），F2植株才会出现高茎紫花：矮茎紫花：高茎白花：矮茎白花=45:15:3:1的情况（2分） 【“独立遗传”可写成“是”；写出F2植株的表现型高茎：矮茎=3:1（1分）；紫花：白花=15:1（1分）；其中“对等位基因分别位于三对同源染色体上”可写成“三对等位基因独立遗传”或“制高茎的基因与控制花色的基因独立遗传”；但后面需写出F2植株才会出现高茎紫花：矮茎紫花：高茎白花：矮茎白花=45:15:3:1的情况才可以给2分，否则后半句不给分】

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