素养提升集训1——遗传的实验设计
一、刷难关
1．南瓜的果实中白色 $ (\mathrm{W}) $ 对黄色 $ (\mathrm{w}) $ 为显性。已知南瓜为雌雄同株异花植物。下列关于鉴定一株结白色果实的南瓜植株是纯合子还是杂合子的叙述，正确的是（ ）
A. 可通过与结黄色果实纯合子杂交来鉴定
B. 可通过与结白色果实纯合子杂交来鉴定
C. 不能通过该结白色果实植株自交来鉴定
D. 不能通过与结白色果实杂合子杂交来鉴定
答案：A
解析：据题意可知，将该结白色果实植株与结黄色果实纯合子 $ (\mathrm{w}\mathrm{w}) $ 杂交，如果后代都结白色果实，则被鉴定株是纯合子；如果后代既有结白色果实的也有结黄色果实的，则被鉴定株是杂合子， $ \mathrm{A} $ 正确。该植株与结白色果实纯合子 $ (\mathrm{W}\mathrm{W}) $ 杂交，后代都结白色果实，不能通过该方式来鉴定， $ \mathrm{B} $ 错误。该结白色果实植株自交，如果后代都结白色果实，则被鉴定株是纯合子；如果后代既有结白色果实的也有结黄色果实的，则被鉴定株是杂合子， $ \mathrm{C} $ 错误。该结白色果实植株与结白色果实杂合子杂交，如果后代都结白色果实，则被鉴定株是纯合子；如果后代既有结白色果实的也有结黄色果实的，则被鉴定株是杂合子， $ \mathrm{D} $ 错误。
2．果蝇的长翅 $ (\mathrm{V}) $ 对残翅 $ (\mathrm{v}) $ 为显性。但是，当长翅品系的幼虫在 $ 35℃ $ 的温度条件下培养 $ ( $ 正常培养温度为 $ 25℃) $ 时，长成的成体果蝇是残翅的，这种现象称为“表现性状模拟”。现有一只残翅果蝇，要判断该残翅果蝇是正常残翅个体 $ (\mathrm{v}\mathrm{v}) $ ，还是发生了“表现性状模拟”，则应选用的配种方案和培养温度条件分别是（ ）
A. 与异性正常残翅果蝇交配、 $ 25℃ $
B. 与异性正常长翅果蝇交配、 $ 35℃ $
C. 与异性正常残翅果蝇交配、 $ 35℃ $
D. 与异性正常长翅果蝇交配、 $ 25℃ $
答案：A
解析：判断残翅果蝇是正常残翅个体 $ (\mathrm{v}\mathrm{v}) $ 还是发生了“表现性状模拟”，应让其测交后代在正常培养温度 $ (25℃) $ 下发育，观察后代的表型即可。即让这只残翅果蝇与在正常培养温度 $ (25℃) $ 下发育成的异性正常残翅果蝇 $ ( $ 基因型为 $ \mathrm{v}\mathrm{v}) $ 交配，并使其后代在正常培养温度 $ (25℃) $ 下发育，若后代均为残翅，则这只果蝇为正常残翅个体；若后代有长翅出现，则说明这只果蝇发生了“表现性状模拟”， $ \mathrm{A} $ 符合题意。
3．“保障粮食安全，端牢中国饭碗”是国家安全的重要基石，种业是农业战略性、基础性核心产业。在玉米新品种的培育过程中，研究人员设计了“三交法”，即两个亲本杂交得到的 $ {\mathrm{F}}_{1} $ 杂种与另一亲本杂交，可表示为（A×B） $ ×\mathrm{C} $ 。已知A品种玉米具有抗大斑病性状 $ (\mathrm{T}\mathrm{T}) $ ，B品种玉米具有耐密性状 $ (\mathrm{d}\mathrm{d}) $ ，C品种玉米具有早熟性状 $ (\mathrm{e}\mathrm{e}) $ ，三种性状是独立遗传的，且A、B、C均为纯合子。为培育具有上述三种优良性状的纯合玉米新品种，下列叙述正确的是（ ）
A. （A×B） $ ×\mathrm{C} $ ， $ {\mathrm{F}}_{2} $ 均具有耐密、早熟性状
