遺傳學工具

旁氏表產生器:自動算出基因型比與表現型比

為單性狀、雙性狀、三性狀雜交、ABO 血型、性聯遺傳與不完全顯性產生旁氏表(棋盤方格法),每一格和兩種分離比都已算好。適合作業、學習單與生物課簡報。

旁氏表風格

每種風格各用一個不同的雜交展示:金魚草的不完全顯性依花色替格子上色、只寫配子而格子留白的黑白 Tt × tt 練習學習單、在方格筆記本上手繪的雙性狀試交,以及深色簡報上雜色牛(roan)的等顯性。點選卡片即可載入它所展示的雜交。

彩色課本插圖
黑白學習單
筆記本手繪
上課簡報

旁氏表範例

四個起始範例的實際效果:孟德爾豌豆雙性狀雜交(9 : 3 : 3 : 1)、可能生下任何血型孩子的 A 型與 B 型父母、帶因者母親的紅綠色盲性聯遺傳,以及兩位棕色眼睛的父母 Bb × Bb。點一下即可載入對應的輸入。

雙性狀雜交,豌豆
ABO 血型
性聯遺傳:紅綠色盲
眼睛顏色 Bb × Bb

什麼是旁氏表?

旁氏表(Punnett square,又稱棋盤方格法)是一張表,列出雙親等位基因在子代中所有可能的組合:一方的配子寫在上方,另一方的配子寫在左側,每一格是一種可能的子代基因型,數格子就能得到基因型比與表現型比。 它由雷金納德·旁尼特在 1905 年提出,用來講解孟德爾的實驗結果。兩個異型合子雜交(Aa × Aa)有 4 格,得到 1 AA : 2 Aa : 1 aa,A 為顯性時表現型比為 3 : 1;雙性狀雜交 AaBb × AaBb 有 16 格,得到 9 : 3 : 3 : 1。每一格出現的機率相同,所以某種基因型所占的格數比例,就是一個孩子擁有這種基因型的機率。

這個旁氏表產生器替你算好的內容

  • 每一格都先計算、再繪圖。 邊上的配子、4、16 或 64 格中每一格的基因型以及兩種分離比,都由程式依你輸入的雜交算出,圖依這個結果繪製,沒有一格是猜的。
  • 顯隱性關係來自寫法與你的說明。 一個大寫和對應的小寫字母表示完全顯性;兩個大寫字母或上標(RW、Cᴿ Cᵂ)會讓異型合子自成一類,註明「不完全顯性」或「等顯性」就依相應的名稱顯示。
  • 血型與性聯遺傳依各自的規則計算。 Iᴬ 和 Iᴮ 為等顯性,且都對 i 顯性,因此表現型是 A、B、AB、O。X 染色體上的基因中,兒子只有一個 X 上的等位基因和一條 Y,所以結果依女兒與兒子分開列出,並標出帶因者女兒。
  • 你寫的性狀名稱會直接放進比例。 寫 B = 棕色眼睛、b = 藍色眼睛,3 : 1 就變成「棕色眼睛 3 : 藍色眼睛 1」。也可以用文字描述雙親,例如「異型合子的棕色眼睛母親」,程式會依你給的資訊推出基因型。
  • 可產生練習學習單與空白範本。 要求練習學習單時只寫配子,格子和比例欄留白;不給雜交、只要空白的 2 × 2 或 4 × 4 旁氏表,就得到一張可列印的空表。

依雜交類型分的旁氏表及其分離比

高中生物與大學遺傳學的多數題目屬於下面某一類。每一類依各自的規則計算,這裡寫的比例就是旁氏表下方會寫出的結果。

單性狀雜交

一個基因,2 × 2 方格。兩個異型合子(Aa × Aa)得到 1 AA : 2 Aa : 1 aa,A 為顯性時表現型比為 3 : 1(分離律)。異型合子與隱性同型合子(Aa × aa)得到 1 : 1,AA × aa 全為 Aa,也就是孟德爾看到的子一代全為顯性性狀。

雙性狀雜交

位於不同染色體上的兩個基因,4 × 4 共 16 格。每個親代的四種配子依 AB、Ab、aB、ab 的順序寫在一邊。AaBb × AaBb 得到 9 : 3 : 3 : 1,即孟德爾的圓粒黃色、圓粒綠色、皺粒黃色、皺粒綠色豌豆,共 9 種基因型(獨立分配律)。

三性狀雜交

三個基因,8 × 8 共 64 格。AaBbCc × AaBbCc 有 27 種基因型,表現型比為 27 : 9 : 9 : 9 : 3 : 3 : 3 : 1,也就是 (3 : 1) 連乘三次。會畫出完整的旁氏表,每格寫上基因型,8 種表現型各用一種顏色。

ABO 血型旁氏表

共有三個等位基因:Iᴬ 和 Iᴮ 為等顯性,兩者都對 i 顯性。A 型為 IᴬIᴬ 或 Iᴬi,B 型為 IᴮIᴮ 或 Iᴮi,AB 型為 IᴬIᴮ,O 型為 ii。異型合子的 A 型與 B 型父母(Iᴬi × Iᴮi)可以生下四種血型的孩子,各占 1/4。 寫成 AO × BO 也能同樣辨識。

