庞纳特方格生成器:自动给出基因型比和表现型比
为一对、两对、三对相对性状的杂交、ABO 血型、伴 X 遗传和不完全显性生成庞纳特方格(棋盘法),每一格和两种分离比都已算好。适合作业、练习卷和生物课件。
庞纳特方格风格
每种风格都用一个不同的杂交来展示:金鱼草不完全显性按花色给格子上色,黑白的 Tt × tt 练习卷只写配子、格子留空,在方格本上手绘的两对性状测交,以及深色幻灯片上沙毛牛(花毛牛)的共显性。点选卡片即可载入它展示的杂交。
庞纳特方格示例
四个起始示例的真实效果:孟德尔豌豆两对相对性状杂交(9 : 3 : 3 : 1)、可能生出任何血型孩子的 A 型与 B 型父母、携带者母亲的红绿色盲伴 X 遗传,以及两位棕色眼睛的父母 Bb × Bb。点击即可载入对应输入。
什么是庞纳特方格?
庞纳特方格(Punnett square,又称棋盘法)是一张表,列出双亲等位基因在子代中所有可能的组合:一方的配子写在上方,另一方的配子写在左侧,每一格是一种可能的子代基因型,数格子就能得到基因型比和表现型比。 它由雷金纳德·庞纳特在 1905 年提出,用来讲解孟德尔的实验结果。两个杂合子杂交(Aa × Aa)有 4 格,得到 1 AA : 2 Aa : 1 aa,A 为显性时表现型比为 3 : 1;两对相对性状的杂交 AaBb × AaBb 有 16 格,得到 9 : 3 : 3 : 1。每一格出现的概率相同,所以某种基因型所占的格数比例,就是一个孩子拥有这种基因型的概率。
这个庞纳特方格生成器替你算好的内容
- 每一格都先计算、再绘图。 边上的配子、4、16 或 64 格中每一格的基因型以及两种分离比,都由程序根据你输入的杂交算出,图按这个结果绘制,没有一格是猜的。
- 显隐性关系来自写法和你的说明。 一个大写和对应的小写字母表示完全显性;两个大写字母或上标(RW、Cᴿ Cᵂ)会让杂合子单独成为一类,注明“不完全显性”或“共显性”就按相应的名称显示。
- 血型和伴性遗传按各自的规则计算。 Iᴬ 和 Iᴮ 为共显性,并都对 i 显性,因此表现型是 A、B、AB、O。X 染色体上的基因中,儿子只有一个 X 上的等位基因和一条 Y,所以结果按女儿和儿子分开给出,并标出携带者女儿。
- 你写的性状名称会直接进入比例。 写 B = 棕色眼睛、b = 蓝色眼睛,3 : 1 就变成“棕色眼睛 3 : 蓝色眼睛 1”。也可以用文字描述父母,例如“杂合的棕色眼睛母亲”,程序会根据你给的信息推出基因型。
- 可生成练习卷和空白模板。 要求练习卷时只写配子,格子和比例栏留空;不给杂交、只要空白的 2 × 2 或 4 × 4 庞纳特方格,就得到一张可打印的空表。
按杂交类型分的庞纳特方格及其分离比
高中生物和大学遗传学的大多数题目属于下面某一类。每一类按各自的规则计算,这里写的比例就是方格下方会写出的结果。
一对相对性状的杂交(单因子杂交)
一个基因,2 × 2 方格。两个杂合子(Aa × Aa)得到 1 AA : 2 Aa : 1 aa,A 为显性时表现型比为 3 : 1(分离定律)。杂合子与隐性纯合子(Aa × aa)得到 1 : 1,AA × aa 全部为 Aa,即孟德尔看到的 F1 全为显性性状。
两对相对性状的杂交(双因子杂交)
位于不同染色体上的两个基因,4 × 4 共 16 格。每个亲本的四种配子按 AB、Ab、aB、ab 的顺序写在一条边上。AaBb × AaBb 得到 9 : 3 : 3 : 1,即孟德尔的圆粒黄色、圆粒绿色、皱粒黄色、皱粒绿色豌豆,共 9 种基因型(自由组合定律)。
三对相对性状的杂交
三个基因,8 × 8 共 64 格。AaBbCc × AaBbCc 有 27 种基因型,表现型比为 27 : 9 : 9 : 9 : 3 : 3 : 3 : 1,也就是 (3 : 1) 连乘三次。会画出完整的方格,每格写上基因型,8 种表现型各用一种颜色。
ABO 血型庞纳特方格
共有三个等位基因:Iᴬ 和 Iᴮ 为共显性,二者都对 i 显性。A 型为 IᴬIᴬ 或 Iᴬi,B 型为 IᴮIᴮ 或 Iᴮi,AB 型为 IᴬIᴮ,O 型为 ii。杂合的 A 型和 B 型父母(Iᴬi × Iᴮi)可以生出四种血型的孩子,各占 1/4。 写成 AO × BO 也能同样识别。
伴 X 遗传庞纳特方格
用于 X 染色体上的基因,例如血友病和红绿色盲。母亲有两个 X 上的等位基因,父亲有一个 X 上的等位基因和一条 Y。携带者母亲与正常父亲(XᴴXʰ × XᴴY)的女儿都不患病,其中一半是携带者;儿子有一半患病。
不完全显性
杂合子表现为中间性状。红花和白花金鱼草(CᴿCᴿ × CᵂCᵂ)杂交得到粉红花,两株粉红花杂交得到 红 1 : 粉红 2 : 白 1,此时基因型比和表现型比相同。请把等位基因写成 RW 或 Cᴿ Cᵂ,并注明“不完全显性”。
