第二章(第一讲): 孟德尔定律——分离定律
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G. L. ZHOU
18
八、孟德尔定律的Βιβλιοθήκη Baidu新发现
1900年, 柯伦斯(德国土宾根) 、狄· 弗
里斯(荷兰何姆斯特丹) 和 柴马克(维也 纳农大)分别重新发现孟德尔规律,是遗 传学学科建立的标志。1906 年,贝特生提 出以Genetics作为该学科的学科名.
G. L. ZHOU
19
B-1:分离定律
孟德尔及其相关事情的介绍
遗传学研究的对象是遗传与变异,但 遗传与变异的规律,直到19世纪孟德 尔以前,人们对它的认识都是表面的, 肤浅的,包括达尔文(Darwin)和魏 斯曼(Wersmann)等当时的大生物学 家,而正是孟德尔的研究,开创了遗 传学研究。
G. L. ZHOU
4
一、孟德尔的生平
G. L. ZHOU
7
一、孟德尔的生平
一、孟德尔的生平
孟德尔一直想获得教师(传教)职位,但两次考试
都因身体欠佳,临场发挥不好而失利,1855年后,
孟德尔放弃了他的成名愿望,在修道院开始了他的 著名的豌豆杂交试验。8年后,在布尔诺自然历史会 议上宣读了他的论文《植物杂交试验》,该文现在 被推崇为当今遗传学第一篇经典论文,遗憾的是该 文当时未被科学界所承认,而被埋没35年.
G. L. ZHOU
22
遗传学分析中常用名词
纯合体(homozygote)和杂合体 (heterozygote):同源染色体同一基因座位上 具有相同等位基因,就这个基因座而言,这种 个体或细胞称为纯合体;反之,带有不同形式 等位基因的个体或细胞称为杂合体。 表(现)型(phenotype)与基因型(genotype): 表型是指个体在生长发育过程中表现出来的性 状;基因型则指个体或细胞的遗传组成。
G. L. ZHOU
24
遗传学分析中常用名词
真实遗传(true breeding):子代性状永远与
亲代性状相同的遗传方式。 回交(backcross):杂交产生的子一代个体再与 其亲本进行交配的方式。 测交(testcross):杂交产生的子一代个体再与
其隐性(或双隐性)亲本的交配方式,用以测
G. L. ZHOU
12
五、豌豆杂交操作方法
示 一 下 豌 豆 杂 交 的 过 程 。
G. L. ZHOU
我 是 孟 德 尔 。 我 来 给 大 家 演
13
六、豌豆的七种性状
用这 豌是 豆孟 的德 七尔 种做 性实 状验 。时 所
14
G. L. ZHOU
七、孟德尔实验成功的原因
1、严格的选材:
39
G. L. ZHOU
(三)、性状分离现象
2. F2有两种性状表现类型的植株,一种表 现为显性性状,另种表现为隐性性状;并 且表现显性性状的植株数与隐性性状个体 数之比接近3:1。 隐性性状在F1中并没有消失,只是被掩 盖了,在F2代显性性状和隐性性状都会 表现出来,这就是性状分离(character segregation)现象。
G. L. ZHOU
23
遗传学分析中常用名词
显性性状(dominant trait)与隐性性状 (recessive trait):杂合体所表现出来的性状 称显性性状;杂合体不表现,而只在纯合体 才表现的性状称隐性性状。 显性基因(dominant gene)与隐性基因 (recessive gene):在杂合状态下中,能够表 现其表型效应的基因称显性基因;在杂合状 态下中,不表现其表型效应的基因称隐性基 因。
G. L. ZHOU
2
本章主要内容
孟德尔简介 B-1 分离定律 The Law of Segregation B-2 自由组合规律 The Law of Independent Assortment B-3 遗传学数据的统计处理 B-4 孟德尔定律的扩展
G. L. ZHOU
3
Application of Statistics in Genetics
1.1 一对相对性状的杂交试验
1.2 性状分离现象的解释
1.3 基因型、表现型及等位基因
1.4 分离规律的验证 1.5 分离比例实现的条件
1.6 分离规律的意义与应用
G. L. ZHOU
20
遗传学分析中常用名词
基因(gene):1909年Johhannsen提出,代替孟 德尔的遗传因子,经典遗传学认为一个基因决 定一个性状。 座位(locus):基因在染色体上的位置。特定 基因在染色体上都有其特定的座位。 同源染色体(homologous chr.):各种生物染 色体形态结构不仅是相对稳定的,而且数目一 般是成对存在的,这种形态和结构相同的一对 染色体.
