高考生物中遗传学之基因的自由组合定律，超详细！
考点一、自由组合遗传图解
考点二、自由组合定律的实质、时间、范围
1.实质：非同源染色体上的非等位基因自由组合。
2.时间：减数第一次分裂后期。
3.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。
考点三、孟德尔获得成功的原因
1.正确选材(豌豆)；
2.对相对性状遗传的研究，从一对到多对；
3.对实验结果进行统计学的分析；
4.运用假说—演绎法(包括“提出问题→提出假说→演绎推理→实验验证→得出结论”五个基本环节)这一科学方法。
技能方法
1.基因分离定律和自由组合定律关系及相关比例图解
2.根据子代表现型及比例推测亲本基因型
规律：根据子代表现型比例拆分为分离定律的分离比，确定每一相对性状的亲本基因型，再组合。如：
①9∶3∶3∶1⇒(3∶1)(3∶1)⇒(Aa×Aa)(Bb×Bb)；
②1∶1∶1∶1⇒(1∶1)(1∶1)⇒(Aa×aa)(Bb×bb)；
③3∶3∶1∶1⇒(3∶1)(1∶1)⇒(Aa×Aa)(Bb×bb)；
④3∶1⇒(3∶1)×1⇒(Aa×Aa)×(BB×BB)或(Aa×Aa)×(BB×Bb)或(Aa×Aa)×(BB×bb)或(Aa×Aa)(bb×bb)。
3.自由组合规律的计算方法
（1）某一基因型的个体所产生配子种类数等于2n种(n为等位基因对数)。
（2）两基因型不同的个体杂交，配子间结合方式种类数等于各亲本产生配子种类数的乘积。
（3）两基因型已知的双亲杂交，子代基因型(或表现型)种类数等于将各性状分别拆开后，各自按分离定律求出子代基因型(或表现型)种类数的乘积。
（4）某一具体子代基因型或表现型所占比例应等于按分离定律拆分，将各种性状及基因型所占比例分别求出后，再组合并乘积。
4.自由组合9：3：3：1相关变形
5.自由组合定律的验证
(1)常用方法：植物体常采用测交法或自交法；动物体常采用测交法。自交后的比例为9∶3∶3∶1；测交后的比例为1∶1∶1∶1。
(2)结果分析：若出现相应性状的分离比，则符合自由组合定律；否则，不符合自由组合定律。
6.基因的自由组合定律的实质及细胞学基础
(1)实质：在进行减数分裂的过程中，同源染色体上的等位基因彼此分离，非同源染色体上的非等位基因自由组合。
(2)适用条件
①有性生殖的真核生物。
②细胞核内染色体上的基因。
③两对或两对以上位于非同源染色体上的非等位基因。
(3)细胞学基础：基因的自由组合定律发生在减数分裂的第一次分裂后期。
基础达标
1．纯合的黄色皱粒豌豆与绿色圆粒豌豆杂交，得F1代，F1代自交得F2代，F2代中性状不同于亲本的个体所占的比例为：（ ）
A．9/16 B．5/8
C．3/8 D．1/4
【答案】B
【解析】
依题意可知，纯合的黄色皱粒豌豆与绿色圆粒豌豆的基因型分别为YYrr、yyRR，F1的基因型为YyRr，F2的表现型及其比例为黄色圆粒豌豆（Y_R_）:黄色皱粒豌豆（Y_rr）:绿色圆粒豌豆（yyR_）:绿色皱粒豌豆（yyrr）＝9:3:3:1,其中不同于亲本的表现型为黄色圆粒豌豆和绿色皱粒豌豆，所占比例为9/16＋1/16＝5/8，B项正确，A、C、D三项均错误。
2．在家鼠遗传实验中，一黑色家鼠与白色家鼠杂交（白色与黑色由两对遗传因子控制且独立遗传），F1均为黑色。F1个体间雌雄交配得F2，F2中出现黑色：浅黄色：白色=9:6:1，则F2浅黄色个体中纯合子比例为（ ）
A．1/2 B．1/3
C．1/4 D．1/8
【答案】B
【解析】