B. （A×C） $ ×\mathrm{B} $ ， $ {\mathrm{F}}_{2} $ 约有 $ \dfrac{1}{8} $ 的植株属于目标品种
C. 抗大斑病耐密新品种的选育，只需要在高密度下种植并选育即可
D. （A×C） $ ×\mathrm{B} $ 与（B×C） $ ×\mathrm{A} $ 得到的子代均须连续自交才能获得目标品种
答案：D
解析： $ \mathrm{A} $ 与 $ \mathrm{B} $ 杂交， $ {\mathrm{F}}_{1} $ 为 $ \mathrm{T}\mathrm{t}\mathrm{D}\mathrm{d}\mathrm{E}\mathrm{E} $ ， $ {\mathrm{F}}_{1} $ 与 $ \mathrm{C} $ 杂交， $ {\mathrm{F}}_{2} $ 不具有耐密 $ (\mathrm{d}\mathrm{d}) $ 、早熟 $ (\mathrm{e}\mathrm{e}) $ 的性状， $ \mathrm{A} $ 错误； $ \mathrm{A} $ 与 $ \mathrm{C} $ 杂交， $ {\mathrm{F}}_{1} $ 为 $ \mathrm{T}\mathrm{t}\mathrm{D}\mathrm{D}\mathrm{E}\mathrm{e} $ ， $ {\mathrm{F}}_{1} $ 与 $ \mathrm{B} $ 杂交， $ {\mathrm{F}}_{2} $ 中抗大斑病耐密早熟的纯合子 $ (\mathrm{T}\mathrm{T}\mathrm{d}\mathrm{d}\mathrm{e}\mathrm{e}) $ 的比例为0， $ \mathrm{B} $ 错误；选育抗大斑病耐密的新品种时，只在高密度下种植并选育，能得到表型为耐密的个体，但无法选育抗大斑病的个体， $ \mathrm{C} $ 错误； $ (\mathrm{A}×\mathrm{C})×\mathrm{B} $ 与 $ (\mathrm{B}×\mathrm{C})×\mathrm{A} $ 得到的子代中有些个体同时具有题述三种优良性状所对应的基因，但为杂合子，因此需要连续自交才能获得目标品种， $ \mathrm{D} $ 正确。
4．某种观赏性植物为雌雄同株，其高茎、矮茎受等位基因A、 $ \mathrm{a} $ 控制，圆叶、尖叶受等位基因B、 $ \mathrm{b} $ 控制，两对等位基因分别位于两对同源染色体上。高茎圆叶植株甲自交所得的子代中高茎圆叶∶矮茎圆叶∶高茎尖叶∶矮茎尖叶 $ =7:1:3:1 $ 。回答下列问题：
（1） 这两对相对性状的遗传 （填“遵循”或“不遵循”）基因的自由组合定律，理由是 。
（2） 已知各种基因型的受精卵均可以正常发育，科研人员猜测子一代出现该比例的原因是亲本产生的某种基因型的雌配子或雄配子不能受精。据此推测，甲植株的基因型为 ，不能受精的配子的基因型是 。
（3） 该植物另有一对相对性状不耐寒与耐寒分别受等位基因 $ \mathrm{R} $ 、 $ \mathrm{r} $ 控制，该等位基因与A、 $ \mathrm{a} $ 的位置关系如图所示。
为获得耐寒高茎植株，扩大种植范围，科研人员用射线对基因型为 $ \mathrm{A}\mathrm{a}\mathrm{b}\mathrm{b}\mathrm{R}\mathrm{r} $ 的植株幼苗进行诱变处理，得到高茎尖叶耐寒植株（乙），已知染色体片段缺失不影响减数分裂及受精，但当同源染色体中两条染色体都片段缺失时该受精卵不能发育。针对植株乙的变异现象，有人提出2种假说：
假说 $ 1：\mathrm{R} $ 基因发生基因突变，变为 $ \mathrm{r} $ 基因；
