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三、有趣的豌豆实验





  孟德尔是现代遗传学之父,是这一门重要生物学科的奠基人。
  1822年7月22日,孟德尔出生在奥地利的一个贫寒的农民家庭里,父亲和母亲都是园艺家。孟德尔受到父母的熏陶,从小很喜爱植物。
  当时,在欧洲,学校都是教会办的。学校需要教师,当地的教会看到孟德尔勤奋好学,就派他到首都维也纳大学去念书。
  从1851年到1853年,孟德尔在维也纳大学主要学习数学和物理学。因为对生物很感兴趣,他同时也学习了植物学。
  大学毕业以后,孟德尔就在当地教会办的一所中学教书,教的是自然科学。他能专心备课,认真教课,所以很受学生的欢迎。
  教堂周围有一片园地,种了不少花草。孟德尔不仅自己种花,还养了蜜蜂。
  他读了不少书,也认识了不少植物和动物。通过书本,他了解了当时一些植物学家的工作,并且跟他们有书信往来。当时植物学家进行的植物杂交实验,引起了他浓厚的兴趣。
  当时,有一些学者对某些植物和某些动物进行过杂交实验。他们想用这种办法改良品种,也想了解一些生物遗传的道理。在品种改良方面,他们取得了一些成绩,在探讨遗传的道理方面,可以说他们却一无所得。
  这引起了孟德尔的深思。
  问题出在哪里呢?
  啊,可能是实验不够精密。要了解生物是怎样把特性传递给后代的,必须改进实验方法。
  他拟定了一套改进实验方法的方案,在教堂的园地里开始做他的实验。
  孟德尔选用豌豆作为杂交实验的材料。为什么选用豌豆呢?因为豌豆是一种严格进行自交的植物。
  原来豌豆花不等到花瓣张开,雄蕊上的花粉就落到雌蕊的柱头上,完成了授粉作用。而且花瓣裹得很严实,不让别一朵花的花粉有侵入的机会。所以豌豆的自花授粉是一种严格的自交。
  豌豆通过严格的自交传种接代,所以各种不同品种的豌豆,都能保持自己的独特的性状。这样的品种通常称为纯种。
  盂德尔搜集了许多种纯种的豌豆,例如高茎品种、矮茎品种、开红花(紫色花)的品种、开白花的品种,等等。在这里,高和矮是一对性状,白和红也是一对性状。用这样的纯种来做杂交实验,可以得到比较简单的结果。而且对结果作解释可能比较容易。
  比方说,开红花的豌豆品种跟开白花的豌豆品种杂交,后代的花会是什么颜色呢?是红的呢还是白的?或是其他什么颜色的呢?
  豌豆是严格自交的植物,孟德尔的杂交实验是这样做的:
  当红花豌豆快要开花的时候,他把一朵花的花瓣扒开,摘掉还未成熟的雄蕊,这叫做去雄。然后,用纸袋把这朵只有雌蕊的花套起来,不让别朵花的花粉随风飘进去或者由昆虫带进去。
  等到雌蕊成熟的时候,他用鸡毛在白花豌豆雄蕊上一擦,花粉就附着在鸡毛上了。这时候,他把套在红花豌豆的花上的纸袋摘下来,把这鸡毛往雌蕊的柱头上轻轻一擦,再用纸袋把花套住,异花授粉,也就是杂交,就实现了。用符号“♀”代表雌性,即母本,用符号“♂”代表雄性,即父本,用符号“×”代表交配,就可以这样记下来:
  红花♀×白花♂
  同样地,可以把红花豌豆的花粉,移到白花豌豆的雌蕊的柱头上面,实现这样的杂交:
  白花♀×红花♂
  用什么品种作母本,用什么品种作父本,是孟德尔预先计划好的。实验按照他预定的计划,有条不紊地进行。   