依题意可知，该两对相对性状的遗传遵循基因的自由组合定律，若用Y和y、S和s表示相关的两对遗传因子，则F1的基因型为YySs，F2的表现型及其比例为黑色（Y_S_）∶浅黄色（yyS_＋Y_ss）∶白色（yyss）＝9∶6∶1，在中浅黄色个体中，纯合子的基因型为yySS和YYss，其数量各占1份，其余均为杂合子，所以F2浅黄色个体中纯合子比例为2/6＝1/3，B项正确，A、C、D三项均错误。
3．在小鼠的一个自然种群中，体色有黄色（Y）和灰色（y），尾巴有短尾（D）和长尾（d），两对相对性状的遗传符合基因的自由组合定律.任取一对黄色短尾个体经多次交配，F1的表现型为：黄色短尾：黄色长尾：灰色短尾：灰色长尾=4：2：2：1.实验中发现有些基因型有致死现象（胚胎致死）.以下说法错误的是（ ）
A. 黄色短尾亲本能产生4种正常配子
B. F1中致死个体的基因型共有4种
C. 表现型为黄色短尾的小鼠的基因型只有1种
D. 若让F1中的灰色短尾雌雄鼠自由交配，则F2中灰色短尾鼠占2/3
【答案】B
【解析】
根据F1的表现型为：黄色短尾：黄色长尾：灰色短尾：灰色长尾=4：2：2：1可知，亲本黄色短尾是双杂合个体，减数分裂能产生4种配子，故A正确；根据F1中黄色：灰色=2:1，说明纯合的黄色（YY）死亡，同理短尾：长尾=2:1，说明纯合短尾DD死亡，因此死亡个体有5种基因型，故B错误；根据题干可知，黄色短尾小鼠的基因型都是YyDd，故C正确；F1的灰色短尾鼠的基因型是yyDd，其自由交配由于DD死亡，因此F2中yyDd的概率为2/3，故D正确。
4．下图表示基因在染色体上的分布情况，其中不遵循基因自由组合规律的相关基因是（ ）
【答案】A
【解析】
基因的自由组合定律的实质是：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，即非同源染色体上的非等位基因的遗传遵循基因的自由组合定律。据图可知，等位基因Aa和Dd、Bb和Cc属于位于同源染色体上的非等位基因，不遵循基因的自由组合定律，其余各等位基因间的遗传均遵循基因的自由组合定律，故A项符合题意，B、C、D项不符合题意。
5．基因为AaBbDdEeGgHhKk的个体自交，假定这7对等位基因自由组合，则下列有关其子代的叙述，不正确的是（ ）
A.1对等位基因杂合、6对等位基因纯合的个体出现的概率为7/128
B.3对等位基因杂合、4对等位基因纯合的个体出现的概率为35/128
C.5对等位基因杂合、2对等位基因纯合的个体出现的概率为67/256
D.7对等位基因纯合个体出现的概率与7对等位基因杂合的个体出现的概率相同
【答案】C
【解析】
分析亲本基因型可知，每一对基因纯合和杂合的几率都是1/2。所以子代1对等位基因杂合、6对等位基因纯合的概率为C71x1/2×（1/2）6=7/128，A正确；3对等位基因杂合、4对等位基因纯合的概率为C73x(1/2)3×(1/2)4=35/128，B正确；5对等位基因杂合、2对等位基因纯合的概率为C75×(1/2)5×(1/2)2=21/128，C错误；7对等位基因纯合子出现的概率与7对等位基因杂合子出现的概率相同，都为1/2×1/2×1/2×1/2×1/2×1/2×1/2=1/128，D正确。
【能力提升】
1.在孟德尔两对相对性状杂交实验中，F1黄色圆粒豌豆(YyRr)自交产生F2。下列表述正确的是（ ）
A．F1产生4个配子，比例为1∶1∶1∶1
B．F1产生基因型为YR的卵细胞和基因型为YR的精子数量之比为1∶1
C．基因自由组合定律是指F1产生的4种类型的精子和卵细胞可以自由组合