假说 $ 2：\mathrm{R} $ 基因所在染色体发生部分片段缺失，导致细胞中缺少 $ \mathrm{R} $ 基因。
请你设计一次杂交实验进行验证。
实验方案：将该高茎尖叶耐寒植株（乙）进行 （填“自交”或“测交”），观察子代表型及比例。
预期结果和结论：
① 若子代表型及比例为 ，则假说1正确；
② 若子代表型及比例为 ，则假说2正确。
答案：（1） 遵循；两对等位基因分别位于两对同源染色体上
（2） $ \mathrm{A}\mathrm{a}\mathrm{B}\mathrm{b} $ ； $ \mathrm{a}\mathrm{B} $
（3） 自交
（3） ① 高茎尖叶耐寒∶矮茎尖叶耐寒 $ =3:1 $
② 高茎尖叶耐寒∶矮茎尖叶耐寒 $ =2:1 $
解析：（1） 自由组合定律的实质是减数分裂形成配子时非同源染色体上的非等位基因自由组合，已知两对等位基因 $ \mathrm{A} $ 、 $ \mathrm{a} $ 和 $ \mathrm{B} $ 、 $ \mathrm{b} $ 分别位于两对同源染色体上，因此两对相对性状的遗传遵循自由组合定律。
（2） 高茎圆叶植株甲自交所得的子代中高茎圆叶∶矮茎圆叶∶高茎尖叶∶矮茎尖叶 $ =7:1:3:1 $ ，说明高茎和圆叶是显性性状，高茎圆叶植株甲的基因型为 $ \mathrm{A}\mathrm{a}\mathrm{B}\mathrm{b} $ 。理论上来说，该个体自交子代中高茎圆叶∶矮茎圆叶∶高茎尖叶∶矮茎尖叶 $ =9:3:3:1 $ ，而实际高茎圆叶和矮茎圆叶各缺少2份，可推断不能受精的配子的基因型是 $ \mathrm{a}\mathrm{B} $ 。
（3） 根据题意分析，若为假说1，则该高茎尖叶耐寒植株（乙）基因型为 $ \mathrm{A}\mathrm{a}\mathrm{b}\mathrm{b}\mathrm{r}\mathrm{r} $ ；若为假说2， $ \mathrm{R} $ 基因所在染色体部分片段缺失，乙的基因型可表示为 $ \mathrm{A}\mathrm{a}\mathrm{b}\mathrm{b}\mathrm{r}\mathrm{O}(\mathrm{O} $ 表示染色体部分片段缺失 $ ) $ 。结合图示基因在染色体上的位置可知，要通过一次杂交实验进行验证，可选择将该高茎尖叶耐寒植株（乙）进行自交，观察子代表型及比例。
（3） ① 若为假说1，该植株产生的配子种类及比例为 $ \mathrm{A}\mathrm{b}\mathrm{r}:\mathrm{a}\mathrm{b}\mathrm{r}=1:1 $ ，子代表型及比例为高茎尖叶耐寒∶矮茎尖叶耐寒 $ =3:1 $ ；
② 若为假说2，该植株产生的配子种类及比例为 $ \mathrm{A}\mathrm{b}\mathrm{O}:\mathrm{a}\mathrm{b}\mathrm{r}=1:1 $ ，子代基因型及比例为 $ \mathrm{A}\mathrm{A}\mathrm{b}\mathrm{b}\mathrm{O}\mathrm{O}:\mathrm{a}\mathrm{a}\mathrm{b}\mathrm{b}\mathrm{r}\mathrm{r}:\mathrm{A}\mathrm{a}\mathrm{b}\mathrm{b}\mathrm{r}\mathrm{O}=1:1:2 $ ，当同源染色体中两条染色体都片段缺失时该受精卵不能发育，即基因型为 $ \mathrm{A}\mathrm{A}\mathrm{b}\mathrm{b}\mathrm{O}\mathrm{O} $ 的受精卵不能发育，因此子代表型及比例为高茎尖叶耐寒∶矮茎尖叶耐寒 $ =2:1 $ 。
