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1、第一节 孟德尔遗传试验的科学方法一、学习目标：1、了解一般的科学研究方法：实验结果假说实验验证理论2、了解两大遗传定律的关系3、理解孟德尔的科学方法4、选用豌豆作为实验材料的原因二、重难点：科学研究方法：实验结果假说实验验证理论三、知识结构：1、选用豌豆为实验材料：a、 ，b、 ； 2、实验材料除了豌豆外还有 。3、相对形状 4、花的颜色 种皮的颜色 种子的形状 植株的高矮 5、科学研究方法： 。四、典型例题：例题1：选出下列不是相对性状的一项 A果蝇的红眼和白眼B人类的近视和色盲C棉花的长绒与短绒D豌豆花的腋生与顶生答案：（B）。解析：因为近视指视觉的远近，色盲指视觉的颜色，不是同一性状。孟
2、德尔研究性状遗传，首先是针对一对相对性状的传递情况进行研究，然后再对多对相对性状在一起的传递情况进行研究这种研究方法是他研究的特点，也是他获得成功的又一原因。例2、下列四项中，属于相对性状的是（ ）A、家鸽的长腿与毛腿B、玉米的黄粒与圆粒C、豌豆的高茎与矮茎D、绵羊的白毛和马的黑毛答案：C 解析：相对形状是指同种生物同一性状的不同表现类型。家鸽的长腿是指腿的长短性状，毛腿是指腿上毛的有无这一性状，不是同一性状；玉米的黄粒是指玉米种子的颜色这一性状，玉米的圆粒是指玉米种子的形状这一性状，并非同一性状；绵羊的白毛和马的黑毛不是同一生物的性状。豌豆的高茎和矮茎是指豌豆茎的长度这一性状的不同表现，所以
3、为一对相对性状。解此类题只要记住一点，变可迎刃而解，即：同种生物不同性状的不同表现或不同种生物同一性状的不同表现，均不是相对性状。例题3：A.水稻的粳性与糯性是一对相对性状，由等位基因A、a控制。已知粳性花粉遇碘呈蓝紫色，糯性花粉遇碘呈红褐色，生物小组某同学获得了某一品系水稻的种子，为了较快地鉴定出这种水稻的基因型，他们将种子播种，开花后收集大量成熟花粉。将多数花粉置于载玻片上，滴加1滴碘液，盖上盖玻片，于光学显微镜下观察到有呈蓝紫色和呈红褐色的花粉粒。下图表示在同一载玻片上随机所得的四个视野中花粉粒的分布状况。黑色圆点表示蓝紫色花粉粒，白色圆点表示红褐色花粉粒。（1）统计上述4个视野中的两种
4、花粉粒数目，并将结果填入下表。（2）在右上方的直角坐标内绘制表示粳性和糯性花粉粒的数量关系图（直方图）。（3）根据统计结果，这一水稻品系中两种花粉粒数量比例约为_，由此可知该品系水稻是纯合体还是杂合体？_。（4）如果将此水稻的花粉进行离体培养，所得植株的基因型是_，在一般情况下，这种植株能否产生可育后代？_，因为_。解析：遗传规律是高中生物的主干知识，又是重点知识，其与减数分裂和染色体变异等内容联系在一起，成为命制大型综合题目的素材。此题考察了考试能力要求中的三种能力：第一，理解能力。能把握知识间的内在联系，如第（3）（4）问；第二，鉴别能力。能鉴别试题所给的相关信息，并运用这些信息，结合所学
5、的知识解决相关的生物学问题。如第（1）（3）问；第三，描述能力。能用文字、图表及数学方式等准备描述生物学内容，如第（2）问。正确答案： (1)（2）（3）1：1 杂合体（4）A，a（或A和a）；不能；在减数分裂中，不能产生正常配子，所以不能形成正常种子。例4：孟德尔遗传规律发生在下列( )A细菌的生殖过程 B精子和卵子的受精过程C小麦的花粉形成过程 D人肠黏膜表皮细胞的增殖过程本题考察基因基本规律发生的细胞学基础。基因的三大遗传规律均以染色体为载体，都是发生在减数分裂过程中，因此，三大遗传的基本规律限定在有性生殖的真核生物的减数分裂过程，答案是C。例5：变异是生物的基本特征之一，细菌产生可遗传