D．F1产生的精子中，基因型为YR和基因型为yr的比例为1∶1
【答案】Ｄ
【解析】
在孟德尔两对相对性状的遗传实验中，F1(YyRr)在进行减数分裂时可产生4种比例相等的配子，而不是4个；且卵细胞的数量要远远少于精子的数量；基因的自由组合定律是在F1产生配子时起作用，其实质是减数分裂形成配子时，位于非同源染色体上的非等位基因自由组合。综上判断D项正确。
2．某生物的三对等位基因(Aa、Bb、Ee)分别位于三对同源染色体上，且基因A、b、e分别控制①②③三种酶的合成，在三种酶的催化下可使一种无色物质经一系列转化变为黑色素。假设该生物体内黑色素的合成必须由无色物质转化而来，如图所示：
现有基因型为AaBbEe的两个亲本杂交，出现黑色子代的概率为（ ）
A．1/64 B．8/64
C．3/64 D．27/64
【答案】C
【解析】
假设该生物体内的黑色素的合成只能由无色物质转化而来，则黑色个体的基因型是A__bbee，则AaBbEe×AaBbEe产生A__bbee的比例为3/4×1/4×1/4＝3/64。
3.在家蚕遗传中，蚁蚕(刚孵化的蚕)体色的黑色与淡赤色是一对相对性状，黄茧和白茧是一对相对性状(控制这两对相对性状的基因自由组合)，两个杂交组合得到的子代(足够多)数量比见下表，则以下叙述中错误的是（ ）
A．黑色对淡赤色为显性，黄茧对白茧为显性
B．组合一中两个亲本的基因型和表现型不相同
C．组合二中亲本的基因型和子代的基因型相同
D．组合一和组合二的子代中白茧淡赤蚁的基因型完全相同
【答案】B
【解析】
由于组合一后代黄茧∶白茧＝3∶1，黑色∶淡赤色＝3∶1，则黄茧对白茧为显性(相关基因用A、a表示)，黑色对淡赤色为显性(相关基因用B、b表示)。由组合一后代比例为9∶3∶3∶1，可知两亲本均为黄茧黑蚁，基因型为AaBb。组合二后代全部为白茧，黑色∶淡赤色＝1∶1，可知亲本基因型为aaBb×aabb，根据遗传图解可知后代基因型为aaBb、aabb，所以A、C项正确，B项错误。白茧淡赤色个体的基因型为aabb，所以D项正确。
4.假如水稻的高秆(D)对矮秆(d)为显性，抗病(R)对易染病(r)为显性。现有一高秆抗病的亲本水稻和矮秆易染病的亲本水稻杂交，产生的F1再和隐性类型进行测交，结果如图所示(两对基因位于两对同源染色体上)。请问F1的基因型为（ ）
A．DdRR和ddRr
B．DdRr和ddRr
C．DdRr和Ddrr
D．ddRr
【答案】C
【解析】
因测交后代比例不是1∶1∶1∶1，可见F1并非全是DdRr，测交后代中易染病的较多，故F1中还有基因型为Ddrr的个体。
5.科研人员为探究某种鲤鱼体色的遗传，做了如下实验：用黑色鲤鱼与红色鲤鱼杂交，F1全为黑鲤，F1自交结果如下表所示。根据实验结果，判断下列推测错误的是（ ）
A．鲤鱼体色中的黑色是显性性状
B．鲤鱼的体色由细胞核中的基因控制
C．鲤鱼体色的遗传遵循自由组合定律
D．F1与隐性亲本杂交，后代中黑鲤与红鲤的比例为1∶1
【答案】Ｄ
【解析】
根据F1自交结果黑色∶红色为15∶1，可推知鲤鱼体色的遗传受两对等位基因控制，遵循孟德尔的自由组合定律。由黑色∶红色为15∶1，可推知红色性状由双隐性基因决定，其他为黑色。根据F1测交遗传图解可知测交会产生两种表现型，比例为3∶1。
【终极闯关】
1．(2013·天津卷，5)
大鼠的毛色由独立遗传的两对等位基因控制。用黄色大鼠与黑色大鼠进行杂交实验，结果如图。据图判断，下列叙述正确的是（ ）
A．黄色为显性性状，黑色为隐性性状
B．F1与黄色亲本杂交，后代有两种表现型
