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《李林生物·遗传学》考点更新:遗传题不适用分解组合法的情况

《李林生物·遗传学》更新了一个考点,会更新在下个版本里,其他内容变化不大,发在这里给买过书的同学参考。

分解组合法是解决多基因自由组合推导的基本方法,其内涵是借助数学工具解决生物学问题。既然是借助数学工具,就需要注意原理和使用条件。当多基因自由组合时,本质是多个独立事件,在数学的概率论中,独立事件同时或先后发生的概率为各个事件发生概率之积,此时将多对等位基因转化为多个独立事件,构建数学模型,先推导每对等位基因的遗传,再用乘法原理计算多基因整体情况,可以提高解题效率。

在以上模型中,将多对等位基因转化为多个独立事件是推导的核心,但在很多情况下,多对等位基因之间存在相互影响,不是独立事件,此时就不能盲目使用分解组合法进行推导,否则会出现运算错误,而现在的生物命题常常将多基因相互干扰的条件埋伏于题目信息中,让同学们防不胜防。

那么如何准确判断多对基因之间是否独立遗传呢?回到数学逻辑,独立遗传的多对等位基因在配子中应是自由组合的,因此可以列举出所有的配子,计算多对等位基因间的比例是否保持一致,不相互干扰。例如Aa与Bb基因独立遗传,当基因型为AaBb的个体自交时,其配子比例为AB:Ab:aB:ab=1:1:1:1,分析比例中的Aa与Bb的关系,会发现在A中,搭配1/2的B和1/2的b,在a中搭配1/2的B和1/2的b,如下图所示,说明Aa与Bb是独立遗传的。

以下我们给出几种常见的多基因干扰情况,这些情况不适用于分解组合法只能使用配子法,请同学们理解并在解题时加以注意。

1

基因之间的连锁与交换

基因之间的连锁与交换即连锁互换定律,这是最基本的基因相互影响的情况,如下图所示。在基因连锁互换时,连锁的基因在传递时互相影响,不是独立事件,不能使用分解组合法进行推导,严格的说,可以分解多对等位基因,对每对等位基因分别推导,因为都符合分离定律,但是不能使用乘法原理组合。

使用数学方法对非等位基因进行检测,设经过连锁互换,AaBb产生的配子种类和比例是AB:Ab:aB:ab=4:1:1:4,分析比例中的Aa与Bb的关系,会发现在A中,搭配的B:b=4:1,在a中搭配B:b=1:4,如下图所示,说明Aa与Bb是不独立遗传的。

2

双基因配子致死

即使两对等位基因位于两对同源染色体上,基因之间也可能相互干扰,其中的第一种情况就是双基因配子致死,例如Aa与Bb两对等位基因位于两对同源染色体上,但在有性生殖中,AB的雄配子致死,雌配子不受影响,此时A雄配子不致死,B雄配子也不致死,但是A遇到B就会致死,也就意味着AB会相互干扰。这也是本书第156页例6描述的情况。

使用数学方法对非等位基因进行检测,由于AB的雄配子致死,AaBb产生的雄配子种类和比例是Ab:aB:ab=1:1:1,分析比例中的Aa与Bb的关系,会发现在A中,搭配的B:b=0:1,在a中搭配B:b=1:1,如下图所示,说明Aa与Bb是不独立遗传的。

此时只能使用配子进行推导计算,如图所示。

3

多基因亲本交配

在多对等位基因遵循自由组合定律时,计算某一特定基因型个体的自交、测交、杂交和自由交配时,可以将多对等位基因视为多个独立事件,进行分解组合计算。但如果参与交配的不是某一特定基因型,而是有特定比例的多个不同基因型的个体,由于基因型不同,且有特定比例,导致配子中非等位基因不是独立的,也不能使用分解组合法,这也是本书第153页德叔小课描述的情况。

我们使用这个案例,借助数学方法,论述这种情况。

案例如下

设Aa与Bb独立遗传,取基因型为AaBb的个体自交,取F1中的A_bb和aaB_个体自由交配,求其后代aabb的比例。

首先计算A_bb和aaB_的所有配子,分析其组合情况,如下图所示,从最右侧的比例可以看出,此案例中的两对等位基因之间,不是独立事件。

用好数学工具,理解生物学内涵,是解好生物题,避免错误最好的方法。

最后请同学们注意,在基因互作中(第186页),尽管出现了非等位基因之间的相互作用,但这个相互作用是在性状层面的相互影响,与基因的遗传无关。如果基因和基因之间依然符合独立遗传,且未出现文本补充描述的情况,或用数学方法可以验证基因之间的独立性,依然可以使用分解组合法进行推算。

鸣谢:

本文受b站网友,来自高一的“南下红砂月”启发,经讨论形成思路。

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