# 多基因遗传

> CIE A-Level 生物学 · 第17单元：遗传
> 来源: https://www.owlsprep.com/zh/study/cie-9700-u17-polygenic-inheritance/

本亚主题解释了由多个基因控制的性状如何产生连续表型变异，比较了多基因和单基因遗传模式，并帮助你准备该主题的常见考试题。

**先修:** [单基因遗传和庞纳特方格](https://www.owlsprep.com/zh/study/cie-9700-u17-monogenic-inheritance/); [表型变异的类型](https://www.owlsprep.com/zh/study/cie-9700-u16-variation-types/)

## 学习目标

- 区分多基因遗传和单基因遗传
- 解释多基因遗传如何产生连续表型变异
- 识别多基因性状的常见例子
- 解读考试中关于多基因遗传模式的数据

## 什么是多基因遗传？

**多基因遗传** — 一种遗传模式，其中一个表型特征由位于不同染色体上不同基因座的两个或多个不同基因控制。大多数多基因性状也受环境因素影响。

*例:* 人类身高、肤色和小麦粒色都是多基因性状的经典例子。

与单基因遗传（一个基因控制一个性状）不同，多基因遗传涉及多个等位基因的加性效应。每个显性等位基因通常对最终表型贡献很小的增量，从而产生范围广泛的可能表型结果。

**例题:** 小麦粒色由三个不连锁基因控制，每个基因有两个等位基因（A/a、B/b、C/c）。每个显性等位基因增加一个单位的红色素。两个三杂合亲本（AaBbCc × AaBbCc）杂交，产生具有3个单位色素的麦粒的概率是多少？

1. 1. 由于每个显性等位基因贡献一个单位，因此后代需要总共3个显性等位基因才能获得3个单位的色素。
2. 2. 计算单个AaBbCc亲本获得n个显性等位基因的概率，其中任何一个基因传递显性等位基因的概率都是1/2：
3. $$\begin{aligned} P(0) &= \binom{3}{0}(\frac{1}{2})^3 = \frac{1}{8} \\ P(1) &= \binom{3}{1}(\frac{1}{2})^3 = \frac{3}{8} \\ P(2) &= \binom{3}{2}(\frac{1}{2})^3 = \frac{3}{8} \\ P(3) &= \binom{3}{3}(\frac{1}{2})^3 = \frac{1}{8} \end{aligned}$$
4. 3. 对所有加起来为3个显性等位基因的等位基因组合的概率求和：
5. $$P(3) = (P(0) \times P(3)) + (P(1) \times P(2)) + (P(2) \times P(1)) + (P(3) \times P(0))$$
6. 4. 计算最终概率：
7. $$P(3) = (\frac{1}{8} \times \frac{1}{8}) + (\frac{3}{8} \times \frac{3}{8}) + (\frac{3}{8} \times \frac{3}{8}) + (\frac{1}{8} \times \frac{1}{8}) = \frac{20}{64} = \frac{5}{16}$$
8. 最终概率为5/16。

> **考试提示:** 计算加性多基因性状的表型比例时，在计算概率之前一定要先统计每个基因型的显性等位基因数量。

## 多基因遗传与连续变异

多基因遗传是连续变异的主要遗传原因，连续变异中表型不会落入离散分组，而是形成从一个极端到另一个极端的平滑梯度。这与不连续变异（单基因遗传的典型特征）形成鲜明对比，不连续变异中表型属于清晰、独立的类别。

**连续变异** — 表型性状的变异，在两个极端之间存在完整的取值范围，不同表型组之间没有清晰的分隔。

*例:* 成年人身高，从极矮到极高，所有中间身高都可能存在。

> **info**
>
> 几乎所有多基因性状都是多因子性状，这意味着它们同时受遗传和环境因素影响。例如，人类身高由多个基因遗传决定，但童年营养对最终成年身高有显著影响。

