淺析“先分離后組合”

路磊磊

摘要：將多對獨立遺傳基因的自由組合先分解為若干分離定律分別分析，再運用乘法原理進(jìn)行組合是解決自由組合問題的常用方法，簡稱“先分離后組合”。本文總結(jié)了筆者教學(xué)中對應(yīng)用“先分離后組合”的疑問和理解。

關(guān)鍵詞：生物學(xué)解釋;應(yīng)用條件;“分離后組合”

中圖分類號：G633.91? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ?文章編號：1992-7711（2020）01-0151

一、“先分離后組合”用于解釋自由組合現(xiàn)象是否由孟德爾發(fā)現(xiàn)

普通高中現(xiàn)行各版本生物教材必修二《遺傳與進(jìn)化》“孟德爾的豌豆雜交實驗（二）”一節(jié)解釋F2為何呈現(xiàn)“9∶3∶3∶1”現(xiàn)象時，均引導(dǎo)學(xué)生先分析每一對相對性狀，然后對不同性狀進(jìn)行組合，即“先分離后組合”，尤其北師大版和浙科版最為典型。孟德爾是否應(yīng)用過“先分離后組合”解釋自由組合現(xiàn)象呢？

孟德爾在《植物雜交的試驗》中有這樣的敘述：雜種后代如果結(jié)合了兩種可區(qū)分的性狀，可用以下公式表示：AB+Ab+aB+ab+2ABb+2aBb+2AaB+2Aab+4AaBb。這個公式無可爭辯的是一個組合公式，其中把A和a的性狀、B和b的性狀這兩個公式結(jié)合在一起，把這兩個公式結(jié)合起來就得到系列中所有各組的全部數(shù)字：A+2Aa+a、B+2Bb+b。通過孟德爾的敘述，可以看出其利用數(shù)學(xué)知識原理，發(fā)現(xiàn)可將獨立遺傳的性狀分別分析，然后再組合解釋自由組合現(xiàn)象，可以認(rèn)為是“先分離后組合”方法的使用依據(jù)。在“試驗2”粒形、子葉顏色和種皮顏色三對性狀均雜合親本的子代分析中，孟德爾再次證明這樣的數(shù)學(xué)分析是有效的。

孟德爾從繁雜的生物試驗數(shù)據(jù)中找出數(shù)學(xué)規(guī)律，然后用數(shù)學(xué)規(guī)律去解釋生命現(xiàn)象，使他成為生物學(xué)研究領(lǐng)域成功運用數(shù)學(xué)的先驅(qū)。

二、“先分離后組合”的生物學(xué)解釋

“先分離后組合”的發(fā)現(xiàn)是建立在數(shù)學(xué)分析的基礎(chǔ)上，從生物學(xué)科角度又如何理解呢？下面以基因型AaBb的自交為例分析說明。

1. AaBb自交的有性生殖過程及結(jié)果分析

減數(shù)分裂產(chǎn)生配子階段：基因型為AaBb父本減數(shù)分裂產(chǎn)生AB、Ab、aB、ab四種比例相同的雄配子，AaBb母本（母本的基因用斜體和加下劃線表示，以區(qū)別父本，下同）則產(chǎn)生AB、Ab、aB、ab四種比例相同的雌配子。該過程實現(xiàn)了父本的非等位基因的自由組合和母本的非等位基因的自由組合，如基因組成為AB的雄配子的A和B都是來自父本，且父本的A、a與父本的B、b發(fā)生了自由組合。

受精作用階段：雌、雄配子的隨機結(jié)合實現(xiàn)了父本與母本的基因隨機結(jié)合，如雄配子AB分別與AB、Ab、aB、ab四種雌性配子受精得到ABAB、ABAb、ABaB、ABab四種基因型子代。受精結(jié)果表明來自父本的基因A、B分別與來自母本的A、a、B、b均以2次相等的機會結(jié)合，其他精子的受精結(jié)果也會呈現(xiàn)相同的規(guī)律。

