關(guān)于孟德?tīng)栠z傳定律的本質(zhì)理解和應(yīng)用研究

摘要：偉大的生物學(xué)家孟德?tīng)栂壬诰嘟褚话俣嗄昵鞍l(fā)現(xiàn)了著名的遺傳學(xué)定律——孟德?tīng)柖?。孟德?tīng)枌?duì)豌豆進(jìn)行了長(zhǎng)達(dá)八年的雜交實(shí)驗(yàn)，通過(guò)對(duì)豌豆的粒型、花色等性狀的遺傳規(guī)律來(lái)進(jìn)行分析，最終總結(jié)出了分配定律和自由組合定律兩大遺傳學(xué)定律，這兩大定律作為遺傳學(xué)上的重要發(fā)現(xiàn)，奠定了近代遺傳學(xué)的基礎(chǔ)，對(duì)生物學(xué)的發(fā)展具有十分重要的意義。本文就將對(duì)孟德?tīng)栠z傳定律的本質(zhì)進(jìn)行分析，并探討其在實(shí)際生活中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：孟德?tīng)栠z傳定律 本質(zhì) 理解 應(yīng)用研究

孟德?tīng)査M(jìn)行的長(zhǎng)達(dá)八年的雜交實(shí)驗(yàn)可謂是生物遺傳學(xué)中的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)，在現(xiàn)今的生物課程教學(xué)中仍然占有十分重要的地位，該實(shí)驗(yàn)包含了眾多實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，包括假設(shè)、實(shí)驗(yàn)、分析、論證等，其中孟德?tīng)栠M(jìn)行實(shí)驗(yàn)所使用的假說(shuō)演繹法十分著名，這對(duì)近現(xiàn)代的遺傳學(xué)發(fā)展起到了十分重要的借鑒意義[1]。另外，在此實(shí)驗(yàn)中孟德?tīng)栠€提出了“遺傳因子”的概念，這對(duì)此后遺傳學(xué)的迅速發(fā)展起到了至關(guān)重要的作用。同時(shí)，孟德?tīng)柕倪z傳定律在現(xiàn)實(shí)生活中也有著廣泛的運(yùn)用，尤其是在提高農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量方面具有重要的意義。

一、孟德?tīng)栠z傳定律的本質(zhì)內(nèi)容

（一）顯性定律

顯性定律是指具有一對(duì)相反性狀的兩株純種植物在進(jìn)行雜交后，子一代的植株均會(huì)只呈現(xiàn)出其中一個(gè)植株的性狀，而另一種性狀則會(huì)隱去不見(jiàn)。例如，開(kāi)白花的純種植株與開(kāi)黃花的純種植株進(jìn)行雜交，子一代都呈現(xiàn)出黃色，此時(shí)就說(shuō)明黃花相對(duì)于白花是顯性的，而子一代中就肯定不會(huì)出現(xiàn)白花植株和中間性狀的植株。

（二）分離定律

分離定律主要運(yùn)用在子二代的遺傳規(guī)律中，與子一代所體現(xiàn)出的顯性定律不同，在進(jìn)行子二代的雜交過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)性狀分離的現(xiàn)象，也就是說(shuō)植株會(huì)體現(xiàn)出顯性和隱性兩種不同的性狀[2]。一般來(lái)說(shuō)，在子二代的植株中兩種性狀所呈現(xiàn)出的比例在3：1，拿上面的黃花與白花植株的例子來(lái)說(shuō)，也就是說(shuō)在子二代中的每4株植株中就會(huì)有3株是黃色，1株是白色，因?yàn)楦鶕?jù)孟德?tīng)柕倪z傳定律，子二代的顯性性狀和隱性性狀的比例為3：1。在進(jìn)行實(shí)際的分析中可以這樣進(jìn)行運(yùn)算，黃花用a表示，白花用b表示，則子一代的基因就是ab，而ab呈現(xiàn)顯性性狀是黃花，在子二代中，ab一代基因與ab一代基因進(jìn)行雜交，則會(huì)出現(xiàn)aa、ab、bb三種基因型，按照概率學(xué)計(jì)算這三種基因型的比例為1：2：1，而aa和ab所體現(xiàn)出的性狀全部是黃花，所以在子二代中黃花和白花的比例為3：1。

