孟德尔

概括：这道题是管量邮同学的课后生物练习题，主要是关于孟德尔，指导老师为纪老师。

题目：孟德尔

豌豆是自花传粉植物,而且还是闭花受粉,也是豌豆花在未开放时,就已经完成了受粉,避免了外来花粉的干扰.所以豌豆在自然状态下一般都是纯种,用豌豆做人工杂交实验,结果既可靠,又容易分析.

1.分离现象：在生物的体细胞中,控制同一性状的遗传因子成对存在,不相融合；在形成配子时,成对的遗传因子发生分离,分离后的遗传因子分别进入不同的配子中,随配子遗传给后代.

（1）生物的性状是由遗传因子决定的.

（2）体细胞中遗传因子是成对存在的.

（3）生物体在形成生殖细胞——配子是,成对的遗传因子彼此分离,分别进入不同的配子中.

（4）受精是,雌雄配子的结合是随机的.

2.自由组合现象：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.

孟德尔先是收集了34个各自具有易于识别的形态特性的豌豆品系.为了保证这些品系的独有特性是稳定不变的（即是说每个品系自交繁殖的后代具有一致的特性）,他把这些品系先种植了两年,最终挑选出22个有明显差异的纯种豌豆植株品系.

不同的豌豆

在挑选出纯种豌豆后,孟德尔用它们进行杂交,例如把长得高的同长得矮的杂交,把豆粒圆的同皱的杂交,把结白豌豆的植株同结灰褐色豌豆的植株杂交,把沿豌豆藤从下到上开花的植株同只是顶端开花的植株杂交.他的实验目的就是通过这种杂交,“观察每一对性状的变化情况,推导出控制这些性状在杂交后代中逐代出现的规律”.

八年时间中,孟德尔一共研究了28000株植物,其中有12835株是经过“仔细修饰”的.通过这些实验,孟德尔获得了大量的实验数据.

他发现如果把仅有一对性状的品系进行杂交,第一代杂种（F1）只出现亲本一方的性状.比如光滑的圆豆粒与皱的粗糙豆粒杂交,结果得到的完全是光滑的圆豆粒.如果让F1代自交,那么在得到的杂交第二代（F2）中就出现了两种情况：既有光滑的圆豆粒,也有粗糙的皱豆粒.他的一次实验结果是：5474个光滑种子,1850个粗糙种子.两者的比例约为2.96:1.这只是孟德尔所研究的豌豆一种性状的实验结果.孟德尔一共研究了七种性状.孟德尔关于F2代的试验结果如下表：

可以发现,所有的实验都有相似的结果.在F1代只出现一种性状,而在F2代中亲本双方的性状都将出现,而且在F1代中出现过的性状与F1代中未出现过的性状之比例接近3：1.

孟德尔的实验并没有只停留在F2代上,某些实验继续了五代或六代.但在所有实验中,杂交种都产生3：1的比例.正是通过这些试验,孟德尔创立了著名的3：1比例.但如何解释这样的实验结果呢?

孟德尔引入了孟德尔因子.他假定豌豆的每个性状都有一对因子所控制.如对于纯种的光滑圆豌豆,可以假定它由一对RR因子决定；对于纯种的粗糙皱豌豆,假定它由一对rr因子决定.对于杂交一代来说,是从亲本中各获取一个因子,于是得到Rr.由于性状只是出现圆豆粒,因此就把这种F1中出现的性状称为显性性状,而F1中未出现的性状称为隐性性状.相应的,决定显性性状的因子称为显性因子,而决定隐性性状的因子称为隐性因子.而对于具有Rr因子的F1代而言,进行自交的结果就会出现四种结果：RR、Rr、Rr、rr.或者简单记作：RR＋2Rr＋rr.结合上显性、隐性,显然恰好会出现显性性状与隐性性状之比为3：1的结果.并且“杂种的后代,代代都发生分离,比例为2（杂）：1（稳定类型）：1（稳足类型）…”

于是,在孟德尔因子的假定下,实验结果得到了完美的解释.

以上只是单变化因子的实验.如果是多变化因子又如何呢?孟德尔对此也做了一些实验与研究.他做过两个双变化因子杂交和一个三变化因子杂交试验.结果与他根据上述理论的预测非常吻合.各种实验证明了他的理论假定是正确的.他已经解开了遗传之谜,得到了遗传的重要规律.对孟德尔的发现,后人归纳为两条定律： （1）分离律：基因不融合,而是各自分开；如果双亲都是杂种,后代以3显性：1隐性的比例分离；（2）自由组合律：每对基因自由组合或分离,而不受其他基因的影响.