5．某种动物的体色由两对等位基因 $ \mathrm{E} $ 、 $ \mathrm{e} $ 和 $ \mathrm{F} $ 、 $ \mathrm{f} $ 控制， $ \mathrm{E} $ 和 $ \mathrm{e} $ 分别控制黑色和白色，并且当 $ \mathrm{F} $ 存在时， $ \mathrm{E} $ 基因不能表达，某人做了相关的杂交实验，其部分结果如表所示。
亲本组合 | 子一代 $ ({\mathrm{F}}_{1}) $ | 子二代 $ ({\mathrm{F}}_{2}) $ |
白色×白色 | 白色 | 白色∶黑色 $ =13:3 $ |
请分析回答下列问题：
（1） 该实验反映了生物的一对相对性状可以由 对等位基因控制，该动物控制体色的基因的遗传 （填“遵循”或“不遵循”）基因自由组合定律。
（2） 两亲本白色个体的基因型为 。
（3） 如果 $ {\mathrm{F}}_{2} $ 黑色个体中雌雄个体数量相同，现让 $ {\mathrm{F}}_{2} $ 中的黑色个体随机交配，则产生的后代中杂合子所占的比例为 。
（4） 现有一黑色雄性个体和多只基因型为 $ \mathrm{e}\mathrm{e}\mathrm{f}\mathrm{f} $ （甲）、 $ \mathrm{e}\mathrm{e}\mathrm{F}\mathrm{F} $ （乙）的雌性个体，要确定黑色雄性个体的基因型，请设计杂交实验，并预测实验的结果和结论：
① 设计杂交实验： 。
② 预测实验的结果和结论： 。
答案：（1） 两；遵循
（2） $ \mathrm{E}\mathrm{E}\mathrm{F}\mathrm{F} $ 、 $ \mathrm{e}\mathrm{e}\mathrm{f}\mathrm{f} $
（3） $ \dfrac{4}{9} $
（4） ① 让黑色雄性个体和多只基因型为 $ \mathrm{e}\mathrm{e}\mathrm{f}\mathrm{f} $ （甲）的雌性个体杂交，观察后代的表型
② 若后代全为黑色个体，则亲本黑色雄性个体的基因型为 $ \mathrm{E}\mathrm{E}\mathrm{f}\mathrm{f} $ ；若后代出现白色个体，则亲本黑色雄性个体的基因型为 $ \mathrm{E}\mathrm{e}\mathrm{f}\mathrm{f} $
解析：（1） $ {\mathrm{F}}_{2} $ 中白色∶黑色 $ =13:3 $ ，该比例是“ $ 9:3:3:1 $ ”的变式，说明 $ {\mathrm{F}}_{1} $ 的基因型为 $ \mathrm{E}\mathrm{e}\mathrm{F}\mathrm{f} $ ，且该动物的一对相对性状是由两对独立的等位基因控制的，它们的遗传遵循基因自由组合定律。
（2） 由于 $ {\mathrm{F}}_{1} $ 的基因型为 $ \mathrm{E}\mathrm{e}\mathrm{F}\mathrm{f} $ ，两亲本都为白色，所以亲本的基因型为 $ \mathrm{E}\mathrm{E}\mathrm{F}\mathrm{F} $ 、 $ \mathrm{e}\mathrm{e}\mathrm{f}\mathrm{f} $ 。
（3） $ {\mathrm{F}}_{2} $ 中黑色个体的基因型及比例为 $ \mathrm{E}\mathrm{E}\mathrm{f}\mathrm{f}:\mathrm{E}\mathrm{e}\mathrm{f}\mathrm{f}=1:2 $ ，随机交配，产生的配子类型及比例为 $ \mathrm{E}\mathrm{f}:\mathrm{e}\mathrm{f}=2:1 $ ，则产生的后代中杂合子 $ (\mathrm{E}\mathrm{e}\mathrm{f}\mathrm{f}) $ 所占的比例为 $ 2×\dfrac{2}{3}×\dfrac{1}{3}=\dfrac{4}{9} $ 。