C．F1和F2中灰色大鼠均为杂合子
D．F2黑色大鼠与米色大鼠杂交，其后代中出现米色大鼠的概率为1/4
【答案】B
【解析】
根据遗传图谱F2出现9∶3∶3∶1的分离比可知，大鼠的毛色遗传符合基因的自由组合定律。设亲代黄色、黑色大鼠基因型分别为AAbb、aaBB，则F1为AaBb(灰色)，F2中A_B_(灰色)、A_bb(黄色)、aaB_(黑色)、aabb(米色)。由此判断大鼠的毛色遗传为基因互作，A选项错误；F1 AaBb×AAbb(黄色亲本)→A_Bb(灰色)、A_bb(黄色)，B选项正确；F2中的灰色大鼠有AABB的纯合子，C选项错误；F2黑色大鼠与米色大鼠杂交，其后代中出现米色大鼠的概率为，D选项错误。
2.（2015.海南卷.12）下列叙述正确的是（ ）
A．孟德尔定律支持融合遗传的观点
B．孟德尔定律描述的过程发生在有丝分裂中
C．按照孟德尔定律，AaBbCcDd个体自交，子代基因型有16种
D．按照孟德尔定律，对AaBbCc个体进行测交，测交子代基因型有8种
【答案】D
【解析】
孟德尔定律的前提是遗传因子独立存在，不相互融合，A错误；孟德尔定律描述的过程发生在减数分裂中，B错误；按照孟德尔定律，AaBbCcDd个体自交，子代基因型有3x3x3=27种，C错误；按照孟德尔定律，对AaBbCc个体进行测交，测交子代基因型有2x2x2=8种，D正确。
3. （2015.上海卷.26）
早金莲由三对等位基因控制花的长度，这三对基因分别位于三对同源染色体上，作用相等且具叠加性。已知每个显性基因控制花长为5mm，每个隐性基因控制花长为2mm。花长为24mm的同种基因型个体相互授粉，后代出现性状分离，其中与亲本具有同等花长的个体所占比例是（ ）
A．1/16 B．2/16
C．5/16 D．6/16
【答案】D
【解析】
由“花长为24mm的同种基因型个体相互授粉，后代出现性状分离”说明花长为24mm的个体为杂合子，再结合“每个显性基因控制花长为5mm，每个隐性基因控制花长为2mm且早金莲由三对等位基因控制花的长度，这三对基因分别位于三对同源染色体上，作用相等且具叠加性”可推知花长为24mm的个体为杂合子，且个体中含4个显性基因和2个隐性基因。假设该个体基因型为AaBbCC,则基因型相同的这样的个体互交后代含4个显性基因和两个隐性基因的基因型有：AAbbCC、aaBBCC、AaBbCC，这三种基因型在后代中所占的比例为：1/4×1/4×1+1/4×1/4×1+1/2×1/2×1=6/16；答案选D。
4.（2014.全国大纲卷34）
现有4个小麦纯合品种，即抗锈病无芒、抗锈病有芒、感锈病无芒、感锈病有芒，已知抗锈病对感锈病为显性，无芒对有芒为显性，且这两对相对性状各由一对等位基因控制。若用上述四个品种组成两个杂交组合，使其F1均为抗锈病无芒，且这两个杂交组合的F2表现型及其数量比完全一致。回答问题：
（1）为实现上述目的，理论上必需满足的条件有：在亲本中控制这两对相对性状生物两对等位基因必须位于 ______，在形成配子时非等位基因要______，在受精时雌雄配子要______，而且每种合子（受精卵）的存活率也要______。那么，这两个杂交组合分别是______和______ 。
（2）上述两个杂交组合的全部F2植株自交得到F3种子，1个F2植株上所结的全部F3种子种在一起，长成的植株称为1个株系。理论上，在所有F3株系中，只表现出一对性状分离的株系有4种，那么，在这4种株系中，每种株系的表现型及其数量比分别是______，______，和______。
【答案】
