特殊遺傳比例的四類原因分析及拓展

湖北 黃五洋

在高中階段的遺傳學知識中，雜合子自交后代顯、隱性比例通常為3∶1（9∶3∶3∶1），測交后代顯、隱性比例通常為1∶1（1∶1∶1∶1），這是符合遺傳規律的常規比例。不同于以上類型的比例本文視為特殊遺傳比例。在高考中，分析特殊遺傳比例出現的原因是遺傳類試題中的常見問題。限于篇幅，本文所討論的特殊比例不包括基因之間相互作用導致的類型。

1.原因為群體多種基因型并自由交配的類型

【例1】貓的短尾和長尾為一對相對性狀，由一對位于常染色體上的等位基因（A/a）控制。現讓多只長尾貓自由交配，F1中長尾∶短尾＝55∶9，且雌、雄情況相同。分析55∶9出現的原因。

【原因分析及拓展】讓多只長尾貓自由交配，F1中出現短尾貓，說明短尾為隱性性狀。根據題意，F1中基因型為aa的個體的比例為9/（55＋9）＝9/64，故F1中A、a的基因頻率分別為5/8、3/8。由于親本為顯性個體（長尾貓），可設AA比例為x、Aa比例為y，則a基因頻率＝1/2y＝3/8，A基因頻率＝x＋1/2y＝5/8，即親本中AA比例為1/4，Aa比例為3/4。

解題時，要打破自交后代顯、隱性比例通常為3∶1（9∶3∶3∶1）或者測交后代顯、隱性比例通常為1∶1（1∶1∶1∶1）的思維定式，則要考慮群體中存在多種基因型，自交、測交或自由交配會導致子代出現特殊遺傳比例。采用逆向推理求解某種類型的配子的比例，再用方程求解某一基因型的比例。例如植物群體自交后F1中長∶短=3∶5，長對短為顯性，若此對相對性狀由A/a控制，設親本中AA比例為x，Aa比例為y，aa比例為1-x-y，則x+3/4y＝3/8，1/4y+1-x-y＝5/8，據此求解得出親本中Aa∶aa=1∶1。又例如植物群體（長對短為顯性）測交后F1中長∶短=5∶1，長對短為顯性，可設AA比例為x，Aa比例為y，則x+1/2y=5/6，1/2y=1/6，據此求解得群體中AA∶Aa=2∶1。

2.原因為交叉互換的類型

【例2】某二倍體植物的子葉顏色和種子形狀存在：紅色種子對白色種子為完全顯性，由等位基因A/a控制；長粒種子對圓粒種子為完全顯性，由等位基因B/b控制。現有純合紅色長粒和純合白色圓粒的兩種親本雜交，所得F1自交，多次重復實驗，統計F2的表現型及比例都近似得到如下結果：紅色長粒∶紅色圓粒∶白色長粒∶白色圓粒=66∶9∶9∶16。

【原因分析及拓展】分析66∶9∶9∶16這一比例出現的突破口在于白色圓粒即aabb的比例占16%，逆向推理得配子中ab配子占40%，按照分離定律，AB配子和ab配子比例將相等，所以AB配子也占40%，Ab、aB兩種配子各占10%。配子的種類及比例為AB∶aB∶Ab∶ab=4∶1∶1∶4的根本原因是減數第一次分裂前期，控制不同性狀的基因進行了重組（交叉互換），而且發生交叉互換的初級性母細胞僅僅是少部分。得出配子的種類及比例是AB∶aB∶Ab∶ab=4∶1∶1∶4之后，教師可以引導學生用棋盤法再次驗證后代中四種表現型及比例是否符合66∶9∶9∶16。

3.原因為含有某種基因導致配子致死的類型

【例3】果蠅體色黃色（A）對黑色（a）為顯性，翅型長翅（B）對殘翅（b）為顯性。研究發現，用兩種純合果蠅雜交得到F1，在F1中雌雄個體自由交配的情況下，F2中出現了5∶3∶3∶1的特殊性狀分離比。

【原因分析及拓展】對于一對等位基因的雜合子群體（自由交配）、雜合子植株（自交）而言，如果含A基因的精子死亡，則后代表現型比例是1∶1。如果含a基因的精子死亡，則后代表現型比例是1∶0。如果含A基因的精子50%死亡，則后代表現型比例是2∶1。如果含a基因的精子50%死亡，則后代表現型比例是5∶1。

