孟德尔是怎样研究豌豆遗传实验的?
发布网友
发布时间：2022-05-04 12:47
共1个回答
热心网友
时间：2022-06-22 01:44
1853年夏，孟德尔又回到了布隆修道院，开始了他艰苦的实验经历。他利用后花园开辟了一块实验地，种植了豌豆、南瓜、紫茉莉、山柳菊、玉米等植物，还饲养了老鼠和蜜蜂，他利用这些植物和小动物作为材料，进行杂交试验。孟德尔最成功的就是豌豆杂交实验，这项遗传实验从1856年开始，直到1864年才结束，共进行了8年之久。
孟德尔在实验方面是非常认真的。他的实验思路谨慎周密，在选材上也很是审慎小心。他选用豌豆作为主要研究对象就不是偶然的，因为豌豆作为遗传学研究的材料有许多优点：一是豌豆是严格的自花授粉植物，而且在开花之前就完成了授粉作用，这就避免了由于天然杂交而引起的混杂；其次是豌豆生长期短，容易栽培；还有就是豌豆的花朵较大，便于人工操作，以及豌豆的变异较多等优点。
孟德尔反复研究了豌豆的七种相对性状的遗传变异情况，而且用数学统计的方法分析了实验结果，他发现：开红花的豌豆同开白花的豌豆杂交后，第一代全部开出红花；杂交一代自交产生的杂交二代，开红花的约占3／4，开白花的约占1／4。也就是说，杂交二代豌豆开红花的植株与开白花植株的数量之比是3∶1。
孟德尔在解释这一性状的遗传行为时认为，在开红花的豌豆和开白花的豌豆杂交后，第一代杂交后代全部开红花，这说明豌豆开红花的性状遗传下来了，而且呈显性；而豌豆开白花的性状虽然也存在于豌豆花中，但隐而未现，因此叫做隐性；到了杂交的第二代中，开红花的豌豆占到3／4，其中只含有红花性状的占1／4，同时含有两种性状而红花性状呈显性、白花性状呈隐性的占1／2，开白花的也就是说只含有白花性状的占1／4。这个实验证明，杂交植物的不同性状在它的第一代后代中会全部包含，只不过有显性和隐性的区别；在第二代之后，这些植物的不同性状会通过一定的规律逐步分离出来，返回到其原来的状态中去。这就是著名的孟德尔分离定律。
同时，孟德尔还研究了子叶的颜色、种子的圆皱、植株的高矮等性状的遗传和变异行为。他发现，如果同时考察两对性状，如花色和株高时，性状的分离是互不干扰的，在杂交二代里，红花高秆、红花矮秆、白花高秆和白花矮秆的比例接近于9∶3∶3∶1(高秆为显性性状)，这就是植物遗传学上著名的孟德尔独立分配法则。
孟德尔的工作揭示了生物遗传的两个基本规律——分离定律和自由组合定律，后人统称为孟德尔定律。
孟德尔认为植物的每一性状，是由一个遗传因子负责传递的。遗传下来的并不是具体性状，而是遗传因子，因为性细胞里并没有红花、白花等具体性状，他还认为，遗传因子在体细胞内成双存在，而在性细胞内成单，并成颗粒状存在，杂交以后它的颗粒仍保持独立，彼此不融为一体。在杂交产生配子(即性细胞)时，不同遗传因子各自分离开来。并分配到不同的配子里，完整的遗传绐下一代。这就是孟德尔的颗粒遗传因子的概念。
孟德尔的法则与遗传因子的概念，是植物遗传的基本规律，也为生物的基因学说奠定了基础，拉开了现代遗传学研究的帷幕。
到20世纪初，在众多科学家的辛勤努力下，遗传学又有了新的发展，这其中贡献最大的是美国学者摩尔根。摩尔根和他的学生们及其研究组用一种双翅目昆虫——果蝇作为实验材料，对其遗传和变异进行了大量的遗传学和细胞学的研究，提出了染色体遗传理论。