性聯遺傳旁氏表

用於 X 染色體上的基因,例如血友病與紅綠色盲。母親有兩個 X 上的等位基因,父親有一個 X 上的等位基因和一條 Y。帶因者母親與正常父親(XᴴXʰ × XᴴY)的女兒都不發病,其中一半是帶因者;兒子有一半發病。

不完全顯性

異型合子表現為中間性狀。紅花與白花金魚草(CᴿCᴿ × CᵂCᵂ)雜交得到粉紅花,兩株粉紅花雜交得到 紅 1 : 粉紅 2 : 白 1,此時基因型比與表現型比相同。請把等位基因寫成 RW 或 Cᴿ Cᵂ,並註明「不完全顯性」。

等顯性

異型合子中兩個等位基因都完全表現:雜色牛身上紅毛和白毛混雜生長。雜色 × 雜色(RW × RW)得到 紅 1 : 雜色 2 : 白 1,和不完全顯性一樣是 1 : 2 : 1,差別只在異型合子的樣子。人類的例子是 AB 血型。

鐮刀型紅血球貧血症旁氏表

鐮刀型紅血球貧血症屬於體染色體隱性遺傳:兩個帶因者(Ss × Ss)生下患病孩子的機率為 1/4,帶因者為 1/2,兩者皆非的為 1/4。若希望旁氏表寫出帶因者,可寫成 AS × AS 等顯性,並給三個名稱:A = 正常,S = 鐮刀型紅血球貧血症,AS = 帶因者。

眼睛顏色旁氏表

課堂模型把棕色(B)當作對藍色(b)顯性,兩個棕色眼睛的帶因者(Bb × Bb)生下藍眼睛孩子的機率是 1/4。實際的眼睛顏色由多個基因共同決定,尤其是 OCA2 和 HERC2,所以這個模型用來學習孟德爾遺傳,不能用來預測寶寶的眼睛顏色。

空白旁氏表與練習學習單

附上你的雜交組合並要求產生練習學習單,邊上會寫好配子,所有格子和兩行比例都留白讓學生填寫。不給雜交、只要空白的 2 × 2 或 4 × 4 旁氏表,得到的就是一張空範本。

常見雜交的分離比

生物課最常見的幾種雜交,產生器在旁氏表下方寫出的理論比例。

雜交組合方格基因型比表現型比
Aa × Aa2 × 21 AA : 2 Aa : 1 aa3 : 1
Aa × aa(試交)2 × 21 Aa : 1 aa1 : 1
AA × aa2 × 2全部 Aa全部顯性性狀
AaBb × AaBb4 × 41 : 2 : 1 : 2 : 4 : 2 : 1 : 2 : 1(9 種)9 : 3 : 3 : 1
AaBb × aabb4 × 41 : 1 : 1 : 11 : 1 : 1 : 1
AaBbCc × AaBbCc8 × 827 種27 : 9 : 9 : 9 : 3 : 3 : 3 : 1
RW × RW(不完全顯性或等顯性)2 × 21 RR : 2 RW : 1 WW1 : 2 : 1
Iᴬi × Iᴮi(血型)2 × 21 IᴬIᴮ : 1 Iᴬi : 1 Iᴮi : 1 iiA 1 : B 1 : AB 1 : O 1
XᴴXʰ × XᴴY(性聯遺傳)2 × 21 : 1 : 1 : 1女兒皆不發病(1/2 為帶因者),兒子 1 : 1

分離比是理論期望,不是實際計數。 每一格的機率相同,3 : 1 指每個孩子出現顯性性狀的機率是 3/4,有四個孩子的家庭也可能一個隱性的都沒有。以上數值都假定基因獨立遺傳;連鎖的基因需要用互換率計算。

旁氏表怎麼畫

1

寫出雙親的配子

把每個基因型拆成一個配子能帶的等位基因:Aa 產生 A 和 a,AaBb 產生 AB、Ab、aB、ab(每個基因取一個)。一方的配子寫在上方,另一方的寫在左側。

2

依行和列填格子

每一格寫入所在欄頂端的等位基因和所在列左側的等位基因,大寫在前:上方的 A 加左側的 a 得到 Aa。每一格的基因順序保持一致,相同的基因型才能一眼認出。

3

數格子得到比例

依基因型數格子得到基因型比,再依外觀歸類得到表現型比:Aa × Aa 中 AA 和兩個 Aa 都表現顯性性狀,所以是 3 : 1。一格占 2 × 2 方格的 1/4、4 × 4 方格的 1/16。

旁氏表與分枝法的差別

兩者都依獨立分配律預測子代比例:旁氏表把每種組合寫進一格,分枝法(樹狀圖)則沿分枝把每個基因的機率相乘。 當基因有三個以上、方格達到 64 格以上時,通常改用分枝法。

旁氏表分枝法(樹狀圖)
呈現內容每一種基因型,每對配子一格以分枝表示表現型或基因型的類別
1、2、3 個基因時的大小4、16、64 格依表現型 2、4、8 個分枝末端
比例怎麼得出數格子沿分枝相乘(3/4 × 3/4 = 9/16)
適合情況1~2 個基因,想看到每種基因型3 個以上基因,或只求一個機率
常見錯誤一個配子裡寫了同一基因的兩個等位基因漏畫一條分枝

本產生器最多可畫三個基因的旁氏表。若只求一個機率,例如生下 aabbcc 孩子的機率,手算用分枝法較快:1/4 × 1/4 × 1/4 = 1/64。

旁氏表常見問題

雙性狀雜交的旁氏表怎麼畫?

