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1、第 2 节孟德尔的豌豆杂交实验（二） 一、两对相对性状的杂交实验 孟德尔用纯种黄色圆粒豌豆和纯种绿色皱粒豌豆作亲本进行杂交，无论正交还是反交， 结出的种子（ F1）都是黄色圆粒的。这表明黄色和圆粒都是显性性状，绿色和皱粒都是隐性 性状。 孟德尔又让F1自交，在产生的F2中，出现了黄色圆粒和绿色皱粒，这当然是在意料之 中的。奇怪的是，F2中还出现了亲本所没有的性状组合绿色圆粒和黄色皱粒。 为什么会出现新的性状组合呢？ 孟德尔同样对F2中不同的性状类型进行了数量统计：在总共得到的556 粒种子中，黄 色圆粒、绿色圆粒、黄色皱粒和绿色皱粒的数量依次是315、108、101 和 32，它们的数量 比接
2、近于9:3:3:1。 这与一对相对性状实验中F2 的 31 的数量比有联系吗？ 孟德尔首先对每一对相对性状单独进行分析，结果发现每一对相对性状的遗传都遵循了 分离定律。 上述分析表明， 无论是豌豆种子的形状还是颜色，只看一对相对性状，依然遵循分离定 律。那么，将两对相对性状的遗传一并考虑，它们之间是什么关系呢？ 二、对自由组合现象的解释 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，这样，纯种黄色圆粒和纯种绿色皱粒豌豆的遗传因子组成分别是YYRR 和 yyrr ，它们 产生的 F1的遗传因子组成是YyRr，表现为黄色圆粒。 孟德尔作出的解释是：F1在产生
3、配子时，每对遗传因子彼此分离，不同对的遗传因子可 以自由组合。这样F1产生的雌配子和雄配子各有4 种： YR 、Yr、 yR、yr ，它们之间的数量 比为 1:1:1:1。受精时，雌雄配子的结合是随机的。雌雄配子的结合方式有16 种；遗传因 子的组合形式有9 种： YYRR 、YYRr、 YyRR 、YyRr、YYrr 、Yyrr 、yyRR 、yyRr 、yyrr ；性状表 现为 4 种：黄色圆粒、黄色皱粒、绿色圆粒、绿色皱粒，它们之间的数量比是9:3:3:1。 三、对自由组合现象解释的验证 上述解释是否正确呢？孟德尔又设计了测交实验，让杂种子一代 （ YyRr）与隐性纯合子 （yyrr ）
4、杂交。 孟德尔所做的测交实验，无论是以F1作母本还是作父本，结果都符合预期的设想。 四、自由组合定律 孟德尔在他所研究的豌豆7 对相对性状中， 任取两对性状进行杂交实验，结果都是一样 的。后人把这一遗传规律称为孟德尔第二定律，也叫做自由组合定律 （lawofindependentassortment):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。 五、孟德尔实验方法的启示 1用豌豆作杂交实验的材杆有哪些优点？这说明实验材料的选择在科学研究中起怎样 的作用？ 豌豆适于作杂交实验材料的优点有：（1）具有稳定
5、的易于区分的相对性状，如高茎和 矮茎，高茎高度在1.5 2.0 m，矮茎高度仅为0.3 m 左右，易于观察和区分；（2）豌豆严 格自花受粉，在自然状态下可以获得纯种，纯种杂交获得杂合子；（3）花比较大，易于做 人工杂交实验。 孟德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，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。 2如果孟德尔对相对性状遗传的研究，不是从一对到多对，他能发现遗传规律吗？为 什么？ 如果孟德尔只是研究多对相对性状的遗传，很难从数学统计中发现遗传规律，因为如果 研究 n 对相对性状，将会有
6、2 n 个性状组合，这是很难统计的，也很难从数学统计中发现问 题，揭示生物的遗传规律。这也是前人在遗传杂交实验中留下的经验与教训，孟德尔恰恰借 鉴了前人的遗传研究经验，改变实验方法， 从简单到复杂地进行观察、统计、分析实验结果， 从而发现问题、提出假说、实验验证、得出结论。 3如果孟德尔没有对实验结果进行统计学分析，他能不能作出对分离现象的解释？ 如果孟德尔没有对实验结果进行统计学分析，他很难做出对分离现象的解释。因为通过 统计，孟德尔发现了生物性状的遗传在数量上呈现一定数学比例，这引发他揭示其实质的兴 趣。同时这也使孟德尔意识到数学概率，也适用于生物遗传的研究，从而将数学的方法引入 对遗传实
7、验结果的处理和分析。 4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？ 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。 5除了创造性地运用科学方法以外，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学习时，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 时孟德尔还学习数学，使他受到”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
8、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。 （3）勤于实践。孟德尔在豌豆的遗传杂交实验研究中，连续进行了8 年的研究，并且 对每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。 （4）敢于向传统挑战。孟德尔通过实验研究，提出了”颗粒性遗传”的思想，这是对 传统的遗传观念的挑战。 六、孟德尔遗传规律的再发现 1909 年，丹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，叫做” 基因” (gene) ，并且提出了表现型（phenotype ）和基因型 (genotype ）的概念。表现型指生 物个体表现出来的性状，如豌豆的高茎和矮茎；与表现型有关的基因组成叫做基因型，如高 茎豌豆的基因型是DD或 Dd，矮茎豌豆的基因型是dd。控制相对性状的基因，叫做等位基因 （allele)，如 D和 d。 孟德尔被世人公认为”遗传学之父”。