（4） 实验方案和预期结果及结论见答案。
6．已知红玉杏花朵颜色由两对基因 $ (\mathrm{A} $ 、 $ \mathrm{a} $ 和B、 $ \mathrm{b}) $ 控制，A基因控制色素合成，该色素随液泡中细胞液 $ \mathrm{p}\mathrm{H} $ 降低而颜色变浅；B基因与细胞液的酸碱性有关，基因型与表型的对应关系见表。
基因型 | $ \mathrm{A}\_ \mathrm{b}\mathrm{b} $ | $ \mathrm{A}\_ \mathrm{B}\mathrm{b} $ | $ \mathrm{A}\_ \mathrm{B}\mathrm{B} $ 、 $ \mathrm{a}\mathrm{a}\_ \_ $ |
表型 | 深紫色 | 淡紫色 | 白色 |
（1） 纯合白色植株和纯合深紫色植株作亲本杂交，子一代全部是淡紫色植株，该杂交亲本的基因型组合是 或 。
（2） 有人认为A、 $ \mathrm{a} $ 和B、 $ \mathrm{b} $ 基因在一对同源染色体上，也有人认为A、 $ \mathrm{a} $ 和B、 $ \mathrm{b} $ 基因分别在两对同源染色体上。现利用淡紫色植株 $ (\mathrm{A}\mathrm{a}\mathrm{B}\mathrm{b}) $ 设计实验进行探究。
实验步骤：让淡紫色植株 $ (\mathrm{A}\mathrm{a}\mathrm{B}\mathrm{b}) $ 自交，观察并统计子代花的颜色和比例（不考虑互换）。
实验预测及结论：
①若子代花色为淡紫色∶白色 $ =1:1 $ ，则A、 $ \mathrm{a} $ 和B、 $ \mathrm{b} $ 基因在一对同源染色体上，且A和B在一条染色体上。
② 若子代花色为 ，则A、 $ \mathrm{a} $ 和B、 $ \mathrm{b} $ 基因分别在两对同源染色体上。
③ 若子代花色为 ，则A、 $ \mathrm{a} $ 和B、 $ \mathrm{b} $ 基因在一对同源染色体上，且A和 $ \mathrm{b} $ 在一条染色体上。
（3） 若A、 $ \mathrm{a} $ 和B、 $ \mathrm{b} $ 基因分别在两对同源染色体上，则淡紫色植株 $ (\mathrm{A}\mathrm{a}\mathrm{B}\mathrm{b}) $ 自交， $ {\mathrm{F}}_{1} $ 中白色植株的基因型有 种，其中纯合个体占 。
答案：（1） $ \mathrm{A}\mathrm{A}\mathrm{B}\mathrm{B}×\mathrm{A}\mathrm{A}\mathrm{b}\mathrm{b} $ ； $ \mathrm{a}\mathrm{a}\mathrm{B}\mathrm{B}×\mathrm{A}\mathrm{A}\mathrm{b}\mathrm{b} $ （两空可换）
（2） ② 深紫色∶淡紫色∶白色 $ =3:6:7 $
③ 深紫色∶淡紫色∶白色 $ =1:2:1 $
（3） 5； $ \dfrac{3}{7} $