  
  图3-3-1 豌豆雌蕊和雄蕊的构造
  1.花粉 2.雄蕊 3.花粉粒 4.花粉管 5.精子 6.花柱 7.子房 8.胚珠 9.卵子

  杂交的结果怎样呢?他发现:不管红花品种作为母本,还是作为父本,把杂交得到的种子第二年种在地里,长成的植株都开红花,没有一个例外。
  如果用符号表示实验结果,就是:
      红花♀×白花♂ 白花♀×红花♂
         ↓       ↓
        红花      红花
  孟德尔这样解释:在杂交过程中,红花这个性状对白花来说,就要强烈地表现出来,所以叫做显性性状。那么白花性状在杂交以后是不是消失了呢?孟德尔向自己提出这样的问题。
  孟德尔继续进行实验。他把开红花的杂交第一代叫做子一代,记录的时候用子1表示。他让子一代自己授粉,看看结果如何。
  第三年,豌豆植株上大部分开红花,还有一小部分是白花。这些后代叫做子二代,用子2表示。记录下来,就是:
        亲代 红花×白花
               ↓
        子1代 红花
               ↓
        子2代 红花 白花
              (多数)(少数)
  孟德尔这样解释:白花性状虽然在子一代中没有表现出来,但是白花的遗传物质并没有消失,在子二代中碰到了适宜的情况,又表现出来了。像这种在子一代中没有表现出来,而在子二代中又表现出来的性状,叫做隐性性状。
  这说明了红花和白花两个品种杂交所得到的红花后代(子1),实际上是个杂种,而不是纯种。在这个红花后代里,既含有红花的遗传物质,又含有白花的遗传物质。
  孟德尔认识到:杂交的子代表现出来的如果是显性的性状,它可能含有隐性性状的遗传物质。从亲代遗传下来的性状,不一定都能得到表现。它可能是纯种,也可能是杂种。
  但是,杂交子代如果表现的是隐性的性状,它只含有隐性性状的遗传物质,而不可能含有显性性状的遗传物质,所以一定是纯种。如果让开白花的豌豆品种自己授粉,它所产生的后代总是开白花的,没有一个例外。
  孟德尔后来又做了许多植物或动物的不同品种之间的杂交实验,都得到了跟红花豌豆和白花豌豆杂交的相同结果。
  他让高豌豆品种跟矮豌豆品种杂交,子一代总是高豌豆。第二年,让子一代自花传粉,子二代出现了一部分矮豌豆。
  他又让种子饱满而圆形的豌豆跟种子皱缩的豌豆杂交,也得到了完全同样的结果:
  他用豌豆一共进行了7对性状的杂交实验,结果都相同。因此,他认为在相对性状当中,显性和隐性的出现有一种规律,不是什么偶然的现象,孟德尔称它为显性原理。   

  
  图3-3-2
        亲代     种子圆形×种子皱缩
                ↓
        子1代    种子圆形
                ↓
        子2代 种子圆形 种子皱缩

       (多数) (少数)
  以后,经过许多学者的进一步探索,发现孟德尔所提出的显性原理虽然有实验作根据,但是也有不少例外。   

  
  图3-3-3

  比方说,开红花的紫茉莉跟开白花的紫茉莉杂交,后代总是开粉红花的。再让开粉红花的子一代自花传粉,后代有三种类型:红花、粉红花和白花。
  在这里,红花和白花不分什么显性和隐性。
  皮肤透明的金鱼和皮肤不透明的金鱼也表现这样的遗传情况。这两种金鱼进行杂交,子一代是皮肤半透明的金鱼。这种半透明金鱼雌雄交配以后,产生的子二代,皮肤有不透明的,有半透明的,有透明的。
  在这里,也无所谓显性和隐性。
  人的A血型和B血型可以同时表现,那就是AB血型。这就是说,A血型和B血型彼此没有显性和隐性的关系,可是对于O血型,它们都表现出显性。
  所以具体问题要具体分析,不能一概而论。   

  
  图3-3-4


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