孟德尔的豌豆田

孟德尔的上述杰出研究成果都体现在他1865年的论文与1866年布隆会议录上.这一会议录曾寄给约120个图书馆,此外40本此论文的单行本也曾发给其他的植物学家们.然而,孟德尔的非凡工作除了被德国植物学家福克等个别人提到外,可以说在当时几乎没有产生任何反响,孟德尔的研究成果被完全忽视了.作为一个插曲,达尔文让提到孟德尔工作的福克的文章在眼皮下滑过：达尔文曾看过福克文章的目录,但没有去注意正文.如果达尔文能认真看一下正文,那结果会如何呢?我们无意做更多的历史遐想了.

这篇伟大的论文在被忽视了30多年后,于二十世纪初被三位植物学家各自独立地发现.于是,这位生前默默无闻的先驱获得了重新评价,他的论文也被公认为开辟了现代遗传学.1965年,英国一位进化论专家在庆祝孟德尔上述论文发表100周年的讲话中,说“一门科学完全诞生于一个人的头脑之中,这是惟一的一个例子”.在同年的另一次演讲中,他更明确地指出：“准确地说出一门科学分支诞生的时间和地点的事是稀奇的,遗传学是个例外,它的诞生归功于一个人：孟德尔.是他于1865年的2月8日和3月8日在布尔诺阐述了遗传学的基本规律.”

举一反三

例1： 孟德尔的豌豆实验全过程?[生物练习题]

孟德尔的实验过程

孟德尔在实验工作中贯彻了从简单到复杂的原则.他所用的两个亲本（父本和母本）都只相差一个性状,事实上不管这两个亲本有多少种性状差别,他只注意研究一对性状的遗传规律.孟德尔与那些早期研究者相比,他获得成功主要有以下四个原因.

精心选择实验材料孟德尔从豆科植物中选择了自花传粉而且是闭花受粉的豌豆作为杂交实验的材料.从市场买来的豌豆种子可以说都是纯种.杂交实验从纯种出发,是他实验成功的保证,只有这样才能得到真正的杂种.豌豆花的结构特点,使得人工方法去雄和进行异花授粉很方便.此外,他对豌豆材料进行了品种和性状的选择,挑选的有差异的性状既明显而又稳定.

精心设计实验方法实验设计是科学方法学的重要组成部分.孟德尔的成功还归因于采取单因子分析法,即分别地观察和分析在一个时期内的一对性状的差异,最大限度地排除各种复杂因素的干扰.他首先发现了“分离定律”,然后在这个基础上,再把个别性状综合起来,又发现了“自由组合定律”.

精确的统计分析对杂交实验的子代中出现的性状进行分类、计数和数学的归纳.由于孟德尔有数学和统计学家的头脑和训练,他从一个简单的二项式式的各项系数中,找到了豌豆杂交实验显示出来的规律性,并深刻地认识到1∶1、3∶1数字中所隐藏着的深刻意义和规律.

首创了测交方法孟德尔巧妙地设计了测交方法,令人信服地证明了他的因子分离假设的正确性.实践证明这种以杂交子一代个体再与其隐性纯合亲本进行测交的方法,完美而巧妙地成为遗传学分析的经典方法.

孟德尔成功地发现了遗传规律也存在“巧合”的因素.现在已知豌豆体细胞中存在不同的7对同源染色体,配子中有7条染色体.孟德尔研究的7对性状的遗传因子并不正好分布在7对不同的同源染色体上,而只是分布在4对同源染色体上.其中第一对同源染色体上坐落两对基因（子叶黄绿和种皮的灰白,图距单位为204）.第四对同源染色体坐落三对等位基因（植株高矮、豆荚形状等）.第七对同源染色体上坐落一对等位基因（豆粒圆皱）.

由于交换值具有相对的稳定性,所以通常以交换值表示两个基因在同一染色体上的相对距离,或称为遗传学图上的图距.图距小于50出现连锁现象.

孟德尔的二因子和三因子杂交实验所涉及的性状不是由非同源染色体上基因决定的,就是由同源染色体上基因决定,但两对基因的图距非常大,以致这两对基因表现出自由组合.

2.正交、反交、杂交、自交的实验方法的介绍

孟德尔的杂交实验实际上包含了两种交配方式：一种交配方式称为杂交,另一种交配方式称为自交.

杂交一般指两个具有不同基因型品种或类型的个体间雌雄配子的结合.自交是指同一个体或不同个体但为同一基因型的个体间雌雄配子的结合；此定义比植物学的定义广,植物学自交特指自花受粉.植物学的自花受粉即遗传学上的自交；但植物学的异花受粉包含遗传学上的杂交和自交.

在植物有性杂交中,把接受花粉的植株叫做母本,用符号“♀”表示；供给花粉的植株称为父本,用“♂”表示.父母本统称为亲本,用“P”表示,杂交符号用“×”表示,自交符号用“”表示,杂种一代用“F1”表示,杂种二代用“F2”表示,依此类推.

