高中生物疑难精讲68 | 必修2 1.2 孟德尔的豌豆杂交实验（二）（二）

杂交育种的年限为什么长？为什么要禁止近亲结婚？孟德尔的研究方法对今天的科学研究有哪些可迁移之处？

【本期导语】

孟德尔工作的价值还在于：规律建立之后，比例数据可直接用于推算子代的遗传风险，也可用于逐步选育新的优良品种。

一、孟德尔实验方法的启示

1. 选材恰当：豌豆的四个优点

自花传粉、闭花受粉，自然状态下多为纯种；具有多对易于区分的相对性状；花大便于人工去雄与异花传粉；子代数量多便于统计。

2. 由简到繁：一对到多对

先研究一对相对性状，得出分离定律，再扩展到两对、多对。这一路径让问题层层递进，每一步的结论都可作为下一步的基础。

3. 用统计学处理实验结果

孟德尔对 1064 株 F₂ 逐一分类计数，正是大样本统计让 3∶1 从随机波动中显现出来。

4. 假说—演绎法：从"解释过去"到"预测未来"

提出问题 → 作出假说 → 演绎推理 → 实验验证。

📖 教材原话（人教版必修2 P12）：孟德尔成功的因素之一是选择了豌豆作为实验材料……他采用从简单到复杂的方法，先研究一对相对性状，再研究两对相对性状。

二、遗传规律在育种中的应用

1. 杂交育种

方法：杂交 → 自交 → 从 F₂ 中选出符合要求的个体 → 连续自交并淘汰隐性性状，直到不再发生性状分离。

优点——把多个优良性状集中到一个品种；

缺点——育种年限长，且只能在同一物种内进行。

⚠️ 辨析提示：F₂ 选出的显性个体可能是杂合子，要得到纯合品种必须连续自交并逐代淘汰，每自交一代，纯合比例提高一代。

3. 测交和自交在育种中的作用

三、遗传规律在医学实践中的应用

1. 遗传病的概率计算

依据分离定律与自由组合定律，先确定遗传方式（显性还是隐性、常染色体还是伴性），再写出双亲基因型，然后逐对拆解、相乘组合。

2. 遗传咨询与产前诊断

通过调查家系确定遗传方式，推算再发风险率，向当事人提供生育建议；必要时通过羊水检查、B 超等产前诊断手段降低患儿出生风险。

3. 禁止近亲结婚的科学依据

近亲携带相同隐性致病基因的机会远高于随机婚配，双方若都是携带者，后代隐性纯合（患病）的概率就会明显升高。

【疑难1】杂交育种的年限为什么长？

已知水稻在生产上用种子繁殖，假设从播种到收获历时一年。利用纯种高杆抗锈病水稻（DDTT）与矮杆不抗锈病水稻（ddtt）培育矮杆抗锈病水稻（ddTT），可采用下图所示杂交育种方案：

继续思考：利用上图所示方案进行育种，第_2_年即可获得基因型为ddTT的种子，第_3_年即可观察到矮杆抗病性状，第_4_年才能选择出能稳定遗传的矮杆抗病植株的种子（选空即可看到答案）。

【疑难2】为什么要禁止近亲结婚？

原理：每个人平均携带数个隐性致病基因，但因有显性正常基因存在而不发病。随机婚配时，两个携带者相遇的概率很低；近亲之间来自共同祖先的基因相同片段多，携带相同隐性致病基因的机会大大增加，后代隐性纯合（患病）的概率随之显著升高。

⚠️ 辨析提示：禁止近亲结婚针对的是"隐性遗传病"，不是所有遗传病；显性疾病与近亲结婚的关系并不依赖这一机制。另外，遗传咨询与产前诊断是降低出生缺陷的第二道防线。

📚 相关资料：刘祖洞等《遗传学》（第3版）。近亲婚配使同种隐性致病基因相遇的机会大增，后代隐性纯合个体的比例显著升高，故法律禁止近亲结婚；通过遗传咨询推算再发风险率、必要时进行产前诊断，是减少遗传病患儿出生的重要措施。

【疑难3】孟德尔的研究方法对今天的科学研究有哪些可迁移之处？

①材料与问题情境的选择——恰当的材料让复杂问题变得可测量；

②由简到繁——先抓住一对变量，把复杂系统拆成可控单元；

③量化与统计——把定性描述变成可计数、可比较的数据，让规律从数据中显现；

④假说—演绎 + 独立验证——提出假说后主动设计检验性实验，用"尚未发生的结果"来裁决真假。

⚠️ 辨析提示：第④条最容易被误读——有人以为"能解释现有数据"就是科学结论，其实能否被一个独立设计的实验证伪，才是假说地位的来源。摩尔根证明基因位于染色体上、袁隆平用杂交水稻验证杂种优势，走的都是这条路径。

📚 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》。孟德尔获得成功的重要原因包括：正确选择实验材料、采用由简单到复杂的分析顺序、运用统计学处理实验数据、以及在假说基础上设计测交实验进行验证；这些方法对科学探究具有普遍的方法论价值。