共显性
杂合子中两个等位基因都完全表现:沙毛牛(花毛牛)身上红毛和白毛混杂生长。沙毛 × 沙毛(RW × RW)得到 红 1 : 沙毛 2 : 白 1,与不完全显性一样是 1 : 2 : 1,区别只在杂合子的样子。人类的例子是 AB 血型。
镰状细胞贫血庞纳特方格
镰状细胞贫血属于常染色体隐性遗传:两个携带者(Ss × Ss)生出患病孩子的概率为 1/4,携带者(镰状细胞性状)为 1/2,两者都不是的为 1/4。若希望方格里写出携带者,可写成 AS × AS 共显性,并给出三个名称:A = 正常,S = 镰状细胞贫血,AS = 携带者。
眼睛颜色庞纳特方格
课堂模型把棕色(B)当作对蓝色(b)显性,两个棕色眼睛的携带者(Bb × Bb)生出蓝眼睛孩子的概率是 1/4。实际的眼睛颜色由多个基因共同决定,尤其是 OCA2 和 HERC2,所以这个模型用于学习孟德尔遗传,不能用来预测宝宝的眼睛颜色。
空白庞纳特方格和练习卷
附上你的杂交组合并要求生成练习卷,边上会写好配子,所有格子和两行比例都留空给学生填写。不给杂交、只要空白的 2 × 2 或 4 × 4 庞纳特方格,得到的就是一张空模板。
常见杂交的分离比
生物课上最常见的几种杂交,生成器在方格下方写出的理论比例。
| 杂交组合 | 方格 | 基因型比 | 表现型比 |
|---|---|---|---|
| Aa × Aa | 2 × 2 | 1 AA : 2 Aa : 1 aa | 3 : 1 |
| Aa × aa(测交) | 2 × 2 | 1 Aa : 1 aa | 1 : 1 |
| AA × aa | 2 × 2 | 全部 Aa | 全部显性性状 |
| AaBb × AaBb | 4 × 4 | 1 : 2 : 1 : 2 : 4 : 2 : 1 : 2 : 1(9 种) | 9 : 3 : 3 : 1 |
| AaBb × aabb | 4 × 4 | 1 : 1 : 1 : 1 | 1 : 1 : 1 : 1 |
| AaBbCc × AaBbCc | 8 × 8 | 27 种 | 27 : 9 : 9 : 9 : 3 : 3 : 3 : 1 |
| RW × RW(不完全显性或共显性) | 2 × 2 | 1 RR : 2 RW : 1 WW | 1 : 2 : 1 |
| Iᴬi × Iᴮi(血型) | 2 × 2 | 1 IᴬIᴮ : 1 Iᴬi : 1 Iᴮi : 1 ii | A 1 : B 1 : AB 1 : O 1 |
| XᴴXʰ × XᴴY(伴 X 遗传) | 2 × 2 | 1 : 1 : 1 : 1 | 女儿均不患病(1/2 为携带者),儿子 1 : 1 |
分离比是理论期望,不是实际计数。 每一格的概率相同,3 : 1 指每个孩子出现显性性状的概率是 3/4,一个有四个孩子的家庭也可能一个隐性的都没有。以上数值都假定基因独立遗传;连锁基因需要用交换值来计算。
庞纳特方格怎么画
写出双亲的配子
把每个基因型拆成一个配子能带的等位基因:Aa 产生 A 和 a,AaBb 产生 AB、Ab、aB、ab(每个基因取一个)。一方的配子写在上方,另一方的写在左侧。
按行和列填格子
每一格写入所在列顶部的等位基因和所在行左侧的等位基因,大写在前:上方的 A 加左侧的 a 得到 Aa。每一格的基因顺序保持一致,相同的基因型才一眼认得出来。
数格子得到比例
按基因型数格子得到基因型比,再按外观归类得到表现型比:Aa × Aa 中 AA 和两个 Aa 都表现显性性状,所以是 3 : 1。一格占 2 × 2 方格的 1/4,占 4 × 4 方格的 1/16。
庞纳特方格与分枝法的区别
两者都依据自由组合定律预测子代比例:庞纳特方格把每种组合写进一格,分枝法(树状图)则沿分枝把每个基因的概率相乘。 当基因有三个或更多、方格达到 64 格以上时,通常改用分枝法。
| 庞纳特方格 | 分枝法(树状图) | |
|---|---|---|
| 展示内容 | 每一种基因型,每对配子一格 | 以分枝表示表现型或基因型的类别 |
| 1、2、3 个基因时的大小 | 4、16、64 格 | 按表现型 2、4、8 个分枝末端 |
| 比例怎么得出 | 数格子 | 沿分枝相乘(3/4 × 3/4 = 9/16) |
| 适合场景 | 1~2 个基因,想看到每种基因型 | 3 个以上基因,或只求一个概率 |
| 常见错误 | 一个配子里写了同一基因的两个等位基因 | 漏画一条分枝 |
本生成器最多可画三个基因的方格。若只求一个概率,例如生出 aabbcc 孩子的概率,手算用分枝法更快:1/4 × 1/4 × 1/4 = 1/64。
庞纳特方格常见问题
两对相对性状的庞纳特方格怎么画?
