Моногибридті шағылыстыруларда гендердің ажырауын тапқаннан кейін Г. Мендель бұршақ өсімдігіндегі әртүрлі жұп белгілердің, егер олардың ұрпақтан ұрпаққа берілуін бір мезетте қарастыратын болса, қалай жүретіні туралы сұрақтарға жауап іздеді. Осыған байланысты Г. Мендель келесі тәжірибені бір-бірінен қарама-қарсы екі белгісі бойынша ажыратылатын бұршақ өсімдігіне жүргізуді бастады, яғни өсімдікте екі әртүрлі жұп белгілерге жауапты жұп гендерді зерттеуге тәжірибелер қойды. Мұндай шағылыстырулар дигибридті деп аталады. Бұл жерде біз менделдік дигибридті шағылыстырудың біреуін қарастырайық. Мұнда бастапқы линия ретінде дэннің пішіні тегіс және түсі сары гомозиготалы доминатты өсімдіктер және дәнінің пішіні бұдыр және түсі жасыл гомозиготалы рецессивті өсімдіктер алынды.
Бұл тәжірибеде шыққан екі жұп белгі бойынша нәтижелер (тегіс және бұдыр дән, сары және жасыл дән) F, гибридтерінің моногибридті шағылыстыруларынан шыққан нәтиже сияқты қайталанды. Дәннің тегіс пішіні бұдыр пішінге қарағанда доминантты болғандықтан және дәннің сары түсі жасыл түске қарағанда доминантты болғандықтан F, ұрпақ гибридтері дәнінің пішіні тегіс және түсі сары өсімдіктерді берді. Осыдан кейін алынған F, гибридтерін бір-бірімен шағылыстыру арқылы немесе өздігінен тозаңдануды іске асыру арқылы Г. Мендель Ғ2 ұрпақтар алды және 656 дәндер талдаудан өтті. Ғ2ұрпақта алынған гибридтердің дәндерінің пішіні мен түсін зерттеу нәтижесінде, ол дәннің пішіні бойынша және түсі бойынша жеке-жеке есептеулер арқылы мұндағы ажырау фенотипі бойынша 3:1 қатынасын қайталайтынын анықтады. Яғни, есептеген барлық 556 дәндердің 432-сі тегіс пішінді (76,08%) және 133-і бұдыр пішінді (23,92%) болып шықты. Ал, 416 дәннің түсі сары (74,82%), 140 дәннің түсі жасыл (25,18%) болып шықты. Осыған дейін жүргізілген моногибридті шағылыстырулардан бұл шағылыстыруда да осындай нәтижелердің шығатынына күмән болмаған. Бірақ-та мұнда сұрақ басқаша қойылған болатын: бір жұптағы қарама-қарсы белгілер (дән пішінінің тегіс және бұдырлығы) басқа қарама-қарсы белгілермен (дәннің сары және жасыл түсі) тәуелсіз бола ма, әлде олар бір-бірімен байланысып тұқым қуалай ма? Бұл сұрақты басқалай да қоюға болады: дәннің тегіс пішіні дәннің сары түсімен және дәннің бұдыр пішіні дәннің жасыл түсімен әруақытта да бірге көріне ме немесе осы комбинациялардан басқа да жаңа дәндер шыға ма?
Осы сұраққа жауап табу мақсатында Г. Мендель зерттеу нәтижесінде шыққан барлық 556 дэнді екі белгісі бойынша жіктеді жэне мынадай нэтижелер алды: тегіс сары дәндер — 315, тегіс жасыл дәндер — 108, бұдыр сары дәндер — 101, бұдыр жасыл дәндер — 32. Осыдан, бастапқы ата-ана берген дэндермен бірге (тегіс сары және бұдыр жасыл) Ғ2 гибридтері де бастапқы ата-анаға ұқсас дәндер берді, тек пішіні немесе түсі бойынша. Барлық өсімдіктер арасында 3/4 бөлігі тегіс дәнді өсімдіктер және осының арасында 2/4 бөлігі сары түсті, ал 1/4 жасыл түсті дәндерді берді. Сондай-ақ барлық өсімдіктер арасында 1/4 бөлігі бұдыр дәнді өсімдіктер және осының арасында 3/4 сары түстіні, ал 1/4 бөлігі жасыл дәнді өсімдіктерді берді. Бұл сандық қатынастарды талдау мынадай қорытындыға әкелді: a) F2 тобында зерттелген барлық өсімдіктердің 3/4 бөлігінде немесе 9/16 бөлік өсімдіктерде екі доминантты белгілер болды (пішіні тегіс және түсі сары); ә) 3/4 бөлік өсімдіктердің ішіндегі 1/4 өсімдік топтары немесе 3/16 бөлік өсімдіктерде бір доминантты (дәннің тегіс пішіні) немесе бір рецессивті (дәннің жасыл түсі) белгі болды, яғни жаңа белгілер комбинациясы (рекомбинация); б) 1/4 бөлік өсімдіктердің ішіндегі 1/4 бөлігі немесе 3/16 бөлік өсімдік топтары жаңа комбинациялы доминантты және рецессивті белгілермен (бұдыр пішін және сары түс) сипатталды; в) 1/4 бөлік өсімдіктердің ішіндегі 3/4 бөлігі немесе 1/16 бөлік өсімдіктер топтары екі рецессивті белгімен (бұдыр пішінді және жасыл түсті) сипатталды.
