Punnett 方格是什麼?
Punnett 方格(旁氏表)是用來預測子代基因型的一張小表格,由英國遺傳學家旁尼特提出。它處理的是孟德爾單基因遺傳:一個性狀由一對對偶基因決定,一個來自母方、一個來自父方。國中生物課本裡孟氏豌豆的高莖矮莖、圓豆皺豆,都是用這種方式分析。
每個個體帶有兩個對偶基因,也就是基因型。用同一個字母的大小寫表示:大寫代表顯性基因,小寫代表隱性基因。以字母 A 為例,就有三種基因型:
- AA:兩個都是顯性基因,稱為純顯性(同型合子)。
- Aa:一個顯性、一個隱性,稱為異型合子。
- aa:兩個都是隱性基因,稱為純隱性(同型合子)。
眼睛看得到的外在特徵叫做表現型。只要基因型裡含有至少一個顯性基因(AA 或 Aa),表現出來的就是顯性性狀;唯有 aa 這種兩個都是隱性的組合,才會表現出隱性性狀。這也是為什麼異型合子 Aa 外表和純顯性 AA 看起來一樣。
配子怎麼拆?方格怎麼填?
親代在產生生殖細胞(配子)時,成對的對偶基因會分開,每個配子只帶其中一個。所以 AA 只能產生帶 A 的配子;aa 只能產生帶 a 的配子;Aa 則會產生一半 A、一半 a 兩種配子。把父方的兩種配子排成上方欄、母方的兩種配子排成左側列,各格填入交會的兩個配子合成的基因型,就完成 2×2 的 Punnett 方格。合併時習慣把大寫寫在前面,例如配子 a 遇到配子 A,寫成 Aa 而不是 aA。
比例是怎麼算出來的?
方格一共四格,代表子代四種等機率的組合。把四格的基因型分類數一數,就得到基因型比例。再依「含顯性即顯性、aa 才隱性」的規則歸類,就得到表現型比例。最經典的例子是 Aa × Aa:四格分別是 AA、Aa、Aa、aa,基因型比例 1:2:1,表現型則是 3 顯性比 1 隱性,也就是 3:1。這個 3:1 正是孟德爾在豌豆雜交第二子代觀察到的分離比。
常見易錯點
- 把表現型和基因型搞混。Aa 和 AA 表現型相同,但基因型不同。
- 算表現型比例時,忘了把 Aa 也算進顯性那一組。含顯性基因就是顯性。
- 配子拆錯,例如把 Aa 只寫成一種配子 A,漏掉 a。
- 方格合併時大小寫寫反,把 aA 當成另一種基因型;其實 aA 就是 Aa。
- 把比例寫成四格的絕對數字,忘了約成最簡整數比(例如把 2:2 寫成 2:2 而非 1:1)。
範例詳解
兩親代都是異型合子,各拆出 A 與 a 兩種配子。方格四格為 AA、Aa、Aa、aa。基因型比例 AA:Aa:aa = 1:2:1;表現型比例 顯性:隱性 = 3:1。這是最常被考的組合。
Aa 拆出 A 與 a,aa 只拆出 a。四格為 Aa、aa、Aa、aa。基因型比例 Aa:aa = 1:1;表現型比例 顯性:隱性 = 1:1。這種一半顯性一半隱性的組合,常用來做試交,判斷顯性個體到底是 AA 還是 Aa。
純顯性只給 A,純隱性只給 a。四格全部是 Aa。子代全部都是異型合子 Aa,表現型 100% 顯性。這對應孟德爾雜交第一子代全部呈顯性的現象,隱性性狀暫時被掩蓋。
AA 給 A,Aa 給 A 與 a。四格為 AA、Aa、AA、Aa。基因型比例 AA:Aa = 1:1;因為都含顯性基因,表現型全部是顯性,看不到隱性。
常見問題
Aa 和 aa 交配,結果會是什麼?
Aa 產生 A 與 a 兩種配子,aa 只產生 a。方格四格為 Aa、aa、Aa、aa,所以基因型是 Aa:aa = 1:1,表現型也是顯性:隱性 = 1:1。子代大約一半顯性、一半隱性。
3:1 是怎麼算出來的?
Aa × Aa 時,方格四格是 AA、Aa、Aa、aa。含顯性基因(AA 和兩個 Aa)共三格表現顯性,只有 aa 一格表現隱性,所以表現型比例是 3:1。基因型層次則是 1:2:1。
顯性和隱性怎麼看?
用同一字母的大小寫表示:大寫是顯性基因,小寫是隱性基因。只要基因型裡有至少一個大寫(AA 或 Aa),表現型就是顯性;只有兩個都是小寫的 aa,才表現隱性。異型合子(Aa)的外表因此和純顯性看起來一樣。
什麼是配子?為什麼一個配子只帶一個基因?
配子是精細胞或卵細胞這類生殖細胞。形成配子時,成對的對偶基因會分開,各進入不同的配子,所以每個配子只帶一對中的一個基因。受精時兩個配子結合,子代又恢復成一對,一個來自父方、一個來自母方。
什麼是試交?
試交是把某個表現顯性、但基因型不確定的個體,與純隱性 aa 交配,藉子代結果反推。如果子代全是顯性,該個體多半是 AA;如果子代出現大約一半隱性,該個體就是 Aa。這是判斷顯性個體基因型的常見方法。
※ 本工具為學習輔助用途,計算方式依台灣國中生物孟德爾遺傳單元常見教法設計,僅處理單一基因(單基因)的遺傳。作業與考試請以老師教學與課本為準。