特殊遗传比例的四类原因分析及拓展

湖北 黄五洋

在高中阶段的遗传学知识中，杂合子自交后代显、隐性比例通常为3∶1（9∶3∶3∶1），测交后代显、隐性比例通常为1∶1（1∶1∶1∶1），这是符合遗传规律的常规比例。不同于以上类型的比例本文视为特殊遗传比例。在高考中，分析特殊遗传比例出现的原因是遗传类试题中的常见问题。限于篇幅，本文所讨论的特殊比例不包括基因之间相互作用导致的类型。

1.原因为群体多种基因型并自由交配的类型

【例1】猫的短尾和长尾为一对相对性状，由一对位于常染色体上的等位基因（A/a）控制。现让多只长尾猫自由交配，F1中长尾∶短尾＝55∶9，且雌、雄情况相同。分析55∶9出现的原因。

【原因分析及拓展】让多只长尾猫自由交配，F1中出现短尾猫，说明短尾为隐性性状。根据题意，F1中基因型为aa的个体的比例为9/（55＋9）＝9/64，故F1中A、a的基因频率分别为5/8、3/8。由于亲本为显性个体（长尾猫），可设AA比例为x、Aa比例为y，则a基因频率＝1/2y＝3/8，A基因频率＝x＋1/2y＝5/8，即亲本中AA比例为1/4，Aa比例为3/4。

解题时，要打破自交后代显、隐性比例通常为3∶1（9∶3∶3∶1）或者测交后代显、隐性比例通常为1∶1（1∶1∶1∶1）的思维定式，则要考虑群体中存在多种基因型，自交、测交或自由交配会导致子代出现特殊遗传比例。采用逆向推理求解某种类型的配子的比例，再用方程求解某一基因型的比例。例如植物群体自交后F1中长∶短=3∶5，长对短为显性，若此对相对性状由A/a控制，设亲本中AA比例为x，Aa比例为y，aa比例为1-x-y，则x+3/4y＝3/8，1/4y+1-x-y＝5/8，据此求解得出亲本中Aa∶aa=1∶1。又例如植物群体（长对短为显性）测交后F1中长∶短=5∶1，长对短为显性，可设AA比例为x，Aa比例为y，则x+1/2y=5/6，1/2y=1/6，据此求解得群体中AA∶Aa=2∶1。

2.原因为交叉互换的类型

【例2】某二倍体植物的子叶颜色和种子形状存在：红色种子对白色种子为完全显性，由等位基因A/a控制；长粒种子对圆粒种子为完全显性，由等位基因B/b控制。现有纯合红色长粒和纯合白色圆粒的两种亲本杂交，所得F1自交，多次重复实验，统计F2的表现型及比例都近似得到如下结果：红色长粒∶红色圆粒∶白色长粒∶白色圆粒=66∶9∶9∶16。

【原因分析及拓展】分析66∶9∶9∶16这一比例出现的突破口在于白色圆粒即aabb的比例占16%，逆向推理得配子中ab配子占40%，按照分离定律，AB配子和ab配子比例将相等，所以AB配子也占40%，Ab、aB两种配子各占10%。配子的种类及比例为AB∶aB∶Ab∶ab=4∶1∶1∶4的根本原因是减数第一次分裂前期，控制不同性状的基因进行了重组（交叉互换），而且发生交叉互换的初级性母细胞仅仅是少部分。得出配子的种类及比例是AB∶aB∶Ab∶ab=4∶1∶1∶4之后，教师可以引导学生用棋盘法再次验证后代中四种表现型及比例是否符合66∶9∶9∶16。

3.原因为含有某种基因导致配子致死的类型

【例3】果蝇体色黄色（A）对黑色（a）为显性，翅型长翅（B）对残翅（b）为显性。研究发现，用两种纯合果蝇杂交得到F1，在F1中雌雄个体自由交配的情况下，F2中出现了5∶3∶3∶1的特殊性状分离比。

【原因分析及拓展】对于一对等位基因的杂合子群体（自由交配）、杂合子植株（自交）而言，如果含A基因的精子死亡，则后代表现型比例是1∶1。如果含a基因的精子死亡，则后代表现型比例是1∶0。如果含A基因的精子50%死亡，则后代表现型比例是2∶1。如果含a基因的精子50%死亡，则后代表现型比例是5∶1。