如果在做杂交时,父母本相互交换,这在遗传学上称为互交.例如,现有两个亲本,用P1和P2表示.第一个杂交实验♀P1×P2♂,第二个杂交实验♂P1×P2♀,即第一个杂交实验P1为母本,而P2为父本；第二个杂交实验P1却作为父本,而P2却作为母本,前一个杂交组合称为正交,后一个杂交组合称为反交,两个杂交组合就叫互交.互交实验结果是否一致可以推断控制性状的基因是细胞质基因还是细胞核基因.正反交结果一致说明控制性状的基因是核基因；不一致说明控制性状的基因是细胞质基因.当核基因分为常染色体基因（位于常染色体上的基因）和性染色体基因（位于性染色体上的基因）时,两种基因控制的性状也可以通过互交实验加以区别.互交结果一致说明控制性状的基因是常染色体基因；不一致说明基因为性染色体基因.

杂交亲本一般应选用纯合子,即基因型纯合的个体.玉米属于异花受粉作物,一般情况下都是杂合子.为了获得纯合的个体,让玉米植株通过多次自交,就可得到几乎是基因型纯合的个体,我们称为自交系,它可作为配制杂种的亲本.

自交方法基本同杂交方法.不同的是：杂交是两个不同自交系间个体的交配,而自交是同一自交系内个体（包括同一个体）的交配；杂交的目的是获得杂合的个体,而自交的目的是获得纯合的个体；杂合个体可产生多种不同的配子,后代中出现分离现象,纯合个体只产生一种配子,后代中只有一种基因型,后代中不出现分离现象,且表现型与基因型相同.

3.孟德尔设计测交实验的目的

孟德尔的一对相对性状的杂交实验中,F2代中显隐性比例接近3∶1,在所有实验中没有中间类型出现.他指出F2中的显性性状有两种含义：亲本类型的显性和杂种类型的显性.前者指性状稳定地传给所有后代,后者指在后代中继续表现分离,这从孟德尔在F3中的结果可以得到证实.在全部7对性状的F2中,具有显性性状的类型中,2/3是具有杂种性状的显性,1/3则是具有亲本性状的显性.因此,在F2中,显隐性3∶1的比例可分解为1∶2∶1的比例.这种比例对以后各代都适用.即杂种后代中,每一代都以1∶2∶1的比例分为杂种类型和两种稳定类型.

孟德尔为了确定几对相对性状由于杂交而结合于杂种中时,是否也能应用上述一对相对性状的规律,他做了两对相对性状和三对相对性状的杂交,证明这个规律同样有效.例如：圆粒黄色（AABB）×皱粒绿色（aabb）,F1全部为圆粒黄色,F2有4种表现型：315个圆黄、108个圆绿、101个皱黄、32个皱绿,比例接近9∶3∶3∶1.

将F2的种子全部种下去,得到9类植株,这9类植株的分离情况,按所结种子性状归类得到如下结果：

1 38株全部圆黄种子 和亲本一样保持稳定 AABB

1 35株全部圆绿种子 和亲本一样保持稳定 AAbb

1 28株全部皱黄种子 和亲本一样保持稳定 aaBB

1 30株全部皱绿种子 和亲本一样保持稳定 aabb

2 65株有圆黄和圆绿分离 只有一对性状分离 AABb

2 68株有皱黄和皱绿分离 只有一对性状分离 aaBb

2 60株有圆黄和皱黄分离 只有一对性状分离 AaBB

2 67株有圆绿和皱绿分离 只有一对性状分离 Aabb

4 138株分离出圆黄、圆绿、皱黄、皱绿 二对性状都分离 AaBb

孟德尔以其敏锐的数学头脑从上列各类比例中看出：这是组合系列中的各项式比值,把A与a和B与b这两对性状各自的分离比例（AA+2Aa+aa）和（BB+2Bb+bb）组合起来就可得到上述的比例.孟德尔得到了两对性状的组合规律后,自然地得到三对性状的组合规律.实验结果和他的预期比例完全相符.

孟德尔为了解释上述实验的结果,进一步分析了杂种中生殖（卵）细胞和花粉细胞的性质.他推论在杂交后代中出现稳定类型,说明受精的卵细胞和花粉细胞中必然具有相同的因子,而且一株杂种植株或一朵花中就能产生稳定的后代,可见杂种的子房和花药中形成不止一种性细胞.子房和花药中有多少种性细胞,就会有多少种稳定类型.如果杂种产生的各类卵细胞以及各类花粉细胞数目相等,就可解释各个杂种中的后代分离表现.这样孟德尔设计了自己首创的测交实验.例如,圆粒黄色与皱粒绿色杂交,F1与皱粒绿色进行正反交,预期结果为：

（1）杂种卵细胞AB,Ab,aB,ab与花粉细胞ab杂交得到

AaBb：Aabb：aaBb：aabb=1∶1∶1∶1

（2）杂种花粉细胞AB,Ab,aB,ab与卵细胞ab杂交得到

AaBb：Aabb：aaBb：aabb=1∶1∶1∶1

实验结果和他的理论预期结果几乎完全一致.

