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法學(a) 為什麼當高豌豆植株與矮豌豆植株雜交時，F1代總是高植株？(b) 透過F1代自交獲得的F2代與F1代有何不同？解釋這種現象的原因。(c) 根據這一觀察結果，可以得出什麼結論？
介紹
遺傳學的研究一直是生物學中最引人入勝和發人深省的領域之一。自從發現DNA以來，科學家們一直在努力解開遺傳的秘密，並理解性狀是如何一代一代遺傳下去的。遺傳學中最著名的實驗之一是孟德爾用高矮豌豆植株進行的雜交實驗，這導致了遺傳定律的發現。
第一部分：為什麼當高豌豆植株與矮豌豆植株雜交時，F1代總是高植株？
孟德爾用豌豆植株進行了實驗，並觀察了七個性狀的遺傳。其中一個性狀是株高。他將高豌豆植株與矮豌豆植株雜交，觀察到產生的F1代總是高植株。
這個結果令人驚訝，因為親本株高不同，預計F1代株高會是中間型。然而，情況並非如此。F1代總是高植株。
這種現象的原因在於植株的基因構成。每株植物都有每個基因的兩個複製，一個來自父本，一個來自母本。這些複製稱為等位基因。等位基因可以是顯性的或隱性的。即使只有一個複製存在，顯性等位基因也會表達，而隱性等位基因只有在兩個複製都存在時才會表達。
在株高的情況下，高株等位基因是顯性的，而矮株等位基因是隱性的。這意味著如果一株植物有一個高株等位基因複製和一個矮株等位基因複製，它將是高株，因為高株等位基因會表達。這就是高矮豌豆植株雜交後F1代總是高株的原因。來自高株親本的高株等位基因對來自矮株親本的矮株等位基因顯性，因此F1代是高株。
第二部分：透過F1代自交獲得的F2代與F1代有何不同？解釋這種現象的原因
要理解F1代和F2代之間的差異，我們需要理解孟德爾是如何獲得他的F1代的。他將純種高豌豆植株與純種矮豌豆植株雜交。純種植物具有基因的兩個相同複製，一個來自父本，一個來自母本。在這種情況下，高株親本具有兩個高株等位基因複製，而矮株親本具有兩個矮株等位基因複製。
當這兩個植物雜交時，產生的F1代具有一個高株等位基因複製和一個矮株等位基因複製。正如我們已經討論過的，高株等位基因對矮株等位基因顯性，因此F1代總是高株。然而，當F1代自交時，產生的F2代顯示了一些有趣的結果。
F2代是高株和矮株的混合物，比例為3:1。這是出乎意料的，因為人們認為F1代的株高應該是中間型。然而，情況並非如此。其原因可以用分離定律和獨立分配定律來解釋。
分離定律指出，基因的兩個等位基因在配子形成過程中彼此分離。這意味著每個配子只包含每個基因的一個複製。在株高的情況下，這意味著來自F1植株的每個配子將包含高株或矮株等位基因，但不會同時包含兩者。
獨立分配定律指出，不同基因的等位基因在配子形成過程中彼此獨立分離。這意味著一個性狀的遺傳不會影響另一個性狀的遺傳。在株高的情況下，這意味著株高的顯性或隱性等位基因的遺傳不會影響其他性狀的遺傳。
當F1植株自交時，高株和矮株等位基因根據分離定律彼此分離。這意味著一些配子將包含高株等位基因，而另一些配子將包含矮株等位基因。當這些配子在受精過程中融合時，產生的F2植株將具有不同的株高等位基因組合。
F2植株有三種可能的基因型：TT（純合高株）、Tt（雜合高株）和tt（純合矮株）。這些基因型的比例為1:2:1，這對應於F2代中高株與矮株的比例。
第三部分：根據這一觀察結果，可以得出什麼結論
當高豌豆植株與矮豌豆植株雜交時，F1代總是高株，而透過F1代自交獲得的F2代是高株和矮株的混合物，比例為3:1，這一觀察結果可以得出幾個結論。
首先，它表明株高是由具有兩個等位基因的單個基因控制的性狀。高株等位基因對矮株等位基因顯性，這意味著它在存在時總是表達。
其次，它表明性狀的遺傳受分離定律和獨立分配定律支配。這些定律解釋了為什麼F1代總是高株，以及為什麼F2代是高株和矮株的混合物。
最後，它表明個體的基因型決定其表型。基因型是個體的遺傳構成，而表型是可觀察到的物理或生化特徵。在株高的情況下，基因型決定了個體是高株還是矮株。
結論
總之，遺傳學的研究導致了許多重要發現，包括遺傳定律和分離定律以及獨立分配定律。孟德爾用高矮豌豆植株進行的雜交實驗導致了遺傳定律的發現，並表明株高是由具有兩個等位基因的單個基因控制的性狀。
該雜交的F1代總是高株，因為高株等位基因對矮株等位基因顯性，而透過F1代自交獲得的F2代是高株和矮株的混合物，比例為3:1，這是由於分離定律和獨立分配定律。這一觀察結果導致了關於性狀遺傳的許多重要結論，併為遺傳學領域的進一步研究鋪平了道路。
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