人们大都是饲养猪、狗、猫、鸡、鸭等等，你有没有听说过有人居然喜欢养蝇类，而且成千上万的饲养呢?有这种喜好的人还真的存在，他们便是摩尔根和他的研究组员们。不过摩尔根和他的弟子们养的是一种比较特别的蝇类——果蝇。果蝇的身体很小，饲养成本低、繁殖快，在25摄氏度的时候，果蝇12天就可以繁殖一代，而且一只雌果蝇一次可以生产几千个后代，这就是摩尔根饲养果蝇的原因。事实上，果蝇作为遗传学实验材料还有许多优点，这是摩尔根当时没有想到的。
摩尔根当时用来做实验的雄果蝇具有黑色的身体、紫色眼睛、残缺翅等性状，并且这些性状是可以真实遗传的隐性性状。它们相对应的野生型果蝇是灰色身体、红眼和长翅，这些性状都是显性性状。用具有隐性性状的雄果蝇和具有显性性状的野生型果蝇进行杂交，得到的第一代杂种，全部表现为灰身、红眼和长翅。当把这种杂交的雄性果蝇和具有隐性性状的雌性果蝇做回交实验时，按照孟德尔的自由组合规律，它们的后代应该表现出相等的十六种不同的组合。可是，事实上，它们的后代仅仅出现了两种组合：与它们的祖父母的性状完全一样，不是黑身、紫眼、残翅，就是灰身、红眼、长翅，此外就再也没有其他类型了。
怎么解释这个现象呢?科学家们又遇到了一个大难题。但是，越是有困难就越能激发科学家们的兴趣。为此，不少科学家纷纷进行研究，提出各种假说，但是，只有摩尔根才对这个现象给予了一个成功的解释。
摩尔根首先假定这三个性状的基因都位于一个染色体上，那么，不同染色体上的基因是按照自由组合规律进行分配的，但是在同一条染色体上的基因便不能自由的组合了。摩尔根就把这种现象叫做连锁。后来，科学家们又进行了许多实验，终于证明了连锁现象的存在。科学家们把连锁在一起的基因叫做连锁群，而且他们发现，不少生物的连锁群和单组染色体个数总是相互吻合的，例如果蝇的单倍染色体数目为4，而果蝇恰恰有4个连锁群；玉米有10对染色体，对于玉米已经研究过的400多个基因也刚好属于10个连锁群；孟德尔实验中所用的豌豆有7对染色体，有趣的是孟德尔所用的7对相对性状的基因恰好位于仅有的7对染色体上，所以也就表现出了自由组合的规律。
后来，摩尔根在实验的过程中发现，具有黄体、白眼两种隐性性状的雄果蝇，同具有显性性状的灰体、红眼的雌果蝇交配，所生出的子女全部都是显性性状；再将杂交第一代的雌果蝇，同具有黄体、白眼两种隐性遗传性状的雄果蝇回交，便会得到4种孙辈个体，4种个体中，有两种和它们的祖父母相同，或者是黄体、白眼，或者是灰体、红眼，占孙代个体总数的99％。这一点说明，亲代联合在一起的性状，在杂交后代中绝大多数还是合在一起的。可令人奇怪的是，在孙辈后代中还出现了两种新的类型：一种是黄体红眼，另外一种是灰体白眼，这两种类型占后代个体总数的1％。摩尔根认为，这两个基因一定是位于同一染色体上，所以绝大部分(99％)后代依然连锁在一起。可是有少数(1％)个体，在配子形成时，在两个基因间曾经发生了交换，以至于产生了新的组合，他把这种现象称为互换。
摩尔根和以后的学者们为了验证这1％的新个体不是偶尔得到的，而是具有一定规律的，还做了许多实验，对其加以证实、他们在实验中发现，各种不同类型的基因之间的确是存在着一定的互换，而且互换率实际上是高低不一的，这就是遗传学上著名的连锁与互换规律。
真想不到，我们看起来平平常常的豌豆和令人有点讨厌的果蝇，竟然成为人类发现生物遗传规律的载体，看起来，豌豆和果蝇对遗传学发展的贡献可不小呢。
