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        經(jīng)典孟德爾遺傳比數(shù)適用條件淺析

        2018-08-08 02:33:48周文濤
        生物學教學 2018年4期
        關鍵詞:孟德爾比數(shù)配子

        周文濤

        (西南大學附屬中學 重慶 400716)

        崔 翠 周清元*

        (西南大學農學與生物科技學院 重慶 400716)

        奧地利遺傳學家格里哥·孟德爾提出了遺傳學的兩個基本定律——分離定律和自由組合定律,使得3 ∶1、1 ∶1和9 ∶3 ∶3 ∶1成為典型的孟德爾遺傳比數(shù)。本文對孟德爾遺傳比數(shù)滿足條件進行梳理,發(fā)現(xiàn)影響孟德爾遺傳比數(shù)主要包括以下幾個方面。

        1 生物染色體倍性對孟德爾遺傳比數(shù)的影響

        染色體是遺傳物質的載體,基因在染色體上具有一定的位置。孟德爾遺傳規(guī)律實現(xiàn)的基本條件是研究的生物為二倍體[1],這樣等位基因才只能有兩個成員,如AA、Aa或aa。如果生物個體為多倍體,則等位基因有多個成員,其遺傳分離現(xiàn)象比就不再是3 ∶1、1 ∶1或9 ∶3 ∶3 ∶1了。例如,某生物為同源四倍體,則該生物等位基因就有四個成員,表現(xiàn)為AAAA、AAAa、AAaa、Aaaa和aaaa五種基因型形式,如果減數(shù)第一次分裂后期同源染色體組分離按照染色體2/2分離,其雜合基因型個體配子形成和自交后代分離比如表1所示,已經(jīng)不再符合孟德爾的分離比例[1]。因此,孟德爾當時所用實驗材料為二倍體豌豆,是其發(fā)現(xiàn)遺傳規(guī)律的先決條件。

        表1 同源四倍體雜合基因型分離比例[2]

        2 性狀顯隱性關系對孟德爾遺傳比數(shù)的影響

        孟德爾在豌豆雜交實驗中,一共分析和研究了7對相對性狀,這7對性狀差異明顯,雜種后代F1均只表現(xiàn)親本之一的性狀,這種現(xiàn)象被認為屬于完全顯性。在分離規(guī)律和自由組合規(guī)律中涉及到的性狀均屬于這種類型。但是,在顯隱性關系中,還存在不完全顯性和共顯性兩種類型(表2)。其中,不完全顯性指的是雜種F1不表現(xiàn)親本之一的性狀,而是雙親的中間類型,如金魚草的花色遺傳為不完全顯性,其親本分別為紅色(RR)和白色(aa),雜種F1表現(xiàn)為粉紅色,F(xiàn)2表現(xiàn)為紅色(RR) ∶粉紅色(Rr) ∶白色(rr)=1 ∶2 ∶1[2]。共顯性指的是雙親的性狀同時在F1個體上表現(xiàn)出來。例如,人的MN血型,其中MN為共顯性,一個M型和N型的男女婚配,其后代為MN基因型,統(tǒng)計M和N血型男女婚配后代,他們子女三種血型比出現(xiàn)概率為1 ∶2 ∶1[2]。因此,典型的孟德爾遺傳比數(shù)需要性狀差異明顯,顯隱性關系為完全顯性。

        表2不同顯隱性關系雜種后代F1和F2的表型及其比例(一對基因)

        類型雜種F1表型雜種F2表型比例完全顯性親本之一性狀3∶1不完全顯性親本中間類型性狀1∶2∶1共顯性兩個親本性狀1∶2∶1

        3 基因互作對孟德爾遺傳比數(shù)的影響

        從生物個體發(fā)育的整體角度來看,若一對基因發(fā)生改變,不但影響以該基因為主的生化過程,也會影響到與該生化過程有聯(lián)系的其他生化過程,從而影響相關性狀的發(fā)育(一因多效);另外,一個性狀的發(fā)育也是由許多生化過程連續(xù)作用的結果,即一個性狀受到許多基因的影響(多因一效)。當兩對基因共同作用影響一對性狀時,其表型比例就不再是簡單的3 ∶1或9 ∶3 ∶3 ∶1,而是其他比例(表3)[3]。例如,在香豌豆雜交實驗中,兩個白花品種(ccPP×CCpp)雜交,雜種后代F1開紫色花,其F2紫花和白花的比例為9 ∶7[4],表現(xiàn)為非等位基因的互補作用。雖然該比例由9 ∶3 ∶3 ∶1衍生而來,對孟德爾遺傳規(guī)律是一種延伸,但是在中學生物學學習中,已經(jīng)不再符合簡單的孟德爾遺傳比數(shù)。

        因此,一對基因決定一對性狀,是典型孟德爾遺傳比數(shù)實現(xiàn)的重要條件。

        4 選擇對孟德爾遺傳比數(shù)的影響

        在孟德爾分離比實現(xiàn)條件中,要求雜種F1個體形成的配子數(shù)目相等或者接近相等(1 ∶1或者1 ∶1 ∶1 ∶1),并且兩種配子的生活力是一樣的;受精時各雌雄配子都能夠以均等機會相互自由結合[1];不同類型的合子及其發(fā)育的個體具有同樣或者大致同樣的存活率。這一切表明,孟德爾遺傳比數(shù)要實現(xiàn),需要在配子的形成、受精、合子(受精卵)的發(fā)育、個體的生長發(fā)育這些過程中,尤其是在數(shù)據(jù)統(tǒng)計前,均不能夠出現(xiàn)自然和人為選擇行為。以一對基因(A, a)為例,如果在配子形成和受精階段,A和a兩種配子形成數(shù)目不等,配子參與受精過程機會不均等,自然不可能形成3 ∶1的表型。配子受精形成的合子或者受精卵將進一步發(fā)育形成胚,胚再發(fā)育形成個體,如果部分基因型的胚在發(fā)育過程中出現(xiàn)死亡,對后代比數(shù)也會造成影響。因此,不論是對隱性還是顯性基因或者基因型個體進行選擇,都會對后代造成極大的影響。

        表3 兩對基因相互作用的類型數(shù)及其F2表型比例

        另外,孟德爾研究工作的群體都比較大,這間接說明孟德爾遺傳比數(shù)實現(xiàn)的條件要求研究群體要足夠大,否則會因為群體小而造成基因遺傳漂移[5]。

        表現(xiàn)型是遺傳物質和環(huán)境條件共同作用的結果,因此,環(huán)境條件一直也是孟德爾遺傳研究需要重視的因素。

        (基金項目:西南大學2016年教學研究改革項目“農科類《普通遺傳學》習題庫及網(wǎng)絡學習平臺建設”,No.2016JY046;*通信作者)

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