關于孟德爾遺傳定律的本質理解和應用研究

摘要：偉大的生物學家孟德爾先生在距今一百多年前發現了著名的遺傳學定律——孟德爾定律。孟德爾對豌豆進行了長達八年的雜交實驗，通過對豌豆的粒型、花色等性狀的遺傳規律來進行分析，最終總結出了分配定律和自由組合定律兩大遺傳學定律，這兩大定律作為遺傳學上的重要發現，奠定了近代遺傳學的基礎，對生物學的發展具有十分重要的意義。本文就將對孟德爾遺傳定律的本質進行分析，并探討其在實際生活中的應用。

關鍵詞：孟德爾遺傳定律 本質 理解 應用研究

孟德爾所進行的長達八年的雜交實驗可謂是生物遺傳學中的經典實驗，在現今的生物課程教學中仍然占有十分重要的地位，該實驗包含了眾多實驗環節，包括假設、實驗、分析、論證等，其中孟德爾進行實驗所使用的假說演繹法十分著名，這對近現代的遺傳學發展起到了十分重要的借鑒意義[1]。另外，在此實驗中孟德爾還提出了“遺傳因子”的概念，這對此后遺傳學的迅速發展起到了至關重要的作用。同時，孟德爾的遺傳定律在現實生活中也有著廣泛的運用，尤其是在提高農產品產量方面具有重要的意義。

一、孟德爾遺傳定律的本質內容

（一）顯性定律

顯性定律是指具有一對相反性狀的兩株純種植物在進行雜交后，子一代的植株均會只呈現出其中一個植株的性狀，而另一種性狀則會隱去不見。例如，開白花的純種植株與開黃花的純種植株進行雜交，子一代都呈現出黃色，此時就說明黃花相對于白花是顯性的，而子一代中就肯定不會出現白花植株和中間性狀的植株。

（二）分離定律

分離定律主要運用在子二代的遺傳規律中，與子一代所體現出的顯性定律不同，在進行子二代的雜交過程中會出現性狀分離的現象，也就是說植株會體現出顯性和隱性兩種不同的性狀[2]。一般來說，在子二代的植株中兩種性狀所呈現出的比例在3：1，拿上面的黃花與白花植株的例子來說，也就是說在子二代中的每4株植株中就會有3株是黃色，1株是白色，因為根據孟德爾的遺傳定律，子二代的顯性性狀和隱性性狀的比例為3：1。在進行實際的分析中可以這樣進行運算，黃花用a表示，白花用b表示，則子一代的基因就是ab，而ab呈現顯性性狀是黃花，在子二代中，ab一代基因與ab一代基因進行雜交，則會出現aa、ab、bb三種基因型，按照概率學計算這三種基因型的比例為1：2：1，而aa和ab所體現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

以上全部是針對于一對性狀進行討論的，當我們對含有兩個或者兩個以上的不同性狀的植株進行彼此之間的雜交時，會出現什么情況呢。根據孟德爾遺傳定律中的自由組合定律來進行分析，就可以得出在經過子一代的性狀分離后，到子二代中各種植株的性狀比例會達到9：3：1。還是拿上面的例子來說，如果再加上高矮的性狀后，此時就是兩種性狀的植株進行雜交，而高性狀相對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呈9：3：3：1的比例。

二、孟德爾遺傳定律的應用

（一）分離定律在自由組合問題中的應用

基因的分離定律和自由組合定律是相互關聯且緊密聯系的，所以在對實際問題進行分析的時候，可以運用分離定律將自由組合問題分解為若干個來進行解決，即在解決自由組合問題的時候采取分解與組合相結合的方法，這樣會大大簡化問題的難度。例如，在知道親代的基因型的情況下，首先，可以分析出親代產生的配子種類和概率；其次，可以得出子代的基因型、表現型的種類和比例以及某個特定個體出現的概率；最后，在得知子代的表現型和比例以及部分親代的表現型的情況下，還可以反推出親代的基因型。在實際生活中，運用分離定律可以解決許多自由組合方面的遺傳問題[3]。

（二）分離定律確定個體基因型

分離定律最基本的應用就是來對個體的基因型進行判斷，一般情況下，我們可以采用假設法來進行計算，例如，設等位基因為A、a，依據孟德爾的分離定律，可以得出親代樣本的一對基因一定會在子代的身上得到不同的體現，子一代的基因一定是來自兩位親屬的。所以，如果子一代出現隱性性狀，那么親代樣本中一定至少有一個含有a基因。在實際解決問題的過程中，利用分離定律來對問題進行分析，可以極大的簡化問題的難度。

（三）分離定律與自由組合定律結合優化雜交育種

在科學技術迅速發展的今天，孟德爾遺傳定律越來越廣泛的運用到了人們的生活之中，在基因工程、人類遺傳病的預防、植物的雜交育種等方面都有著運用，尤其是在植物的雜交育種方面優化了很多農作物的品種，使得農作物的產量大幅度提高，促進了國民經濟的發展。利用孟德爾遺傳定律中基因遺傳和變異規律，人們可以按照自己的需求來對基因結構進行改造，提取目的基因并將其導入受體細胞，以此來改變生物的性狀，達到過濾掉劣勢性狀，保留優良性狀的目的，培育出越來越優質的品種。例如，有兩個品種的火龍果，一個是抗病毒白果肉的品種，而另一個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，就可以將這兩個火龍果品種進行雜交，而得到的優良品種就可以作為此后育種的來源。實際上，運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題。