6、变异的来源有 ( )A 基因突变 B基因重组 C染色体变异 D环境条件的变化本题要考查的知识是对细菌是原核生物、没有染色体的识记，并且细菌的生殖方式是裂殖，不会发生三大遗传基本规律中的重组和结合的拓展性认识。答案是A。四、知识拓展：豌豆具有一些稳定的、容易区分的性状，这很符合孟德尔的试验要求。所谓性状，即指生物体的形态、结构和生理、生化等特性的总称。在他的杂交试验中，孟德尔全神贯注地研究了7对相对性状的遗传规律。所谓相对性状，即指同种生物同一性状的不同表现类型，如豌豆花色有红花与白花之分，种子形状有圆粒与皱粒之分等等。为了方便和有利于分析研究起见，他首先只针对一对相对性状的传递情况进行研究，然
7、后再观察多对相对性状在一起的传递情况。这种分析方法是孟德尔获得成功的一个重要原因。1显性性状与隐性性状大家知道，孟德尔的论文的醒目标题是植物杂交试验，因此他所从事试验的方法，主要是“杂交试验法”。他用纯种的高茎豌豆与矮茎豌豆作亲本（亲本以P表示），在它们的不同植株间进行异花传粉。如图2-4所示高茎豌豆与矮茎豌豆异花传粉的示意图。结果发现，无论是以高茎作母本，矮茎作父本，还是以高茎作父本，矮茎作母本（即无论是正交还是反交），它们杂交得到的第一代植株（简称“子一代”，以F1表示）都表现为高茎。也就是说，就这一对相对性状而言，F1植株的性状只能表现出双亲中的一个亲本的性状高茎，而另一亲本的性状矮茎，
8、则在F1中完全没有得到表现。又如，纯种的红花豌豆和白花豌豆进行杂交试验时，无论是正交还是反交，F1植株全都是红花豌豆。正因为如此，孟德尔就把在这一对性状中，F1能够表现出来的性状，如高茎、红花，叫做显性性状，而把F1未能表现出来的性状，如矮茎、白花，叫做隐性性状。孟德尔在豌豆的其他5对相对性状的杂交试验中，都得到了同样的试验结果，即都有易于区别的显性性状和隐性性状。2分离现象及分离比在上述的孟德尔杂交试验中，由于在杂种F1时只表现出相对性状中的一个性状显性性状，那么，相对性状中的另一个性状隐性性状，是不是就此消失了呢？能否表现出来呢？带着这样的疑问，孟德尔继续着自己的杂交试验工作。孟德尔让上述
9、F1的高茎豌豆自花授粉，然后把所结出的F2豌豆种子于次年再播种下去，得到杂种F2的豌豆植株，结果出现了两种类型：一种是高茎的豌豆（显性性状），一种是矮茎的豌豆（隐性性状），即：一对相对性状的两种不同表现形式高茎和矮茎性状都表现出来了。孟德尔的疑问解除了，并把这种现象称为分离现象。不仅如此，孟德尔还从F2的高、矮茎豌豆的数字统计中发现：在1064株豌豆中，高茎的有787株，矮茎的有277株，两者数目之比，近似于31。如图2-4A所示。孟德尔以同样的试验方法，又进行了红花豌豆的F1自花授粉。在杂种F2的豌豆植株中，同样也出现了两种类型：一种是红花豌豆（显性性状），另一种是白花豌豆（隐性性状）。对此
