例談遺傳概率計算的一致解法

遼寧

遺傳概率的計算問題往往是很多學生的難點，本文先將其中的規律總結出來，再通過例題體驗規律的運用，通過規律的應用會發現此類題目的解法是一致的，并且思路簡單、順暢。

一、規律總結

基因自由組合定律的實質是等位基因隨同源染色體分開而分離的同時，非等位基因會隨非同源染色體的自由組合而組合，所以不難發現，基因自由組合的前提及基礎是基因的分離，所以只有理解基因分離定律，才能更好地理解基因的自由組合定律。

因為染色體分為常染色體與性染色體兩種類型，所以本文總結的規律也分為常染色體上基因遺傳與性染色體上基因遺傳的兩種情況，實質內容各包括6組雜交實驗的親子代關系分析。

1. 常染色體上的一對基因的6組雜交組合

圖1

圖1 這6組雜交組合中：因為基因位于常染色體上，所以基因型與表現型之間的對應關系是隱性性狀的個體可以根據表現型確定基因型（隱性性狀若要表現出來，必須是純合子）；而顯性性狀的個體不能根據表現型確定出基因型，因為完全顯性的情況下，顯性純合子和雜合子都表現為顯性性狀，即僅根據自身的表現型判斷不出基因型，需要通過親代與子代間的關系進一步作出判斷。

分析Ⅰ與Ⅳ可以得出，純合子自交后代不發生性狀分離，因此可以穩定遺傳。

分析Ⅴ可以得出，雜合子自交后代會出現性狀分離，其子代顯性性狀中純合子比例為1/3，雜合子比例為2/3（該比例是概率計算中經常用到且學生易出錯的，注意是2/3，而非想當然的1/2）。

分析Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ可以得出，若子代全為顯性性狀，則親本中至少有一方一定為顯性純合子。

分析Ⅲ與Ⅵ可以得出，若一個親本為隱性純合子，另一親本為顯性性狀，則不論該顯性親本是純合子還是雜合子，其子代中的顯性性狀個體一定是雜合子。

Ⅲ與Ⅴ中的雜交方式可以用來判斷一對相對性狀中的顯隱性，如Ⅲ，具有相對性狀的純合親本雜交，F1表現出來的親本性狀為顯性性狀，未表現出來的親本性狀為隱性性狀；Ⅴ的子代性狀出現了性狀分離，則新出現的性狀為隱性性狀。

Ⅵ中的雜交方式為典型的測交實驗，測交實驗可以用來檢驗另一個親本的基因型。

通過Ⅴ與Ⅵ子代性狀的分離比可以反推親本的基因型，即若子代性狀的分離比為3∶1，則親本一定都是雜合子；若子代性狀的分離比為1∶1，則親本一定是一個雜合子和一個隱性純合子。還可以根據親子代的表現型，從子代的隱性性狀個體著手，反推親本的基因型，如Ⅴ，雙親均為顯性，子代中出現了隱性個體，因為其兩個隱性基因分別來源于兩個親本產生的配子，所以，其雙親均為雜合子；Ⅵ，雙親是一顯一隱，子代出現了隱性個體，所以顯性親本一定是雜合子，這也是判斷雜交組合中親本基因型的常用方法。

2. X染色體上的一對基因的6組雜交組合

圖2

圖2 這6組雜交組合中因為基因僅位于X染色體上，所以根據表現型可以確定基因型有3種情況：雌性的隱性性狀個體和雄性的顯、隱性性狀個體。只有雌性的顯性性狀，因為有純合子和雜合子之分，不能直接根據表現型判斷出基因型，需要進一步判斷。

根據Ⅸ、Ⅺ的實驗結果可以判斷顯隱性，如Ⅸ，子代新出現的性狀為隱性性狀；Ⅺ，若子代一種性別一種表現型，則親本中的雌性為隱性性狀，雄性為顯性性狀。

Ⅶ、Ⅷ、Ⅹ、Ⅻ若只看親、子代的表現型，是區分不出基因位于的染色體類型，因為子代的表現型無性別差異。

Ⅸ、Ⅺ兩組實驗結果是與性別相關聯的，如Ⅸ，子代的隱性性狀只在雄性個體中出現，Ⅺ更是一種表現型對應著一種性別，并且通過對比這兩組實驗結果可以將基因定位在Ⅹ染色體上，其中常用的是Ⅺ，因為Ⅸ中的雜合子是不能通過肉眼篩選出來的。另外，上述基因位置的判斷，其適用前提是“二選一”的情況，即基因不在X染色體上，就在常染色體上，若基因還可能位于X、Y染色體的同源區段或是Y染色體的特有區段，則需要另行分析。