正交实验结果：31粒圆黄,26粒圆绿,27粒皱黄,26粒皱绿.

反交实验结果：24粒圆黄,25粒圆绿,22粒皱黄,27粒皱绿.

由于隐性亲本性状不能遮盖显性性状,并能显出纯隐性性状,这样的测交结果就能直接反映出F1杂种所产生配子的类型和数目,因而从测交子代的表现型可以直接判断杂合子的基因组成,这也是测交的作用.

孟德尔在解释上述现象时指出：哪一种花粉细胞和卵细胞结合,全出于偶然.就一对性状而言,杂种Aa产生相等数量的A和a卵细胞以及相等数量的A和a花粉细胞.任一A或a花粉细胞和A或a卵细胞结合的机会相同.受精结果,就会得到组合AA+2Aa+aa.进一步得到多对性状的组合.

通过测交实验结果可以引申出以下结论.

（1）成对的遗传因子在杂合状态互不污染,保持其独立性,形成配子时相互分离,分别进入不同的配子中（即分离定律）.

（2）不同相对性状的遗传因子在F1杂合状态时,虽同处一体,但互不混淆,各自保持其独立性.形成配子时,同一对遗传因子各自独立地分离；不同对的遗传因子则自由组合（即自由组合定律）.

孟德尔发现的两个遗传基本规律,解释了他的实验结果,他所创造的测交实验证实了他发现的两个规律是正确的.

例2： 孟德尔豌豆实验过程急[生物练习题]

...我记得好象他是先分析单个实验因素,如他用的是豌豆茎的高矮

P：高茎*高茎

F1：得到全是高茎,再子交

F2 得到3：1的比例,高比低

要注意比较重要的就是他运用了概率学与统计学知识来帮助实验进行,且豌豆是生物学重要的实验材料,因为他是闭花受粉的,他得出结论,有一种叫“遗传因子”的东西在控制着生物的性状

之后他再研究多种因素对后代的影响

P：粒色与粒形 黄色圆粒*绿色皱粒

F1 均为黄圆（黄色圆粒下同）

F2 得四种表现形 黄圆,绿圆,黄皱,绿皱

且比例为9 ：3 ：3 ：1

就象以上孟德尔还做了大量的不同表现形的实验才做出上述结论

例3： 【孟德尔豌豆实验孟德尔选用了豌豆为实验材料,是因为豌豆品种间存在（）,而且是（）和（）植物,可以避免外来花粉的干扰.研究形状遗传时,由繁到简,先从（）对相对性状着手,然后再研究（】[生物练习题]

孟德尔选用了豌豆为实验材料,是因为豌豆品种间存在（明显性状差异）,而且是（自花传粉）和（闭花受粉）植物,可以避免外来花粉的干扰.研究形状遗传时,由繁到简,先从（1）对相对性状着手,然后再研究（2）对相对形状,以减少干扰.

例4： 【孟德尔豌豆杂交试验的问题1.孟德尔选用豌豆作为实验材料,在进行杂交试验时,他对豌豆进行的处理是（）A.花蕾期母本去雄,然后套袋B.花蕾期父本去雄,然后套袋C.开花期母本去雄,然后套袋D】

1.A.花蕾期母本去雄,然后套袋

母本是提供卵细胞的,豌豆自然条件下自花传粉（自交）,为了人工杂交,去雄得到母本.必须在蕾期进行,推后可能自花传粉已经进行了,去雄没有意义.套袋是为了避免外来花粉的干扰.

2 B

②F1产生的配子型 ---F1产生的配子,1/2是含有显性基因的,1/2含有隐性基因

③F1测交后代表现性--- 1/2是显性,1/2是隐性

而F1只有一种基因型---杂合子（如Aa)、一种表现型

F2的基因型有三种---显性纯合子（如Aa）、隐性纯合子（如aa)、杂合子（如Aa)；其表现型是两种,比例为：显性性状：隐性性状=3：1

例5： 【孟德尔豌豆杂交试验成功原因】[生物练习题]

这是目前比较流行,并且公认的答案：

1.用豌豆作杂交实验的的材料.豌豆是严格的自花传粉闭花受粉植物,在自然状态下一般是纯合的,具有很多明显的相对性状.

2.首先对一对相对性状进行分析,再研究多对.

3.对实验结果进行统计学分析.

4.科学的研究方法---假说演绎法.

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题5：孟德尔对于遗传学的重要贡献之一是利用设计巧妙的...

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