純系學說

1900年，約翰森將8千克（近16000粒）天然混雜的同一菜豆品種的種子，按單粒稱重，平均495毫克。1901年選出輕重顯著不同的100粒種子分別播種，成熟後分株收穫，測定每株種子的單粒重，從中挑選由19個單株後代構成的19個純系，它們的平均粒重有著明顯的差異，輕者351毫克，重者642毫克。1902～1907年，連續6代在每個純系內選重的和輕的種子分別播種，發現每代由重種子長出的植株所結種子的平均粒重，都與由輕種子長出的植株所結種子的平均粒重相似；而且各個純系雖經6代的選擇，其平均粒重仍分別和各系開始選擇時大致相同。這說明在純系內選擇是無效的。但經過6代的選擇后，各個純系之間的平均粒重仍保持開始選擇時的明顯差異，這說明各純系間平均粒重的差異是穩定遺傳的，也說明了在混雜的群體內進行選擇的有效性。

約翰森在純系學說中正確區分了生物體的可遺傳變異（純系間的粒重差異）與不遺傳變異（純系內的粒重差異），並提出“純系內選擇在基因型上不產生新的改變”的論點，為自花授粉植物的純系育種建立了理論基礎。育種中應用的植物自交系和動物近親繁殖系也是根據這個學說發展起來的。

然而在植物界，即使是嚴格的自花授粉植物，純系的保持也只是相對的。因為在任何一個純系內，都存在著由於基因突變而導致某種性狀發生變異的可能性，而變異的出現就使純系內的選擇成為有效。約翰森本人似乎也意識到這一點，因為他曾提到“不應含有純系將是絕對穩定的這樣的意思”。在他生前發表的最後著作中，還指出“在純系的某一後代中當基因型發生改變時，純系可能分裂為幾種基因型”。