高三生物一轮复习精品学案基因的自由组合定律.docx

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高三生物一轮复习精品学案基因的自由组合定律

第15讲　基因的自由组合定律

[最新考纲]　基因的自由组合定律（Ⅱ）。

考点一　两对相对性状的遗传实验分析（5年8考）

1.两对相对性状的杂交实验——发现问题

（1）杂交实验过程

（2）结果分析：

F2共有9种基因型，4种表现型

2.对自由组合现象的解释——提出假说

（1）理论解释

①F1产生配子时，等位基因分离，非同源染色体上的非等位基因可以自由组合，产生数量相等的4种配子。

②受精时，雌雄配子的结合方式有16种。

③F2的基因型有9种，表现型为4种，比例为9∶3∶3∶1。

（2）遗传图解

3.对自由组合现象的验证——演绎推理、验证假说

（1）方法：

测交实验

（2）目的：

测定F1的基因型或基因组成。

（3）遗传图解：

（4）结论：

实验结果与演绎结果相符，假说成立。

4.自由组合定律

5.孟德尔成功的原因

1.真题重组　判断正误

（1）控制棉花纤维长度的三对等位基因A/a、B/b、C/c对长度的作用相等，分别位于三对同源染色体上。

已知基因型为aabbcc的棉花纤维长度为6cm，每个显性基因增加纤维长度2cm。

棉花植株甲（AABbcc）与乙（aaBbCc）杂交，则F1的棉花纤维长度范围是8～14cm。

（2016·经典高考卷，25）（√）

（2）孟德尔定律支持融合遗传的观点（2015·海南卷，12）（×）

（3）基因型为AaBbDdEeGgHhKk的个体自交，假定这7对等位基因自由组合，则7对等位基因纯合个体出现的概率与7对等位基因杂合个体出现的概率不同（2014·海南卷，22D）（×）

以上内容主要源自必修2P9～11孟德尔豌豆杂交实验

（二）全面分析孟德尔实验成功原因，把握自由组合定律实质是解题关键。

2.教材P11思考与讨论改编

（1）在豌豆杂交实验之前，孟德尔曾花了几年时间研究山柳菊，结果却一无所获，其原因主要有哪些？

提示　①山柳菊没有既容易区分又可以连续观察的相对性状。

②当时没有人知道山柳菊有时进行有性生殖，有时进行无性生殖。

③山柳菊的花小、难以做人工杂交实验。

（2）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？

提示　作为一种正确的假说，不仅能解释已有的实验结果，还应该能够预测另一些实验结果，故有必要设计测交实验予以验证。

　自由组合定律的实质

（2014·全国卷）现有4个小麦纯合品种，即抗锈病无芒、抗锈病有芒、感锈病无芒和感锈病有芒。

已知抗锈病对感锈病为显性，无芒对有芒为显性，且这两对相对性状各由一对等位基因控制。

若用上述4个品种组成两个杂交组合，使其F1均为抗锈病无芒，且这两个杂交组合的F2的表现型及其数量比完全一致。

回答问题：

（1）为实现上述目的，理论上，必须满足的条件有：

在亲本中控制这两对相对性状的两对等位基因必须位于________上，在形成配子时非等位基因要________，在受精时雌雄配子要________，而且每种合子（受精卵）的存活率也要________。

那么，这两个杂交组合分别是________和________。

（2）上述两个杂交组合的全部F2植株自交得到F3种子，1个F2植株上所结的全部F3种子种在一起，长成的植株称为1个F3株系。

理论上，在所有F3株系中，只表现出一对性状分离的株系有4种，那么，在这4种株系中，每种株系植株的表现型及其数量比分别是________，________________，________________和________________。

『解析』　

（1）4个纯合品种组成的两个杂交组合的F1的表现型相同，且F2的表现型及其数量比完全一致，由此可推断出控制这两对性状的两对等位基因位于非同源染色体上，其遗传遵循基因的自由组合定律，理论上还需满足受精时雌雄配子是随机结合的、受精卵的存活率相等等条件。

