特殊遺傳比例的四類原因分析及拓展

湖北 黃五洋

在高中階段的遺傳學(xué)知識中，雜合子自交后代顯、隱性比例通常為3∶1（9∶3∶3∶1），測交后代顯、隱性比例通常為1∶1（1∶1∶1∶1），這是符合遺傳規(guī)律的常規(guī)比例。不同于以上類型的比例本文視為特殊遺傳比例。在高考中，分析特殊遺傳比例出現(xiàn)的原因是遺傳類試題中的常見問題。限于篇幅，本文所討論的特殊比例不包括基因之間相互作用導(dǎo)致的類型。

1.原因?yàn)槿后w多種基因型并自由交配的類型

【例1】貓的短尾和長尾為一對相對性狀，由一對位于常染色體上的等位基因（A/a）控制。現(xiàn)讓多只長尾貓自由交配，F(xiàn)1中長尾∶短尾＝55∶9，且雌、雄情況相同。分析55∶9出現(xiàn)的原因。

【原因分析及拓展】讓多只長尾貓自由交配，F(xiàn)1中出現(xiàn)短尾貓，說明短尾為隱性性狀。根據(jù)題意，F(xiàn)1中基因型為aa的個(gè)體的比例為9/（55＋9）＝9/64，故F1中A、a的基因頻率分別為5/8、3/8。由于親本為顯性個(gè)體（長尾貓），可設(shè)AA比例為x、Aa比例為y，則a基因頻率＝1/2y＝3/8，A基因頻率＝x＋1/2y＝5/8，即親本中AA比例為1/4，Aa比例為3/4。

解題時(shí)，要打破自交后代顯、隱性比例通常為3∶1（9∶3∶3∶1）或者測交后代顯、隱性比例通常為1∶1（1∶1∶1∶1）的思維定式，則要考慮群體中存在多種基因型，自交、測交或自由交配會導(dǎo)致子代出現(xiàn)特殊遺傳比例。采用逆向推理求解某種類型的配子的比例，再用方程求解某一基因型的比例。例如植物群體自交后F1中長∶短=3∶5，長對短為顯性，若此對相對性狀由A/a控制，設(shè)親本中AA比例為x，Aa比例為y，aa比例為1-x-y，則x+3/4y＝3/8，1/4y+1-x-y＝5/8，據(jù)此求解得出親本中Aa∶aa=1∶1。又例如植物群體（長對短為顯性）測交后F1中長∶短=5∶1，長對短為顯性，可設(shè)AA比例為x，Aa比例為y，則x+1/2y=5/6，1/2y=1/6，據(jù)此求解得群體中AA∶Aa=2∶1。

2.原因?yàn)榻徊婊Q的類型

【例2】某二倍體植物的子葉顏色和種子形狀存在：紅色種子對白色種子為完全顯性，由等位基因A/a控制；長粒種子對圓粒種子為完全顯性，由等位基因B/b控制。現(xiàn)有純合紅色長粒和純合白色圓粒的兩種親本雜交，所得F1自交，多次重復(fù)實(shí)驗(yàn)，統(tǒng)計(jì)F2的表現(xiàn)型及比例都近似得到如下結(jié)果：紅色長?！眉t色圓?！冒咨L?！冒咨珗A粒=66∶9∶9∶16。

【原因分析及拓展】分析66∶9∶9∶16這一比例出現(xiàn)的突破口在于白色圓粒即aabb的比例占16%，逆向推理得配子中ab配子占40%，按照分離定律，AB配子和ab配子比例將相等，所以AB配子也占40%，Ab、aB兩種配子各占10%。配子的種類及比例為AB∶aB∶Ab∶ab=4∶1∶1∶4的根本原因是減數(shù)第一次分裂前期，控制不同性狀的基因進(jìn)行了重組（交叉互換），而且發(fā)生交叉互換的初級性母細(xì)胞僅僅是少部分。得出配子的種類及比例是AB∶aB∶Ab∶ab=4∶1∶1∶4之后，教師可以引導(dǎo)學(xué)生用棋盤法再次驗(yàn)證后代中四種表現(xiàn)型及比例是否符合66∶9∶9∶16。

3.原因?yàn)楹心撤N基因?qū)е屡渥又滤赖念愋?/h2>

【例3】果蠅體色黃色（A）對黑色（a）為顯性，翅型長翅（B）對殘翅（b）為顯性。研究發(fā)現(xiàn)，用兩種純合果蠅雜交得到F1，在F1中雌雄個(gè)體自由交配的情況下，F(xiàn)2中出現(xiàn)了5∶3∶3∶1的特殊性狀分離比。

【原因分析及拓展】對于一對等位基因的雜合子群體（自由交配）、雜合子植株（自交）而言，如果含A基因的精子死亡，則后代表現(xiàn)型比例是1∶1。如果含a基因的精子死亡，則后代表現(xiàn)型比例是1∶0。如果含A基因的精子50%死亡，則后代表現(xiàn)型比例是2∶1。如果含a基因的精子50%死亡，則后代表現(xiàn)型比例是5∶1。