把每个亲本的四种配子(每个配子含每个基因的一个等位基因)写在 4 × 4 方格的上方和左侧,再按行和列填满 16 格。 AaBb 的配子是 AB、Ab、aB、ab。然后把格子分成四种表现型(A_B_、A_bb、aaB_、aabb)来数,结果是 9、3、3、1。
两对相对性状的杂交为什么是 9 : 3 : 3 : 1?
因为单看一个基因是 3 : 1,而不同染色体上的基因独立遗传,两个比例相乘得到 (3 : 1) × (3 : 1) = 9 : 3 : 3 : 1。 前提是双亲两个基因都杂合,并且两个基因都是完全显性。AaBb × aabb 得到 1 : 1 : 1 : 1;若有不完全显性,类别也会改变。
血型的庞纳特方格怎么画?
把每个亲本的两个 ABO 等位基因(Iᴬ、Iᴮ 或 i)作为配子,填好 2 × 2 方格后逐格判断:IᴬIᴬ 和 Iᴬi 为 A 型,IᴮIᴮ 和 Iᴮi 为 B 型,IᴬIᴮ 为 AB 型,ii 为 O 型。 A 型的亲本可能是 IᴬIᴬ 也可能是 Iᴬi,不知道基因型时就把两种情况都画出来。输入写 IAi × IBi 或 AO × BO 都可以。
两个 O 型血的父母能生出 A 型血的孩子吗?
按 ABO 模型不能:父母都是 ii,方格里每一格都是 ii。 不过存在极少见的例外,例如孟买血型(带有 A 或 B 基因却被检测为 O 型)和 cis-AB 等位基因。庞纳特方格展示的是预期的遗传规律,不包括这些例外。
伴 X 遗传的庞纳特方格怎么画?
把 X 染色体上的等位基因写成上标,携带者母亲写作 XᴴXʰ,父亲写作 XᴴY,配子取母亲的两个 X 以及父亲的 X 和 Y。 这样每一格不是女儿(两条 X)就是儿子(X 和 Y),结果按女儿和儿子分别读取。直接输入 XHXh × XHY 即可,上标会自动加上。
为什么男性红绿色盲比女性多?
儿子只有一条来自母亲的 X 染色体,一个隐性等位基因就会表现;女儿要从父母双方各得到一个才会表现。 在 XᴮXᵇ × XᴮY 的方格中,一半儿子色盲,女儿都不色盲,但一半女儿是携带者,可能把这个基因传给下一代。
基因型比和表现型比有什么区别?
基因型比统计格子里的等位基因组合,表现型比统计这些组合表现出来的样子。 Aa × Aa 的基因型比是 1 AA : 2 Aa : 1 aa,表现型比是 3 : 1,因为完全显性时 AA 和 Aa 看起来一样。不完全显性时两者相同,都是 1 : 2 : 1。
什么是测交?
让表现显性性状的个体与隐性纯合子杂交,用来判断它是纯合子还是杂合子。 只要后代出现隐性性状,这个亲本就是杂合子:Aa × aa 得到 1 : 1,AA × aa 后代全为显性。两个基因时测交是 AaBb × aabb,结果为 1 : 1 : 1 : 1。
庞纳特方格能预测宝宝的眼睛颜色吗?
不能可靠预测。 眼睛颜色受多个基因影响,其中 OCA2 和 HERC2 作用最大,课堂上“棕色对蓝色显性”的单基因模型是简化。事实上,两个蓝眼睛的父母也可能生出棕眼睛的孩子。眼睛颜色的方格适合用来理解显隐性,不适合做预测。
生成器能处理基因连锁或上位效应吗?
上位效应可以,连锁不行。 写明基因之间的关系,例如“ee 的拉布拉多不论 B 基因如何都是黄色”,表现型就会合并成正确的比例(黑 9 : 巧克力色 3 : 黄 4)。每个方格都假定基因独立遗传,同一条染色体上距离很近、后代比例取决于交换值的基因,庞纳特方格无法表示。
参考来源
- Punnett square(雷金纳德·庞纳特于 1905 年提出) — Wikipedia(英文)
- Biology 2e, 12.2 Characteristics and Traits(庞纳特方格、测交、不完全显性、共显性、伴 X 遗传) — OpenStax
- Is eye color determined by genetics?(眼睛颜色与遗传) — MedlinePlus Genetics, U.S. National Library of Medicine