庞纳特方格

生物学

páng nà tè fāng gé

庞纳特方格是一种表格工具,用来根据两个亲本的等位基因,预测后代可能出现的基因型和表现型。

Visualization

Definition

庞纳特方格是一种表格,展示了两个亲本的等位基因在后代中所有可能的组合方式,一个亲本的等位基因列在表格顶部,另一个列在侧边,每个方格代表一种可能的组合;对于两个杂合子之间的杂交,它预测出$1:2:1$的基因型比例,在完全显性的情况下,则预测出$3:1$的表现型比例。它实际上是概率论中乘法法则的表格化应用:某个特定后代基因型出现的概率,等于形成它的两个配子各自独立概率的乘积,而表现型的概率则来自把具有相同表现型的各个基因型的概率相加,前提是假设孟德尔式分离、非连锁基因座的自由组合、随机受精,以及每种基因型具有相同的存活率。对于$n$个杂合的非连锁基因座,方格需要$4^n$个格子,因此当基因座数超过两个时,通常更快的方法是分别计算每个基因座的概率,然后相乘(分支法)。

Example

把一株杂合的高茎豌豆植株($Tt$)与一株矮茎植株($tt$)杂交,方格中会填入$Tt$、$Tt$、$tt$、$tt$,预测后代中约$50$百分比为高茎,$50$百分比为矮茎;而双因子杂交($RrYy \times RrYy$)则需要一个含有$16$个格子的方格,才能得出$9:3:3:1$的比例。对于三因子杂交$AaBbCc \times AaBbCc$,三种性状全部表现为显性的概率是$(3/4)^3 = 27/64$,三个基因座全部为隐性纯合的概率是$(1/4)^3 = 1/64$,一个含有$64$个格子的方格可以验证这些结果;观察到的实际计数则可以用卡方检验与这些预测值进行比较。

Key Insight

庞纳特方格展示的是概率,而不是确定的结果,因此隐性性状出现的概率为$1/4$,并不能保证四个孩子中恰好有一个会表现出这个性状;在$100$个后代中,预期约有$25$个表现出该性状,但出现$22$个或$29$个也并不奇怪。这个方格之所以有效,是因为减数分裂对每一对等位基因来说,本质上就像是一次公平的抛硬币;而当观察到的比例偏离方格的预测时,这种偏离本身就指向了连锁、致死等位基因或非随机交配的存在。