Quy Luật Phân Li Độc Lập Của Menden: Lý Thuyết Và Bài Tập Vận Dụng

1. Quy luật phân li độc lập là gì?

1.1. Thí nghiệm lai hai tính trạng

Để tìm hiểu quy luật phân li độc lập là gì, trước hết chúng ta sẽ cùng xem một thí nghiệm của Menden lấy đối tượng là cây đậu Hà Lan và xét trên 2 tính trạng của đậu đó là màu hạt và hình dạng hạt.

Thí nghiệm được trình bày như sau:

Menden đem lai cây đậu Hà Lan hạt vàng, trơn thuần chủng với cây đậu Hà Lan hạt xanh, nhăn thuần chủng thì cho F1 đồng loạt 100% đều là hạt đậu vàng, trơn. Sau đó tiếp tục cho F1 tự thụ phấn thì thu được tổng cộng 556 hạt đậu tất cả, trong đó có 315 hạt màu vàng, trơn; 108 hạt màu xanh, trơn; 101 hạt màu vàng, nhăn và 32 hạt màu xanh, nhăn.

Sơ đồ lai: 

P thuần chủng: (♀ hoặc ♂) Hạt màu vàng, trơn x (♂ hoặc ♀) Hạt màu xanh, nhăn.

F1: 100% Hạt màu vàng, trơn.

Để F1 tự thụ phấn.

F2: 315 hạt màu vàng, trơn : 108 hạt màu vàng, nhăn : 101 hạt màu xanh, trơn: 32 hạt màu xanh, nhăn.

F2 xấp xỉ: 9 vàng, trơn : 3 vàng, nhăn : 3 xanh, trơn: 1 hạt xanh, nhăn.

1.2. Phân tích kết quả

Do P thuần chủng và khác nhau về 2 cặp tính trạng tương phản mà lại tạo ra F1 với 100% đồng tính, với mỗi tính trạng đang xét thì F1 sẽ đồng tính về 1 trong 2 tính trạng tương phản => Tính trạng biểu hiện ở F1 là tính trạng trội so với tính trạng còn lại. Ta có hạt màu vàng trội so với hạt màu xanh và hạt nhăn trơn trội so với hạt nhăn.

Giả sử A, a quy định tính trạng màu của hạt; B, b quy định tính trạng hình dạng hạt. Trong đó:

A quy định tính trạng hạt vàng.

a quy định tính trạng hạt xanh (A > a).

B quy định tính trạng hạt trơn.

B quy định tính trạng hạt nhăn (B > b).

Xét riêng rẽ từng cặp tính trạng ở F2 ta có:

- Tính trạng màu hạt: (315 + 101) hạt vàng : (108 + 32) hạt xanh ⇔ 416 hạt vàng : 140 hạt xanh ≈ 3 vàng : 1 xanh => Hạt vàng trội hoàn toàn so với hạt xanh và phép lai tuân theo quy luật phân li.

=> Kiểu gen F1 liên quan đến tính trạng này là Aa x Aa (1).

- Tính trạng hình dạng hạt: (315 + 108) hạt trơn : (101 + 32) hạt nhăn ⇔ 423 hạt trơn : 133 hạt nhăn ≈ 3 trơn : 1 nhăn. 

=> Hạt trơn trội hoàn toàn so với hạt nhăn và phép lai tuân theo quy luật phân li.

=> Kiểu gen F1 liên quan đến tính trạng này là Bb x Bb (2).

Từ (1) và (2) => Kiểu gen của F1 là AaBb (hạt vàng, trơn).

P thuần chủng hạt màu vàng, trơn sẽ có kiểu gen là AABB, còn hạt màu xanh, nhăn có kiểu gen là aabb.

Ta có sơ đồ lai:

P:                   AABB               x               aabb

             (hạt vàng, trơn)                (hạt xanh, nhăn)

$G_{P}$:                    АВ                                    ab

F1                                        AaBb

                            (100% hạt màu vàng, trơn)

F1 x F1:              AaBb           x              AaBb

                  (hạt vàng, trơn)            (hạt vàng, trơn)

$G_{F1}$:     1AB : 1Ab : 1aB : 1ab       1AB : 1Ab : 1aB : 1ab

F2 được biểu hiện trong khung pennet:

Dựa vào bảng ta có tỉ lệ kiểu gen F2: 

1AABB : 1AAbb: 2AABb : 2AABB : 4AaBb : 2Aabb : 2aaBb: 1aaBB : 1aabb

Tỉ lệ kiểu hình ở F2:

9 A_B_: Vàng, trơn

3 A_bb: Vàng, nhăn

3 aaB_: Xanh, trơn

1 aabb: Xanh, nhăn

Từ kết quả thu được phía trên ta có thể đưa ra một số nhận xét như sau:

- Tỉ lệ phân li kiểu hình chung ở F2 xấp xỉ là 9 : 3 : 3 : 1. 