（三）自由組合定律

以上全部是針對(duì)于一對(duì)性狀進(jìn)行討論的，當(dāng)我們對(duì)含有兩個(gè)或者兩個(gè)以上的不同性狀的植株進(jìn)行彼此之間的雜交時(shí)，會(huì)出現(xiàn)什么情況呢。根據(jù)孟德?tīng)栠z傳定律中的自由組合定律來(lái)進(jìn)行分析，就可以得出在經(jīng)過(guò)子一代的性狀分離后，到子二代中各種植株的性狀比例會(huì)達(dá)到9：3：1。還是拿上面的例子來(lái)說(shuō)，如果再加上高矮的性狀后，此時(shí)就是兩種性狀的植株進(jìn)行雜交，而高性狀相對(duì)于矮性狀則是顯性性狀，于是到了子二代中黃花高植株、黃花矮植株、白花高植株、白花矮植株依次就會(huì)呈9：3：3：1的比例。

二、孟德?tīng)栠z傳定律的應(yīng)用

（一）分離定律在自由組合問(wèn)題中的應(yīng)用

基因的分離定律和自由組合定律是相互關(guān)聯(lián)且緊密聯(lián)系的，所以在對(duì)實(shí)際問(wèn)題進(jìn)行分析的時(shí)候，可以運(yùn)用分離定律將自由組合問(wèn)題分解為若干個(gè)來(lái)進(jìn)行解決，即在解決自由組合問(wèn)題的時(shí)候采取分解與組合相結(jié)合的方法，這樣會(huì)大大簡(jiǎn)化問(wèn)題的難度。例如，在知道親代的基因型的情況下，首先，可以分析出親代產(chǎn)生的配子種類(lèi)和概率；其次，可以得出子代的基因型、表現(xiàn)型的種類(lèi)和比例以及某個(gè)特定個(gè)體出現(xiàn)的概率；最后，在得知子代的表現(xiàn)型和比例以及部分親代的表現(xiàn)型的情況下，還可以反推出親代的基因型。在實(shí)際生活中，運(yùn)用分離定律可以解決許多自由組合方面的遺傳問(wèn)題[3]。

（二）分離定律確定個(gè)體基因型

分離定律最基本的應(yīng)用就是來(lái)對(duì)個(gè)體的基因型進(jìn)行判斷，一般情況下，我們可以采用假設(shè)法來(lái)進(jìn)行計(jì)算，例如，設(shè)等位基因?yàn)锳、a，依據(jù)孟德?tīng)柕姆蛛x定律，可以得出親代樣本的一對(duì)基因一定會(huì)在子代的身上得到不同的體現(xiàn)，子一代的基因一定是來(lái)自兩位親屬的。所以，如果子一代出現(xiàn)隱性性狀，那么親代樣本中一定至少有一個(gè)含有a基因。在實(shí)際解決問(wèn)題的過(guò)程中，利用分離定律來(lái)對(duì)問(wèn)題進(jìn)行分析，可以極大的簡(jiǎn)化問(wèn)題的難度。

