Chúng ta có đề bài như sau:
Gen A quy định thân cao, gen a quy định thân thấp. A trội hoàn toàn so với a.
Phép lai P: AAaa x aaaa thu được F1.

Trước khi đi vào các câu hỏi, thầy/cô sẽ hướng dẫn các em xác định các loại giao tử và kiểu gen của F1 trước.

Phân tích kiểu gen của P:
Bố mẹ: AAaa (thân cao) x aaaa (thân thấp)

Xác định giao tử của bố mẹ:
– Cá thể AAaa: Vì có 4 alen, nên khi giảm phân sẽ tạo ra các giao tử mang 2 alen. Các tổ hợp 2 alen có thể có là: AA, Aa, aa.
Để xác định tỉ lệ các loại giao tử, chúng ta có thể coi phép lai này như hai phép lai độc lập của các cặp gen: Aa x Aa.
Giao tử của Aa là A và a với tỉ lệ 1/2 A : 1/2 a.
Vậy, kiểu gen AAaa có thể được tạo ra từ sự kết hợp của giao tử A với giao tử Aa, hoặc giao tử Aa với giao tử A. Tuy nhiên, cách nghĩ này sẽ phức tạp.
Cách đơn giản hơn là ta coi các vị trí gen là riêng biệt. Với kiểu gen AAaa, ta có thể coi như 2 gen A và 2 gen a.
Khi giảm phân, các loại giao tử có thể có là:
AA (tổ hợp 2 alen A)
Aa (tổ hợp 1 alen A và 1 alen a)
aa (tổ hợp 2 alen a)

Giả sử chúng ta xem xét các alen A1, A2, a1, a2. Kiểu gen AAaa có thể là A1A2a1a2.
Các giao tử có thể tạo ra: A1A2, A1a1, A1a2, A2a1, A2a2, a1a2.
Tuy nhiên, trong trường hợp này, các alen A là giống nhau và các alen a là giống nhau.
Ta có thể phân tích kiểu gen AAaa thành hai cặp alen giả định: Aa x Aa.
Giao tử của Aa là A (1/2) và a (1/2).
Khi giảm phân, kiểu gen AAaa sẽ tạo ra các loại giao tử với tỉ lệ như sau:
– Giao tử mang 2 alen A: AA (khi cả hai giao tử từ hai cặp alen giả định đều là A). Tỉ lệ là \(1/2 \times 1/2 = 1/4\).
– Giao tử mang 1 alen A và 1 alen a: Aa (khi một giao tử là A và một giao tử là a). Tỉ lệ là \(1/2 \times 1/2 + 1/2 \times 1/2 = 1/4 + 1/4 = 1/2\).
– Giao tử mang 2 alen a: aa (khi cả hai giao tử từ hai cặp alen giả định đều là a). Tỉ lệ là \(1/2 \times 1/2 = 1/4\).
Vậy, các loại giao tử của cá thể AAaa là: 1/4 AA : 1/2 Aa : 1/4 aa.

– Cá thể aaaa: Chỉ tạo ra giao tử duy nhất là aa.

Xác định kiểu gen của F1:
F1 thu được từ phép lai AAaa x aaaa.
Ta thực hiện phép lai bằng cách nhân tỉ lệ giao tử của bố và mẹ.
Giao tử của P: (1/4 AA : 1/2 Aa : 1/4 aa) x (aa)
F1 sẽ có kiểu gen là:
\( (1/4 AA \times aa) + (1/2 Aa \times aa) + (1/4 aa \times aa) \)
\( = 1/4 AAaa + 1/2 Aaaa + 1/4 aaaa \)

Kiểu hình của F1:
– Gen A quy định thân cao, trội hoàn toàn so với a quy định thân thấp.
– Kiểu gen có chứa ít nhất 1 gen A sẽ cho kiểu hình thân cao.
– Kiểu gen chỉ chứa gen a sẽ cho kiểu hình thân thấp.
Trong F1, các kiểu gen có gen A là AAaa, Aaaa. Các kiểu gen này đều có kiểu hình thân cao.
Kiểu gen aaaa có kiểu hình thân thấp.
Vậy, tỉ lệ kiểu hình ở F1 là:
Thân cao (AAaa, Aaaa) : Thân thấp (aaaa) = \( (1/4 + 1/2) : 1/4 \) = \( 3/4 : 1/4 \)

Bây giờ chúng ta sẽ đi vào giải quyết từng câu hỏi.

a) Cho F1 giao phấn với nhau, hãy xác định tỉ lệ kiểu hình ở F2.