【真题演练】

真题1 （2022年1月·浙江卷）

番茄的紫茎对绿茎为完全显性。欲判断一株紫茎番茄是否为纯合子，下列方法不可行的是（　　）

A．让该紫茎番茄自交

B．与绿茎番茄杂交

C．与纯合紫茎番茄杂交

D．与杂合紫茎番茄杂交

答案：C

解析：C 不可行——与纯合紫茎（AA）杂交，后代一定全是紫茎（AA 或 Aa），无论待测个体是纯合还是杂合都无法区分；A 可行，自交后代若发生性状分离（出现绿茎）即为杂合子，这是植物最简便的方法；B 可行，与绿茎（aa）测交，后代若出现绿茎即为杂合子；D 可行，与杂合紫茎（Aa）杂交，若待测个体为纯合（AA），后代全为紫茎，若为杂合则后代会出现绿茎。⚠️ 辨析提示：判断纯合子的关键，在于所选亲本能否暴露待测个体携带的隐性等位基因。隐性纯合亲本（如 aa）能提供这种暴露作用——若待测个体为杂合（Aa），杂交后代会出现隐性性状；而显性纯合亲本（AA）与任何显性个体杂交，后代均为显性，无法区分纯合与杂合。

真题2 （2017·浙江卷）

水稻的抗病与感病为一对相对性状，抗病（R）对感病（r）为显性，三对抗病基因位于不同染色体上。现有甲（R₁R₁r₂r₂r₃r₃）、乙（r₁r₁R₂R₂r₃r3）、丙（r₁r₁r₂r₂R₃R₃）三个水稻抗病品种，抗病品种的选育可用 PCR 方法对基因进行鉴定。为在较短时间内将甲、乙、丙三个品种中的抗病基因整合，选育新的纯合抗病植株，下列育种步骤的正确排序是（　　）

a．甲×乙，得到 F₁

b．用 PCR 方法选出 R₁R₁R₂R₂R₃R₃ 植株

c．R₁r₁R₂r₂r₃r₃ 植株×丙，得到不同基因型的子代

d．用 PCR 方法选出 R₁r₁R₂r₂R₃r₃ 植株，然后自交得到不同基因型的子代

答案：a→c→d→b

解析：目标是 R₁R₁R₂R₂R₃R₃，三对基因都纯合——①a：先让甲与乙杂交，把 R₁ 与 R₂ 组合到同一个 F₁（R₁r₁R₂r₂r₃r₃）中；②c：F₁ 与丙（提供 R₃）杂交，把第三对抗病基因也引入；③d：用 PCR 选出其中的双杂合个体（R₁r₁R₂r₂R₃r₃）自交，得到各种基因型的子代；④b：最后用 PCR 从子代中直接选出三对基因全部纯合的 R₁R₁R₂R₂R₃R₃ 植株。⚠️ 辨析提示：此路径之所以"较快"，是因为每一步都用 PCR 做了精准筛选，免去了杂交育种中"连续自交、逐代淘汰"的大量年份；这正体现了孟德尔方法在现代技术下的延伸。

真题3 （2016·全国卷）

人类 ABO 血型由 9 号染色体上的 3 个复等位基因（Iᴬ、Iᴮ 和 i）决定。若一 AB 型血红绿色盲男性和一 O 型血红绿色盲携带者的女性婚配，下列叙述不正确的是（　　）

A．他们生 A 型血色盲男孩的概率为 1/8

B．他们生的女儿色觉应该全部正常

C．他们 A 型血色盲儿子和 A 型血色觉正常女性婚配，有可能生 O 型血色盲女儿

D．他们 B 型血色盲女儿和 AB 型血色觉正常男性婚配，生 B 型血色盲男孩的概率为 1/4

答案：B

解析：B 错误——男性基因型为 IᴬIᴮXʰY，女性为 iiXᴴXʰ，女儿必从父亲获得 Xʰ，从母亲可能获得 Xʰ，因此女儿色觉一半可能正常、一半可能色盲，并非全部正常；A 正确，A 型血（Iᴬi）概率为 1/2，色盲男孩（XʰY）概率为 1/4，二者组合为 1/8；C 正确，A 型血色盲儿子为 IᴬiXʰY，与 A 型色觉正常女性婚配，可产生 iiXʰXʰ 的 O 型色盲女儿；D 正确，B 型色盲女儿为 IᴮiXʰXʰ，与 AB 型色觉正常男性（IᴬIᴮXᴴY）婚配，B 型概率 1/2、色盲男孩概率 1/2，组合为 1/4。⚠️ 辨析提示：本题考查的是"概率相乘"与"性别约束"两条规则同时生效——伴性遗传中，某一性别的发病率与另一性别不同，计算时必须先定性别再组合。

【下期预告】

孟德尔通过一系列豌豆杂交实验，运用假说-演绎法，提出了遗传学的两大基本定律，奠定了现代遗传学的基础。可有一个更根本的问题被悬着：孟德尔说的"遗传因子"在哪里？它们既然成对存在、又会在形成配子时分离，十九世纪末的细胞学与遗传学，究竟靠什么证据把两者对上号？请看下期必修2 2.1 减数分裂和受精作用（一），从细胞层面看"等位基因的分离"和“非等位基因的自由组合”到底怎样发生。

【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，2019：8-13.

[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2节 孟德尔的豌豆杂交实验（二） 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] 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 教学建议.

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