两种杂交组合分别为抗锈病无芒×感锈病有芒、抗锈病有芒×感锈病无芒。

（2）若分别用A、a和B、b表示控制抗锈病、感锈病和无芒、有芒的基因，则F1基因型为AaBb，F2的基因型为A_B_、A_bb、aaB_、aabb，F2自交后代只表现出一对性状分离的基因型分别是AABb、AaBB、Aabb、aaBb，其对应F3株系的表现型及其数量比分别为抗锈病无芒∶抗锈病有芒＝3∶1、抗锈病无芒∶感锈病无芒＝3∶1、抗锈病有芒∶感锈病有芒＝3∶1、感锈病无芒∶感锈病有芒＝3∶1。

『答案』　

（1）非同源染色体　自由组合　随机结合　相等　抗锈病无芒×感锈病有芒　抗锈病有芒×感锈病无芒　

（2）抗锈病无芒∶抗锈病有芒＝3∶1　抗锈病无芒∶感锈病无芒＝3∶1　感锈病无芒∶感锈病有芒＝3∶1　抗锈病有芒∶感锈病有芒＝3∶1

1.基因自由组合定律的细胞学基础

2.巧用“逆向组合法”推断亲本基因型

①9∶3∶3∶1⇒（3∶1）（3∶1）⇒（Aa×Aa）（Bb×Bb）；

②1∶1∶1∶1⇒（1∶1）（1∶1）⇒（Aa×aa）（Bb×bb）；

③3∶3∶1∶1⇒（3∶1）（1∶1）⇒（Aa×Aa）（Bb×bb）或（Aa×aa）（Bb×Bb）；

④3∶1⇒（3∶1）×1⇒（Aa×Aa）（BB×__）或（Aa×Aa）（bb×bb）或（AA×__）（Bb×Bb）或（aa×aa）（Bb×Bb）。

注：

并非所有非等位基因都遵循自由组合定律——减数第一次分裂后期自由组合的是非同源染色体上的非等位基因（如图A中基因A、a和B、b），而同源染色体上的非等位基因（如图B中基因A和C或a和b），则不遵循自由组合定律。

