第三节 遗传的基本规律
一、孟德尔遗传实验的科学方法
（一）与性状有关的概念
①性状：生物所表现出的形态特征和生理特性或行为方式。
②相对性状：同一种生物的同一种性状的不同表现类型。
例如：豌豆种子形状的圆滑和皱缩。显、隐性性状：具有相对性状的两纯种亲本杂交，F1中表现出来的性状叫显性性状，F1中没有表现出来的性状叫隐性性状。
③性状分离：在杂种后代中，同时出现显性性状和隐性性状的现象。
（二）与基因有关的概念
①相同基因：同源染色体上相同位置，控制同一性状的相同基因。
②等位基因：生物杂合子中在一对同源染色体的同一位置上、控制着相对性状的基因。
③非等位基因：有两种，一种是位于非同源染色体上的基因；还有一种是位于同源染色体上的非等位基因。
（三）基因型与表现型
①基因型：与表现型有关的基因组成。
②表现型：生物个体表现出来的性状。
③关系：
（四）纯合子与杂合子
①纯合子：由相同基因的配子结合成的合子发育成的个体，如DD、aabb等。
②杂合子：由不同基因的配子结合成的合子发育成的个体，如Dd、AaBB、AaBb等。
（五）与杂交方式相关的概念及其作用
见表2-3。
表2-3
（六）核心概念的相互关系
见图2-17。
图2-17 基因、性状相互关系
二、基因的分离定律和自由组合定律
（一）基因的分离定律
1.一对相对性状的杂交实验
①人工杂交实验操作：去雄→套袋→人工传粉→再套袋。
②杂交实验图解和解释（见图2-18）。
图2-18 一对相对性状的杂交实验
2.内容
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。
3.实质
体细胞中控制相对性状的成对的遗传因子彼此分离，即等位基因分离（见图2-19）。
图2-19 等位基因分离
4.发生的时间
减数第一次分裂后期。
5.适用范围
①真核生物有性生殖的细胞核遗传。
②一对等位基因控制的一对相对性状的遗传。
6.验证
自交法、测交法、花粉鉴定法等。
7.分离定律中分离比的异常情况
①不完全显性。如等位基因A和a分别控制红花和白花，在完全显性时，Aa自交后代中红:白=3:1，在不完全显性时，Aa自交后代中红（AA）:粉红（Aa）:白（aa）=1:2:1。
②某些致死基因：隐性致死、显性致死、配子致死等。
③从性遗传：指常染色体上的基因，由于性别的差异而表现出男女性分布比例上或表现程度上的差别。如男性秃顶的基因型为Bb、bb，女性秃顶的基因型只有bb。
④复等位基因：指一对同源染色体的同一位置上的基因有多个，遗传时仍符合分离定律，彼此之间有显隐性关系，表现特定的性状，最常见的如人类ABO血型的遗传，涉及到三个基因——IA、IB、i，组成六种基因型：IAIA、IAi、IBIB、IBi、IAIB、ii。
8.分离定律的应用
（1）表现型与基因型的相互推导
①由亲代推断子代的基因型与表现型（正推型）（见表2-4）。
表2-4
②由子代推断亲代的基因型（逆推型）（见图2-20）。
图2-20 逆推型
（2）遗传病的判定 两个有病的双亲生出无病的孩子，即“有中生无”，肯定是显性遗传病；两个无病的双亲生出有病的孩子，即“无中生有”，肯定是隐性遗传病（见图2-21）。
图2-21 遗传病的判定
（3）指导杂交育种
①优良性状为显性性状：分析杂合子自交后代及其曲线（见图2-22）看出，连续自交可提高纯合度，因此在育种过程中，根据曲线知选育符合人们要求的个体若是显性，可进行连续自交，直到性状不再发生分离为止，即可留种推广使用。
图2-22 杂交育种
②优良性状为隐性性状：一旦出现就能稳定遗传，便可留种推广。
③优良性状为杂合子：两个纯合的不同性状个体杂交后代就是杂合子，但每年都要育种。
（二）基因的自由组合定律
1.二对相对性状的杂交实验
①遗传图解（见图2-23）。
图2-23 二对相对性状的杂交实验
②实验结论（见表2-5）。
表2-5
2.实质
位于非同源染色体上的非等位基因的分离或组合是互不干扰的；在减数分裂过程中，同源染色体上的等位基因彼此分离的同时，非同源染色体上的非等位基因自由组合（见图2-24）。