在兩對等位基因（A/a、B/b）分別位于兩對同源染色體的條件下，討論雙雜合子自交的后代表現(xiàn)型與比例。如果含有AB 基因的精子死亡，則四種表現(xiàn)型及比例是A_B_∶A_bb∶aaB_∶aabb=5∶3∶3∶1；如果含有Ab基因的精子死亡，則四種表現(xiàn)型及比例是A_B_∶A_bb∶aaB_∶aabb=7∶1∶3∶1；如果含有aB 基因的精子死亡，則四種表現(xiàn)型及比例是A_B_∶A_bb∶aaB_∶aabb=7∶3∶1∶1；如果含有ab 基因的精子死亡，則四種表現(xiàn)型及比例是A_B_∶A_bb∶aaB_∶aabb=8∶2∶2∶0。

在兩對等位基因（A/a、B/b）分別位于兩對同源染色體的條件下，討論雙雜合子自交后代的表現(xiàn)型與比例。如果含有AB 基因的精子50%死亡，則四種精子的比例為AB∶Ab∶aB∶ab=1∶2∶2∶2，四種卵細(xì)胞的比例不變，采用棋盤法得出F1的基因型比例為

1AaBb∶1AABb∶1AaBB∶1AaBb∶2AABb∶2AAbb∶2AaBb∶2Aabb∶2AaBB∶2AaBb∶2aaBB∶2aaBb∶2AaBb∶2Aabb∶2aaBb∶2aabb，統(tǒng)計(jì)四種表現(xiàn)型及比例是A_B_∶A_bb∶aaB_∶aabb=7∶3∶3∶1。

4.原因?yàn)槿旧w變異導(dǎo)致配子致死的類型

【例4】現(xiàn)有甲、乙兩純種品系，實(shí)驗(yàn)1甲紫花與乙白花雜交得到F1全為紫花，F(xiàn)1紫花自交得到F2的表現(xiàn)型及比例為紫花∶藍(lán)花∶白花=9∶3∶4。重復(fù)實(shí)驗(yàn)1時(shí)的某次實(shí)驗(yàn)結(jié)果如實(shí)驗(yàn)2：甲紫花與乙白花得到F1全為紫花，F(xiàn)1紫花自交得到F2的表現(xiàn)型及比例為紫花∶藍(lán)花∶白花=3∶3∶2。

【原因分析及拓展】若本題中控制花色的基因?yàn)锳/a、B/b，實(shí)驗(yàn)2中F2表現(xiàn)型及比例與實(shí)驗(yàn)1相比，藍(lán)花數(shù)量不變。則含有A基因的配子正常，紫花和白花數(shù)量減少，但還有一定比例，則發(fā)生染色體片段缺失的染色體是B基因所在的染色體，缺失部分不包含B基因，詳見下表。

3∶3∶2比例出現(xiàn)的原因表

在兩對等位基因（A/a、B/b）分別位于兩對同源染色體的條件下，討論雙雜合子自交后代的表現(xiàn)型與比例。按照棋盤法分類討論，如果含有A基因的精子死亡（A基因所在的染色體缺失，缺失部分不包括A基因），則后代四種表現(xiàn)型及比例是A_B_∶A_bb∶aaB_∶aabb=3∶1∶3∶1。如果含有B 基因的精子死亡（B基因所在的染色體缺失，缺失部分不包括B基因），則后代四種表現(xiàn)型及比例是A_B_∶A_bb∶aaB_∶aabb=3∶3∶1∶1。如果含有a基因的精子死亡（a基因所在的染色體缺失，缺失部分不包括a基因），則后代四種表現(xiàn)型及比例是A_B_∶A_bb∶aaB_∶aabb=6∶2∶0∶0。如果含有b 基因的精子死亡（b基因所在的染色體缺失，缺失部分不包括b基因），則后代四種表現(xiàn)型及比例是A_B_∶A_bb∶aaB_∶aabb=6∶0∶2∶0。

在兩對等位基因（A/a、B/b）分別位于兩對同源染色體的條件下，討論雙雜合子自交后代的表現(xiàn)型與比例。如果含有A基因的精子死亡（A基因所在的染色體缺失，缺失部分包括A基因），則后代四種表現(xiàn)型及比例是A_B_∶A_bb∶a aB_∶aabb=0∶0∶3∶1。如果含有B 基因的精子死亡（B基因所在的染色體缺失，缺失部分包括B基因），則后代四種表現(xiàn)型及比例是A_B_∶A_bb∶aaB_∶aabb=0∶3∶0∶1。如果含有a基因的精子死亡（a基因所在的染色體缺失，缺失部分包括a基因），則后代四種表現(xiàn)型及比例是A_B_∶A_bb∶aaB_∶aabb=3∶1∶0∶0。如果含有b 基因的精子死亡（b基因所在的染色體缺失，缺失部分包括b基因），則后代四種表現(xiàn)型及比例是A_B_∶A_bb∶aaB_∶aabb=3∶0∶1∶0。

以上討論分析均以雄配子致死為例，雌配子致死的討論分析類似。

以上原因分析及拓展可為師生分析遺傳特殊比例提供絕佳訓(xùn)練素材。學(xué)生根據(jù)分類討論的思想，正確表示并求出配子比例是解答此類問題的突破口。