（三）分離定律與自由組合定律結(jié)合優(yōu)化雜交育種

在科學(xué)技術(shù)迅速發(fā)展的今天，孟德?tīng)栠z傳定律越來(lái)越廣泛的運(yùn)用到了人們的生活之中，在基因工程、人類(lèi)遺傳病的預(yù)防、植物的雜交育種等方面都有著運(yùn)用，尤其是在植物的雜交育種方面優(yōu)化了很多農(nóng)作物的品種，使得農(nóng)作物的產(chǎn)量大幅度提高，促進(jìn)了國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。利用孟德?tīng)栠z傳定律中基因遺傳和變異規(guī)律，人們可以按照自己的需求來(lái)對(duì)基因結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造，提取目的基因并將其導(dǎo)入受體細(xì)胞，以此來(lái)改變生物的性狀，達(dá)到過(guò)濾掉劣勢(shì)性狀，保留優(yōu)良性狀的目的，培育出越來(lái)越優(yōu)質(zhì)的品種。例如，有兩個(gè)品種的火龍果，一個(gè)是抗病毒白果肉的品種，而另一個(gè)是易感染病毒的紅果肉品種，如果想得到抗病毒的紅果肉品種，就可以將這兩個(gè)火龍果品種進(jìn)行雜交，而得到的優(yōu)良品種就可以作為此后育種的來(lái)源。實(shí)際上，運(yùn)用分離定律與自由組合定律還可以解決遺傳材料的繁殖和保存、品種選育以及良種繁育等更多問(wèn)題。

三、孟德?tīng)栠z傳定律對(duì)遺傳學(xué)發(fā)展的啟示

（一）合理運(yùn)用前人的理論基礎(chǔ)

孟德?tīng)栯s交實(shí)驗(yàn)的成功不僅僅得益于大量的實(shí)驗(yàn)累積，也由于其生平接觸到的知識(shí)面較廣且善于將知識(shí)靈活運(yùn)用。一方面，孟德?tīng)栠z傳的提出是建立在原子論和類(lèi)比思維的基礎(chǔ)上的。眾所周知，孟德?tīng)栍兄嗥绽者@樣一位老師，作為多普勒效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)者，他帶給了孟德?tīng)柌簧俚闹R(shí)啟發(fā)，孟德?tīng)栠z傳定律的發(fā)現(xiàn)就是因?yàn)槠渚蛯?duì)道爾頓原子論有著深刻的理解，善于從微小的物質(zhì)觀出發(fā)來(lái)對(duì)物質(zhì)的變化過(guò)程進(jìn)行分析，且孟德?tīng)柦璐诉€提出了遺傳因子決定生物形狀這一觀點(diǎn)。此外，類(lèi)比推理的思維也被很明顯的運(yùn)用在孟德?tīng)柕倪z傳定律中，在生物學(xué)的學(xué)習(xí)過(guò)程中如果遇到超出自身知識(shí)水平而無(wú)法解決的難題時(shí)，還可以借助其他學(xué)科領(lǐng)域的知識(shí)來(lái)進(jìn)行推理分析。另外，孟德?tīng)栠z傳定律的發(fā)現(xiàn)還源于唯物主義觀的支撐。由于孟德?tīng)栂壬且幻\(chéng)的修道士，所以其是從唯物主義的價(jià)值觀出發(fā)來(lái)對(duì)生物學(xué)進(jìn)行研究的。例如，在對(duì)七對(duì)形狀研究的過(guò)程中，他認(rèn)為豌豆的不同性狀一定是由于豌豆中某種本質(zhì)性的東西所決定的，而這種本質(zhì)性的東西就是他所提出的遺傳因子。

（二）使用科學(xué)的研究方法

在孟德?tīng)栠M(jìn)行豌豆的雜交實(shí)驗(yàn)之前，不少人也對(duì)植物進(jìn)行過(guò)雜交實(shí)驗(yàn)，但是最終都沒(méi)有成功。其中最主要的原因就是實(shí)驗(yàn)材料的選取不同。孟德?tīng)栐谶M(jìn)行了大量的科學(xué)實(shí)驗(yàn)后，發(fā)現(xiàn)了豌豆的自花傳粉、閉花授粉特性，所以選取了豌豆這一植物為實(shí)驗(yàn)材料，給實(shí)驗(yàn)帶來(lái)了極大的便利。同時(shí)孟德?tīng)栐趯?shí)驗(yàn)的過(guò)程中還合理的運(yùn)用了數(shù)學(xué)歸納法，將子代植物的不同性狀進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，這也促進(jìn)了實(shí)驗(yàn)的成功。

