解题思路：基因自由组合定律的实质是：位于非同源染色体上的非等位基因的分离或自由组合是互不干扰的；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．据此答题．
A、子二代有四种表现型，性状分离比为（3：1）（3：1）=9：3：3：1，A正确；
B、子二代出现与亲本性状不同的重组类型，B正确；
C、测交后代的分离比为（1：1）（1：1）=1：1：1：1，C正确；
D、减数分裂形成配子时等位基因分离的同时，非同源染色体上的非等位基因自由组合，D错误．
故选：D．
点评：
本题考点： 基因的自由组合规律的实质及应用．
考点点评： 本题考查基因自由组合定律的相关知识，要求考生熟记孟德尔两对相对性状遗传实验的过程及结果，掌握基因自由组合定律的实质，明确两个“非”缺一不可．