乔林教生物045

乔 林

——行知系列045

浅话孟德尔遗传定律

【武夷山】乔林

孟德尔通过豌豆杂交实验，归纳出两个著名的遗传定律——基因分离定律和基因自由组合定律。

‌ 基因分离定律的实质是：

在减数分裂过程中，位于同源染色体上的等位基因（孟德尔称之“遗传因子”）随同源染色体的分开而分别进入不同的配子中，独立遗传给后代‌。‌‌

具体过程如下：‌

等位基因的独立性‌：在杂合体（如孟德尔豌豆杂交实验的子一代F1）细胞中，等位基因（如Dd）位于一对同源染色体上，它们在体细胞中不融合、不重组，保持一定的独立性。‌‌

减数分裂时的分离‌：在减数分裂形成配子的过程中，同源染色体发生联会并最终分离。此时，等位基因会随着同源染色体的分开而分别进入两个不同的配子中。‌‌

配子的随机结合‌：雌雄配子结合形成受精卵时，等位基因的组合是随机的，导致后代出现性状分离。‌‌

这一规律通过测交实验（如孟德尔豌豆实验）得到验证：杂合体（如Dd）与隐性纯合体（如dd）杂交，后代若出现1：1的性状分离比，则支持等位基因在减数分裂时的分离机制。当然，杂合体（如Dd）自交后代若出现3:1的性状分离比，也能支持等位基因在减数分裂时的分离的假说。‌‌

基因自由组合定律的实质是：

在减数第一次分裂后期，同源染色体分离导致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。

基因自由组合定律的实质体现于减数第一次分裂后期，包含两个核心过程：‌

等位基因分离‌：同源染色体配对后分离，导致位于其上的等位基因（如Y与y）随着同源染色体的分开分配到不同配子中。‌‌‌‌‌

非等位基因自由组合‌：非同源染色体随机排列组合，位于不同染色体上的非等位基因（如Y与R）因此自由组合形成多样的配子，如孟德尔杂交实验的子一代YyRr减数分裂时可产生YR、Yr、yR、yr四种配子。‌‌

孟氏豌豆杂交实验图解

　　关注孟德尔杂交实验中的测交环节：

孟德尔的杂交实验一：用高茎和矮茎豌豆进行的杂交实验，主要操作流程如上图：

（1）豌豆的高茎和矮茎是一对相对性状，图示中孟氏所采用和的高茎豌豆和矮茎豌豆均为纯种（因为豌豆是闭花授粉的，自然状态下通常为纯合子——纯种）。

（2）孟德尔发现不论正交还是反交，F1豌豆均为高茎（高茎与矮茎杂交，子一代F1均为高茎，故高茎为显性性状），自交后F2中高茎与矮茎的比例为3：1。这种在F2中同时出现显性性状和隐性性状的现象叫做性状分离。

（3）孟德尔用F1高茎豌豆（显性）和矮茎豌豆（隐性）杂交（测交），证明了F1是杂合子。

孟德尔的杂交实验二：选用豌豆作为实验材料，进行两对相对性状的杂交实验：

（1）豌豆为闭花授粉的植物，进行杂交时，需要先在花蕾期除去母本的雄蕊——去雄，待花成熟后再进行人工授粉。

（2）用纯种黄色圆粒和纯种绿色皱粒作为亲本进行杂交，F1为黄色圆粒（黄粒、圆粒为显性性状），F1自交产生的F2中出现的基因型有9种、表现型有四种。

（3）F1与表现型为绿色皱粒（隐性}的个体进行杂交，可以获得黄色圆粒、黄色皱粒、绿色圆粒、绿色皱粒四种表现型的后代，其数量比接近1:1:1:1。



孟氏基因分离定律之遗传图解 基因之自由组合定律 基因自由组合定律遗传图解 自由组合定律之子一代、子二代分析

孟氏是以“假说——演绎法”归纳出他的著名遗传定律的。

孟氏所进行的“假说——演绎法”的一般步骤是：

发现问题→提出假说（核心）→演绎推理（核心，即根据假说进行推理，亦即在进行测交前先对测交结果进行预期）→测交实验检测（核心）→得出结论（若测交实验结果与测交前的测交结果预期相吻合，则归纳出相应的遗传定律）。

孟氏设计测交实验的根本目的在于验证他所假设的遗传因子的传递规律：

控制同一性状的遗传因子成对存在，在一对相对性状的遗传中，形成配子时，同对的遗传因子分离，分别进入不同配子中，随配子遗传给后代。

在两对相对性状的遗传中，同对的遗传因子分离，不同对的遗传因子自由组合，如F1 (YyRr)可产生4种配子。

在基因自由组合遗传中形成配子的模式：同对基因（遗传因子）分离、不同对基因（遗传因子）自由组合

测交实验具有以下作用：测定F1产生的配子种类及比例；测定F1遗传因子组成；测定F1在形成配子时，遗传因子的行为。

基因分离定律之测交图解 基因自由组合定律之测交图解

F1产生的配子种类及比例、F1遗传因子组成、F1在形成配子时遗传因子的行为等，归根到底要从杂种后代的性状表现的数量比（即性状分离比）上面体现（即统计分析）。

所以，孟氏把目光聚集在杂合子（F1）上，因为孟氏经典实验中只有在子一代F1才出现杂合子，也只有杂合子其自交后代才会出现性状分离，才有可能从宏观上去统计分析杂种后代的性状分离比，从而间接地揭示出遗传因子的传递规律。

换言之，从纯合子亲本杂交上是看不到性状分离的，也就无法从宏观上去分析杂交后代性状分离情况。亦即F1的遗传因子传递规律，是从F1后代性状分离比这一宏观统计结果来解读的。

基因分离定律和基因自由组合定律之杂交实验统计