高中生物疑难精讲66 | 必修2 1.1 孟德尔的豌豆杂交实验（一）（二）

性状分离比的模拟实验中，哪些因素会影响实验结果？测交一定是 F₁杂合子和隐性纯合子杂交 吗？性状分离比为3:1需要满足哪些条件？分离定律的适用范围是什么？假说—演绎法的四个环节，各对应孟德尔工作中的哪一步？

【本期导语】

孟德尔的假说能完美解释 F₁ 全显性、F₂ 出现 3∶1 的现象。那么，这种解释正确吗？如何验证？

一、性状分离比的模拟实验

1. 实验设计与对应关系

甲、乙两个小桶分别代表雌、雄生殖器官；桶内彩球分别代表雌、雄配子；不同彩球的随机组合模拟生殖过程中雌雄配子的随机结合。

⚠️ 辨析提示：两个小桶内的彩球总数可以不相等——自然界中雄配子数量通常远多于雌配子，关键是每个桶内两种小球（D 与 d）的比例必须为 1∶1；抓取后须放回并摇匀，以保证每次抓取时两种配子被抓到的概率相等；重复次数越多，结果越接近 3∶1。

2. 操作要点

①彩球大小、质地、手感要一致，避免用大小明显不同的颗粒（如绿豆与黄豆），否则抓取本身就会引入偏倚。②每次抓取后必须放回原桶并摇匀。③两桶分别抓取、组合成一份，记下组合类型（DD、Dd、dd）。④重复次数要足够大（30次以上），并对重复次数作多次平行实验。

本王发明了一套性状分离模拟器，能快速完成上述模拟实验。感兴趣的同志可以在中国知网搜索：一种性状分离模拟器的设计和制作。

二、假说—演绎法

3. 演绎推理：设计测交实验

4. 实验检验：进行测交实验

孟德尔实际完成测交，得到的 166 株后代中，87 株是高茎，79 株是矮茎，高茎与矮茎植株的数量比接近 1∶1（人教版必修2 P7）。实验结果与演绎推理的预测相符，假说得到验证。

三、分离定律

1. 分离定律的表述

📖 教材原话（人教版必修2 P7）：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。

后人把这一规律归纳为孟德尔第一定律，又称分离定律。

2. 分离定律的实质是遗传因子的分离

在杂合子形成配子时，成对的遗传因子（等位基因）彼此分离，分别进入不同的配子中，随配子遗传给后代。F₂ 的 3∶1 是现象，测交的 1∶1 也是现象，二者都是分离行为在特定交配组合下呈现出的统计结果。

3. 假说—演绎法的完整流程

观察现象、提出问题 → 作出假说、解释问题 → 演绎推理、推出预测 → 实验验证、得出结论。

📖 教材原话（人教版必修2 P7）：……这是现代科学研究中常用的一种科学方法，叫作假说—演绎法。

【疑难1】性状分离比的模拟实验中，哪些因素会影响实验结果？

①抓后不放回：——会导致后续抓取的概率改变（类似"不放回抽样"），而且桶内比例越抓越偏，必须每次抓取后放回并摇匀。

②两种小球比例不为 1∶1：若甲桶 D： d=2:1，则抓出 D 的概率为 2/3，结果会偏离 3∶1。

③小球大小轻重手感不同——如用绿豆与黄豆，抓取时会产生系统性偏倚。

④重复次数太少——几十次就可能碰巧偏离；重复越多越接近理论值。

注意： 甲乙两桶小球总数不相等不影响实验结果。自然界雄配子本就远多于雌配子，只要桶内比例正确即可。

📚 相关资料：人民教育出版社. 普通高中教科书教师教学用书·生物学 必修2《遗传与进化》。性状分离比的模拟实验通过小桶与彩球模拟雌雄配子的产生与随机结合，其中"每次抓取后放回并摇匀"是保证各次抓取相互独立、维持配子比例的关键操作；模拟实验的次数越多，所得结果越接近理论分离比。