- Nếu xét riêng từng cặp tính trạng thì tỉ lệ phân li kiểu hình đều xấp xỉ 3 : 1. 

- Ta thấy mối quan hệ giữa các tỉ lệ kiểu hình chung và riêng được thể hiện bằng phép nhân: (3 : 1) x (3 :1) = 9 : 3 : 3 : 1 (các phép chia chỉ mang tính chất xấp xỉ).

- Cơ thể bố mẹ đồng hợp tử sẽ chỉ cho 1 loại giao tử duy nhất (có thể là AB hoặc ab). Hai loại giao tử này khi được kết hợp với nhau sẽ sinh ra con lai F1 có kiểu gen AaBb.

- Trong quá trình cơ thể F1 tạo ra giao tử, do có sự tham gia của phân li độc lập kết hợp với tổ hợp tự do của các cặp nhân tố di truyền tương ứng nên đã tạo ra 4 loại giao tử với tỉ lệ ngang nhau là 1AB : 1Ab : 1aB : 1ab.

→ Từ đó ta có tỉ lệ các kiểu hình ở F2 chính bằng tích tỉ lệ các tính trạng hợp thành nó.

1.3. Nội dung định luật phân li độc lập

Vậy cuối cùng quy luật phân li độc lập là gì? 

Quy luật phân li độc lập được phát biểu như sau: Các cặp nhân tố di truyền quy định các tính trạng khác nhau phân li độc lập trong quá trình hình thành giao tử.

Đăng ký ngay để được các thầy cô ôn tập kiến thức xây dựng lộ trình ôn tập hiệu quả và phù hợp nhất

2. Cơ sở hình thành quy luật phân li độc lập

- Nếu các gen quy định các tính trạng khác nhau và nằm trên các cặp nhiễm sắc thể tương đồng khác nhau thì khi trong quá trình giảm phân tạo giao tử, các cặp nhiễm sắc thể tương đồng đó sẽ phân li độc lập, dẫn đến quá trình phân li độc lập của các cặp alen -> các gen sẽ phân li độc lập và tổ hợp tự do, không phụ thuộc vào nhau.

- Các gen sẽ phân li độc lập và tổ hợp tự do, không phụ thuộc vào nhau.

- Như vậy xét vào trường hợp của Menden:

+ Sự phân li độc lập và tổ hợp tự do của 2 cặp alen dị hợp Aa và Bb của F1 sẽ tạo ra 4 loại giao tử với tỉ lệ ngang nhau: AB = aB = Ab = ab = 1/4.

+ Sự kết hợp ngẫu nhiên giữa 4 loại giao tử đực và 4 loại giao tử cái hình thành nên 16 tổ hợp giao tử (16 kiểu kết hợp giao tử đực và giao tử cái) => hình thành nên 4 loại kiểu hình có tỉ lệ là: 9A_B_ (vàng, trơn) : 3A_bb (vàng, nhăn) : 3 aaB_ (xanh, trơn) : 1aabb (xanh, nhăn).

3. Ý nghĩa của quy luật phân li độc lập

Ý nghĩa quy luật phân li độc lập được trình bày như sau:

• Quy luật phân li độc lập cho chúng ta thấy nếu các alen trong cặp alen phân li độc lập với nhau thì khi trải qua quá trình sinh sản hữu tính sẽ tạo ra một số lượng lớn các kiểu hình khác với kiểu hình ban đầu gọi là biến dị tổ hợp giúp tăng sự đa dạng, phong phú cho sinh vật.

• Nếu biết được 2 gen hay nhiều gen nào đó phân li độc lập thì ta có thể đoán trước được kết quả phân li ở đời sau thông qua quy luật đó.