G. L. ZHOU
9
二、孟德尔的单位
现 捷 克 布 尔 诺 代 奥 地 利 布 隆
孟 德 尔 的 花 园 , 80 年
(Brü nn) (Bruo)
G. L. ZHOU
10
三、孟德尔正在做实验
好 像 是 在 去 雄 或 授 粉 ?
G. L. ZHOU
11
四、孟德尔的成绩
从1856~1871年进行了大量植物杂交试验研 究其中对豌豆(严格自花授粉/闭花授粉)差别 明显的7对简单性状进行了长达8年研究,提 出遗传因子假说及其分离与自由组合规律 (Mendel’s Laws). 1865年2月8日和3月8日先后两次在布隆自然 科学会例会上宣读;1866年整理成长达45页 的《植物杂交试验》一文,发表在《布隆自 然科学会志》第4卷上.
豌豆具有稳定的可以区分的性状。 豌豆是自花授粉植物,而且是闭花授粉,
因此没有外来花粉混杂,若人工去雄,用 外来花粉授粉也容易。
豌豆豆荚成熟后籽粒都留在豆荚中,便于
各种类型籽粒的准确计数。
G. L. ZHOU
15
2、精心设计:
七、孟德尔实验成功的原因
采取单因子分析法,即分别地观察和分析在
37
(二)、七对相对性状杂交试验结果
G. L. ZHOU
38
(三)、性状分离现象
1. F1代个体(植株)均只表现亲本之一的 性状,而另一个亲本的性状隐藏不表 现。
相对性状中,在F1代表现出来的相对
性状称为显性性状(dominant character),而在F1中未表现出来的相 对性状称为隐性性状(recessive character)。
G. L. ZHOU
21
遗传学分析中常用名词
等位基因(alleles)与复等位基因 (multiple alleles):在同源染色体上相同位 置,控制相同性状的两个形式不同的基因称为 等位基因;两个以上的等位基因成为复等位 基因。 野生型(基因)与突变型(基因):将自然 界中出现最多的性状称为野生型,其他性状 均称为突变型;相应地,控制野生型性状及 突变型性状的基因分别称为野生型基因和突 变型基因。
G. L. ZHOU
27
单位性状与相对性状
孟德尔把植株性状总体区分为各个单位,
称为单位性状(unit character),即:生 物某一方面的特征特性
不同生物个体在单位性状上存在一定差
异,这种同一单位性状的不同表现称为 相对性状(contrasting character)
G. L. ZHOU
P:亲本(parent),杂交亲本; ♀:作为母本,提供胚囊的亲本; ♂:作为父本,提供花粉粒的杂交亲本。 ×:表示人工杂交过程; F1:表示杂种第一代(first filial generation); :表示自交,采用自花授粉方式传粉受精产生后 代。 F2:F1代自交得到的种子及其所发育形成的的生 物个体称为杂种二代,即F2。由于F2总是由F1 自交得到的所以在类似的过程中符号往往可 以不标明。
G. L. ZHOU
P
红花(♀) × 白花(♂) ↓
F1
?