F1 có các kiểu gen với tỉ lệ: 1/4 AAaa : 1/2 Aaaa : 1/4 aaaa.
Khi F1 giao phấn với nhau, chúng ta sẽ thực hiện phép lai giữa F1 x F1.
Đây là một phép lai phức tạp với nhiều kiểu gen khác nhau. Để dễ dàng, chúng ta sẽ phân tích giao tử của từng kiểu gen trong F1.

Giao tử của cá thể AAaa: 1/4 AA : 1/2 Aa : 1/4 aa.
Giao tử của cá thể Aaaa: Tương tự như AAaa, coi như Aa x aa. Giao tử A, a.
Xét kiểu gen Aaaa: Ta có thể coi như phân tích 2 locus độc lập, ví dụ A1a1aa. Giao tử A1a, A1a, a1a, a1a.
Một cách khác, xét Aaaa là sự kết hợp của các alen. Có 1 A và 3 a.
Giao tử có thể là:
A (khi lấy 1 A) – Tỉ lệ \(1/4\).
Aa (khi lấy 1 A và 1 a) – Tỉ lệ \(1/4 \times 3 = 3/4\). Nhưng đây là cách nghĩ sai vì số lượng alen.
Cách chính xác: Xét Aaaa, có 1 A và 3 a.
Khi giảm phân, ta lấy 2 alen.
Giao tử có thể là: Aa, aa.
Để xác định tỉ lệ, ta có thể coi Aaaa như là phép lai Aa x aa.
Giao tử của Aa là A, a với tỉ lệ 1/2.
Giao tử của aa là a với tỉ lệ 1.
F1 từ phép lai này là 1/2 Aa : 1/2 aa.
Vậy giao tử của Aaaa sẽ là: 1/2 Aa : 1/2 aa.

Giao tử của cá thể aaaa: Chỉ tạo ra giao tử aa.

Bây giờ chúng ta cần tính toán tỉ lệ các loại giao tử chung của F1 khi cho giao phấn với nhau.
Tổng các loại giao tử từ F1:
Giao tử từ 1/4 AAaa: 1/4 \times (1/4 AA : 1/2 Aa : 1/4 aa) = 1/16 AA : 1/8 Aa : 1/16 aa
Giao tử từ 1/2 Aaaa: 1/2 \times (1/2 Aa : 1/2 aa) = 1/4 Aa : 1/4 aa
Giao tử từ 1/4 aaaa: 1/4 \times (aa) = 1/4 aa

Tổng hợp các loại giao tử chung của F1:
Giao tử AA: 1/16
Giao tử Aa: 1/8 + 1/4 = 1/8 + 2/8 = 3/8
Giao tử aa: 1/16 + 1/4 + 1/4 = 1/16 + 4/16 + 4/16 = 9/16

Vậy, khi F1 giao phấn với nhau, F2 sẽ thu được các kiểu gen từ sự kết hợp của các loại giao tử này.
Giao tử F1: (1/16 AA : 3/8 Aa : 9/16 aa) x (1/16 AA : 3/8 Aa : 9/16 aa)

Để xác định tỉ lệ kiểu hình ở F2, chúng ta cần xác định những kiểu gen nào cho kiểu hình thân cao và thân thấp.
Thân cao: Bất kỳ kiểu gen nào có chứa ít nhất 1 alen A.
Thân thấp: Chỉ có kiểu gen aaaa.

Chúng ta có thể tính tỉ lệ kiểu gen aaaa ở F2 bằng cách lấy tỉ lệ giao tử aa nhân với nhau:
Tỉ lệ aaaa = \( (9/16) \times (9/16) = 81/256 \)

Tỉ lệ kiểu hình thân thấp ở F2 là 81/256.
Tỉ lệ kiểu hình thân cao ở F2 sẽ là: 1 – Tỉ lệ thân thấp = \( 1 – 81/256 = (256 – 81) / 256 = 175/256 \)

Vậy, tỉ lệ kiểu hình ở F2 là:
Thân cao : Thân thấp = 175/256 : 81/256 = 175 : 81.

b) Cho F1 tự thụ phấn, hãy xác định tỉ lệ kiểu hình ở F2.

Câu b) này thực chất giống với câu a). Khi đề bài nói “F1 giao phấn với nhau” hoặc “F1 tự thụ phấn”, nếu không có quy định gì thêm thì đều hiểu là phép lai F1 x F1. Do đó, kết quả ở câu b) sẽ giống với câu a).