解析：（1） 结合题意及表格可知，纯合白色植株的基因型有 $ \mathrm{A}\mathrm{A}\mathrm{B}\mathrm{B} $ 、 $ \mathrm{a}\mathrm{a}\mathrm{B}\mathrm{B} $ 和 $ \mathrm{a}\mathrm{a}\mathrm{b}\mathrm{b} $ 三种，纯合深紫色植株的基因型为 $ \mathrm{A}\mathrm{A}\mathrm{b}\mathrm{b} $ ，而淡紫色植株的基因型有 $ \mathrm{A}\mathrm{A}\mathrm{B}\mathrm{b} $ 和 $ \mathrm{A}\mathrm{a}\mathrm{B}\mathrm{b} $ 两种，所以该杂交亲本的基因型组合是 $ \mathrm{A}\mathrm{A}\mathrm{B}\mathrm{B}×\mathrm{A}\mathrm{A}\mathrm{b}\mathrm{b} $ 或 $ \mathrm{a}\mathrm{a}\mathrm{B}\mathrm{B}×\mathrm{A}\mathrm{A}\mathrm{b}\mathrm{b} $ 。
（2） ② 如果 $ \mathrm{A} $ 、 $ \mathrm{a} $ 和 $ \mathrm{B} $ 、 $ \mathrm{b} $ 基因分别在两对同源染色体上， $ \mathrm{A}\mathrm{a}\mathrm{B}\mathrm{b} $ 产生的雌、雄配子的基因型及比例均为 $ \mathrm{A}\mathrm{B}:\mathrm{A}\mathrm{b}:\mathrm{a}\mathrm{B}:\mathrm{a}\mathrm{b}=1:1:1:1 $ ，则 $ \mathrm{A}\mathrm{a}\mathrm{B}\mathrm{b} $ 自交，子代表型及比例为深紫色 $ (\mathrm{A}\_ \mathrm{b}\mathrm{b}): $ 淡紫色 $ (\mathrm{A}\_ \mathrm{B}\mathrm{b}): $ 白色 $ (\mathrm{A}\_ \mathrm{B}\mathrm{B}+\mathrm{a}\mathrm{a}\_ \_ )=3:6:(3+4)=3:6:7 $ 。
③ 如果 $ \mathrm{A} $ 、 $ \mathrm{a} $ 和 $ \mathrm{B} $ 、 $ \mathrm{b} $ 基因在一对同源染色体上，且 $ \mathrm{A} $ 、 $ \mathrm{b} $ 在一条染色体上时， $ \mathrm{A}\mathrm{a}\mathrm{B}\mathrm{b} $ 产生的雌、雄配子的基因型及比例均为 $ \mathrm{A}\mathrm{b}:\mathrm{a}\mathrm{B}=1:1 $ ，则 $ \mathrm{A}\mathrm{a}\mathrm{B}\mathrm{b} $ 自交，子代表型及比例为深紫色 $ (\mathrm{A}\mathrm{A}\mathrm{b}\mathrm{b}): $ 淡紫色 $ (\mathrm{A}\mathrm{a}\mathrm{B}\mathrm{b}): $ 白色 $ (\mathrm{a}\mathrm{a}\mathrm{B}\mathrm{B})=1:2:1 $ 。
（3） 若两对等位基因分别位于两对同源染色体上，则淡紫色植株 $ (\mathrm{A}\mathrm{a}\mathrm{B}\mathrm{b}) $ 自交后代中白色植株的基因型及比例为 $ \mathrm{A}\mathrm{A}\mathrm{B}\mathrm{B}:\mathrm{A}\mathrm{a}\mathrm{B}\mathrm{B}:\mathrm{a}\mathrm{a}\mathrm{B}\mathrm{B}:\mathrm{a}\mathrm{a}\mathrm{B}\mathrm{b}:\mathrm{a}\mathrm{a}\mathrm{b}\mathrm{b}=1:2:1:2:1 $ ，其中纯合个体占 $ \dfrac{3}{7} $ 。
