Тема 12. Цитоплазматическая наследственность

Задания

1. Выявить структуры клетки, имеющие ДНК.

2. Уяснить особенности механизма передачи потомству цитоплазматических наследственных факторов.

3. Особенности строения женской и мужской половых клеток растений.

4. Выясните возможности цитоплазматической мужской стерильности (ЦМС) в получении гетерозисных гибридов.

5. Решение задач.

Литература

1. Гуляев Г.В. Генетика. – 3-е изд., перераб. и доп. – М. : Колос, 1984. – С. 114-124.

2. Абрамова З.В. Практикум по генетике. – 4-е изд., перераб. и доп. – Л. : Агропромиздат, Ленингр. отд-ние, 1992. – С. 109-113.

3. Гуляев Г.В. Задачник по генетике. – М. : Колос, 1973. – С. 27-28.

Пояснение к заданиям. Известно, что некоторое количество наследственного материала клетки находится в виде кольцевых молекул ДНК митохондрий и пластид, а также некоторых других внеядерных генетических элементов. Цитоплазматические гены не подчиняются менделевским закономерностям наследования, которые определяются поведением хромосом при митозе, мейозе и оплодотворении. В связи с тем, что организм, образуемый вследствие оплодотворения, получает цитоплазматические структуры главным образом с яйцеклеткой, цитоплазматическое наследование признаков осуществляется по материнской линии. Такой тип наследования впервые был описан в 1908 г. К. Корренсом.

Одним из ярких примеров цитоплазматической наследственности является цитоплазматическая мужская стерильность (ЦМС), обнаруженная у многих растений (кукурузы, лука, свёклы, льна и др.) и используемая в получении гетерозисных гибридов (рисунок 46).

Цитоплазматическая мужская стерильность была открыта у кукурузы в 30-х годах одновременно в СССР М.И. Хаджиновым и в США М. Родсом. Установлено, что цитоплазма, обусловливающая стерильность пыльцы (Cyt^S) может проявить своё действие только при сочетании с рецессивными ядерными генами (rf) в гомозиготном состоянии (rfrf). Если же этот ядерный ген представлен доминантной аллелью Rf, либо цитоплазма обеспечивает формирование фертильной пыльцы (Cyt^N), то растения Cyt^s RfRf или Cyt^s Rfrf, Cyt^N rfrf и др. имеют нормальную пыльцу. При этом ген Rf не изменит структуру и специфичность цитоплазмы Cyt^S, а лишь затормозит проявление её действия. Поэтому считают, что фертильная отцовская форма Cyt^N rfrf является «закрепителем» стерильности, а фертильная форма Cyt^N RfRf – «восстановитель» ф ертильности.

У кукурузы известно несколько типов ЦМС, например, техасский (Т), при котором полностью стерильные пыльники не выступают наружу, и молдавский тип, или USDA (S), при котором часть или все пыльники выступают наружу.

Задачи

У кукурузы фертильная пыльца образуется на основе нормальной цитоплазмы (Cyt^N), а наследственная стерильность пыльцы обусловлена наличием стерильной цитоплазмы (Cyt^S). Доминантный ген (Rf) восстанавливает фертильность, и стерильная цитоплазма проявляет свое действие только в сочетании с рецессивными аллелями этого гена (rfrf).

1. Определите соотношение фертильных и стерильных растений в следующих скрещиваниях: а) Cyt^Srfrf × Cyt^SRfRf; б) Cyt^Srfrf × Cyt^NRfrf; в) Cyt^SRfrf × Cyt^NRfrf; г) Cyt^S rfrf × Cyt^Nrfrf. (ответ)

2. При скрещивании растений со стерильной пыльцой с растением, у которого нормальная пыльца, получено потомство, состоящее на ½ из фертильных и на ½ из стерильных растений. Определить генотипическую систему отцовского родителя. (ответ)

3. У пшеницы развитие признака стерильности цитоплазмы находится под контролем двух пар генов. Взаимодействие двух доминантных генов Rf₁ и Rf₂ восстанавливает фертильность и Cyt^S проявиться не может. Растения с одним доминантным геном (Rf₁ или Rf₂) в гетерозиготном или гомозиготном состоянии – полустерильны. Определить характер расщепления по фертильности-стерильности при самоопылении указанных ниже растений: а)Cyt^SRf₁rf₁rf₂rf₂; б)Cyt^SRf₁Rf₁rf₂rf₂; в)Cyt^SRf₁rf₁Rf₂rf₂; г)Cyt^SRf₁Rf₁Rf₂rf₂. (ответ)