红花
↓
F2
株数
红花
705
白花
224
比例
3.15
1
35
3. 反交(reciprocal cross) 试验及其结果
孟德尔后来用白花亲本 作为母本、红花亲本作 为父本进行杂交试验, 即:白花(♀)×红花(♂)。 通常人们将这两种杂交 组合方式之一称为正交, 另一种则是反交 (reciprocal cross)。
G. L. ZHOU
6
小时候,孟德尔在西西里亚的一个小镇奥尔 米茨读中学,18岁进入该地区神学院,攻读 神父(颇具声望的社会职务),后因父亲病 故付不起学费,1843年21 岁时缀学,进入布 尔诺修道院当修道士(和尚)。 1851年,由于孟德尔勤奋好学,被送入维也 纳大学去进修,学习数学、物理、生物、植 物生理等课程。1853年,孟德尔学完返回修 道院,任教师,讲授物理学和自然科学。
28
单位性状与相对性状
G. L. ZHOU
29
孟德尔的豌豆杂交试验
所选择的七个单位性状的相对
性状间都存在明显差异,后代
个体间表现明显的类别差异;
按杂交后代的系谱进行的记载
和分析,对杂交后代性状表现
进行归类统计、并分析了各种
类型之间的比例关系。
G. L. ZHOU
30
植物杂交试验的符号表示
G. L. ZHOU
31
(一)、豌豆花色杂交试验 1. 试 验 方 法
G. L. ZHOU
32
豌豆杂交操作方法
G. L. ZHOU
33
豌豆杂交操作方法
G. L. ZHOU
34
2. 试验结果
F1(杂种一代)的花色 全部为红色; F2(杂种二代)有两种 类型的植株,一种 开红花,一种开白 花;并且红花植株 与白花植株的比例 接近3:1。
对杂交实验的子代中出现的性
状进行分类、计数和数学的归 纳。也就是说他把数理统计的 方法应用到了对实验结果的分 析当中。
G. L. ZHOU
17
七、孟德尔实验成功的原因
4、首创了测交方法:
孟德尔巧妙地设计了测交方法,令人
信服地证明了他的因子分离假设的正 确性。实践证明这种以杂交子一代个 体再与隐性纯合亲本进行测交的方法 完美而巧妙,成为遗传学分析的经典 方法。
地 18 遗 利 84 孟 传 的 德学 布出尔奠 隆 生 18 基 于 。 22 人 奥 ), (
G. L. ZHOU
—
— 5
一、孟德尔的生平
孟德尔,全名叫约翰· 孟德尔 (John.Mendel),在他从事神文时取了 一个教名,叫格里戈,后取名叫格里 格· 孟德尔(Gregor.Mendel,1822-1884), 尔后一直用此名字。 孟德尔1822年出生在奥地利(现捷克境 内)的西西里亚,家产农业,父亲是个颇 善经营的农民。
验子代个体的基因型的一种回交。
G. L. ZHOU
25
1.1 一对相对性状的分离现象
基础知识
单位性状与相对性状
豌豆的7个单位性状及其相对性状
孟德尔的豌豆杂交试验
一、豌豆花色杂交试验 二、七对相对性状杂交试验结果 三、性状分离现象
G. L. ZHOU
26
单位性状与相对性状
生物体或其组成部分所表现的形态、生理或行 为特征称为性状(character/trait)。 最初人们在研究生物遗传时往往把所观察到的 生物所有特征或某一类特征作为一个整体看待。
Chaptr 2
G. L. ZHOU
1
重点与难点
重点是遗传的分离与自由组合定律及其应用;Mendel定律 的扩展。 难点是二项式及二项概率在遗传分析中的应用。
教学要求
1. 掌握分离规律和自由组合规律的基本概念、内容、实质及验证方法。
2. 熟练掌握遗传学数据的统计处理方法及数据所反映的遗传现象。 3.掌握基因型、环境与表现型的关系,等位基因间相互作用的类型和特 征,非等位基因间互作的类型和原理,以及相应的有关概念。
G. L. ZHOU
36
反交试验结果:
3. 反交(reciprocal cross) 试验及其结果
F1植株的花色仍然全部为红色; F2红花植株与白花植株的比例也接近3:1。
反交试验结果与正交完全一致,表明: F1、F2的性状表现不受亲本组合方式的 影响,与哪一个亲本作母本无关。
G. L. ZHOU
G. L. ZHOU
8
一、孟德尔的生平
1868年,孟德尔出色的工作而出任修道 院院长,院务工作使他中断了他的大部 分研究项目。 1872年,孟德尔反对德国向修道院征收 高额税款,结果一个庄园被没收。孟德 尔为此四处奔走,结果悲愤成疾,久病 卧床,1884年1月6日,因患肾炎去世, 终年六十二岁。
一个时期内的一对性状的差异,最大限度地 排除各种复杂因素的干扰。
如果他的杂交试验是对整个植株进行比较的
话,将会使他陷入复杂现象的困境。他先发 现了“分离规律”,在这个基础上,再把个 别性状综合起来,发现了“自由组合规 律” 。 G. L. ZHOU
16
七、孟德尔实验成功的原因
3、定量分析法:
18
八、孟德尔定律的Βιβλιοθήκη Baidu新发现
1900年, 柯伦斯(德国土宾根) 、狄· 弗
里斯(荷兰何姆斯特丹) 和 柴马克(维也 纳农大)分别重新发现孟德尔规律,是遗 传学学科建立的标志。1906 年,贝特生提 出以Genetics作为该学科的学科名.