　自由组合定律的验证

（2017·湖南长郡中学高考百日冲刺试卷五）已知玉米体细胞中有10对同源染色体，下表表示玉米纯系品种的表现型、相应的基因型（字母表示）及所在的染色体。

品系①为显性纯合子，表现型为果皮黄色、长节、胚乳非甜、高茎、黄色胚乳，②～⑥均只有一个性状属隐性纯合，其他性状均为显性纯合。

品系

①

②

③

④

⑤

⑥

性状

显性纯合子

白色果皮pp

短节bb

胚乳甜ss

矮茎dd

白色胚乳gg

所在染色体

ⅠⅣⅥ

Ⅰ

Ⅳ

Ⅵ

（1）若要验证基因自由组合定律，应选择品系①和④、②和④还是⑤和⑥作为亲本进行实验？

________。

为什么？

_______________________________________。

（2）玉米的果皮白色与黄色是相对性状，胚乳甜与非甜是另一对相对性状。

如果只考虑②与④相互授粉则②植株上所结的果实果皮颜色为________，④植株上所结种子胚的基因型为________（只考虑上述两对相对性状）。

（3）自然界玉米茎为稳定遗传的绿茎，若田间偶尔发现有一株紫色玉米。

若已证实这对性状为核基因控制，请利用现有玉米为材料，探究这对性状的显隐关系？

a.实验方案：

__________________________________________________________________

b.结果预测及结论：

__________________________________________________________________

『答案』　

（1）②和④　①和④只有一对等位基因，符合基因的分离定律，⑤和⑥的两对基因位于同一对同源染色体上，不符合基因的自由组合定律　

（2）白色　PpSs

（3）a.用绿茎和紫茎玉米相互授粉，观察子代的表现型　b.如果子一代植株均表现绿茎，则绿茎为显性；如果子一代植株均表现紫茎或同时出现紫茎和绿茎，则紫茎为显性

孟德尔两大定律的验证方法整合

验证方法

结论

自交法

F1自交后代的分离比为3∶1，则符合基因的分离定律，由位于一对同源染色体上的一对等位基因控制

F1自交后代的分离比为9∶3∶3∶1（或其变式），则符合基因的自由组合定律，由位于两对同源染色体上的两对等位基因控制

测交法

F1测交后代的性状比例为1∶1，则符合分离定律，由位于一对同源染色体上的一对等位基因控制

F1测交后代的性状比例为1∶1∶1∶1，由位于两对同源染色体上的两对等位基因控制

花粉

鉴定法

F1若有两种花粉，比例为1∶1，则符合分离定律

F1若有四种花粉，比例为1∶1∶1∶1，则符合自由组合定律

单倍体育种法

取花药离体培养，用秋水仙素处理单倍体幼苗，若植株有两种表现型，比例为1∶1，则符合分离定律

取花药离体培养，用秋水仙素处理单倍体幼苗，若植株有四种表现型，比例为1∶1∶1∶1，则符合自由组合定律

考点二　自由组合定律中特殊的分离比（5年12考）

1.“和”为16的特殊分离比的成因

（1）基因互作

序号

条件

F1（AaBb）自交后代比例

F1测交后代比例

存在一种显性基因时表现为同一类型，其余正常表现

9∶6∶1

1∶2∶1

两种显性基因同时存在时，表现为一种类型，否则表现为另一种类型

9∶7

1∶3

当某一对隐性基因成对存在时表现为双隐类型，其余正常表现

9∶3∶4

1∶1∶2

只要存在显性基因就表现为一种类型，其余正常表现

15∶1

3∶1

（2）显性基因累加效应

①表现：

②原因：

A与B的作用效果相同，但显性基因越多，其效果越强。

2.“和”小于16的特殊分离比的成因

序号

原因

后代比例

显性纯合致死（AA、BB致死）

自交子代

若一对显性基因纯合致死，如AA致死，则9∶3∶3∶1变化为6∶3∶2∶1；若两对显性基因纯合都致死，则9∶3∶3∶1变化为4∶2∶2∶1

测交子代

AaBb∶Aabb∶aaBb∶aabb＝1∶1∶1∶1

隐性纯合致死（自交情况）

自交子代出现9∶3∶3（双隐性致死）；自交子代出现9∶1（单隐性致死）

　自由组合定律的应用——多对等位基因的遗传问题

（2017·全国卷Ⅱ，6）若某哺乳动物毛色由3对位于常染色体上的、独立分配的等位基因决定，其中A基因编码的酶可使黄色素转化为褐色素；B基因编码的酶可使该褐色素转化为黑色素；D基因的表达产物能完全抑制A基因的表达；相应的隐性等位基因a、b、d的表达产物没有上述功能。

若用两个纯合黄色品种的动物作为亲本进行杂交，F1均为黄色，F2中毛色表现型出现了黄∶褐∶黑＝52∶3∶9的数量比，则杂交亲本的组合是（　　）

A.AABBDD×aaBBdd，或AAbbDD×aabbdd

B.aaBBDD×aabbdd，或AAbbDD×aaBBDD

C.aabbDD×aabbdd，或AAbbDD×aabbdd

D.AAbbDD×aaBBdd，或AABBDD×aabbdd

『解析』　由题意知，两个纯合黄色品种的动物作为亲本进行杂交，F1均为黄色，F2中毛色表现型出现了黄∶褐∶黑＝52∶3∶9，子二代中黑色个体占＝

＝

，结合题干3对等位基因位于常染色体上且独立分配，说明符合基因的自由组合定律，而黑色个体的基因型为A_B_dd，要出现

的比例，可拆分为

，可进一步推出F1基因组成为AaBbDd，进而推出D选项正确。

『答案』　D

利用分离定律解决多对等位基因的遗传问题

在已知子代分离比推导亲代基因型的情况下，可以将自由组合定律的性状分离比“拆分”成分离定律的分离比分别分析，再运用乘法原理进行逆向组合。

解题思路如下：

（1）确定题中涉及几对等位基因的遗传。

如本题中涉及3对等位基因的遗传。

（2）“拆分”某基因型或表现型所占的比例。

如本题中黑色个体在F2中所占的比例是9/64，根据F2中黑色个体的基因型为A_B_dd，可将比例“拆分”为（3/4）×（3/4）×（1/4）。

（3）“逆推”F1的基因型。

如由

（2）中“（3/4）×（3/4）×（1/4）”中的“3/4”“3/4”“1/4”分别逆推出F1的各对基因对应的基因型分别是Aa、Bb、Dd，将它们拼在一起即可得到F1的基因型AaBbDd。