F1 có tỉ lệ kiểu gen: 1/4 AAaa : 1/2 Aaaa : 1/4 aaaa.
Khi F1 tự thụ phấn, ta có phép lai F1 x F1.
Tỉ lệ các loại giao tử chung của F1 là: 1/16 AA : 3/8 Aa : 9/16 aa.

Tỉ lệ kiểu hình ở F2:
Kiểu hình thân thấp chỉ có ở kiểu gen aaaa.
Tỉ lệ kiểu gen aaaa ở F2 = \( (9/16) \times (9/16) = 81/256 \).
Tỉ lệ kiểu hình thân thấp là 81/256.
Tỉ lệ kiểu hình thân cao là \( 1 – 81/256 = 175/256 \).

Vậy, tỉ lệ kiểu hình ở F2 là:
Thân cao : Thân thấp = 175 : 81.

c) Ở F1 loại bỏ toàn bộ các cây thân thấp sau đó cho các cây thân cao giao phấn ngẫu nhiên. Hãy xác định tỉ lệ kiểu hình ở F2.

Bước 1: Xác định tỉ lệ kiểu gen của các cây thân cao ở F1.
Ở F1, tỉ lệ kiểu gen là: 1/4 AAaa : 1/2 Aaaa : 1/4 aaaa.
Kiểu hình thân cao bao gồm các kiểu gen AAaa và Aaaa.
Tỉ lệ ban đầu của các cây thân cao trong F1 là \( 1/4 + 1/2 = 3/4 \).
Sau khi loại bỏ các cây thân thấp (aaaa), tỉ lệ của các cây thân cao sẽ được chuẩn hóa lại.
Tỉ lệ kiểu gen AAaa trong số các cây thân cao = \( (1/4) / (3/4) = 1/3 \).
Tỉ lệ kiểu gen Aaaa trong số các cây thân cao = \( (1/2) / (3/4) = 2/3 \).
Vậy, quần thể cây thân cao ở F1 có tỉ lệ kiểu gen là: 1/3 AAaa : 2/3 Aaaa.

Bước 2: Xác định tỉ lệ các loại giao tử từ quần thể cây thân cao này.
Giao tử từ 1/3 AAaa: \( 1/3 \times (1/4 AA : 1/2 Aa : 1/4 aa) = 1/12 AA : 1/6 Aa : 1/12 aa \)
Giao tử từ 2/3 Aaaa: \( 2/3 \times (1/2 Aa : 1/2 aa) = 1/3 Aa : 1/3 aa \)

Tổng hợp các loại giao tử chung của quần thể cây thân cao:
Giao tử AA: 1/12
Giao tử Aa: 1/6 + 1/3 = 1/6 + 2/6 = 3/6 = 1/2
Giao tử aa: 1/12 + 1/3 = 1/12 + 4/12 = 5/12

Vậy, tỉ lệ các loại giao tử của quần thể cây thân cao là: 1/12 AA : 1/2 Aa : 5/12 aa.

Bước 3: Cho các cây thân cao giao phấn ngẫu nhiên.
Khi giao phấn ngẫu nhiên, tỉ lệ các loại giao tử sẽ được nhân với nhau.
Giao tử F2 sẽ được tạo ra từ sự kết hợp của các loại giao tử trên.
Ta chỉ cần quan tâm đến tỉ lệ kiểu hình thân thấp, vì tỉ lệ thân cao sẽ là phần còn lại.
Kiểu hình thân thấp chỉ có ở kiểu gen aaaa.
Tỉ lệ kiểu gen aaaa ở F2 được tính bằng tỉ lệ giao tử aa nhân với chính nó:
Tỉ lệ aaaa = \( (5/12) \times (5/12) = 25/144 \)

Vậy, tỉ lệ kiểu hình thân thấp ở F2 là 25/144.
Tỉ lệ kiểu hình thân cao ở F2 là: \( 1 – 25/144 = (144 – 25) / 144 = 119/144 \).

Tỉ lệ kiểu hình ở F2 là:
Thân cao : Thân thấp = 119/144 : 25/144 = 119 : 25.

Như vậy, chúng ta đã giải quyết xong cả ba câu hỏi của bài tập. Các em về nhà ôn tập lại các bước phân tích, đặc biệt là cách xác định giao tử và tính toán tỉ lệ khi có nhiều kiểu gen khác nhau. Có chỗ nào chưa hiểu, các em cứ mạnh dạn hỏi thầy/cô nhé.