Алынған нәтижелердің сандық көрсеткіштеріне сүйене отырып олардың пішіні мен түсіне байланысты (315, 108, 101 және 32) ажырауларға қарап, жоғарыдағы нәтижелерге ұқсас екенін көруге болады. Сондықтан Г. Мендель осы нәтижелерге сүйене отырып, Ғ2 гибридтеріне талдаулар жүргізу нәтижесінде екі жұп белгі бойынша организмдерде төрт типті қатынастарды алуға болатынын көрсетті (9/15:3/16:3:16:1/16 немесе 9:3:3:1). Сонымен, бұршақ өсімдігінің дигибридті шағылыстыруларынан бір жұп белгілердің ажырауы (дәннің пішіні тегіс және бұдыр) екінші жұп белгілердің ажырауына (дәннің түсі сары және жасыл) мүлде қатысы жоқ екенін көруге болады. Ғ2 ұрпақ гибридтеріне тек ата-ана белгілері ғана тән емес, сонымен қатар рекомбинация (жаңа комбинациялар) да тән болатыны анықталды, яғни екі жұп белгілер бір-біріне тәуелсіз сипатқа ие. Басқаша айтқанда, организмдердегі екі белгі келесі ұрпақтарға берілгенде бір-біріне тәуелсіз беріледі деуге болады. Г. Мендель тәуелсіз белгілердің таралуын зерттегенде ол тек тұқым қуалаудың тәуелсіз факторларының таралуын көрді немесе гендердің тәуелсіз таралуын көрді.
Гендердің тәуелсіз таралуын жақсы түсіну үшін доминантты генді белгілейтін R эріпіне (дән пішінінің тегістігіне жауапты ген) және оның қарама-қарсы аллелі дәннің бұдыр пішініне жауапты ген r әріпімен белгілейміз. Дәннің сары түсін бақылайтын доминантты генді Ү әріпімен, ал жасыл түсіне жауапты генді у әріпімен белгіленді. Осы белгілеулерді және бастапқы ата-ана линиялары таза линиялар екенін ескере келе, тегіс және сары түсті дән беретін өсімдіктер RRYY гендерін алып жүретіндігін, ал бұдыр және жасыл түсті дэн беретін өсімдіктер rrуу гендерін алып жүретіндегін көруге болады. Осыдан, RRYY өсімдіктерінен RY гаметалары, ал rrуу өсімдіктерінен rу гаметалары түзіледі. Олар келесі Ғ1 ұрпақта бірігіп RrYy генотипін береді.
F1 гибридтері мұнда екі жұп гендері бойынша гетерозиготалы болып тұр, яғни генотипі RrYy. Егер де бізде зерттеуге тек бір белгі, дәннің пішінін алатын болсақ, Rr генотипі, онда ол организм екі гаметаны береді, R және r. Егер де екі белгіні де біріктіріп алатын болсақ, RrYy генотипі, онда бұл организмнің белгілері гаметаларда бірдей таралады. Мысалы, R немесе r аллелдері Ү және у аллелдерімен гаметада әртүрлі комбинациялар түзеді. Бірақ, айта кететін жағдай, дәннің пішініне жауапты ген аллелдері мен дәннің түсіне жауапты ген аллелдерінің сәйкес гаметаларға бірігіп түсуі кездейсоқ болады. Гендердің таралуы тәуелсіз сипатталатын болғандықтан, R гаметасының жартысында Ү аллелі, ал қалған жартысында у аллелі болады. Сонымен RrYy генотипі гаметаларға ажырағанда RY, rу және рекомбинантты сипатқа ие Ry және rҮ комбинацияларын береді, яғни нәтижесінде төрт типті гаметалар бірдей сандық қатынаста түзіледі, RY, Ry, rY және rу.