• Biến dị tổ hợp được hiểu là kiểu hình mới xuất hiện ở đời con khác với kiểu hình bố mẹ và do sự tổ hợp lại các alen khác nhau của bố và mẹ. Biến dị tổ hợp phụ thuộc vào số tổ hợp gen (hay số tổ hợp giao tử) ở đời con, nếu số tổ hợp giao tử càng lớn thì biến dị tổ hợp xuất hiện càng nhiều. Biến dị tổ hợp được coi là nguồn nguyên liệu chủ yếu cho quá trình tiến hóa và chọn giống.

• Điều kiện tiên quyết để xuất hiện phân li độc lập là các cặp gen quy định các cặp tính trạng khác nhau phải nằm trên các cặp nhiễm sắc thể tương đồng khác nhau.

• Số tổ hợp giao tử trong phép lai sẽ bằng tích giữa số giao tử đực và số giao tử cái trong phép lai đó.

4. Công thức tổng quát cho phép quá trình lai nhiều tính trạng

Công thức tính số loại giao tử

- Khi giảm phân, một tế bào sinh dục đực sẽ tạo ra 2 loại giao tử.

- Trong khi đó một tế bào sinh dục cái khi giảm phân tạo ra 1 tế bào trứng.

- Một cơ thể có n cặp gen dị hợp, với điều kiện là các gen nằm trên các nhiễm sắc thể khác nhau thì khi giảm phân sẽ tạo ra tối đa 2n số lượng loại giao tử có tỉ lệ ngang nhau.

Công thức tính số kiểu tổ hợp giao tử

Số kiểu tổ hợp giao tử = số lượng loại giao tử đực x số lượng loại giao tử cái.

Khi tự thụ phấn, một cơ thể có n cặp gen và tính trạng trội – lặn hoàn toàn, trong đó mỗi gen quy định 1 tính trạng, kết quả thu được ở thế hệ con lai là:

   - Công thức tính số loại giao tử được tạo ra: $2^{n}$.

   - Công thức tính số kiểu tổ hợp giao tử: $4^{n}$.

   - Công thức tính số lượng các loại kiểu gen: $3^{n}$.

   - Công thức tính số lượng các loại kiểu gen: $2^{n}$.

   - Công thức tỉ lệ phân li kiểu gen: $(1:2:1)^{n}$.

   - Công thức tỉ lệ phân li kiểu hình: $(3:1)^{n}$.

5. Các dạng bài tập quy luật phân li độc lập

Dạng 1: Bài tập xác định tỉ lệ phân li của kiểu gen, tỉ lệ phân li của kiểu hình ở đời con khi đã biết kiểu hình của P và các đặc điểm di truyền của tính trạng ấy.

Hướng dẫn giải:

+ Bước 1: Xác định được tính trạng nào là tính trạng trội, tính trạng nào là tính trạng lặn; sau đó quy ước gen.

+ Bước 2: Từ kiểu hình của P đã cho sẵn, hãy xác định kiểu gen của P.

+ Bước 3: Viết sơ đồ lai dựa trên cơ sở thành phần và tỉ lệ của các giao tử đã được xác định.

+ Bước 4: Xác định được sự phân li của kiểu gen, phân li của kiểu hình ở đời các F (đời con).

Chú ý: Số lượng, tỷ lệ chung sẽ được tính bằng tích số lượng, tỷ lệ riêng của các cặp gen hay các tính trạng thành phần.

Bài tập: Ở cà chua, tính trạng cây cao trội hoàn toàn so với tính trạng cây thấp; tính trạng lá chẻ trội hoàn toàn so với tính trạng lá nguyên. Cho biết các gen quy định các tính trạng đó nằm trên các nhiễm sắc thể thường khác nhau. Giải thích kết quả và lập sơ đồ lai từ P đến F2 khi cho lai giữa cà chua thuần chủng thân thấp, lá chẻ với cây thuần chủng thân cao, lá nguyên.

Bài giải:

- Quy ước gen: A là gen quy định tính trạng thân cao, a là gen quy định tính trạng thân thấp; B là gen quy định tính trạng lá chẻ, b là gen quy định tính trạng lá nguyên.

- P thuần chủng thân thấp, lá chẻ có kiểu gen aaBB.

  P thuần chủng thân cao, lá nguyên có kiểu gen AAbb.