7．香豌豆的花色由独立遗传的两对基因共同控制，只有显性基因A或B存在时，表现为红色；显性基因A和B同时存在时，表现为紫色；基因A和B都不存在时，表现为白色。研究人员使用纯合亲本杂交获得 $ {\mathrm{F}}_{1} $ ， $ {\mathrm{F}}_{1} $ 自交获得 $ {\mathrm{F}}_{2} $ ，表型及比例如下表。
| 亲本 | $ {\mathrm{F}}_{1} $ | $ {\mathrm{F}}_{2} $ |
实验一 | 紫色×红色 | 紫色 | 紫色∶红色 $ =9:1 $ |
实验二 | 红色×红色 | 紫色 | 紫色∶红色∶白色 $ = $ ? |
（1） 实验一的 $ {\mathrm{F}}_{1} $ 自交后代出现了红色，这种现象在遗传学上称为 。结合孟德尔的假说分析， $ {\mathrm{F}}_{2} $ 出现红色个体的原因是 。
（2） 实验一的 $ {\mathrm{F}}_{2} $ 中紫色和红色个体的数量比是 $ 9:1 $ ，有人提出： $ {\mathrm{F}}_{1} $ 产生的雌配子育性正常，但带有 $ \mathrm{a} $ 基因的花粉成活率很低（假设其他花粉成活率保持不变）。请设计杂交实验，验证上述假设，并写出子代表型及比例。
实验方案： 。
实验结果： 。
（3） 实验二中亲本的基因型为 ，若上述假设正确，则 $ {\mathrm{F}}_{2} $ 的表型及比例为紫色∶红色∶白色 $ = $ 。
答案：（1） 性状分离； $ {\mathrm{F}}_{1}(\mathrm{A}\mathrm{a}\mathrm{B}\mathrm{B} $ 或 $ \mathrm{A}\mathrm{A}\mathrm{B}\mathrm{b}) $ 形成配子时，等位基因分离，分别进入不同的配子中，雌雄配子随机结合， $ {\mathrm{F}}_{2} $ 出现只含A或B一种显性基因的个体，表现为红色
（2） 让实验一中 $ {\mathrm{F}}_{1} $ 紫色香豌豆与亲本红色香豌豆进行正反交实验，统计子代表型及比例； $ {\mathrm{F}}_{1} $ 植株作为母本时，子代紫色∶红色 $ =1:1 $ ； $ {\mathrm{F}}_{1} $ 植株作为父本时，子代紫色∶红色 $ =4:1 $
（3） $ \mathrm{A}\mathrm{A}\mathrm{b}\mathrm{b} $ 、 $ \mathrm{a}\mathrm{a}\mathrm{B}\mathrm{B} $ ； $ 27:12:1 $
解析：（1） 实验一的 $ {\mathrm{F}}_{1} $ 自交后代出现了红色，这种现象在遗传学上称为性状分离。结合孟德尔的假说分析， $ {\mathrm{F}}_{2} $ 出现红色个体的原因是 $ {\mathrm{F}}_{1}(\mathrm{A}\mathrm{a}\mathrm{B}\mathrm{B} $ 或 $ \mathrm{A}\mathrm{A}\mathrm{B}\mathrm{b}) $ 形成配子时，等位基因分离，分别进入不同的配子中，雌雄配子随机结合， $ {\mathrm{F}}_{2} $ 出现只含 $ \mathrm{A} $ 或 $ \mathrm{B} $ 一种显性基因的个体，表现为红色。
