楊國平
摘要:生物教學(xué)中,計算遺傳概率是難點,從常規(guī)的分析方法入手,經(jīng)探究可以發(fā)現(xiàn),處理遺傳中的自交問題時存在一個實用的統(tǒng)計規(guī)律:具有一對或多對相對性狀(能獨立遺傳)的個體自交,后代中任一基因型出現(xiàn)的理論概率為:P=2m/22n,其中,n表示自交親本之一所含的等位基因的對數(shù),m表示所預(yù)測的基因型中含等位基因的對數(shù)。應(yīng)用它解決相關(guān)問題快捷易行,其研究過程對學(xué)生來說是一種有效的科研啟蒙,對培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)具有一定的基礎(chǔ)價值。
關(guān)鍵詞:生物教學(xué);遺傳概率;統(tǒng)計規(guī)律
中圖分類號:G633.6文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1992-7711(2015)21-091-1
一、問題的提出
具有能獨立遺傳的3對等位基因的個體AaBbCc自交,后代中基因型為AabbCc的個體出現(xiàn)的概率是多少?
解決上述問題,常規(guī)的做法可用“棋盤法”或“分枝法”繪出遺傳圖解,從中歸納統(tǒng)計,但這既花費時間,又比較復(fù)雜容易出錯。比較簡單的做法也應(yīng)做如下分析:
由于3對基因是獨立遺傳的,所以可分別考慮每對基因的自交后代中出現(xiàn)相關(guān)組合的概率:
Aa×Aa→1/2Aa;
Bb×Bb→1/4bb;
Cc×Cc→1/2Cc。
因此,AaBbCc的自交后代中出現(xiàn)AabbCc的概率為:
1/2×1/4×1/2=1/16。
上述分析雖然簡潔,但也要分步核算,然后綜合得出結(jié)論,隨著基因?qū)?shù)的增加仍顯復(fù)雜,能否找到一個規(guī)律,更便捷地解決這類問題呢?
二、問題的分析
對于一對相對性狀的遺傳,基因型為Aa的個體自交,后代的基因型及其比例為AA∶Aa∶aa=1∶2∶1,即后代中出現(xiàn)AA、Aa、aa的概率分別為1/4、2/4和1/4。仔細(xì)分析,可以找出這樣的規(guī)律,自交后代中每種基因型出現(xiàn)的概率可以表示為一個分?jǐn)?shù),這個分?jǐn)?shù)都可以寫成這樣的形式:2m/22n,其中,n表示自交親本之一含等位基因(雜合基因)的對數(shù),m表示自交后代中所預(yù)測的基因型含等位基因的對數(shù)。推廣到獨立遺傳的兩對相對性狀,上述規(guī)律同樣成立。
用這個規(guī)律來解決開始提出的問題就很簡單,基因型為AaBbCc的個體自交(獨立遺傳),后代中出現(xiàn)AabbCc個體的機(jī)會是:2m/22n=22/22×3=4/64=1/16(n=3,m=2)。不難看出,上述規(guī)律適用于研究獨立遺傳的多對相對性狀的個體自交的問題。
歸納起來,可形成這樣的統(tǒng)計規(guī)律:具有一對或多對相對性狀(能獨立遺傳)的個體自交,后代中任一基因型出現(xiàn)的理論概率為:P=2m/22n,其中,n表示自交親本之一所含的等位基因的對數(shù),m表示所預(yù)測的基因型中含等位基因的對數(shù)。
三、應(yīng)用范圍和注意事項
3.1P=2m/22n只適用于預(yù)測自交后代基因型的概率,而且自交只限于一代,不適用于連續(xù)自交,也不適用于不同親本之間的雜交。
3.2基因的遺傳方式必須符合自由組合定律,即無連鎖現(xiàn)象。
3.3式中的n只是自交的一個親本中含等位基因的對數(shù),不是含基因的對數(shù)。例如親本的基因型是aaBBccDd,則n=1。同理,m也是等位基因的對數(shù),而不是基因的對數(shù)。
3.4若自交親本為純合體,則自交后代只有一種基因型且為純合體,其概率P=2m/22n=1(n、m均為0)。
四、應(yīng)用價值
在P=2m/22n中,分母是自交雙方配子種類數(shù)的乘積,其意義是自交雙方的配子結(jié)合的總機(jī)會數(shù),即“棋盤圖解”中的總格數(shù),分子的意義是自交后代中某一基因型出現(xiàn)的機(jī)會數(shù),即在“棋盤圖解”中占的格數(shù)。這兩個數(shù)只需看一眼相關(guān)的基因型立即能反應(yīng)出來,不必去考慮基因在后代的分離和組合情況,尤其對于多對基因的自交就越顯得簡便。知道了后代基因型的比率,那么預(yù)測后代表現(xiàn)型的比率等相關(guān)問題也就容易多了,或者說有了一個新的途徑。
示例:具有20對等位基因(分別位于20對同源染色體上)的生物進(jìn)行自交,預(yù)計:
(1)后代中任意一種只有兩對基因雜合的個體出現(xiàn)的概率是多少?
(2)若20對等位基因分別控制20對相對性狀,那么自交后代中,符合“只有一對基因表現(xiàn)顯性性狀”要求的個體出現(xiàn)的概率是多少?
解析:
(1)本題雖未給出具體的基因型,但給出了預(yù)測后代某一基因型出現(xiàn)的概率的兩個重要參數(shù):n=20,m=2,求出符合要求的概率就相當(dāng)容易了。
(2)后代每個個體共有20對基因,其中一對基因表現(xiàn)顯性性狀時,該對基因有純合和雜合兩種情況。因此,后代中符合“只有一對基因表現(xiàn)顯性性狀”的個體的基因型共有40種,其中20種為只含一對基因顯性純合的純合體,20種為只有一對基因雜合的雜合體。對于純合體,m=0,n=20,每一種純合體出現(xiàn)的機(jī)會為2m/22n=1/240;對于只含一對雜合基因的雜合體,m=1,n=20,每一種這樣的雜合體出現(xiàn)的機(jī)會為2m/22n=2/240。所以,后代中符合“只有一對基因表現(xiàn)顯現(xiàn)性狀”的個體出現(xiàn)的概率為20×1/240+20×2/240=60/240。這就是說,在遺傳圖解的“棋盤格”中,總格數(shù)為240格,其中研究對象占有60格。
綜上所述,在分析獨立遺傳條件下的自交問題時,存在著一個實用的統(tǒng)計規(guī)律,應(yīng)用它解決問題快速、方便、準(zhǔn)確、易行。隨著應(yīng)用熟練程度的增加,其價值將不斷顯現(xiàn)出來。除此之外,指點學(xué)生按此思路嚴(yán)謹(jǐn)?shù)胤治鎏骄浚且环N有效的科研啟蒙,對于學(xué)生將來有可能從事科學(xué)研究具有一定的奠基意義。