在两对等位基因（A/a、B/b）分别位于两对同源染色体的条件下，讨论双杂合子自交的后代表现型与比例。如果含有AB 基因的精子死亡，则四种表现型及比例是A_B_∶A_bb∶aaB_∶aabb=5∶3∶3∶1；如果含有Ab基因的精子死亡，则四种表现型及比例是A_B_∶A_bb∶aaB_∶aabb=7∶1∶3∶1；如果含有aB 基因的精子死亡，则四种表现型及比例是A_B_∶A_bb∶aaB_∶aabb=7∶3∶1∶1；如果含有ab 基因的精子死亡，则四种表现型及比例是A_B_∶A_bb∶aaB_∶aabb=8∶2∶2∶0。

在两对等位基因（A/a、B/b）分别位于两对同源染色体的条件下，讨论双杂合子自交后代的表现型与比例。如果含有AB 基因的精子50%死亡，则四种精子的比例为AB∶Ab∶aB∶ab=1∶2∶2∶2，四种卵细胞的比例不变，采用棋盘法得出F1的基因型比例为

1AaBb∶1AABb∶1AaBB∶1AaBb∶2AABb∶2AAbb∶2AaBb∶2Aabb∶2AaBB∶2AaBb∶2aaBB∶2aaBb∶2AaBb∶2Aabb∶2aaBb∶2aabb，统计四种表现型及比例是A_B_∶A_bb∶aaB_∶aabb=7∶3∶3∶1。

4.原因为染色体变异导致配子致死的类型

【例4】现有甲、乙两纯种品系，实验1甲紫花与乙白花杂交得到F1全为紫花，F1紫花自交得到F2的表现型及比例为紫花∶蓝花∶白花=9∶3∶4。重复实验1时的某次实验结果如实验2：甲紫花与乙白花得到F1全为紫花，F1紫花自交得到F2的表现型及比例为紫花∶蓝花∶白花=3∶3∶2。

【原因分析及拓展】若本题中控制花色的基因为A/a、B/b，实验2中F2表现型及比例与实验1相比，蓝花数量不变。则含有A基因的配子正常，紫花和白花数量减少，但还有一定比例，则发生染色体片段缺失的染色体是B基因所在的染色体，缺失部分不包含B基因，详见下表。

3∶3∶2比例出现的原因表

在两对等位基因（A/a、B/b）分别位于两对同源染色体的条件下，讨论双杂合子自交后代的表现型与比例。按照棋盘法分类讨论，如果含有A基因的精子死亡（A基因所在的染色体缺失，缺失部分不包括A基因），则后代四种表现型及比例是A_B_∶A_bb∶aaB_∶aabb=3∶1∶3∶1。如果含有B 基因的精子死亡（B基因所在的染色体缺失，缺失部分不包括B基因），则后代四种表现型及比例是A_B_∶A_bb∶aaB_∶aabb=3∶3∶1∶1。如果含有a基因的精子死亡（a基因所在的染色体缺失，缺失部分不包括a基因），则后代四种表现型及比例是A_B_∶A_bb∶aaB_∶aabb=6∶2∶0∶0。如果含有b 基因的精子死亡（b基因所在的染色体缺失，缺失部分不包括b基因），则后代四种表现型及比例是A_B_∶A_bb∶aaB_∶aabb=6∶0∶2∶0。

在两对等位基因（A/a、B/b）分别位于两对同源染色体的条件下，讨论双杂合子自交后代的表现型与比例。如果含有A基因的精子死亡（A基因所在的染色体缺失，缺失部分包括A基因），则后代四种表现型及比例是A_B_∶A_bb∶a aB_∶aabb=0∶0∶3∶1。如果含有B 基因的精子死亡（B基因所在的染色体缺失，缺失部分包括B基因），则后代四种表现型及比例是A_B_∶A_bb∶aaB_∶aabb=0∶3∶0∶1。如果含有a基因的精子死亡（a基因所在的染色体缺失，缺失部分包括a基因），则后代四种表现型及比例是A_B_∶A_bb∶aaB_∶aabb=3∶1∶0∶0。如果含有b 基因的精子死亡（b基因所在的染色体缺失，缺失部分包括b基因），则后代四种表现型及比例是A_B_∶A_bb∶aaB_∶aabb=3∶0∶1∶0。

以上讨论分析均以雄配子致死为例，雌配子致死的讨论分析类似。

以上原因分析及拓展可为师生分析遗传特殊比例提供绝佳训练素材。学生根据分类讨论的思想，正确表示并求出配子比例是解答此类问题的突破口。