10、进行数字统计结果表明，在929株豌豆中，红花豌豆有705株，白花豌豆有224株，二者之比同样接近于31。孟德尔还分别对其他5对相对性状作了同样的杂交试验，其结果也都是如此。我们概括上述孟德尔的杂交试验结果，至少有三点值得注意：（1）F1的全部植株，都只表现某一亲本的性状（显性性状），而另一亲本的性状，则被暂时遮盖而未表现（隐性性状）。（2）在F2里，杂交亲本的相对性状显性性状和隐性性状又都表现出来了，这就是性状分离现象。由此可见，隐性性状在F1里并没有消失，只是暂时被遮盖而未能得以表现罢了。（3）在F2的群体中，具有显性性状的植株数与具有隐性性状的植株数，常常表现出一定的分离比，其比值近似于3
11、1。3对性状分离现象的解释孟德尔对上述7个豌豆杂交试验结果中所反映出来的、值得注意的三个有规律的现象感到吃惊。事实上，他已认识到，这绝对不是某种偶然的巧合，而是一种遗传上的普遍规律，但对于31的性状分离比，他仍感到困惑不解。经过一番创造性思维后，终于茅塞顿开，提出了遗传因子的分离假说，其主要内容可归纳为：（1）生物性状的遗传由遗传因子决定（遗传因子后来被称为基因）。（2）遗传因子在体细胞内成对存在，其中一个成员来自父本，另一个成员来自母本，二者分别由精卵细胞带入。在形成配子时，成对的遗传因子又彼此分离，并且各自进入到一个配子中。这样，在每一个配子中，就只含有成对遗传因子中的一个成员，这个成员也
12、许来自父本，也许来自母本。（3）在杂种F1的体细胞中，两个遗传因子的成员不同，它们之间是处在各自独立、互不干涉的状态之中，但二者对性状发育所起的作用却表现出明显的差异，即一方对另一方起了决定性的作用，因而有显性因子和隐性因子之分，随之而来的也就有了显性性状与隐性性状之分。（4）杂种F1所产生的不同类型的配子，其数目相等，而雌雄配子的结合又是随机的，即各种不同类型的雌配子与雄配子的结合机会均等。为了更好地证明分离现象，下面用一对遗传因子的图解来说明孟德尔的豌豆杂交试验及其假说，如图2-5所示。我们用大写字母D代表决定高茎豌豆的显性遗传因子，用小写字母d代表矮茎豌豆的隐性遗传因子。在生物的体细胞内
13、，遗传因子是成对存在的，因此，在纯种高茎豌豆的体细胞内含有一对决定高茎性状的显性遗传因子DD，在纯种矮茎豌豆的体细胞内含有一对决定矮茎性状的隐性遗传因子dd。杂交产生的F1的体细胞中，D和d结合成Dd，由于D（高茎）对d（矮茎）是显性，故F1植株全部为高茎豌豆。当F1进行减数分裂时，其成对的遗传因子D和d又得彼此分离，最终产生了两种不同类型的配子。一种是含有遗传因子D的配子，另一种是含有遗传因子d的配子，而且两种配子在数量上相等，各占1/2。因此，上述两种雌雄配子的结合便产生了三种组合：DD、Dd和dd，它们之间的比接近于121，而在性状表现上则接近于3（高）1（矮）。因此，孟德尔的遗传因子假
14、说，使得豌豆杂交试验所得到的相似结果有了科学的、圆满的解释。基因型与表现型我们已经看到，在上述一对遗传因子的遗传分析中，遗传下来的和最终表现出来的并不完全是一回事，如当遗传结构为DD型时，其表现出来的性状是高茎豌豆，而遗传结构为Dd型时，其表现出来的也是高茎豌豆。像这样，生物个体所表现出来的外形特征和生理特性叫做表现型，如高茎与矮茎，红花与白花；而生物个体或其某一性状的遗传基础，则被称为基因型，如高茎豌豆的基因型有DD和Dd两种，而矮茎豌豆的基因型只有dd一种。由相同遗传因子的配子结合成的合子发育而成的个体叫做纯合体，如DD和dd的植株；凡是由不同遗传因子的配子结合成的合子发育而成的个体则称为杂合体，如Dd。基因型是生物个体内部的遗传物质结构，因此，生物个体的基因型在很大程度上决定了生物个体的表现型。