（1）非同源染色体；自由组合；随即结合；相等；
抗锈病无芒 × 感锈病有芒；抗锈病有芒× 感锈病无芒
（2）抗锈病无芒 ：抗锈病有芒 = 3 ：1；抗锈病无芒：感锈病无芒 = 3：1；感锈病无芒 ：感锈病有芒 = 3：1；抗锈病有芒 = 3：1感锈病有芒 = 3：1
【解析】
（1）根据遗传的基因自由组合定律可以知道：能够自由组合的是非同源染色体上的非等位基因， 在减数第一次分裂时非同源染色体上的非等位基因自由组合，其不同类型的雌雄配子彼此结合的概率也相同。又根据题目要求F1均为抗锈病无芒个体，且在其后代F2中的表现性和数量比完全相同，则其杂交后所得的F1的基因型也相同，则根据这两个条件可以得出其杂交组合只能为：抗锈病无芒 × 感锈病有芒和抗锈病有芒 × 感锈病无芒。
（2）设抗锈病性状由T基因控制，无芒性状由D基因控制，则在F2自交后代F3中只出现一对性状分离的个体必然只含有一对等位基因，另一个性状必为纯合体。所以，F2中符合要求的个体的基因型为：
TTDd（抗锈病无芒）、TtDD（抗锈病无芒）、ttDd（感抗锈病无芒）、Ttdd（抗锈病有芒）。
TTDd（抗锈病无芒）自交，后代为抗锈病无芒：抗锈病有芒=3：1；
TtDD（抗锈病无芒）自交，后代为抗锈病无芒：感锈病无芒=3：1；
ttDd（感锈病无芒）自交，后代为感锈病无芒：感锈病有芒=3：1；
Ttdd（抗锈病有芒）自交，后代为抗锈病有芒：感锈病有芒=3：1。
5.（2015.福建卷.28）
鳟鱼的眼球颜色和体表颜色分别由两对等位基因A、a和B、b控制。现以红眼黄体鳟鱼和黑眼黑体鳟鱼为亲本，进行杂交实验，正交和反交结果相同。实验结果如图所示。请回答：
（1）在鳟鱼体表颜色性状中，显性性状是______。亲本中的红眼黄体鳟鱼的基因型是______。
（2）已知这两对等位基因的遗传符合自由自合定律，理论上F2还应该出现______性状的个体，但实际并未出现，推测其原因可能是基因型为______的个体本应该表现出该性状，却表现出黑眼黑体的性状。
（3）为验证（2）中的推测，用亲本中的红眼黄体个体分别与F2中黑眼黑体个体杂交，统计每一个杂交组合的后代性状及比例。只要其中有一个杂交组合的后代______，则该推测成立。
（4）三倍体黑眼黄体鳟鱼具有优良的品质。科研人员以亲本中的黑眼黑体鳟鱼为父本，以亲本中的红眼黄体鳟鱼为母本，进行人工授精。用热休克法抑制受精后的次级卵母细胞排出极体，受精卵最终发育成三倍体黑眼黄体鳟鱼，其基因型是______。由于三倍体鳟鱼______，导致其高度不育，因此每批次鱼苗均需重新育种。
【答案】
（1）黄体（或黄色） aaBB
（2）红眼黑体 aabb
（3）全部为红眼黄体
（4）AaaBBb不能进行正常的减数分裂，难以产生正常配子（或在减数分裂过程中，染色体联会紊乱，难以产生正常配子）
【解析】
（1）孟德尔把F1中显现出来的性状，叫做显性性状，所以在体表颜色性状中，黄体为显性性状。亲本均为纯合子，颜色中黑眼位显性性状，所以亲本红眼黄体鳟鱼基因型为aaBB。
（2）符合自由组合定律会出现性状重组，则还应该出现红眼黑体个体，但实际情况是这种双隐性aabb个体表现为黑眼黑体。
（3）亲本红眼黄体基因型为aaBB，黑眼黑体推测基因型为aabb或A-bb，若子代全部表现为红眼黄体即说明有aabb。
（4）父本为黑眼黑体鳟鱼，配子应为ab或Ab，母本为红眼黄体，热休克法法抑制次级卵母细胞分裂，即配子为aaBB，形成黑眼黄体，两对均是显性性状，所以三倍体鱼的基因型为AaaBBb。三倍体在减数分裂时联会紊乱，难以形成正常配子，所以高度不育。