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孟德尔杂交实验是遗传学的奠基性工作。格雷戈尔·孟德尔通过对豌豆进行系统的杂交实验，发现了遗传的基本规律，包括分离定律和自由组合定律。他选择豌豆作为实验材料，因为豌豆具有易于栽培、繁殖快、后代多，且有许多易于区分的相对性状，如高茎与矮茎、黄色种子与绿色种子等。
孟德尔的实验方法非常系统和严谨。首先，他选择了豌豆作为实验材料。然后，通过连续多代自花传粉，确保实验用的亲本是纯合子。接着，他将具有不同相对性状的纯种亲本进行杂交，例如将纯种黄色种子的豌豆与纯种绿色种子的豌豆杂交。观察第一代F1时，孟德尔发现所有后代都表现出黄色种子的性状。当让F1自花传粉产生F2代时，他发现F2代出现了性状分离，黄色种子与绿色种子的比例接近3比1。通过这些实验，孟德尔提出了基因分离的规律。
孟德尔的第一定律，也称为分离定律，指出控制相对性状的等位基因在形成配子时彼此分离，分别进入不同的配子中。这意味着基因以成对形式存在于个体中，但在形成配子时会分离。以豌豆种子颜色为例，当纯种黄色豌豆（AA）与纯种绿色豌豆（aa）杂交时，F1代全为杂合子（Aa），表现为黄色。当F1代自花授粉产生F2代时，基因型比例为1AA:2Aa:1aa，而表现型比例为3黄色:1绿色。这是因为A是显性基因，a是隐性基因，只有aa的个体才表现为绿色。这一发现奠定了现代遗传学的基础。
孟德尔的第二定律，也称为自由组合定律，指出控制不同性状的基因在遗传过程中彼此独立，自由组合，互不干扰。孟德尔通过研究豌豆的两对相对性状，如种子颜色（黄色/绿色）和种子形状（圆粒/皱粒），发现了这一规律。当双杂合体AaBb自交时，产生的F2代表现型比例为9:3:3:1，即9份黄色圆粒，3份黄色皱粒，3份绿色圆粒，1份绿色皱粒。这一比例正好是两个独立的3:1比例相乘的结果，证明了不同性状的基因是独立遗传的。这一发现为多基因遗传的研究奠定了基础，也为后来的基因连锁和交换研究提供了理论框架。
孟德尔杂交实验的意义深远，它奠定了现代遗传学的基础。通过这些实验，孟德尔发现了基因分离和自由组合的规律，提出了显性和隐性的概念，并建立了遗传学的数学统计方法。1866年，孟德尔发表了他的研究论文，但当时并未引起科学界的重视。直到1900年，三位科学家独立重新发现了孟德尔定律，才使其获得应有的认可。随后的科学发展，如1953年DNA双螺旋结构的发现和2003年人类基因组计划的完成，都建立在孟德尔工作的基础上。孟德尔的实验方法和统计分析至今仍具有重要的指导意义，为现代生物学和医学的发展提供了理论框架。