【疑难2】测交一定是 F₁杂合子和隐性纯合子杂交吗？

所谓测交，指的是"待测个体（群体） × 隐性纯合子"。用隐性纯合子，是因为它只提供一种配子，不掩盖待测个体配子的种类和比例。因此，任何表型的个体（群体），都可以通过测交来测定其遗传因子组成。

感兴趣的同学可以思考以下问题：给多株圆粒（R-）种子豌豆授皱粒（rr）种子豌豆的花粉，统计所结种子性状，若圆粒：皱粒=①1:1,②2:1③3:1，则

📚 相关资料：刘祖洞等《遗传学》（第3版）。测交后代的表现型种类及比例反映被测个体所产生的配子种类及比例；由于隐性纯合亲本只提供含隐性遗传因子的配子，测交是分析遗传因子组成、检验遗传假说最常用的方法，其适用对象并不限于杂种一代。

【疑难3】性状分离比为3:1需要满足哪些条件？

1.完全显性

特殊情况：不完全显性，共显性，镶嵌显性。

2.F₁产生两种数量相当的配子，且两种配子的存活率相等

特殊情况：配子致死，包括不完全致死，完全致死。

3.F₁产生的雌雄配子随机结合形成合子

特殊情况：自交不亲和。

4.F2中各种合子的存活率相等

特殊情况：纯合致死，包括显性纯合致死、隐性纯合致死。

5.F2数量足够多。

特殊情况：F2数量较少时，比例无统计学意义。

【疑难4】分离定律的适用范围是什么？

①真核生物——原核生物（如细菌）与病毒一步没有成对的遗传因子，也不进行像真核生物那样的有性生殖，因此分离定律不适用于其遗传；

②有性生殖——只有进行有性生殖的生物在形成配子时才发生成对遗传因子的分离；

③细胞核遗传——细胞质遗传物质的随细胞质传递，不遵循分离定律。

⚠️ 辨析提示："后代比例不是 3∶1"不等于"不遵循分离定律"——致死效应、配子活力差异、不完全显性、样本过小等因素都会改变子代比例，但只要该个体形成配子时成对遗传因子正常分离，它依然遵循分离定律。

📚 相关资料：朱军《遗传学》（第3版）。分离定律的成立以真核生物有性生殖过程中同源染色体的分离为前提，适用于细胞核内的等位基因；细胞质基因不经减数分裂的同源染色体分离，故不遵循分离定律。

【疑难5】假说—演绎法的四个环节，各对应孟德尔工作中的哪一步？

①提出问题：通过一对相对形状的杂交实验的杂交实验，观察到F₂中出现3:1的性状分离比，由此提出问题：为什么？

②提出假说：生物的性状由遗传因子控制，遗传因子在体细胞中成对存在、成对遗传因子在形成配子时彼此分离、雌雄配子在受精随机结合；

③演绎推理：设计测交实验并预期实验结果；

④实验验证：进行测交实验，结果与预测相符，说明假说正确。

📚 相关资料：人民教育出版社. 普通高中教科书教师教学用书·生物学 必修2《遗传与进化》。假说—演绎法包括提出问题、提出假说、演绎推理与实验检验四个环节，其中演绎推理是在假说基础上推导特定杂交组合的预期结果，实验检验则是对预期的实证核对；摩尔根通过白眼雄果蝇的假说与测交验证，将基因定位在染色体上。

【真题演练】

真题1 （2018·北京卷）

一对相对性状的遗传实验中，会导致子二代不符合 3∶1 性状分离比的情况是（）

A．显性基因相对于隐性基因为完全显性

B．子一代产生的雌配子中 2 种类型配子数目相等，雄配子中也相等

C．子一代产生的雄配子中 2 种类型配子活力有差异，雌配子无差异

D．统计时子二代 3 种基因型个体的存活率相等

答案：C

解析：C 符合题意——F₁ 产生的雄配子中两种类型配子活力有差异，会使两种雄配子的实际比例偏离 1∶1，从而导致子二代性状分离比偏离 3∶1；A 不符合，完全显性正是 3∶1 成立的前提之一；B 不符合，雌雄个体均产生比例相等的两种配子，子二代即为 3∶1；D 不符合，三种基因型个体存活率相等，表现型比例才为 3∶1。⚠️ 本题提示：3∶1 是"配子 1∶1 + 随机结合 + 完全显性 + 等存活 + 大样本"共同作用的结果，任何一条被打破，比例都会漂移。