Ⅸ的子代結果中出現的隱性性狀的比例為1/4，但在子代雄性個體中隱性性狀的比例卻為1/2，這是審題的關鍵，也是伴性遺傳中是否考慮性別的分析方法，前者性別不確定，需在雌雄中統計，后者性別確定，只在雄性中統計。

二、規律應用

1. 常染色體上的一對等位基因控制的一對相對性狀

【例1】南瓜果實黃色和白色由一對等位基因（A、a）控制，進行相關實驗如圖3，回答下列問題：

圖3

（1）根據______（填序號）過程可以判斷出，隱性性狀是______。

（2）F1中白果的基因型是______，F2中白果基因型與F1中白果基因型相同的概率是 _______。

（3）F2中，黃色南瓜所占的比例為______。

【參考答案】（1）①和②（或③） 黃果（2）Aa 2/3 （3）5/8

【規律應用分析】（1）根據①可知F1中應為一個雜合子和一個隱性純合子，②的過程為穩定遺傳，所以黃果為隱性性狀。③因為出現了性狀分離，所以新出現的黃果為隱性性狀（此過程中應用了上述Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ雜交組合的規律）。

（2）為基因型的判斷，因為（1）中已經確定了關于南瓜果實顏色的顯隱性，所以根據顯隱性及親子代的表現型，可推斷出上述個體的基因型，F1白果為雜合子Aa，F2中白果可能是雜合子，也可能是純合子，可表示為A_，其中是雜合子的概率為2/3（此為Ⅴ、Ⅵ的應用）。

（3）依據規律Ⅵ可知，F1中黃果aa比例為1/2，白果Aa比例為1/2，F1的自交涉及上述規律Ⅳ和Ⅴ，因為F1的兩種基因型個體自交后代都會出現黃果，但只有1/2Aa的白果自交后代會出現白果，所以，通過逆向思維，先計算出白果比較簡單，白果比例為1/2×3/4=3/8，所以F2中黃果比例為1-3/8=5/8。若通過正向思維直接計算，F2中黃果比例為1/2+1/2×1/4=5/8。

2. X染色體上的一對等位基因控制的一對相對性狀

【例2】如圖4是一個家族的某種遺傳病的系譜圖，其中Ⅱ6不攜帶該病的致病基因，請回答下列問題：

圖4

（1）該病的遺傳方式是_______。

（2）Ⅱ8與Ⅱ4基因型相同的概率為_______。

（3）若Ⅲ7和Ⅲ8結婚，則他們婚后所生男孩的患病概率是_______。

【參考答案】（1）X染色體隱性遺傳 （2）1/2

（3）1/4

【規律應用分析】（1）利用題干“Ⅱ6不攜帶該病的致病基因”及應用規律Ⅸ，可判斷出該病為隱性，且致病基因位于X染色體上。

（2）應用規律Ⅹ可知Ⅱ4的基因型為XBXb，應用規律Ⅸ可知Ⅱ8的基因型不確定，可表示為XBX-，其是雜合子的概率為1/2。

（3）解題關鍵是判斷兩親本基因型，根據Ⅲ7自身的表現型可判斷出其基因型為XbY，根據（2）可知Ⅲ8為1/2XBXb，所以，其后代所生男孩（性別確定）的患病概率為1/2×1/2=1/4（注：此處若設問為“他們婚后所生患病男孩的概率”，則是性別不確定，概率應為1/2×1/4=1/8）。

3. 常染色體上的兩對等位基因的自由組合

【例3】家禽雞冠的形狀由兩對等位基因（A和a，B和b）控制，這兩對基因可自由組合，該家禽雞冠的形狀與基因組合如下表：

現有3組雜交實驗如下：

甲組：P 核桃狀×單片狀→F1：核桃狀、玫瑰狀、豌豆狀、單片狀

乙組：P 玫瑰狀×玫瑰狀→F1：玫瑰狀、單片狀

丙組：P 豌豆狀×玫瑰狀→F1：全是核桃狀

請回答下列問題：

（1）請寫出甲、乙、丙三組實驗中親本的基因型：

甲組：_______× _______，乙組：_______×_______，

丙組：_______×_______。

（2）甲組雜交方式在遺傳學上稱為_______。

（3）讓乙組后代F1中的玫瑰狀冠的家禽與丙組后代F1中的核桃狀家禽雜交，則其雜交后代的表現型及其比例為_______。

【參考答案】（1）甲組：AaBb×aabb，乙組：Aabb×Aabb，丙組：aaBB×AAbb （2）測交 （3）豌豆狀∶單片狀∶核桃狀∶玫瑰狀=1∶1∶5∶5

【規律應用分析】因為每一對基因的遺傳都符合基因的分離定律，所以無論幾對基因控制的性狀，都先用基因分離定律“拆開”，然后再“自由組合”，應用的仍然是上述Ⅰ～Ⅵ雜交組合得到的規律總結。

