Przy krzyżowaniu odmian, np. o kwiatach białych i czerwonych, Mendel otrzymywał w pokoleniu pierwszym (F1) mieszańce tylko o kwiatach czerwonych. W pokoleniu drugim (F2) otrzymanym przez samozapylenie lub wzajemne krzyżowanie mieszańców powstały osobniki o kwiatach białych i czerwonych, zawsze w stałym stosunku: ¾ czerwonych i ¼ białych. Nastąpiło zatem rozszczepienie cechy.
Na podstawie wyników doświadczeń Mendel przyjął, że za wystąpienie cech dziedzicznych odpowiedzialne są parzyste czynniki dziedziczne tych cech. Są one przekazywane przez gamety w ten sposób, że do każdej gamety przechodzi tylko jeden czynnik dziedziczny z danej pary. Reguła odkryta przez Mendla nosi nazwę I prawa Mendla. Wyniki późniejszych badań genetycznych pozwoliły sformułować współczesną wersję tego prawa.
I prawo Mendla, czyli prawo czystości gamet:
Każda gameta zawiera tylko jeden allel z danej pary alleli.
Doświadczenia Mendla, które pozwoliły sformułować I prawo dotyczyły dziedziczenia jednej pary cech przeciwstawnych. Współczesne wyjaśnienie takiej krzyżówki zwanej jednogenową jest następujące.
Ponieważ organizm diploidalny powstaje z połączenia dwóch haploidalnych gamet, z których każda pochodzi od innego organizmu rodzicielskiego, w każdej gamecie znajduje się tylko jeden allel z danej pary. Gen warunkujący barwę kwiatów grochu posiada dwa warianty, czyli allele: dominujący oraz recesywny. Stąd, jeśli krzyżowane odmiany należą do tzw. czystych linii, a otrzymany w pokoleniu (F1) mieszaniec ma kwiaty czerwone, to organizm rodzicielski o kwiatach czerwonych jest homozygotą dominującą, natomiast organizm rodzicielski o kwiatach białych jest homozygotą recesywną. W wyniku krzyżowania w pierwszym pokoleniu (F1) powstaje organizm heterozygotyczny. Po skrzyżowaniu dwóch heterozygot w pokoleniu (F2) następuje rozszczepienie cech w stosunku 3:1, przy czym ¾ osobników posiada kwiaty czerwone i ¼ osobników białe.
Opisaną krzyżówkę jednogenową można przedstawić graficznie.
A – allel dominujący – warunkuje czerwoną barwę kwiatów
a – allel recesywny – warunkuje białą barwę kwiatów
| P: | AA | × | aa |
| (pokolenie czerwone) |
czerwone (homozygota dominująca) |
białe (homozygota recesywna) |
Gamety rodziców: A, A a, a
W celu sprawdzenia, czy dany osobnik jest homozygotą dominującą, czy heterozygotą (oba osobniki fenotypowo są jednakowe przy dominacji zupełnej) przeprowadza się krzyżówkę testową (wsteczną), krzyżując badanego osobnika z jednym z rodziców, który jest homozygotą recesywną. Istnieją wówczas dwie możliwości:
