A、基因分离定律的细胞学基础是等位基因随同源染色体的分开而分离，而基因自由组合定律的细胞学基础是非同源染色体上的非等位基因自由组合，A错误；
B、染色体只存在于细胞核中，所以二者揭示的都是有性生殖生物细胞核遗传物质的遗传规律，B正确；
C、由于生物体内都含有多对等位基因，单独考虑一对等位基因时，遵循基因的分离定律；考虑两对或多对等位基因时，遵循基因的自由组合定律，因此，在生物性状遗传中，两个定律同时起作用，C正确；
D、基因自由组合定律的实质是同源染色体上等位基因分离，非同源染色体上非等位基因自由组合，基因分离是考虑一个性状，而自由组合是两个或两个以上的性状，因此基因分离是自由组合定律的基础，D正确．
故选：A．