2. AaBb自交的“先分離后組合”過程及結(jié)果分析

分離步驟：Aa（♂）×Aa（♀）→ AA+Aa+Aa+aa在實現(xiàn)父本的A與母本的A、a同等機會結(jié)合的同時，同時父本的a也與母本的A、a同等機會結(jié)合;Bb（♂）×Bb（♀）→ BB+Bb+Bb+bb也體現(xiàn)出相同的規(guī)律。分離步驟使父本和母本控制同一性狀的基因之間以均等機會結(jié)合。

組合步驟：如AA與（BB+Bb+Bb+bb）組合得到的子代AABB+AABb+AABb+AAbb ，表明來自父本的A與來自父本的B、b以2次相等的機會結(jié)合，同時與來自母本的B、b以2次相等的機會結(jié)合。分離步驟中已發(fā)生父本的A與母本的A、a以2次相等機會結(jié)合，所以分離和組合的結(jié)果是來自父本的基因A與來自母本的A、a、B、b以2次相等的機會結(jié)合，父本的其他基因也呈現(xiàn)相同的規(guī)律。

綜上分析，發(fā)現(xiàn)“先分離后組合”并不存在于生物有性生殖生理過程中，只是從生命現(xiàn)象中抽象出來的數(shù)學(xué)規(guī)律，但其結(jié)果卻與有性生殖結(jié)果相同，這樣就能理解“先分離后組合”為何可以解釋自由組合現(xiàn)象了。

三、“先分離后組合”應(yīng)用條件

教學(xué)活動中師生往往用“先分離后組合”解釋一組親本雜交或自交的子代分析，涉及到多組親本的雜交、自交問題能否用此方法解決？

例：某植物子葉的黃色（Y）對綠色（y）為顯性，圓粒種子（R）對皺粒種子（r）為顯性。黃色圓粒有[13]YyRR和YyRr兩種，讓黃色圓粒植株相互受粉，F(xiàn)1的表現(xiàn)型及其性狀分離比是________。

試題分析：黃色圓粒植株相互受粉，就是自由交配，包括四組交配方式：

1. [13]YyRR×[13]YyRR;

2. YyRr×YyRr;

3. [13]YyRR（♂）×YyRr（♀）;

4. [13]YyRR（♀）×YyRr（♂）

其中1和2是自交，3和4互為正反交。雖然前面對“先分離后組合”的解釋以一組親本為例，但從過程和結(jié)果分析不難發(fā)現(xiàn)“先分離后組合”使用條件是減數(shù)分裂產(chǎn)生的全部雌、雄配子都能隨機結(jié)合的方式受精，與親本組合數(shù)的多少并無關(guān)系。分析本題四組交配方式發(fā)現(xiàn)，某一親本產(chǎn)生的配子可與所有親本產(chǎn)生的異性配子受精，顯然符合“先分離后組合”應(yīng)用條件。將題自由交配方式中的自由組合問題轉(zhuǎn)化成兩個分離定律問題：

1. Yy×Yy→黃色Y_____=[34]、綠色yy=[14];

2. 先考慮子代皺粒，僅Rr×Rr→皺粒rr=[23]×[23]×[14]=[19]，則圓粒R____=[89]，然后組合，因此F1的表現(xiàn)型及其性狀分離比是黃色圓粒∶綠色圓?！命S色皺?！镁G色皺粒=（[34]×[89]）∶（[14]×[89]）∶（[34]×[19]）∶（[14]×[19]）=24∶8∶3∶1。

參考文獻(xiàn)：

[1] 孟德爾（G. Mendel）.植物雜交的實驗[A]//梁 宏，王 斌.遺傳學(xué)經(jīng)典文選[C]北京：北京大學(xué)出版社，2012.

[2] 王亞馥，戴灼華.遺傳學(xué)[M].北京：高等教育出版社，1996.

（作者單位：安徽省滁州市明光中學(xué)? ?239400）