孟德尔假说的再分析

高中生物课本必修Ⅱ中《孟德尔的豌豆杂交实验(二)》一节详细阐述了孟德尔得出基因自由组合定律的过程。基本流程分为观察实验提出问题做出假说演绎推理实验检验五个步骤。在杂交实验中,由F1自交得到的F2代表现9种基因型和9331的性状分离比,对此,孟德尔做了如下假说加以解释:F1在产生配子时,每对遗传因子彼此分离,不同对的遗传因子可以自由组合。这样F1产生的雌配子和雄配子各有四种,即YR、Yr、yR、yr,它们之间的数量比是1111。受精时,雌雄配子的结合是随机的,只有满足了这些条件F2代才能表现出9331的性状分离比。其实,随着生物学认识的发展,我们会发现F2要出现这样的比例,需要具备更多的条件才行。下面我们就通过几个例题来分析一下:

例1:小鼠的毛色黄色基因A对灰色基因a为显性,短尾基因T对长尾基因t为显性。这两对基因独立遗传,只要有一对基因显性纯合,胚胎就会致死。回答以下问题:

(1)两只黄色短尾鼠杂交,则F1中表现型有_____,基因型有_____,其比例是_____。

【解析】阅读题干信息我们会发现本题考查的是关于两对等位基因分别控制两对相对性状的问题,和孟德尔的两对相对性状的实验十分相似,所以基因在遗传的时候应该遵循自由组合定律。根据信息“只要有一对基因显性纯合,胚胎就会致死”得知两只黄色短尾鼠的基因型应为AaTt,这样的两个个体杂交,正常情况下后代应该有9种基因型,四种表现型即A T 、A tt、aaT 、aatt且比例为9331。但由于特定的胚胎致死现象AA 和 TT的个体根本没有成活,所以表现型还是四种比例却变为4221,基因型也只有AaTt、Aatt、aaTt、aatt四种。

小结:此题给我们的提示是后代各种基因型个体发育成活的机会相等也应该成为F2代出现9331性状分离比的条件之一。同样道理也适用于分离定律。

例2:人类的皮肤含有黑色素,黑人含量最多,白人含量最少。皮肤中黑色素的多少,由两对独立遗传的基因(A和a,B和b)所控制;显性基因A和B可以使黑色素量增加,两者增加的量相等,并且可以累加。若一纯种黑人与一纯种白人婚配,后代肤色为黑白中间色;如果该后代与同基因型的异性婚配,其子代可能出现的基因型种类和不同表现型的比例为

A.3种,31 B.3种,121

C.9种,9331 D.9种,14641

【解析】分析此题发现两对等位基因是独立遗传,所以两对基因在遗传时仍旧遵循基因的自由组合定律。正常情况下子代中应该出现9种基因型,可由于两对基因共同控制一对相对性状,基因型控制的表现型就要发生变化。例如AABB和AABb的表现型就不同,aaBb和aaBB也代表两种不同的表现型,而且子代中表现型的比例也发生了相应的变化,不再是孟德尔实验中的9331,最终表现型却成为5种且比例为14641,基因型的种类仍是9种。

小结:一对等位基因只控制一对相对性状也应成为F2代出现9331性状分离比的必要条件。

例3:一种观赏植物,纯合的蓝色品种与纯合的鲜红色品种杂交,F1为蓝色,F1自交,F2为9蓝6紫1鲜红。若将F2中的紫色植株用鲜红色植株授粉,则后代表型及其比例是

A.2鲜红1蓝 B.2紫1鲜红

C.1鲜红1紫 D.3紫1蓝

【解析】要解决这个问题,首先要知道什么是“双显性”。题目中的蓝色就是双显性(A_B_)而鲜红色就是双隐性(aabb),紫色就是中间显性(A_bb和aaB_)。亲本都为纯合子,故子一代是双显性杂合子(AaBb),其自交后,出现了性状分离。按正常思路F2中应出现9种基因型,4种表现型,而此题中由于“双显性”的存在,F2中的紫色植株就是A_bb和aaB_,鲜红色植株是aabb,性状分离比也不再是9331,而是961。此题可以分开来算:(1)A_bb×aabb这里有(2/3*1/2)的是鲜红(bb是纯合,可以不考虑);(2)aaB_×aabb同理也有(2/3*1/2)是鲜红。所以,鲜红的一共是1/3,剩下的是紫色,即2/3。

小结:做出此题的答案固然重要,但我们还应有比这个更重要的收获,那就是显性基因对隐性基因的完全控制作用也是F2表现9331的性状分离比的重要条件。