『方法体验』

（2017·湖北重点中学）某植物红花和白花为一对相对性状，受多对等位基因控制（如A、a；B、b；C、c…），当个体的基因型中每对等位基因都至少含有一个显性基因（即A_B_C_…）时才开红花，否则开白花。

现有甲、乙、丙、丁4个纯合白花品系，相互之间进行杂交，杂交组合、后代表现型及其比例如表所示，下列分析错误的是（　　）

组一

组二

组三

组四

组五

组六

甲×乙

乙×丙

乙×丁

甲×丙

甲×丁

丙×丁

白色

红色

白色

红色

白色

红色81∶白色175

红色27∶白色37

白色

红色81∶白色175

白色

A.组二F1基因型可能是AaBbCcDd

B.组五F1基因型可能是AaBbCcDdEE

C.组二和组五的F1基因型可能相同

D.这一对相对性状最多受四对等位基因控制，且遵循自由组合定律

『解析』　组二和组五中F1自交，F2的分离比为红∶白＝81∶175，即红花占81/（81＋175）＝（3/4）4，由此可推测这对相对性状至少受四对等位基因控制，且基因分别位于不同的同源染色体上，遵循自由组合定律，D错误；组二、组五中F1至少含四对等位基因，当该对性状受四对等位基因控制时，组二、组五中F1的基因型都为AaBbCcDd；当该对性状受五对等位基因控制时，组五中F1的基因型可能是AaBbCcDdEE，A、B、C正确。

『答案』　D

　无“致死”状况下的变式分离比

（2016·全国卷Ⅲ，6）用某种高等植物的纯合红花植株与纯合白花植株进行杂交，F1全部表现为红花。

若F1自交，得到的F2植株中，红花为272株，白花为212株；若用纯合白花植株的花粉给F1红花植株授粉，得到的子代植株中，红花为101株，白花为302株。

根据上述杂交实验结果推断，下列叙述正确的是（　　）

A.F2中白花植株都是纯合体

B.F2中红花植株的基因型有2种

C.控制红花与白花的基因在一对同源染色体上

D.F2中白花植株的基因型种类比红花植株的多

『解析』　本题切入点不在于“F1全表现红花”而在于用纯合白花植株花粉给F1红花植株授粉，子代红花为101株，白花为302株，即红花∶白花＝1∶3。

这应符合两对等位基因自由组合的杂合子测交子代比例1∶1∶1∶1的变式，由此可推知该相对性状由两对等位基因控制（设为A、a和B、b），即F1的基因型为AaBb，F1自交得到的F2中白花植株的基因型有A_bb、aaB_和aabb，故A错误；F2中红花植株（A_B_）的基因型有4种。

『答案』　D

1.特殊分离比的解题技巧

（1）看F2的组合表现型比例，若表现型比例之和是16，不管以什么样的比例呈现，都符合基因的自由组合定律。

（2）将异常分离比与正常分离比9∶3∶3∶1进行对比，分析合并性状的类型。

如比值为9∶3∶4，则为9∶3∶（3∶1），即4为后两种性状的合并结果，若分离比为9∶6∶1，则为9∶（3∶3）∶1；若分离比为15∶1，则为（9∶3∶3）∶1。

2.巧用“性状比之和”，快速判断控制遗传性状的基因的对数

（1）自交情况下，得到的“性状比之和”是4的几次方，就说明自交的亲代中含有几对等位基因；

（2）测交情况下，得到的“性状比之和”是2的几次方，则该性状就由几对等位基因控制。

『方法体验』

（2018·河南省八市重点高中高三质量检测）某种二倍体植物的花瓣有四种颜色，分别是白色、紫色、红色和粉红色，由位于非同源染色体上的两对等位基因（A/a和B/b）控制（如图所示）。