G. L. ZHOU
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B-1:分离定律
孟德尔及其相关事情的介绍
遗传学研究的对象是遗传与变异,但 遗传与变异的规律,直到19世纪孟德 尔以前,人们对它的认识都是表面的, 肤浅的,包括达尔文(Darwin)和魏 斯曼(Wersmann)等当时的大生物学 家,而正是孟德尔的研究,开创了遗 传学研究。
G. L. ZHOU
4
一、孟德尔的生平
G. L. ZHOU
7
一、孟德尔的生平
一、孟德尔的生平
孟德尔一直想获得教师(传教)职位,但两次考试
都因身体欠佳,临场发挥不好而失利,1855年后,
孟德尔放弃了他的成名愿望,在修道院开始了他的 著名的豌豆杂交试验。8年后,在布尔诺自然历史会 议上宣读了他的论文《植物杂交试验》,该文现在 被推崇为当今遗传学第一篇经典论文,遗憾的是该 文当时未被科学界所承认,而被埋没35年.
G. L. ZHOU
22
遗传学分析中常用名词
纯合体(homozygote)和杂合体 (heterozygote):同源染色体同一基因座位上 具有相同等位基因,就这个基因座而言,这种 个体或细胞称为纯合体;反之,带有不同形式 等位基因的个体或细胞称为杂合体。 表(现)型(phenotype)与基因型(genotype): 表型是指个体在生长发育过程中表现出来的性 状;基因型则指个体或细胞的遗传组成。
G. L. ZHOU
24
遗传学分析中常用名词
真实遗传(true breeding):子代性状永远与
亲代性状相同的遗传方式。 回交(backcross):杂交产生的子一代个体再与 其亲本进行交配的方式。 测交(testcross):杂交产生的子一代个体再与
其隐性(或双隐性)亲本的交配方式,用以测
G. L. ZHOU
12
五、豌豆杂交操作方法
示 一 下 豌 豆 杂 交 的 过 程 。
G. L. ZHOU
我 是 孟 德 尔 。 我 来 给 大 家 演
13
六、豌豆的七种性状
用这 豌是 豆孟 的德 七尔 种做 性实 状验 。时 所
14
G. L. ZHOU
七、孟德尔实验成功的原因
1、严格的选材:
39
G. L. ZHOU
(三)、性状分离现象
2. F2有两种性状表现类型的植株,一种表 现为显性性状,另种表现为隐性性状;并 且表现显性性状的植株数与隐性性状个体 数之比接近3:1。 隐性性状在F1中并没有消失,只是被掩 盖了,在F2代显性性状和隐性性状都会 表现出来,这就是性状分离(character segregation)现象。
G. L. ZHOU
23
遗传学分析中常用名词
显性性状(dominant trait)与隐性性状 (recessive trait):杂合体所表现出来的性状 称显性性状;杂合体不表现,而只在纯合体 才表现的性状称隐性性状。 显性基因(dominant gene)与隐性基因 (recessive gene):在杂合状态下中,能够表 现其表型效应的基因称显性基因;在杂合状 态下中,不表现其表型效应的基因称隐性基 因。
G. L. ZHOU
2
本章主要内容
孟德尔简介 B-1 分离定律 The Law of Segregation B-2 自由组合规律 The Law of Independent Assortment B-3 遗传学数据的统计处理 B-4 孟德尔定律的扩展
G. L. ZHOU
3
Application of Statistics in Genetics
1.1 一对相对性状的杂交试验
1.2 性状分离现象的解释
1.3 基因型、表现型及等位基因
1.4 分离规律的验证 1.5 分离比例实现的条件
1.6 分离规律的意义与应用
G. L. ZHOU
20
遗传学分析中常用名词
基因(gene):1909年Johhannsen提出,代替孟 德尔的遗传因子,经典遗传学认为一个基因决 定一个性状。 座位(locus):基因在染色体上的位置。特定 基因在染色体上都有其特定的座位。 同源染色体(homologous chr.):各种生物染 色体形态结构不仅是相对稳定的,而且数目一 般是成对存在的,这种形态和结构相同的一对 染色体.