把每個親代的四種配子(每個配子含每個基因的一個等位基因)寫在 4 × 4 方格的上方與左側,再依行和列填滿 16 格。 AaBb 的配子是 AB、Ab、aB、ab。接著把格子分成四種表現型(A_B_、A_bb、aaB_、aabb)來數,結果是 9、3、3、1。

雙性狀雜交為什麼是 9 : 3 : 3 : 1?

因為單看一個基因是 3 : 1,而不同染色體上的基因獨立遺傳,兩個比例相乘得到 (3 : 1) × (3 : 1) = 9 : 3 : 3 : 1。 前提是雙親兩個基因都是異型合子,且兩個基因都是完全顯性。AaBb × aabb 得到 1 : 1 : 1 : 1;若有不完全顯性,類別也會改變。

血型的旁氏表怎麼畫?

把每個親代的兩個 ABO 等位基因(Iᴬ、Iᴮ 或 i)當作配子,填好 2 × 2 方格後逐格判讀:IᴬIᴬ 和 Iᴬi 為 A 型,IᴮIᴮ 和 Iᴮi 為 B 型,IᴬIᴮ 為 AB 型,ii 為 O 型。 A 型的親代可能是 IᴬIᴬ 也可能是 Iᴬi,不知道基因型時就把兩種情況都畫出來。輸入寫 IAi × IBi 或 AO × BO 皆可。

兩個 O 型的父母能生下 A 型的孩子嗎?

依 ABO 模型不能:父母都是 ii,旁氏表每一格都是 ii。 不過有極少見的例外,例如孟買血型(帶有 A 或 B 基因卻被驗為 O 型)以及 cis-AB 等位基因。旁氏表呈現的是預期的遺傳規律,不包含這些例外。

性聯遺傳的旁氏表怎麼畫?

把 X 染色體上的等位基因寫成上標,帶因者母親寫作 XᴴXʰ,父親寫作 XᴴY,配子取母親的兩個 X 以及父親的 X 和 Y。 這樣每一格不是女兒(兩條 X)就是兒子(X 和 Y),結果依女兒與兒子分別判讀。直接輸入 XHXh × XHY 即可,上標會自動加上。

為什麼男性紅綠色盲比女性多?

兒子只有一條來自母親的 X 染色體,一個隱性等位基因就會表現;女兒要從雙親各得到一個才會表現。 在 XᴮXᵇ × XᴮY 的旁氏表中,一半兒子色盲,女兒都不色盲,但一半女兒是帶因者,可能把這個基因傳給下一代。

基因型比和表現型比有什麼不同?

基因型比統計格子裡的等位基因組合,表現型比統計這些組合表現出來的樣子。 Aa × Aa 的基因型比是 1 AA : 2 Aa : 1 aa,表現型比是 3 : 1,因為完全顯性時 AA 和 Aa 看起來一樣。不完全顯性時兩者相同,都是 1 : 2 : 1。

什麼是試交?

讓表現顯性性狀的個體與隱性同型合子雜交,用來判斷它是同型合子還是異型合子。 只要後代出現隱性性狀,這個親代就是異型合子:Aa × aa 得到 1 : 1,AA × aa 後代全為顯性。兩個基因時試交是 AaBb × aabb,結果為 1 : 1 : 1 : 1。

旁氏表能預測寶寶的眼睛顏色嗎?

無法可靠預測。 眼睛顏色受多個基因影響,其中 OCA2 和 HERC2 作用最大,課堂上「棕色對藍色顯性」的單基因模型是簡化。事實上,兩個藍眼睛的父母也可能生下棕眼睛的孩子。眼睛顏色的旁氏表適合用來理解顯隱性,不適合做預測。

產生器能處理基因連鎖或上位效應嗎?

上位效應可以,連鎖不行。 寫明基因之間的關係,例如「ee 的拉布拉多不論 B 基因為何都是黃色」,表現型就會合併成正確的比例(黑 9 : 巧克力色 3 : 黃 4)。每張旁氏表都假定基因獨立遺傳,同一條染色體上距離很近、後代比例取決於互換率的基因,旁氏表無法呈現。

把你的雜交畫成旁氏表

從兩個基因型到標註完整、寫好每一格與兩種比例的旁氏表,大約一分鐘,可直接放進學習單或簡報。

產生旁氏表