（1）花瓣细胞中的色素位于________（细胞器）中，催化色素合成的酶的合成场所是________（细胞器）。

（2）如果将纯合白花和粉红色花杂交，F1全部表现为红花，然后让F1进行自交得到F2，亲本基因型是________和________。

（3）如果将两种非白花亲本杂交，F1只有白花、红花和粉红花三种性状，则亲本基因型是________和________。

（4）红花和粉红花杂交，后代最多有________种基因型，最多有________种表现型。

『解析』　

（1）花瓣细胞中的色素位于液泡中，催化色素合成的酶的化学本质是蛋白质，蛋白质的合成场所是核糖体。

（2）纯合白花的基因型是aa__，纯合粉红色花的基因型是AABB，要保证F1全部表现为红花，纯合白花的基因型必须是aabb。

（3）白花的基因型是aa__，红花的基因型是A_Bb，粉花的基因型是A_BB，将两种非白花亲本杂交，F1只有白花、红花和粉红花三种性状，所以亲本基因型必须是AaBB和AaBb。

（4）红花的基因型是A_Bb，粉花的基因型是A_BB，要保证后代基因型最多，杂合程度越高越好，所以亲本红花的基因型是AaBb，粉花的基因型是AaBB，后代最多有6种基因型，杂交后代出现不了紫花，所以最多有3种表现型。

『答案』　

（1）液泡　核糖体　

（2）aabb　AABB　（3）AaBB　AaBb　（4）6　3

　“致死”状况下的变式分离比

小鼠由于其繁殖能力强、性状多样而成为遗传学研究的常用材料。

下面是不同鼠种的毛色及尾长性状遗传研究的几种情况，在实验中发现有些基因有纯合致死现象（在胚胎时期就使个体死亡），请分析回答下列问题：

（1）甲种鼠的一个自然种群中，体色有黄色（Y）和灰色（y），尾巴有短尾（D）和长尾（d）。

任意取雌雄两只黄色短尾鼠经多次交配，F1的表现型为：

黄色短尾∶黄色长尾∶灰色短尾∶灰色长尾＝4∶2∶2∶1。

则该自然种群中，黄色短尾鼠的基因型可能为________；让上述F1代中的灰色短尾雌雄鼠自由交配，则F2代中灰色长尾鼠占________，纯合灰色短尾鼠个体比例为________。

若无上述纯合致死现象，要通过一次杂交实验探究控制尾巴的基因在X染色体或是常染色体上，则应该选择的杂交组合是______________________________________。

（2）乙种鼠的一个自然种群中，体色有三种：

黄色、灰色、青色，其生化反应原理如下图所示。

已知基因A控制酶1的合成，基因B控制酶2的合成，基因b控制酶3的合成（基因B能抑制基因b的表达），纯合aa的个体由于缺乏酶1使黄色素在鼠内积累过多而导致50%的个体死亡。

分析可知：

①细胞内基因的表达包括________和________两个过程，黄色鼠的基因型有________种。

②两只青色鼠交配，后代只有黄色和青色，且比例为1∶6，则这两只青色鼠可能的基因型组合中基因型不相同的组合为____________________________。

让多只基因型为AaBb的成鼠自由交配，则后代中黄色个体所占比例为________。

『解析』　

（1）任意取雌雄两只黄色短尾鼠经多次交配，F1的表现型为：

黄色短尾∶黄色长尾∶灰色短尾∶灰色长尾＝4∶2∶2∶1，分析两对相对性状，对于体色来说，黄色∶灰色＝2∶1，说明黄色对灰色是显性，且显性纯合致死，对于尾的长度来说，短尾∶长尾＝2∶1，说明短尾对长尾是显性，显性基因纯合致死，因此自然种群中黄色短尾的基因型是YyDd；F1代中的灰色短尾雌雄鼠yyDd、yyDd，F1代中的灰色短尾雌雄鼠自由交配，则F2代中的基因型是yyDD∶yyDd∶yydd＝1∶2∶1，其中yyDD致死，因此灰色长尾鼠的比例是yydd＝

；由于yyDD致死，因此不存在纯合灰色短尾鼠个体；通过一次杂交实验探究控制尾巴的基因在X染色体或是常染色体上，应该选用隐性性状的雌性个体与显性性状的雄性个体杂交，观察杂交后代的表现型及性别关系，即选♀长尾×♂短尾。