G. L. ZHOU
9
二、孟德尔的单位
现 捷 克 布 尔 诺 代 奥 地 利 布 隆
孟 德 尔 的 花 园 , 80 年
(Brü nn) (Bruo)
G. L. ZHOU
10
三、孟德尔正在做实验
好 像 是 在 去 雄 或 授 粉 ?
G. L. ZHOU
11
四、孟德尔的成绩
从1856~1871年进行了大量植物杂交试验研 究其中对豌豆(严格自花授粉/闭花授粉)差别 明显的7对简单性状进行了长达8年研究,提 出遗传因子假说及其分离与自由组合规律 (Mendel’s Laws). 1865年2月8日和3月8日先后两次在布隆自然 科学会例会上宣读;1866年整理成长达45页 的《植物杂交试验》一文,发表在《布隆自 然科学会志》第4卷上.
豌豆具有稳定的可以区分的性状。 豌豆是自花授粉植物,而且是闭花授粉,
因此没有外来花粉混杂,若人工去雄,用 外来花粉授粉也容易。
豌豆豆荚成熟后籽粒都留在豆荚中,便于
各种类型籽粒的准确计数。
G. L. ZHOU
15
2、精心设计:
七、孟德尔实验成功的原因
采取单因子分析法,即分别地观察和分析在
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(二)、七对相对性状杂交试验结果
G. L. ZHOU
38
(三)、性状分离现象
1. F1代个体(植株)均只表现亲本之一的 性状,而另一个亲本的性状隐藏不表 现。
相对性状中,在F1代表现出来的相对
性状称为显性性状(dominant character),而在F1中未表现出来的相 对性状称为隐性性状(recessive character)。
G. L. ZHOU
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遗传学分析中常用名词
等位基因(alleles)与复等位基因 (multiple alleles):在同源染色体上相同位 置,控制相同性状的两个形式不同的基因称为 等位基因;两个以上的等位基因成为复等位 基因。 野生型(基因)与突变型(基因):将自然 界中出现最多的性状称为野生型,其他性状 均称为突变型;相应地,控制野生型性状及 突变型性状的基因分别称为野生型基因和突 变型基因。
G. L. ZHOU
27
单位性状与相对性状
孟德尔把植株性状总体区分为各个单位,
称为单位性状(unit character),即:生 物某一方面的特征特性
不同生物个体在单位性状上存在一定差
异,这种同一单位性状的不同表现称为 相对性状(contrasting character)
G. L. ZHOU
P:亲本(parent),杂交亲本; ♀:作为母本,提供胚囊的亲本; ♂:作为父本,提供花粉粒的杂交亲本。 ×:表示人工杂交过程; F1:表示杂种第一代(first filial generation); :表示自交,采用自花授粉方式传粉受精产生后 代。 F2:F1代自交得到的种子及其所发育形成的的生 物个体称为杂种二代,即F2。由于F2总是由F1 自交得到的所以在类似的过程中符号往往可 以不标明。
G. L. ZHOU
P
红花(♀) × 白花(♂) ↓
F1
?