- Sơ đồ lai:

P:                             aaBB                x                AAbb

                      (thân thấp, lá chẻ)              (thân cao, lá nguyên)

Gp:                             aB                                       Ab

F1:                                                  AaBb

                                         (100% thân cao, lá chẻ)

F1 x F1:                 AaBb                     x                    AaBb

GF1:        1AB : 1Ab: 1aB : 1ab                  1AB : 1Ab: 1aB : 1ab 

F2: Lập khung pennet => F2

Dựa vào bảng ta có tỉ lệ kiểu gen F2: 

1AABB : 1AAbb : 2AABb : 2AABB : 4AaBb : 1aaBB: 2Aabb : 2aaBb : 1aabb

Tỉ lệ kiểu hình ở F2:

9 A_B_: cao, chẻ

3 A_bb: cao, nguyên

3 aaB_: thấp, chẻ

1 aabb: thấp, nguyên

Dạng 2: Xác định được kiểu gen của đời bố mẹ khi biết kiểu hình của P và kết quả đời con ở phép lai.

Cách giải:

+ Xác định được tính trạng trội lặn, sau đó quy ước gen.

+ Xét riêng các tỉ lệ phân li của từng tính trạng, từ đó xác định được kiểu gen quy định từng tính trạng trong phép lai.

+ Xác định được quy luật quy định sự di truyền chung của các tính trạng.

+ Kết hợp các kết quả vừa thực hiện được về cả kiểu gen riêng của mỗi tính trạng, cả kiểu hình lặn và số tổ hợp, từ đó tìm được giao tử của bố mẹ, cuối cùng xác định được kiểu gen của bố mẹ một cách phù hợp nhất.

Dùng công thức tính số tổ hợp giao tử = số loại giao tử đực x số loại giao tử cái.

Vậy từ tỉ lệ phân li ở đời con có thể xác định được số tổ hợp giao tử được tạo ra và từ số tổ hợp giao tử đó có thể tìm được số loại giao tử của bố mẹ, cuối cùng là xác định kiểu gen của P.

Bài tập: Ở loài đậu Hà Lan, gen A quy định tính trạng hạt vàng, a quy định tính trạng hạt xanh; B quy định tính trạng hạt trơn, b quy định tính trạng hạt nhăn, hai cặp gen quy định các tính này di truyền độc lập với nhau. Cho lai giữa cây đậu Hà Lan hạt vàng, nhăn với cây đậu Hà Lan hạt xanh, trơn thu được F1 phân tính với tỉ lệ 1 vàng, trơn : 1 xanh, trơn : 1 xanh, nhăn : 1 vàng, nhăn. Xác định kiểu gen của bố mẹ (P) đem lai và lập sơ đồ lai?

Bài giải:

Xét riêng các cặp tính trạng có ở F1 ta có:

• Tính trạng màu hạt: 

Màu vàng : Màu xanh = (1+1)/(1+1) = 1 : 1 

=> Kiểu gen của P về cặp tính trạng này là P: Aa x aa.

• Tính trạng hình dạng hạt:

Trơn : Nhăn = (1+1)/(1+1) = 1 : 1

=> Kiểu gen của P về cặp tính trạng này là P: Bb x bb.

Vì P có kiểu hình vàng, nhăn và xanh, trơn nên P: Aabb (vàng, nhăn) x aaBb (xanh, trơn).

Ta có sơ đồ lai:

P:               Aabb                   x                   aaBb

              (vàng, nhăn)                            (xanh, trơn)

Gp:          1AB : 1ab                                1aB : 1ab

F1:                 1AaBB : 1AaBb : 1aaBb : 1aabb

1 vàng, trơn : 1 xanh, trơn : 1 xanh, nhăn : 1 vàng, nhăn

Tham khảo ngay bộ sổ tay kiến thức và tổng hợp kỹ năng làm mọi dạng bài tập trong đề thi THPT

Trên đây là nội dung chi tiết về quy luật phân li độc lập. Bài viết sẽ giúp các em hiểu bản chất quy luật phân li độc lập và áp dụng nó vào nhiều bài tập liên quan trong chương trình Sinh học 12. Để học được nhiều hơn kiến thức Sinh học, học sinh hãy truy cập trang web giáo dục vuihoc.vn để đăng ký tài khoản hoặc liên hệ trung tâm hỗ trợ chuẩn bị hành trang thật tốt đạt điểm cao trong kỳ thi THPT Quốc gia sắp tới nhé!