**例题:** 一项研究测量了1000名成年女性的身高。描述身高的预期分布，并解释为什么多基因性状会出现这种形状。

1. 1. 预期分布是对称的钟形正态分布。大多数个体的身高接近群体均值，处于极矮或极高极端的个体少得多。
2. 2. 由于多基因性状由具有小幅加性效应的多个基因控制，大多数后代会遗传到增加和减少性状的等位基因的组合，从而产生接近均值的中间表型。
3. 3. 只有极少数个体遗传到几乎所有增加（或减少）性状的等位基因，从而在分布的两端产生罕见的极端表型。
4. 4. 环境变异为分布增加了进一步的离散度，消除了基因型之间的微小离散间隔，产生完全连续的范围。

## 多基因遗传与单基因遗传的比较

| 特征 | 单基因遗传 | 多基因遗传 |
| --- | --- | --- |
| 控制性状的基因数量 | 1个基因位于1个基因座 | 2个或更多基因位于不同基因座 |
| 单个等位基因的效应 | 每个等位基因通常效应较大 | 每个等位基因通常效应较小且为加性 |
| 人类中的例子 | ABO血型、囊性纤维化 | 身高、肤色、体重 |

**考试命令词**

CIE考试中该主题的常见指令术语有明确的答题要求：

- **Distinguish** — 说明两个概念之间清晰的成对差异（例如多基因 vs 单基因） *(你需要至少两个明确的差异才能获得满分)*

- **Explain** — 给出将多基因遗传与连续变异联系起来的因果机制 *(你必须提到多个基因、加性效应和环境影响才能获得满分)*

**概念自测**

测试你的理解：

1. 以下哪一项最可能是多基因性状？

   - 人类ABO血型
   - 成年人身高
   - 镰状细胞贫血
   - 囊性纤维化

   *解析:* 正确！身高由多个基因控制，表现出连续变异。所有其他选项都是具有不连续变异的单基因性状。

## 常见错误

- **错误做法:** 将多基因遗传与复等位基因混淆
  - 原因: 复等位基因是指一个基因座上的单个基因存在两个以上等位基因，而多基因遗传是指多个独立基因控制一个性状。
  - 正确做法: 记住：复等位基因 = 一个基因，多个等位基因；多基因遗传 = 多个基因，一个性状。
- **错误做法:** 声称多基因遗传产生不连续变异
  - 原因: 不连续变异由单基因遗传引起，而多个基因的加性效应产生连续范围的表型。
  - 正确做法: 考试答题时，始终将多基因遗传与连续变异关联，单基因遗传与不连续变异关联。
- **错误做法:** 忽略环境对多基因性状的影响
  - 原因: 几乎所有多基因性状都是多因子性状，考试题要求你提到基因与环境之间的相互作用。
  - 正确做法: 解释多基因性状的分布时，一定要提到环境效应。
- **错误做法:** 计算多基因表型概率时错误计数显性等位基因
  - 原因: 大多数考试题采用加性等位基因遗传，因此错误计数会导致比例计算错误。
  - 正确做法: 计算概率之前列出所有可能的显性等位基因组合，并再次检查你的求和。

## 速查表

| 术语 | 核心特征 | 例子 |
| --- | --- | --- |
| 多基因遗传 | 多个基因控制1个性状，等位基因加性效应 | 人类身高 |
| 单基因遗传 | 单个基因控制1个性状 | ABO血型 |
| 连续变异 | 表型范围，呈钟形分布 | 人类肤色 |
| 不连续变异 | 清晰独立的表型分组 | 血型类型 |
| 多因子性状 | 同时受基因和环境影响 | 作物谷物产量 |

## 下一步

多基因遗传是理解自然群体变异的核心概念，它是所有与自然选择和适应性进化相关主题的基础。许多常见人类遗传病也是多基因和多因子的，因此这个概念对于遗传健康和生物技术相关问题很重要。多基因遗传产生的连续变异是自然选择的原材料，因此在这里打下坚实的基础将有助于你学习进化和物种形成相关主题。

- [自然选择](https://www.owlsprep.com/zh/study/cie-9700-u18-natural-selection/)
- [选择与进化](https://www.owlsprep.com/zh/study/cie-9700-u18-overview/)
- [变异](https://www.owlsprep.com/zh/study/cie-9700-u18-variation/)

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来自 [OwlsPrep](https://www.owlsprep.com) —— A-Level / IB / AP / IGCSE 免费学习指南，依据官方考纲编写。原页面：https://www.owlsprep.com/zh/study/cie-9700-u17-polygenic-inheritance/