在兩對等位基因（A/a、B/b）分別位于兩對同源染色體的條件下，討論雙雜合子自交的后代表現型與比例。如果含有AB 基因的精子死亡，則四種表現型及比例是A_B_∶A_bb∶aaB_∶aabb=5∶3∶3∶1；如果含有Ab基因的精子死亡，則四種表現型及比例是A_B_∶A_bb∶aaB_∶aabb=7∶1∶3∶1；如果含有aB 基因的精子死亡，則四種表現型及比例是A_B_∶A_bb∶aaB_∶aabb=7∶3∶1∶1；如果含有ab 基因的精子死亡，則四種表現型及比例是A_B_∶A_bb∶aaB_∶aabb=8∶2∶2∶0。

在兩對等位基因（A/a、B/b）分別位于兩對同源染色體的條件下，討論雙雜合子自交后代的表現型與比例。如果含有AB 基因的精子50%死亡，則四種精子的比例為AB∶Ab∶aB∶ab=1∶2∶2∶2，四種卵細胞的比例不變，采用棋盤法得出F1的基因型比例為

1AaBb∶1AABb∶1AaBB∶1AaBb∶2AABb∶2AAbb∶2AaBb∶2Aabb∶2AaBB∶2AaBb∶2aaBB∶2aaBb∶2AaBb∶2Aabb∶2aaBb∶2aabb，統計四種表現型及比例是A_B_∶A_bb∶aaB_∶aabb=7∶3∶3∶1。

4.原因為染色體變異導致配子致死的類型

【例4】現有甲、乙兩純種品系，實驗1甲紫花與乙白花雜交得到F1全為紫花，F1紫花自交得到F2的表現型及比例為紫花∶藍花∶白花=9∶3∶4。重復實驗1時的某次實驗結果如實驗2：甲紫花與乙白花得到F1全為紫花，F1紫花自交得到F2的表現型及比例為紫花∶藍花∶白花=3∶3∶2。

【原因分析及拓展】若本題中控制花色的基因為A/a、B/b，實驗2中F2表現型及比例與實驗1相比，藍花數量不變。則含有A基因的配子正常，紫花和白花數量減少，但還有一定比例，則發生染色體片段缺失的染色體是B基因所在的染色體，缺失部分不包含B基因，詳見下表。

3∶3∶2比例出現的原因表

在兩對等位基因（A/a、B/b）分別位于兩對同源染色體的條件下，討論雙雜合子自交后代的表現型與比例。按照棋盤法分類討論，如果含有A基因的精子死亡（A基因所在的染色體缺失，缺失部分不包括A基因），則后代四種表現型及比例是A_B_∶A_bb∶aaB_∶aabb=3∶1∶3∶1。如果含有B 基因的精子死亡（B基因所在的染色體缺失，缺失部分不包括B基因），則后代四種表現型及比例是A_B_∶A_bb∶aaB_∶aabb=3∶3∶1∶1。如果含有a基因的精子死亡（a基因所在的染色體缺失，缺失部分不包括a基因），則后代四種表現型及比例是A_B_∶A_bb∶aaB_∶aabb=6∶2∶0∶0。如果含有b 基因的精子死亡（b基因所在的染色體缺失，缺失部分不包括b基因），則后代四種表現型及比例是A_B_∶A_bb∶aaB_∶aabb=6∶0∶2∶0。

在兩對等位基因（A/a、B/b）分別位于兩對同源染色體的條件下，討論雙雜合子自交后代的表現型與比例。如果含有A基因的精子死亡（A基因所在的染色體缺失，缺失部分包括A基因），則后代四種表現型及比例是A_B_∶A_bb∶a aB_∶aabb=0∶0∶3∶1。如果含有B 基因的精子死亡（B基因所在的染色體缺失，缺失部分包括B基因），則后代四種表現型及比例是A_B_∶A_bb∶aaB_∶aabb=0∶3∶0∶1。如果含有a基因的精子死亡（a基因所在的染色體缺失，缺失部分包括a基因），則后代四種表現型及比例是A_B_∶A_bb∶aaB_∶aabb=3∶1∶0∶0。如果含有b 基因的精子死亡（b基因所在的染色體缺失，缺失部分包括b基因），則后代四種表現型及比例是A_B_∶A_bb∶aaB_∶aabb=3∶0∶1∶0。

以上討論分析均以雄配子致死為例，雌配子致死的討論分析類似。

以上原因分析及拓展可為師生分析遺傳特殊比例提供絕佳訓練素材。學生根據分類討論的思想，正確表示并求出配子比例是解答此類問題的突破口。