（2）①基因表达的过程包括转录和翻译过程；由题图和题意可知，aa存在表现为黄色，黄色的基因型是aaBB、aaBb、aabb三种。

②由题图可知，青色鼠的基因型是A_B_，两只青色鼠交配，后代只有黄色和青色，且比例为1∶6，亲本青色鼠杂交组合为AaBB×AaBb或AaBB×AaBB，如果亲本基因型不同，则亲本组合是AaBB×AaBb；多只基因型为AaBb的成鼠自由交配，则后代的基因型及比例是A_B_∶A_bb∶aaB_∶aabb＝9∶3∶3∶1，其中aaB_、aabb有50%死亡，因此基因型为AaBb的个体自由交配表现型比例为黄色∶青色∶灰色＝2∶9∶3，其中黄色个体的比例是

。

『答案』　

（1）YyDd　

　0　♀长尾×♂短尾　

（2）①转录　翻译　3　②AaBB×AaBb　

（1）致死效应的快速确认：

若存在“致死”现象，则可导致子代比例偏离“16”的“失真”现象，如A基因中两显性基因纯合致死时可导致子代基因型为AA__的个体致死，此比例占

，从而导致子代成活个体组合方式由“16”变成“12”。

同理，因其他致死类型的存在，“16”也可能变身为“15”“14”等。

（2）“致死”原因的精准推导

第一种方法：

直接判断法——直接利用基因自由组合定律来分析

第二种方法：

间接判断法——分解成两个基因分离定律问题，分别分析。

即将“黄短∶黄长∶灰短∶灰长＝4∶2∶2∶1”转化为两个基因分离定律问题来处理，即黄色∶灰色＝2∶1，短尾∶长尾＝2∶1，由此来确定致死原因是Y和D基因都纯合致死。

易错·防范清零

[易错清零]

易错点1　误认为在两对相对性状的杂交实验中，F2中出现了“新性状”

点拨　在两对相对性状的杂交实验中，F2中出现了新的表现型，但并未出现新性状，新表现型的出现是原有性状重新组合的结果。

易错点2　误认为YyRr×yyrr和yyRr×Yyrr均为测交

点拨　测交是指F1与隐性纯合子杂交。

因此虽然YyRr×yyrr和yyRr×Yyrr这两对组合的后代的基因型相同，但只有YyRr×yyrr称为测交。

易错点3　不能敏锐进行“实验结果数据”与“9∶3∶3∶1及其变式”间的有效转化

点拨　涉及两对相对性状的杂交实验时，许多题目给出的结果并非9∶3∶3∶1或3∶6∶7或9∶3∶4或10∶6或9∶7等规律性比，而是列出许多实验结果的真实数据如F2数据为90∶27∶40或25∶87∶26或333∶259等，针对此类看似毫无规律的数据，应设法将其转化为“9∶3∶3∶1或其变式”的规律性比，才能将问题化解。

易错点4　不能灵活进行“信息转化”克服思维定势，误认为任何状况下唯有“纯合子”自交才不会发生“性状分离”

点拨　由于基因间相互作用或制约，或由于环境因素对基因表达的影响，可导致“不同基因型”的生物表现为“相同表现型”。

[规范答题]

某观赏植物的花色有红、白两种花色，果实形状有三角形、卵圆形两种。

为探究该植物花色、果实形状的遗传方式，分别进行两组实验。

实验一：

用纯合三角形果实与纯合卵圆形果实杂交，统计如下：

亲本

三角形果实

三角形果实（301株）

卵圆形果实

卵圆形果实（20株）

实验二：

纯合红花植株与纯合白花植株进行杂交，F1全部表现为红花。

若F1自交，得到的F2植株中，红花为272株，白花为212株；若用纯合白花植株的花粉给F1红花植株授粉，得到的子代植株中，红花为101株，白花为302株。

（1）该植物花色遗传、果实形状遗传分别遵循________、________（填“分离定律”“自由组合定律”或“伴性遗传”）

（2）“实验一”F2三角形果实植株中，部分个体无论自交多少代，其后代果实的表现型仍然为三角形，这样的个体在F2三角形果实植株中的比例为

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