三个世代:P、F1、F2
单基因杂交只追踪一个基因。我们从P 世代(亲本)开始:纯种紫花植株(PP)与纯种白花植株(pp)杂交。它们的后代是F1 世代。每株 F1 从一个亲本得到一个 P,从另一个亲本得到一个 p,所以每株 F1 都是 Pp——杂合,因而是紫色。这正是第一篇里白色消失之谜,如今用符号表示出来。
现在让 F1 植株自花授粉。它们的后代是F2 世代——也就是最初亲本的孙代。白色正是在这里重现,3:1 的比例也出现在这里。要弄清原因,我们还需要一条规则和一张图。
分离定律
孟德尔第一定律,即分离定律,讲的是:当一个生物体形成配子(卵子或花粉)时,一个基因的两个等位基因会分开,于是每个配子只携带一个等位基因,随机选取。因此一株 Pp 植物会产生数量相等的两种配子——一半携带 P,一半携带 p。每个后代就是由父母双方各一个配子结合而成。
庞纳特方格与比例
庞纳特方格是一张简单的网格,把一个亲本的每种可能配子与另一个亲本的每种可能配子组合起来。对于 F1 自交(Pp × Pp),每个亲本提供 P 或 p,所以网格有四个格子——而这四种等可能的组合,正是产生那个比例的根源。
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读这四个格子,规律一目了然。基因型比例是 1 PP : 2 Pp : 1 pp。但由于 PP 和 Pp 看上去都是紫色,表型比例便收缩为 3 紫 : 1 白。这就是著名的 3:1。孟德尔不是猜出来的——他在一次实验中数了 929 株 F2,得到 705 株紫花对 224 株白花,几乎恰好是 3:1。庞纳特方格解释了白色为何必然回来,又为何恰以这个比率回来。