师:各位同学,大家好。今天我们继续学习孟德尔的豌豆杂交实验(二),这是第二课时。首先来看学习目标:一是通过复习回顾孟德尔的豌豆杂交实验,进一步体会假说 - 演绎法在遗传学研究中的作用;二是复习回顾孟德尔的分离定律和自由组合定律,学习如何应用这两大定律解答遗传学问题;三是总结回顾孟德尔获得成功的原因,学习他敢于质疑、探索求真的科学精神。
师:假说 - 演绎法贯穿了孟德尔两大定律的发现过程。这两大定律的发现,首先都是进行杂交实验,观察到一些实验现象。比如在分离定律中,观察到 F1 都是显性性状,F2 会出现显性性状和隐性性状,且性状分离比为 3 : 1 。孟德尔就提出问题:为什么会这样呢?这是偶然现象吗?于是他对这个现象进行解释,由于用之前的理论解释不通,孟德尔便大胆提出自己的假说。用假说解释自己提出的问题时,发现能完整解释实验现象。但一个假说仅能解释自身遗传现象、自圆其说是不够的,还必须能够预测其他实验结果。于是他进行演绎推理,用假说推测其他实验结果,预测应该呈现的样子,接着去做实验。若实验结果与演绎推理结果一致,最后就能得出结论。幸运的是,孟德尔的分离定律和自由组合定律,实验结果与演绎推理结果都一致,所以得出了这两大定律。
师:下面来看这些叙述,它们是孟德尔两对相对性状豌豆杂交实验以及一对相对性状豌豆杂交实验过程中的一些说法,判断各属于假说 - 演绎法的哪个步骤。这里有 5 个选项。a. F2 中既有高茎又有矮茎,性状分离比接近 3 : 1 ,这属于什么呢?这是观察到的现象,并由此提出问题:为什么是 3 : 1 的分离比呢?所以是观察现象提出问题。b. 性状是由遗传因子决定的,在体细胞中遗传因子成对存在。这是什么呢?这是他提出的假说,用于解释 F1 为什么是高茎,F2 为什么既有高茎又有矮茎,且性状分离比是 3 : 1 。c. 在形成配子时,成对的遗传因子彼此分离,这也是假说。然后,根据假说设计测交实验,这是什么呢?大家要注意,这是演绎推理过程。提出的假说解释自身实验现象不够,还应能预测其他实验,所以设计测交实验,这就是演绎推理。最后,种植豌豆实施测交实验,这是实验验证过程。若实验验证与演绎推理结果一致,就能得出假说是正确的结论。孟德尔很幸运得出了分离定律和自由组合定律,虽然当时未被人们重视。
师:现在把分离定律和自由组合定律放在一块屏幕上,便于大家比较学习。在分离定律里,在生物的体细胞中,控制同一性状的基因成对存在,这里已把遗传因子换成基因,因为约翰逊重新命名了。今后提到的遗传因子都用基因代替。基因不相融合,在形成配子时,成对的基因彼此分离,分离后的基因分别进入不同配子,随配子遗传给后代。自由组合定律说,控制不同性状的基因的分离和组合互不干扰。在形成配子时,决定同一性状的成对基因彼此分离,决定不同性状的基因自由组合。
师:自由组合定律和分离定律都发生在什么过程呢?都发生在形成配子的时候,也就是 F1 或亲本个体形成配子时才符合这两个定律,这点很重要,大家要想清楚。
师:分离定律强调成对基因发生分离,只针对一对基因,分离后随配子遗传给后代。自由组合定律是在一对基因分离的同时,决定不同性状的基因要自由组合。所以分离定律对象是一对基因,自由组合定律对象是两对或两对以上基因。自由组合定律还强调控制不同性状的基因的分离和组合互不干扰,即遗传独立,用四个字表示叫“独立遗传”。这在应用分离定律和自由组合定律解决实际问题时要注意。关于“独立遗传”,今后学了基因本质和基因位置后,再深入理解。现在理解到分离和组合互不干扰就行,应用自由组合定律时要看有无此条件。
师:上节课留了作业,在分离定律中有解决遗传题的六把钥匙,一对基因有六种亲本杂交方式,要写出子代基因型及其比例和子代表现型及其比例。快速过一下,大家自己对答案。第一组,两个纯合显性亲本,子代基因型全是 AA ,表现型全是显性;第二组,一对都是显性基因,但子代会有两种基因型,比例为 1 : 1 ,表现型只有一种;第三组,用蓝色表示,是一对相对性状的纯合亲本,杂交后代全是杂合子、显性杂合子,子代全是显性,这种具有一对相对性状的纯合亲本杂交,后代可判断出显性和隐性;第四组简单,不说了;第五组,Aa 和 Aa 杂合子自交,子代基因型 AA、Aa 和 aa 比值为 1 : 2 : 1 ,显性和隐性比值是 3 : 1 ;最后一组是测交类型,子代基因型是 Aa 和 aa ,比例为 1 : 1 ,子代表现型显性比隐性为 1 : 1 。分离定律研究一对基因,自由组合定律是在一对基因分离基础上,不同对基因自由组合,所以说分离定律是自由组合定律的基础。做遗传学题目时,要熟悉分离定律中这些杂交亲子代的基因型和表现型。
师:来看一个练习题,课本第 12 页基础题第 2 题。水稻高秆对矮秆是显性,抗稻瘟病对易感稻瘟病是显性,已给字母表示,两对性状独立遗传,也就是符合自由组合定律。用一个纯合的易感稻瘟病的矮秆品种(矮秆抗倒伏)与一个纯合的抗稻瘟病的高秆品种(高秆易倒伏)杂交得到 F1 ,再自交得到 F2 。问 F2 出现既抗倒伏又抗病类型的比例是多少?初次接触遗传学题目可能会发怵,下面老师和大家一起分析。先看清亲本,易感稻瘟病的矮秆、抗稻瘟病的高秆,亲本基因型就能写出来,易感稻瘟病是隐性,矮秆也是隐性,高秆和抗稻瘟病是显性且纯合,所以亲本基因型为 dd rr 和 DD RR 。杂交后得到 F1 是双杂合基因型 DdRr 。