（2） 根据假设， $ {\mathrm{F}}_{1} $ 中应有 $ \mathrm{a} $ 基因，则亲本中紫色基因型为 $ \mathrm{A}\mathrm{A}\mathrm{B}\mathrm{B} $ ，红色基因型为 $ \mathrm{a}\mathrm{a}\mathrm{B}\mathrm{B} $ ，故 $ {\mathrm{F}}_{1} $ 基因型为 $ \mathrm{A}\mathrm{a}\mathrm{B}\mathrm{B} $ 。 $ {\mathrm{F}}_{2} $ 中紫色和红色个体的数量比是 $ 9:1 $ ，说明 $ {\mathrm{F}}_{2} $ 中 $ \mathrm{a}\mathrm{a}\mathrm{B}\mathrm{B} $ 占 $ \dfrac{1}{10} $ ，由于 $ {\mathrm{F}}_{1} $ 产生的雌配子 $ (\dfrac{1}{2}\mathrm{A} $ 、 $ \dfrac{1}{2}\mathrm{a}) $ 育性正常，则 $ {\mathrm{F}}_{1} $ 产生的育性正常的雄配子中 $ \mathrm{a} $ 占 $ \dfrac{1}{5} $ ，可推知带有 $ \mathrm{a} $ 基因的花粉成活率为 $ \dfrac{1}{4} $ 。为验证上述假设，应让实验一中 $ {\mathrm{F}}_{1} $ 紫色香豌豆与亲本红色香豌豆进行正反交实验，统计子代表型及比例。
实验结果： $ {\mathrm{F}}_{1} $ 植株作为母本时，母本基因型为 $ \mathrm{A}\mathrm{a}\mathrm{B}\mathrm{B} $ ，父本基因型为 $ \mathrm{a}\mathrm{a}\mathrm{B}\mathrm{B} $ ，杂交后子代表型及比例为紫色∶红色 $ =1:1 $ ； $ {\mathrm{F}}_{1} $ 植株作为父本时，母本基因型为 $ \mathrm{a}\mathrm{a}\mathrm{B}\mathrm{B} $ ，父本基因型为 $ \mathrm{A}\mathrm{a}\mathrm{B}\mathrm{B} $ ，其中带有 $ \mathrm{a} $ 基因的花粉成活率为 $ \dfrac{1}{4} $ ，故雄配子种类及比例为 $ \mathrm{A}\mathrm{B}:\mathrm{a}\mathrm{B}=4:1 $ ，杂交后子代表型及比例为紫色∶红色 $ =4:1 $ 。
（3） 由题干可知，红色香豌豆基因型为 $ \mathrm{A}\_ \mathrm{b}\mathrm{b} $ 和 $ \mathrm{a}\mathrm{a}\mathrm{B}\_ $ ，紫色香豌豆基因型为 $ \mathrm{A}\_ \mathrm{B}\_ $ ，白色香豌豆基因型为 $ \mathrm{a}\mathrm{a}\mathrm{b}\mathrm{b} $ 。实验二 $ {\mathrm{F}}_{1} $ 表现为紫色，则两纯合亲本的基因型为 $ \mathrm{A}\mathrm{A}\mathrm{b}\mathrm{b} $ 和 $ \mathrm{a}\mathrm{a}\mathrm{B}\mathrm{B} $ 。若上述假设正确，则实验二中 $ {\mathrm{F}}_{1}(\mathrm{A}\mathrm{a}\mathrm{B}\mathrm{b}) $ 自交，产生的雌配子的种类及比例为 $ \mathrm{A}\mathrm{B}:\mathrm{A}\mathrm{b}:\mathrm{a}\mathrm{B}:\mathrm{a}\mathrm{b}=1:1:1:1 $ ，雄配子的种类及比例为 $ \mathrm{A}\mathrm{B}:\mathrm{A}\mathrm{b}:\mathrm{a}\mathrm{B}:\mathrm{a}\mathrm{b}=4:4:1:1 $ ， $ {\mathrm{F}}_{2} $ 的表型及比例为紫色∶红色∶白色 $ =27:12:1 $ 。