（三）可檢驗(yàn)性的研究結(jié)果

科學(xué)的理論發(fā)現(xiàn)是經(jīng)得起時(shí)間的檢驗(yàn)的。孟德?tīng)柕纳飳W(xué)遺傳定律在早期并沒(méi)有得到生物學(xué)界的普遍認(rèn)可，直到很長(zhǎng)一段時(shí)間后，科倫斯、邱歇馬克和徳弗里斯三名不同國(guó)家的植物學(xué)家發(fā)現(xiàn)了孟德?tīng)柕耐愣闺s交實(shí)驗(yàn)結(jié)論竟然與自己的植物雜交論高度相似時(shí)，孟德?tīng)柕纳飳W(xué)遺傳定律才得以被論證。其后，孟德?tīng)柕倪z傳定律逐漸被生物學(xué)界所認(rèn)可，孟德?tīng)査龀龅纳飳W(xué)貢獻(xiàn)也得到了肯定。孟德?tīng)柕倪z傳定律被廣泛認(rèn)可是幸運(yùn)的，但更多的是因?yàn)槠淅碚撌墙?jīng)得起各種檢驗(yàn)的。

（四）堅(jiān)持不懈的研究精神

在對(duì)真理進(jìn)行探索的過(guò)程中一定要有堅(jiān)持不懈的精神，要知道科學(xué)的發(fā)展一直是建立在無(wú)數(shù)的科學(xué)家辛苦奉獻(xiàn)的基礎(chǔ)上的，而孟德?tīng)柕纳飳W(xué)探索實(shí)驗(yàn)也是如此。由于豌豆是屬于一年生的植物類(lèi)型，所以孟德?tīng)栐谶M(jìn)行豌豆雜交實(shí)驗(yàn)時(shí)每雜交一代就需要花費(fèi)一年的時(shí)間來(lái)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，這樣一代接著一代做實(shí)驗(yàn)，并需要對(duì)植物進(jìn)行看護(hù)和進(jìn)行大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)的前提下，如果孟德?tīng)栂壬鷽](méi)有堅(jiān)持不懈的科學(xué)探索精神，那么就不可能最終得出對(duì)生物遺傳學(xué)發(fā)展影響至深的孟德?tīng)栠z傳定律。所以，我們?cè)谧隹茖W(xué)研究的過(guò)程中，一定要把心沉靜下來(lái)，切不能操之過(guò)急或者心浮氣躁，否則就很難發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)中所蘊(yùn)含的科學(xué)原理。

四、結(jié)語(yǔ)

通過(guò)以上對(duì)孟德?tīng)柖傻谋举|(zhì)分析和應(yīng)用探討可以得出，科學(xué)定律的得出是建立在大量的實(shí)驗(yàn)和前人不斷總結(jié)的理論基礎(chǔ)上的，在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究的過(guò)程中要使用科學(xué)的實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行論證，切實(shí)的分析實(shí)驗(yàn)的可行性以及注意實(shí)驗(yàn)材料的選擇，要知道孟德?tīng)栂壬沁x擇了擁有自花傳粉、閉花授粉特性的豌豆為實(shí)驗(yàn)材料，且經(jīng)過(guò)了長(zhǎng)期實(shí)驗(yàn)才能取得成功。在進(jìn)行科學(xué)研究的道路上，不僅需要一絲不茍的精神，更要堅(jiān)持不懈，科學(xué)的進(jìn)程是經(jīng)過(guò)了眾多科學(xué)家的心血奉獻(xiàn)才得以發(fā)展的，所以在對(duì)前人知識(shí)的學(xué)習(xí)上要仔細(xì)鉆研、深入思考，才能為科學(xué)的進(jìn)步奉獻(xiàn)自己的力量。

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（作者簡(jiǎn)介：徐彬涵，山東省淄博第七中學(xué)，高中在讀。）