解题思路：由题意可知，F1自交产生的F2中，黑颖：黄颖：白颖=12：3：1，其中性状分离比可以改写成9：3：3：1，由此可以推断，燕麦颖色由两对等位基因控制，且这两对等位基因位于两对同源染色体上，遗传过程中遵循基因的自由组合定律，且F1个体是双杂合子，纯种黄颖燕麦与纯种黑颖燕麦亲本为aaBB和AAbb．
A、控制颖色的两对基因位于两对同源染色体上，A错误；
B、F2中的基因组成表现型可以写出A_B_：A_bb：aaB_：aabb=9：3：3：1，其中aaB_为黄颖，aabb为白颖，因此非黑颖有3种基因型，aaBB、aaBb、aabb，纯合子占[1/2]，B错误；
C、F2中黄颖的基因型为aaB_，其中杂合子占[2/3]，因此F2中黄颖自交后代中杂合体占[1/2×
2
3＝
1
3]，C错误；
D、由题意可知，F1个体是双杂合子，基因型为AaBb，产生的配子的基因型及比例是：AB：Ab：aB：ab=1：1：1：1，测交后代的基因型及比例为：AaBb：Aabb：aaBb：aabb=1：1：1：1，其中AaBb和Aabb为黑颖，aaBb为黄颖，aabb为白颖，比例为2：1：1，D正确．
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： 本题的知识点是基因的自由组合定律，基因自由组合定律性状分离比偏离现象，分析题干判断出燕麦颖色由两对等位基因控制且这两对等位基因位于两对同源染色体上是解题的突破口，应用基因自由组合定律进行相关计算是解题的关键．