（1）根據表格及親本的表現型，先寫出能確定的基因，不能確定的用“_”代替，如甲組的A_B_×aabb，再從子代中的隱性性狀個體入手，可反推出“_”的位置全部都是隱性基因，即應用的上述規律Ⅵ。乙組A_bb×A_bb運用的是V，丙組aaB_×A_bb運用的是Ⅲ。

（2）甲組是一個個體與隱性純合子雜交，屬于測交。

（3）通過（1）的親本基因型，應用規律Ⅴ可知，乙組F1中的玫瑰狀冠表示為2/3Aabb，應用規律Ⅲ可知，丙組F1中的核桃狀均為AaBb。先針對一對相對性狀進行分析如下（分別應用的是規律Ⅴ和Ⅵ）所示：

再自由組合，即“相乘（數學上的乘法定理）”，得其雜交后代的表現型及其比例為aaBb（豌豆狀）∶aabb（單片狀）∶A_Bb（核桃狀）∶A_bb（玫瑰狀）=1/6×1/2∶1/6×1/2∶5/6×1/2∶5/6×1/2 = 1∶1∶5∶5。

4. 一對常染色體上和一對X染色體上的兩對等位基因的自由組合

【例4】圖5為某家族患神經性耳聾（顯、隱性基因分別用D、d表示）和紅綠色盲（顯、隱性基因分別用B、b表示）的遺傳系譜。請回答下列問題：

圖5

（1）由圖可知，神經性耳聾屬于_______性狀。控制該病的致病基因位于_______染色體上，你判斷致病基因位置的依據是_______。

（2）Ⅲ8的基因型為_______。

（3）若Ⅲ9和一基因型與Ⅲ12相同的男性婚配，生一個只患一種病的孩子的概率是_______。

【參考答案】（1）隱性 常 Ⅰ1是患者可判斷其基因型為XdXd或dd，但其子Ⅱ5為正常人，則Ⅰ1基因型不可能是XdXd，d基因只能位于常染色體上（其他答案合理也給分） （2）DDXbY或DdXbY （3）1/4

【規律應用分析】（1）應用規律Ⅴ，由Ⅱ3×Ⅱ4→Ⅲ10可知，該病為隱性性狀，然后假設該病致病基因位于X染色體上，則應用規律Ⅺ可知，母病子必病，但Ⅱ5號是正常的，所以該病致病基因位于常染色體上。

（2）同樣先針對一對相對性狀進行分析，應用規律Ⅴ，因為Ⅲ10為神經性耳聾患者（dd），而且其兩親本Ⅱ3和Ⅱ4均表現為正常（D_），所以親本基因型都是雜合子Dd，因此其子代Ⅲ8表示為D_，即基因型可能為DD，也可能為Dd；然后再分析另外一對基因，因為Ⅲ8為男性，且患有紅綠色盲，所以基因型為XbY，綜合可知，Ⅲ8的基因型為DDXbY或DdXbY。

（3）的解題關鍵是判斷出Ⅲ9和Ⅲ12的基因型，確定的直接寫，不確定的需在每對基因型前加上相應的概率。方法同（2），應用規律Ⅴ和Ⅸ可判斷出Ⅲ9的基因型表示為2/3Dd1/2XBXb，應用規律Ⅲ或Ⅵ可判斷出Ⅲ12為Dd，再根據Ⅲ12本身無紅綠色盲，確定另一對基因型為XBY，由此判斷出Ⅲ12基因型為DdXBY。同樣先針對一對相對性狀進行分析如下（分別應用的是規律Ⅴ和Ⅸ）所示：

再自由組合，即“相乘”，子代只患一種病的情況有兩種，ddXB_（只患神經性耳聾）：1/6×7/8=7/48；D_XbY（只患紅綠色盲）：5/6×1/8=5/48，然后“相加（數學上的加法定理）”，所以Ⅲ9和Ⅲ12婚配的后代只患一種病的概率為7/48+5/48=1/4。

通過以上四道例題的實際應用，不難發現，只要真正理解上述12組雜交組合實驗的過程及結果分析的相應規律，解決遺傳概率計算問題的方法都是一致的，并且簡單、順暢、快捷。即解題方法均是根據親子代的表現型及親子代之間的關系，判斷出親代的基因型，再進行相關概率的計算，其中的關鍵是當相應顯性個體的基因型不能確定時，能夠準確推斷出其為雜合子的比例。若遵循基因的自由組合定律，則均是先用基因的分離定律將每對基因“拆開”后，再“自由組合”。