2-1 孟德爾的遺傳法則
碗豆莖的高度、果蠅眼睛的顏色與人類的血型等,稱為性狀。性狀在同一種生物的不同個體間,可能會有不同的表現形式,以果蠅為例,眼睛的顏色是以種性狀,不同的果蠅有紅眼或白眼之分,則是性狀的不同表現。但並非所有性狀都可以直接觀察,例如:人類的ABO血型,必須進一步檢測才能確知。
生物個體性狀的表現型式,在生殖的過程中會傳遞給子代,這種現象稱之為遺傳。最早提出遺傳基本原理的學者是十九世紀奧地利籍的孟德爾(Gregor Johann Mendel,1822 ~ 1884),因此孟德爾被尊稱為「遺傳學之父」。
2-1 綱要
★孟德爾的遺傳實驗
實驗過程
顯性與隱性遺傳因子
遺傳的基本原理
★棋盤方格法
▲ 圖2-1
你能猜得出左圖下半部的那3隻小狗是上 方的哪一對狗所生的小孩嗎?
a. 柯基犬 (左上)
b. 哈士奇犬 (右上)
Ans.
由外表特徵上來看,左圖下半部的3隻小 狗都有著 (1)橘棕色的毛 以及 (2)額頭與鼻梁處 有明顯的白色條狀區域,這兩樣特徵與左上角 的 a. 柯基犬 相符合,因此,圖中那3隻小狗的 父母親應為 a. 柯基犬 。
你能猜得出左圖下半部的那3隻小狗是上 方的哪一對狗所生的小孩嗎?
a. 柯基犬 (左上)
b. 哈士奇犬 (右上)
Ans.
由外表特徵上來看,左圖下半部的3隻小 狗都有著 (1)橘棕色的毛 以及 (2)額頭與鼻梁處 有明顯的白色條狀區域,這兩樣特徵與左上角 的 a. 柯基犬 相符合,因此,圖中那3隻小狗的 父母親應為 a. 柯基犬 。
★孟德爾的遺傳實驗★
孟德爾選擇碗豆作為實驗材料,進行遺傳原理的探討。
他選擇碗豆做為他的實驗有以下幾個原因:
(1) 生長期短
(2) 子代眾多
(3) 各種性狀的表現也易於觀察,因此此種植物很適合用於遺傳實驗上。
他選擇碗豆做為他的實驗有以下幾個原因:
(1) 生長期短
(2) 子代眾多
(3) 各種性狀的表現也易於觀察,因此此種植物很適合用於遺傳實驗上。
孟德爾觀察到碗豆的許多性狀,都有兩兩相對的表現型式,例如:莖的高度可分為高莖和矮莖;花的顏色有白色和紫色(見表2-1)。
豌豆的花在自然情況下一般行自花授粉(圖2-2),但孟德爾將不同性狀表現的碗豆,以人工授粉的方式產生子代來進行觀察(圖2-3)。
以碗豆莖的高度為例,孟德爾先將高莖及矮莖碗豆分開栽種,讓高莖與矮莖碗豆分別自花授粉,只留下與親代性狀表現相同的子代,子代再進行自花授粉,經過數代重複上述步驟的培養,如果子代與親代持續維持相同的性狀表現,就稱為纯品系的高莖或矮莖碗豆。
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接著,孟德爾以純品系的高莖碗豆與矮莖碗豆做為親代 (P),進行人工授粉,發現產出第一子代 (F1)的性狀表現全為高莖。
最後再將第一子代 (F1) 的植株栽種至開花,使其自花授粉,產生眾多的第二子代 (F2) 中,其中高莖與矮莖的比例約為 3:1 (圖2-4)。
最後再將第一子代 (F1) 的植株栽種至開花,使其自花授粉,產生眾多的第二子代 (F2) 中,其中高莖與矮莖的比例約為 3:1 (圖2-4)。
★分析實驗結果★
親代分別為純品系的高莖與矮莖碗豆,但第一子代卻都是高莖,並未出現矮莖,因此孟德爾認為高莖的性狀表現為顯性,矮莖的性狀表現為隱性。為了便於推算,科學家常以英文字母的大寫代表顯性遺傳因子,同一英文字母的小寫代表隱性遺傳因子,所以孟德爾的實驗中,控制碗豆高莖 (Tall) 性狀表現的遺傳因子可以用「T」表示,而矮莖則為「t」。
另外,第一子代均為高莖,但自花授粉後所產生的第二子代卻再度出現矮莖,孟德爾推測;性狀的表現應是由一對遺傳因子所控制,純品系的植株具有一對相同的遺傳因子。因此,親代中的高莖植株具有一對高莖的遺傳因子,可用 「TT」 來表示,而矮莖植株具有一對矮莖遺傳因子可用「t t」 來表示。
第一子代從高莖親代得到一個「T」遺傳因子,從矮莖親代得到一個「t」 遺傳因子,期遺傳因子的組合為「Tt」,而性狀的表現則為高莖。也就是說,當遺傳因子的組合為「TT」或是「Tt」時性狀表現皆為高莖,而遺傳因子的組合為「t t」 時表現則為矮莖(圖 2-5)。
★棋盤方格法★
★重點整理★
1. 生物具有不同的特徵,有些可從外表觀察,有些則否,這些特徵的集合稱為性狀。
2. 遺傳因子有顯性與隱性之別,當顯性與隱性遺傳因子組合在一起時,會表現出顯性遺傳因子的特徵。
3. 棋盤方格法可協助遺傳結果的推算。