图2-24 基因的自由组合定律
3.发生的时间
减数第一次分裂后期。
4.适用范围
有性生殖的生物，真核细胞的核内染色体上的基因。无性生殖和细胞质基因遗传时不遵循。
5.自由组合定律9:3:3:1的变式剖析
见表2-6。
表2-6
（三）两大遗传定律的比较
见表2-7。
表2-7
三、伴性遗传
（一）基因在染色体上
1.萨顿假说
①方法：类比推理法。
②内容：基因是由染色体携带着从亲代传递给下一代的，即基因就在染色体上。
③依据：基因和染色体行为存在着明显的平行关系。
2.实验证据
摩尔根的果蝇眼色实验（见图2-25）。
图2-25 果蝇眼色实验
①F2中雌雄个体的表现型及比例：雌性都是红眼；雄性中红眼:白眼=1:1；红眼:白眼=3:1，符合分离定律。
②实验现象：白眼性状的表现总与性别相联系。
③实验结论：控制白眼的基因在X染色体上。
④基因与染色体的关系：一条染色体上有多个基因，基因在染色体上呈线性排列。
（二）性别决定
性别的决定方式有：环境决定型（温度决定，如很多爬行类动物）；年龄决定型（如鳝）；染色体数目决定型（如蜜蜂和蚂蚁）；有染色体形态决定型（本质上是基因决定型，比如人类和果蝇等XY型、家鸡和蛾类等ZW型）等等。最常见为性染色体决定性别。多数生物体细胞中有一对同源染色体的形状相互间往往不同，这对染色体跟性别决定直接有关，称为性染色体；性染色体以外的染色体统称常染色体。
1.XY型性别决定
雌性是同配性别，记作XX；雄性记作XY。XY型性别决定，在动物中占绝大多数。全部哺乳动物、大部分爬行类、两栖类以及雌雄异株的植物都属于XY型性别决定。植物中有女娄菜、菠菜、大麻等。
2.ZW型性别决定
雌性的性染色体组成为ZW，雄性的性染色体组成为ZZ。鸟类、鳞翅目昆虫、某些两栖类及爬行类动物的性别决定属这一类型。例如家鸡、家蚕等。
（三）伴性遗传
1.概念
位于性染色体上的基因，遗传上总是和性别相关联，这种现象叫做伴性遗传。
2.X、Y染色体不同区段与伴性遗传的关系
见图2-26。
图2-26 X、Y染色体的同源区段和非同源区段
①基因所在区段位置与相应基因型对应关系（见表2-8）：
表2-8
Ⅰ区段上的基因的遗传与性别仍有关。
②X、Y染色体非同源区段的基因的遗传（见表2-9）。
表2-9
注：
表示无病女性，
表示无病男性，
表示患病女性，
表示患病男性。
典型考题
例 甘蓝型油菜花色性状由三对等位基因控制，三对等位基因分别位于三对同源染色体上。花色表现型与基因型之间的对应关系如表2-10所示。
表2-10
请回答：
（1）白花（AABBDD）×黄花（aaBBDD），F1基因型是________，F1测交后代的花色表现型及其比例是________。
（2）黄花（aaBBDD）×金黄花，F1自交，F2中黄花基因型有________种，其中纯合个体占黄花的比例是______________________。
（3）甘蓝型油菜花色有观赏价值，欲同时获得四种花色表现型的子一代，可选择基因型为________的个体自交，理论上子一代比例最高的花色表现型是________。
【答案】（1）AaBBDD，乳白花:黄色=1:1。（2）8，1/5。（3）AaBbDd，乳白花。解析：（1）白花（AABBDD）×黄花（aaBBDD），F1基因型是AaBBDD，F1测交即AaBBDD×aabbdd，其后代基因型及比例为：AaBbDd:aaBbDd=1:1，结合图表信息推知其表现型及比例为：乳白花:黄花=1:1。（2）黄花（aaBBDD）×金黄花（aabbdd），F1（aaBbDd）自交，F2有9种基因型，其中除基因型为aabbdd金黄花外，其他8种基因型的个体都表现为黄花，其纯合个体的基因型为aaBBDD、aaBBdd、aabbDD，占黄花个体的比例为3/15，即1/5。（3）只有选择全杂合的个体（即基因型为AaBbDd）自交，后代才会出现所有基因型的个体，获得四种花色表现型的子一代。理论上子一代中白花、乳白花、黄花和金黄花所占比例分别为1/4、1/2、15/64、1/64。