三、孟德爾遺傳定律對遺傳學發展的啟示

（一）合理運用前人的理論基礎

孟德爾雜交實驗的成功不僅僅得益于大量的實驗累積，也由于其生平接觸到的知識面較廣且善于將知識靈活運用。一方面，孟德爾遺傳的提出是建立在原子論和類比思維的基礎上的。眾所周知，孟德爾有著多普勒這樣一位老師，作為多普勒效應的發現者，他帶給了孟德爾不少的知識啟發，孟德爾遺傳定律的發現就是因為其就對道爾頓原子論有著深刻的理解，善于從微小的物質觀出發來對物質的變化過程進行分析，且孟德爾借此還提出了遺傳因子決定生物形狀這一觀點。此外，類比推理的思維也被很明顯的運用在孟德爾的遺傳定律中，在生物學的學習過程中如果遇到超出自身知識水平而無法解決的難題時，還可以借助其他學科領域的知識來進行推理分析。另外，孟德爾遺傳定律的發現還源于唯物主義觀的支撐。由于孟德爾先生是一名虔誠的修道士，所以其是從唯物主義的價值觀出發來對生物學進行研究的。例如，在對七對形狀研究的過程中，他認為豌豆的不同性狀一定是由于豌豆中某種本質性的東西所決定的，而這種本質性的東西就是他所提出的遺傳因子。

（二）使用科學的研究方法

在孟德爾進行豌豆的雜交實驗之前，不少人也對植物進行過雜交實驗，但是最終都沒有成功。其中最主要的原因就是實驗材料的選取不同。孟德爾在進行了大量的科學實驗后，發現了豌豆的自花傳粉、閉花授粉特性，所以選取了豌豆這一植物為實驗材料，給實驗帶來了極大的便利。同時孟德爾在實驗的過程中還合理的運用了數學歸納法，將子代植物的不同性狀進行統計，這也促進了實驗的成功。

（三）可檢驗性的研究結果

科學的理論發現是經得起時間的檢驗的。孟德爾的生物學遺傳定律在早期并沒有得到生物學界的普遍認可，直到很長一段時間后，科倫斯、邱歇馬克和徳弗里斯三名不同國家的植物學家發現了孟德爾的豌豆雜交實驗結論竟然與自己的植物雜交論高度相似時，孟德爾的生物學遺傳定律才得以被論證。其后，孟德爾的遺傳定律逐漸被生物學界所認可，孟德爾所做出的生物學貢獻也得到了肯定。孟德爾的遺傳定律被廣泛認可是幸運的，但更多的是因為其理論是經得起各種檢驗的。

（四）堅持不懈的研究精神

在對真理進行探索的過程中一定要有堅持不懈的精神，要知道科學的發展一直是建立在無數的科學家辛苦奉獻的基礎上的，而孟德爾的生物學探索實驗也是如此。由于豌豆是屬于一年生的植物類型，所以孟德爾在進行豌豆雜交實驗時每雜交一代就需要花費一年的時間來進行統計，這樣一代接著一代做實驗，并需要對植物進行看護和進行大量實驗數據統計的前提下，如果孟德爾先生沒有堅持不懈的科學探索精神，那么就不可能最終得出對生物遺傳學發展影響至深的孟德爾遺傳定律。所以，我們在做科學研究的過程中，一定要把心沉靜下來，切不能操之過急或者心浮氣躁，否則就很難發現實驗中所蘊含的科學原理。

四、結語

通過以上對孟德爾定律的本質分析和應用探討可以得出，科學定律的得出是建立在大量的實驗和前人不斷總結的理論基礎上的，在進行實驗研究的過程中要使用科學的實驗方法進行論證，切實的分析實驗的可行性以及注意實驗材料的選擇，要知道孟德爾先生正是選擇了擁有自花傳粉、閉花授粉特性的豌豆為實驗材料，且經過了長期實驗才能取得成功。在進行科學研究的道路上，不僅需要一絲不茍的精神，更要堅持不懈，科學的進程是經過了眾多科學家的心血奉獻才得以發展的，所以在對前人知識的學習上要仔細鉆研、深入思考，才能為科學的進步奉獻自己的力量。

參考文獻：

[1]雷子宸.關于孟德爾遺傳定律的本質理解和應用[J].安徽冶金科技職業學院學報，2018，（01）：72-75.

[2]呂清之.孟德爾研究及其對遺傳學發展的啟示[J].科學咨詢（科技·管理），2018，（01）：68-69.

[3]課程教材研究所·遺傳與進化（高中生物必修2）[M].北京：人民教育出版社，2016.

[4]張宜萍，唐曉春.對“孟德爾遺傳定律”科學史的再認識[J].生物學通報，2013，（05）：16-17.

（作者簡介：徐彬涵，山東省淄博第七中學，高中在讀。）