真题2 （2019·全国卷Ⅲ）

假设在特定环境中，某种动物基因型为 BB 和 Bb 的受精卵均可发育成个体，基因型为 bb 的受精卵全部死亡。现有基因型均为 Bb 的该动物 1 000 对（每对含有 1 个父本和 1 个母本），在这种环境中，若每对亲本只形成一个受精卵，则理论上该群体的子一代中 BB、Bb、bb 个体的数目依次为（　　）

A．250、500、0

B．250、500、250

C．500、250、0

D．750、250、0

答案：A

解析：基因型为 Bb 的个体产生的配子种类及比例为 B∶b = 1∶1，双亲均为 Bb 时，受精卵的遗传因子组成及比例为 BB∶Bb∶bb = 1∶2∶1；每对亲本形成 1 个受精卵，1 000 对共 1 000 个，理论数目为 BB 250、Bb 500、bb 250，但基因型为 bb 的受精卵全部死亡，故 bb 为 0，BB 与 Bb 依次为 250、500，A 正确。⚠️ 本题说明：存在致死时，子代比例偏离 3∶1，但配子形成过程中成对遗传因子的分离并未改变，仍然遵循分离定律。

真题3 （2025·湖北卷）

某学生重复孟德尔豌豆杂交实验，取一粒黄色圆粒 F₁ 种子（YyRr），培养成植株，成熟后随机取 4 个豆荚，所得 32 粒豌豆种子表型计数结果如表所示。下列叙述最合理的是（　　）

A．32 粒种子中有 18 粒黄色圆粒种子，2 粒绿色皱粒种子

B．实验结果说明含 R 基因的配子活力低于含 r 基因的配子

C．不同批次随机摘取 4 个豆荚，所得种子的表型比会有差别

D．该实验豌豆种子的圆粒与皱粒表型比支持孟德尔分离定律

答案：C

解析：C 合理——样本量小（仅 4 个豆荚、32 粒种子）时抽样误差明显，不同批次摘取豆荚所得种子的表型比会有差别；A 不合理，18 粒黄色圆粒、2 粒绿色皱粒是 32 粒下的理论期望值，由黄色 25 与绿色 7、圆粒 20 与皱粒 12 的单性状总数无法推算组合性状的具体数值；B 不合理，圆粒∶皱粒 = 20∶12 = 5∶3，虽与 3∶1 有偏差，但样本太少不足以推断配子活力差异；D 不合理，圆粒与皱粒实际比接近 5∶3，与分离定律预期的 3∶1 偏差较大且样本太小，不能作为支持分离定律的证据。

【下期预告】

分离定律只适用于一对相对性状，而豌豆至少有 7 对易于区分的性状。那么，两对或两对以上相对性状的遗传，存在什么规律呢？这正是下期"必修2 1.2 孟德尔的豌豆杂交实验（二）"要解决的问题。

【参考文献】

[1] 人民教育出版社，课程教材研究所，生物课程教材研究开发中心. 普通高中教科书·生物学 必修2《遗传与进化》[M]. 北京：人民教育出版社，2019：6-7.

[2] 人民教育出版社. 普通高中教科书教师教学用书·生物学 必修2《遗传与进化》[M]. 北京：人民教育出版社，2019：第1章 第1节 孟德尔的豌豆杂交实验（一） 第2课时教学建议.

[3] 刘祖洞，乔守怡，赵寿元，等. 遗传学（第3版）[M]. 北京：高等教育出版社，2013.

[4] 朱军. 遗传学（第3版）[M]. 北京：中国农业出版社，2010.

[5] Mendel G. Versuche über Pflanzen-Hybriden[J]. Verhandlungen des Naturforschenden Vereins in Brünn, 1866, 4: 3-47.

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