红花
↓
F2
株数
红花
705
白花
224
比例
3.15
1
35
3. 反交(reciprocal cross) 试验及其结果
孟德尔后来用白花亲本 作为母本、红花亲本作 为父本进行杂交试验, 即:白花(♀)×红花(♂)。 通常人们将这两种杂交 组合方式之一称为正交, 另一种则是反交 (reciprocal cross)。
G. L. ZHOU
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小时候,孟德尔在西西里亚的一个小镇奥尔 米茨读中学,18岁进入该地区神学院,攻读 神父(颇具声望的社会职务),后因父亲病 故付不起学费,1843年21 岁时缀学,进入布 尔诺修道院当修道士(和尚)。 1851年,由于孟德尔勤奋好学,被送入维也 纳大学去进修,学习数学、物理、生物、植 物生理等课程。1853年,孟德尔学完返回修 道院,任教师,讲授物理学和自然科学。
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单位性状与相对性状
G. L. ZHOU
29
孟德尔的豌豆杂交试验
所选择的七个单位性状的相对
性状间都存在明显差异,后代
个体间表现明显的类别差异;
按杂交后代的系谱进行的记载
和分析,对杂交后代性状表现
进行归类统计、并分析了各种
类型之间的比例关系。
G. L. ZHOU
30
植物杂交试验的符号表示
G. L. ZHOU
31
(一)、豌豆花色杂交试验 1. 试 验 方 法
G. L. ZHOU
32
豌豆杂交操作方法
G. L. ZHOU
33
豌豆杂交操作方法
G. L. ZHOU
34
2. 试验结果
F1(杂种一代)的花色 全部为红色; F2(杂种二代)有两种 类型的植株,一种 开红花,一种开白 花;并且红花植株 与白花植株的比例 接近3:1。
对杂交实验的子代中出现的性
状进行分类、计数和数学的归 纳。也就是说他把数理统计的 方法应用到了对实验结果的分 析当中。
G. L. ZHOU
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七、孟德尔实验成功的原因
4、首创了测交方法:
孟德尔巧妙地设计了测交方法,令人
信服地证明了他的因子分离假设的正 确性。实践证明这种以杂交子一代个 体再与隐性纯合亲本进行测交的方法 完美而巧妙,成为遗传学分析的经典 方法。
地 18 遗 利 84 孟 传 的 德学 布出尔奠 隆 生 18 基 于 。 22 人 奥 ), (
G. L. ZHOU
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一、孟德尔的生平
孟德尔,全名叫约翰· 孟德尔 (John.Mendel),在他从事神文时取了 一个教名,叫格里戈,后取名叫格里 格· 孟德尔(Gregor.Mendel,1822-1884), 尔后一直用此名字。 孟德尔1822年出生在奥地利(现捷克境 内)的西西里亚,家产农业,父亲是个颇 善经营的农民。
验子代个体的基因型的一种回交。
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1.1 一对相对性状的分离现象
基础知识
单位性状与相对性状
豌豆的7个单位性状及其相对性状
孟德尔的豌豆杂交试验
一、豌豆花色杂交试验 二、七对相对性状杂交试验结果 三、性状分离现象
G. L. ZHOU
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单位性状与相对性状
生物体或其组成部分所表现的形态、生理或行 为特征称为性状(character/trait)。 最初人们在研究生物遗传时往往把所观察到的 生物所有特征或某一类特征作为一个整体看待。
Chaptr 2
G. L. ZHOU
1
重点与难点
重点是遗传的分离与自由组合定律及其应用;Mendel定律 的扩展。 难点是二项式及二项概率在遗传分析中的应用。
教学要求
1. 掌握分离规律和自由组合规律的基本概念、内容、实质及验证方法。
2. 熟练掌握遗传学数据的统计处理方法及数据所反映的遗传现象。 3.掌握基因型、环境与表现型的关系,等位基因间相互作用的类型和特 征,非等位基因间互作的类型和原理,以及相应的有关概念。
G. L. ZHOU
36
反交试验结果:
3. 反交(reciprocal cross) 试验及其结果
F1植株的花色仍然全部为红色; F2红花植株与白花植株的比例也接近3:1。
反交试验结果与正交完全一致,表明: F1、F2的性状表现不受亲本组合方式的 影响,与哪一个亲本作母本无关。
G. L. ZHOU
G. L. ZHOU
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一、孟德尔的生平
1868年,孟德尔出色的工作而出任修道 院院长,院务工作使他中断了他的大部 分研究项目。 1872年,孟德尔反对德国向修道院征收 高额税款,结果一个庄园被没收。孟德 尔为此四处奔走,结果悲愤成疾,久病 卧床,1884年1月6日,因患肾炎去世, 终年六十二岁。
一个时期内的一对性状的差异,最大限度地 排除各种复杂因素的干扰。
如果他的杂交试验是对整个植株进行比较的
话,将会使他陷入复杂现象的困境。他先发 现了“分离规律”,在这个基础上,再把个 别性状综合起来,发现了“自由组合规 律” 。 G. L. ZHOU
16
七、孟德尔实验成功的原因
3、定量分析法: