01 分离定律（孟德尔的豌豆实验）

豌豆作为遗传实验材料的优点

豌豆是两性花，在未开放时，它的花粉会落到同一朵花的雌蕊的柱头上，从而完成受粉，这种传粉方式叫做自花传粉，也叫自交。

TIP

有些植物（如玉米）为单性花。它的花中只有雄蕊的，叫雄花。

只有雌蕊的，叫雌花。

一株玉米上同时能开出雄花和雌花，玉米雄花的花粉落在自身植株的雌花的柱头上，所玩成的传粉过程也属于自交。

自花传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。

总结：

①豌豆是自花传粉，闭花受粉的植物，在自然状态下一般都是纯种。

②豌豆的不同品种之间具有易于区分的相对性状，并且能够稳定遗传给后代。

③豌豆花大，易于人工授粉操作。

④一次繁殖产生子代数量多，种子留在豆荚内，便于统计分析。

TIP

• 一种生物的同一性状的不同表现类型，叫作相对性状。

杂交操作

一对相对性状的杂交实验

孟德尔用纯种高茎豌豆和纯种矮茎豌豆作亲本（用 P 表示）进行杂交（cross）。

他惊奇地发现，无论用高茎豌豆作母本（正交），还是作父本（反交），杂交后产生的第一代（简称子一代，用 $F_1$ 表示）总是高茎的。

为什么子一代都是高茎而没有矮茎的呢？

孟德尔带着疑惑，用子一代自交，结果在第二代（简称子二代，用 $F_2$ 表示）植株中，不仅有高茎的，还有矮茎的。

为什么子一代没有矮茎的，而子二代又出现了矮茎的呢？

看来矮茎性状在子一代中只是隐而未现。孟德尔把 $F_1$ 中显现出来的性状，叫作显性性状，如高茎；未显现出来的性状，叫作隐性性状，如矮茎。

后来，人们将杂种后代中同时出现显性性状和隐性性状的现象，叫作性状分离。

孟德尔没有停留在对实验现象的观察和描述上。而是对 $F_2$ 中的不同相对性状的个体进行数量统计。结果在所得的 1064 株 $F_2$ 植株中，787 株是高茎，277 株是矮茎，高茎与矮茎的性状分离比接近 3:1。

对分离现象的解释

孟德尔在观察和统计分析的基础上，果断摒弃了前人融合遗传的观点，通过严谨的推理和大胆的想象，对分离现象的原因提出了如下假说：

（1）生物的性状是由遗传因子决定的。这些因子就像一个个独立的颗粒，既不会相互融合，也不会在传递中消失。每个因子决定一种特定的性状，其中决定显性性状的为显性遗传因子，用大写字母（如 D）来表示；决定隐性性状的为隐性遗传因子，用小写字母（如 d）来表示。

（2）在体细胞中，遗传因子是成对存在的。例如，纯种高茎豌豆的体细胞中有成对的遗传因子 DD，纯种矮茎豌豆的体细胞中有成对的遗传因子 dd。像这样遗传因子组成相同的个体叫作纯合子。

因为 $F_1$ 自交的后代中出现了隐性性状，所以在 $F_1$ 的体细胞中必然含有隐性遗传因子；而 $F_1$ 表现的是显性性状，因此 $F_1$ 的体细胞中的遗传因子应该是 Dd。像这样，一对遗传因子的两个并不相同的个体叫作杂合子。

（3）生物体在形成生殖细胞时————配子时，成对的遗传因子彼此分离，分别进入不同的配子中。配子中只含有每对遗传因子中的一个。

（4）受精时，雌雄配子的结合是随机的。例如，含遗传因子 D 的配子，既可以与含遗传因子 D 的配子结合，又可以与含遗传因子 d 的配子结合。

下图表示雌雄两个个体，如果形成下一代，配子形成的可能有哪些情况。

对分离现象解释的验证

孟德尔的假说合理地解释了豌豆一对相对性状杂交实验中出现的性状分离现象，但是一种正确的假说仅能解释已有的实验结果是不够的，还应该能够预测另外一些实验的结果。如果实验结果与预测相符，这个假说就得到了验证。

孟德尔巧妙地设计了测交（test cross）实验，让 $F_1$ 与隐性纯合子杂交。以 $F_1$ 高茎豌豆（Dd）与隐性纯合子矮茎豌豆（dd）杂交为例，孟德尔根据假说，推出测交后代中高茎和矮茎植株的数量比应为 1:1。如右图。

测交实验的结果是，在得到的 166 株后代中，87 株是高茎的，79 株是矮茎的，高茎与矮茎植株的数量比接近 1:1。

孟德尔测交实验的结果验证了他的假说。

分离定律

孟德尔一对相对性状的实验结果及其解释，后人把它归纳为孟德尔第一定律，又称分离定律：

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。

分离定律在生物的遗传中具有普遍性。例如，小麦的高杆和矮杆、家鸡的羽腿和光腿等相对性状的遗传均遵循分离定律。

两只白色绵羊生出黑色的小羊，分母正常而其子女患白化病等性状分离现象，也是控制相关性状的遗传因子遵循分离定律遗传的结果。

假说 - 演绎法

在观察和分析基础上提出问题以后，通过推理和想象提出解释问题的假说，根据假说进行演绎推理，推出预测的结果，再通过实验来检验。

如果实验结果与预测相符，就可以认为假说是正确的，反之，则可以认为假说是错误的。

这是现代科学研究中常用的一种科学方法，叫做假说——演绎法。

相关名词总结

(1) 交配类

杂交：基因型不同的个体交配，符号：$\times$

自交：基因型相同的个体交配，符号:$⨂$

测交：待测个体与隐性个体交配 (属于杂交)。

(2) 性状类

性状：生物体的形态特征或生理特性。

相对性状：同种生物同一性状的不同表现类型。

显性性状：具有相对性状的两个纯合亲本杂交所产生的子一代显现出来的性状。

隐性性状：具有相对性状的两个纯合亲本杂交所产生的子一代未显现出来的性状。

性状分离：杂种自交后代中，同时出现显性性状和隐性性状的现象。

(3) 基因类

等位基因：控制相对性状的基因，如 D 和 d。

显性基因：控制显性性状的基因，如 D。

隐性基因：控制隐性性状的基因，如 d。

(4) 个体类

表型：生物个体表现出来的性状，如豌豆的高茎、矮茎。

基因型：与表型相关的基因组成，如 DD、Dd、dd。

纯合体 (纯合子、纯种):由相同基因的配子结合成的合子发育成的个体，如 DD、dd。

杂合体 (杂合子、杂种):由不同基因的配子结合成的合子发育成的个体，如 Dd。

例题

题 1

解

$D$

题 2

解

$D$ 应该是双性花。

题 3

解

$A$ 应该在花蕾期就进行去雄，不然就晚了。