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分离规律(law of segregation)

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2073

  又称孟德尔第一定律。生物体在形成配子过程中,位于某对同源染色体的一对等位基因,随着同源染色体的分开而彼此分离,并进入不同的配子中,独立地随配子传递到后代。例如将开红花的纯系豌豆品种与开白花的纯系豌豆品种进行杂交,其 F1 全部表现为开红花, F1 自交所得的 F2 中有 705 株开红花, 224 株开白花,两者数目之比大致为 3 1 。豌豆的其他 6 对相对性状均有类似结果,如下表所示:

 

  它们的共同点是:( 1 F 1 只表现某一亲本的性状(显性性状);另一亲本的性状(隐性性状)则不表现。( 2 )在 F 2 ,杂交亲本的相对性状——显性性状和隐性性状均得以表现,二者之比约为 3 1 。对此,孟德尔提出遗传因子假说来解释,其要点是:( 1 )相对性状的遗传由相对的遗传因子(现称为基因)控制。例如,在豌豆花色试验中,遗传因子 C 控制开红花,而遗传因子 c 则控制开白花, C c 呈显性。( 2 )遗传因子在体细胞中成对存在,每对因子中 1 个来自父本,另一个来自母本。豌豆开红花显性亲本的遗传型为 CC ,开白花隐性亲本为 cc F1 Cc ,由于 C c 为显性,所以 F1 表现为开红花。( 3 )杂合体(如 Cc )的遗传因子彼此不融合而保持相对独立,在形成配子时,成对遗传因子彼此分离,进入不同的配子,因此每个配子只含有成对因子中的一个成员,于是产生了数目相等的两种配子,即 C 配子和 c 配子。( 4 )雌、雄配子的结合是随机的,按概率法则,各类合子出现的概率是雌、雄配子概率的乘积。

 

  F 2 代的遗传构成为 1/4CC 2/4Cc 1/4cc ,但由于 CC Cc 都开红花,所以,开红花与开白花个体数之比为 3 1 。可见分离规律的实质是:两个不同的等位基因分别位于一对同源染色体上,在形成配子时,等位基因随着同源染色体的分开而彼此分离,分别进入不同的配子,产生两种数目相等的配子,雌、雄配子的随机结合,使 F2 的基因型比例数为 1 2 1 ,而表现型个体数之比是 3 1 。为验证 F1 在形成配子时确实由于等位基因的分离而产生 C c 两种数目相等的配子,孟德尔首创了测交法,即把待测的杂合体与隐性亲本进行测交。如果 F1 在形成配子时等位基因确实分离,那么测交后代的开红花数与开白花数之比应为 1 1 ,实验结果果然如此:

 

  孟德尔对 7 对相对性状均做了测交,测交后代的显性个体数与隐性个体数之比均为 1 1 ,与预期结果相符,从而说明他的遗传因子假说是正确的。分离规律在生物界有普遍意义,各国学者用动、植物做了许多杂交试验,都得到类似于孟德尔的结果。例如,用纯合体的黑色豚鼠 CC 与白色豚鼠 cc 杂交,其 F1 均为黑色, F1 互交产生的 F2 群体中出现黑色个体数:白色个体数为 3 1 。又如在人群中,有耳垂者的基因型为 AA Aa ,无耳垂者为 aa ,综合分析多个双亲均为杂合体的家庭子女的耳垂性状,发现有耳垂者与无耳垂者数目之比亦为 3 1

  分离规律的出现是有条件的,这些条件是:( 1 )研究的对象必须是行有性生殖的二倍体生物,所研究的性状为质量性状。( 2 )控制性状的显性基因对隐性基因呈完全显性,并且非等位基因之间无互作。( 3 )减数分裂时,该基因座上的两个等位基因必须分开到不同的子细胞中,所形成的两类配子数目相等,受精时各类雌雄配子随机结合。( 4 )受精卵或由受精卵发育而成的个体具有同样的成活率。( 5 )分析的群体必须比较大或试验次数较多。有时上述条件都得到满足,在 F2 中仍会出现偏离 3 1 的现象,这是由于随机抽样误差和概率分布(因理想群体中各类型的出现是由机率决定的,因而出现实得比例在预期比例左右波动的现象)等原因所致。

  掌握分离规律有助于正确认识生物遗传现象。在动、植物良种培育工作中,利用分离规律可促使个体基因的分离和个体基因型的纯合化,从中选出符合育种目标的遗传上稳定的类型。例如有些作物(如小麦)的抗病性有的是由显性基因控制的( R 表示抗病基因, r 表示感病基因),表现为抗病植株的基因型为 RR Rr ,为选出抗病的纯合植株,须将选得的抗病植株自交后加以考查,看其后代是否分离,如不分离,才能选出 RR 型纯合株,以保证它们的后代是抗病的。分离规律也是医学和优生学的理论基础。据统计,目前已发现的遗传病近 5000 种,遗传病患者占人口的 10 %,其中大部分为单基因遗传病,应用分离规律可探索这类遗传病的发病特点,以便作出准确诊断和采取相应防治措施。例如,人结肠息肉病是单基因显性遗传病,并且可能导致癌变,先证者往往是杂合子,如果与正常人婚配,根据分离规律可预测其子女的发病率为 1/2 ,因此应及早对其子女进行钡餐透视,采取措施以避免结肠癌变的发生。

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