三個世代:P、F1、F2
單基因雜交只追蹤一個基因。我們從P 世代(親本)開始:純種紫花植株(PP)與純種白花植株(pp)雜交。它們的後代是F1 世代。每株 F1 從一個親本得到一個 P,從另一個親本得到一個 p,所以每株 F1 都是 Pp——雜合,因而是紫色。這正是第一篇裡白色消失之謎,如今用符號表示出來。
現在讓 F1 植株自花授粉。它們的後代是F2 世代——也就是最初親本的孫代。白色正是在這裡重現,3:1 的比例也出現在這裡。要弄清原因,我們還需要一條規則和一張圖。
分離定律
孟德爾第一定律,即分離定律,講的是:當一個生物體形成配子(卵子或花粉)時,一個基因的兩個等位基因會分開,於是每個配子只攜帶一個等位基因,隨機選取。因此一株 Pp 植物會產生數量相等的兩種配子——一半攜帶 P,一半攜帶 p。每個後代就是由父母雙方各一個配子結合而成。
龐納特方格與比例
龐納特方格是一張簡單的網格,把一個親本的每種可能配子與另一個親本的每種可能配子組合起來。對於 F1 自交(Pp × Pp),每個親本提供 P 或 p,所以網格有四個格子——而這四種等可能的組合,正是產生那個比例的根源。
Cross: Pp x Pp (F1 self-pollination)
pollen P pollen p
+---------------+---------------+
egg P | PP | Pp |
| purple | purple |
+---------------+---------------+
egg p | Pp | pp |
| purple | white |
+---------------+---------------+
Genotypes: 1 PP : 2 Pp : 1 pp
Phenotypes: 3 purple : 1 white -> 3 : 1讀這四個格子,規律一目了然。基因型比例是 1 PP : 2 Pp : 1 pp。但由於 PP 和 Pp 看上去都是紫色,表型比例便收縮為 3 紫 : 1 白。這就是著名的 3:1。孟德爾不是猜出來的——他在一次實驗中數了 929 株 F2,得到 705 株紫花對 224 株白花,幾乎恰好是 3:1。龐納特方格解釋了白色為何必然回來,又為何恰以這個比率回來。