Мұндай гаметалардың таралуы аталық және аналық линияларда бірдей жүреді, аталықта да төрт типті гаметалар, аналықта да төрт типті гаметалар түзіледі. Келесі реттегі осы гаметалардың бір-бірімен қосылуы да кездейсоқ жағдайда жүреді және F1XF1 шағылыстыруында туындайтын 16 комбинацияның көріну жиілігі барлығында бірдей болады. Фенотиптік жағынан Ғ2 ұрпақтар бір-бірінен ажыратылады, яғни олардың 9 дәндері тегіс және түсі сары, 3 тегіс, жасыл, 3 бұдыр, сары және 1 бұдыр, жасыл дәндер береді. Осыдан, Ғ2 ұрпақтар арасындағы фенотиптік қатынастар 9:3:3:1 тең болады. Ғ2 гибридтері сонымен қатар генотиптері бойынша да ажыратылады. Дәндері тегіс және сары организмдерді төрт типке бөліге болады:
- генотипі RRYY организмдер (екі жұп гені бойынша гомозиготалы);
- генотипі RRYy организмдер (дэннің пішіні бойынша гені гомозиготалы, дәннің түсі бойынша гені гетерозиготалы);
- генотипі RrYY организмдер (дәннің пішіні бойынша гені гетерозиготалы, дэннің түсі бойынша гені гомозиготалы);
- генотипі RrYy организмдер (екі жұп гендері бойынша гетерозиготалы).
Онан басқа, RRYY, RRYy, RrYY және RrYy генотипті организмдер бір-бірінен саны жағынан да айырмашылығы болады және 1:2:2:4 қатынасты құрайды. Жоғарыда келтірілген талдауларда кейбір қателіктер болуы мүмкін. Бірақ-та Г. Мендель тәжірибе түрінде шамамен, 315 гибридтерді алып бір-бірімен шағылыстырулар жүргізу арқылы дәлелдеді. Шыққан нәтижелерді талдау арқылы ол кейбір қателіктерді келесі реттегі шағылыстыруда зерттеді (а, ә, б, в пункттері).
Әрі қарай Г. Мендель гендердің тәуелсіз таралуын тағы да дәлелдеу үшін Ғ: гибридті ұрпақтарын бастапқы гомозиготалы дәнінің пішіні бұдыр және дәнінің түсі жасыл rrуу генотипті өсімдіктермен дигибридті талдаушы шағылыстырулар жүргізді. F, гибридтері RrYy генотипті және олар бірдей сандық қатынаста RY, rY, Ry және rу гаметаларын береді, ал бастапқы ата-ананың гомозиготалы rrуу генотипі тек бір типті ғана гамета (rу) бере алады. Осы шағылыстырулар нэтижесінде келесі ұрпақтарда дәнінің пішіні тегіс түсі сары (RrYy генотипті) өсімдіктер, дәні бұдыр және сары (rrҮу генотипті), дәні тегіс түсі жасыл (Rryy генотипті) және дәні бұдыр түсі жасыл (rrуу генотипті) өсімдіктер алынды және де олардың арасындағы сандық қатынас 1:1:1:1 тең болды.
Гендердің тәуелсіз таралуы Г. Мендель арқылы үшгибридті шағылыстырулар арқылы да дәлелденді (үшгибридті шағылыстырулар). Г. Мендельдің үшгибридті шығылыстыруға жүргізген бір тәжірибесін мысал ретінде қарастырайық. Тәжірибеге алынған бұршақ өсімдігіндегі белгілер, дәннің пішіні тегіс түсі сары және гүлінің түсі қызыл және дәннің пішіні бұдыр түсі жасыл, гүлінің түсі ақ өсімдіктер. Дәннің пішініне және түсіне жауапты гендерді R және r, Ү және у деп белгілесек, гүлінің түсіне жауапты гендерді С және с әріптерімен белгілейік. Сонда зерттеуге алынған өсімдіктердің генотиптері RRYYCC және rrуусс болып шығады.