Ответы: 1) все родительские формы имели белое оперение; 2) 21 цыпленок f1 был белый; 3) 3/16 гибридов f2 (39 куриц) были белыми; 4) нерасщепляющееся потомство могли иметь 9 белых кур f2.
Рис. 16. Наследование окраски кур при взаимодействии двух пар
неаллельных генов по типу эпистаза при расщеплении 13 : 3
Вопросы для самопроверки
1. Что такое фенотип и генотип?
2. Сформулируйте 1,2 и 3-ий законы Менделя.
3. Какое явление лежит в основе 1 и 2-го законов Менделя?
4. Назовите расщепление по генотипу при моногибридном скрещивании в F2.
5. Количество фенотипических классов при дигибридном скрещивании в F2.
6. Назовите формулу для определения количества комбинаций гамет у гетерозиготы.
7. Расщепление в F2 по генотипу и фенотипу при неполном доминировании.
8. Какие скрещивания называются анализирующими, возвратными?
9. Назовите типы взаимодействия между неаллельными генами.
Тема 5. Хромосомная теория наследственности
Цель занятия: изучить закономерности наследования признаков при полном и неполном сцеплении генов, наследовании признаков, сцепленных с полом.
Материалы и оборудование: 1. Задачник. 2. Калькулятор. 3. Учебные плакаты.
Содержание занятия
Преподаватель знакомит студентов с основными типами сцепления генов, особенностями и закономерностями наследования признаков при полном и неполном сцеплении генов, признаков, сцепленных с половыми хромосомами; получение кроссоверных гамет и их соотношение; поясняет типы хромосомного определения пола у некоторых организмов; алгоритм решения задач, схему скрещивания исходных родительских форм, образующиеся гаметы, потомство первого и второго поколений; приводит формулу для определения расстояния между генами в группе сцепления; поясняет определение фенотипов и генотипов потомства, их соотношение и оформление задач по генетическому анализу.
Задача 1. Наследование признаков при полном сцеплении генов
У душистого горошка признаки окраски цветков и формы пыльцы наследуются сцепленно. При скрещивании сорта горошка с пурпурными цветками и овальной пыльцой с растениями с округлой формой пыльцы и белыми цветками были получены гибриды F1 с окрашенными цветками и овальной пыльцой. В результате самоопыления получены гибридные растения F2. 1) Сколько типов гамет образует растение F1? 2) Сколько генотипов среди гибридов F2? 3) Сколько классов фенотипов среди растений F2? Сколько фенотипов проявится в анализирующем скрещивании с гибридами F1?
Как следует из условий задачи, гибриды F1 унаследовали признак одной из родительских форм. Следовательно, в данном случае проявляется полное доминирование, а признаки пурпурной окраски цветков и овальной формы пыльцы являются доминантными. Обозначим гены пурпурной и белой окраски цветков буквами А и а , а овальной и округлой формы пыльцы – символами В и b соответственно. При решении задач на сцепленное наследование важно указывать расположение генов в группе сцепления, при этом гомологичные (парные) хромосомы схематически обозначают в виде линии, а аллельные гены располагают на схеме друг против друга. Запишем схему скрещивания и результаты расщепления.
Р ♀
х ♂
Гаметы
F
1
Гаметы
F2
♂ ♀ |
AB |
ab |
АB |
|
|
ab |
|
|
Как видно из схемы, гомозиготные родительские растения в результате расхождения пары гомологичных хромосом образуют по одному типу гамет. В результате слияния гамет образуется дигетерозиготное растение F1. В ходе мейоза у гибрида F1 хромосомы, несущие доминантные и рецессивные гены, расходятся в разные клетки, образуется два типа гамет. Результаты слияния гамет приведены в решетке Пеннета. Очевидно, что при самоопылении образуется три класса генотипов в соотношении:
.
Фенотипически это проявляется в возникновении двух классов растений: с пурпурными цветками и овальной пыльцой и форм с белыми цветками и округлой пыльцой в соотношении 3 : 1.
Проведем анализирующее скрещивание с гибридом F1. Для этого скрестим гибридное растение с анализатором – особью, гомозиготной по двум рецессивным генам:
Р ♀
х ♂
Гаметы
F2
Как видно из схемы, гибрид F1 образует два типа гамет, которые в результате слияния с однотипными гаметами анализирующего родителя образуют два класса фенотипов: с доминантными и рецессивными признаками в соотношении 1 : 1.
Данный пример показывает, что при полном сцеплении признаков закономерности наследования связаны с поведением в мейозе одной пары гомологичных хромосом, при этом независимо от наличия двух пар альтернативных признаков их распределение сходно с моногибридным.
Ответы: 1) гибрид первого поколения при сцепленном наследовании образует два типа гамет; 2) в F2 образуется 3 класса генотипов в соотношении 1: 2 : 1; 3) во втором поколении гибридов проявляется два класса фенотипов в соотношении 3:1; 4) в анализирующем скрещивании гибрида F1 формируется два класса фенотипов.
Задача 2. Наследование признаков при неполном сцеплении генов
У дрозофилы гены формы крыла и окраски тела. Ген B – серую окраску тела, а рецессивный ген b –черную окраску, ген V контролирует нормальные, а ген v – зачаточные крылья (рис.17). При скрещивании гомозиготных серых мух с зачаточными крыльями с черными мухами с нормальными крыльями получили гибридных мух F1. В анализирующем скрещивании с гомозиготным самцом, имеющим рецессивные признаки, в потомстве получили 1000 особей, из них 830 мух в равных соотношениях имели признаки родительских форм, а 170 мух имели новое по сравнению с родителями сочетания признаков, при этом оба признака были либо доминантными, либо рецессивными.
1) Сколько типов гамет образовала гибридная муха F1? 2) Сколько мух F2 (%) имели те же признаки, что и исходная материнская форма? 3) Сколько мух (%) имели два доминантных признака? 4) Какое расстояние (в морганидах) между генами B и V?
Определим генотипы исходных родительских форм. Как видно из условий задачи, материнская форма несла доминантный ген серой окраски тела B и рецессивный ген v формы крыла, а отцовская форма – противоположное сочетание генов (b и v). Таким образом, скрещивание можно записать следующим образом:
Р ♀
х ♂
Гаметы
F1
х 
=
Кроссинговер
Гаметы
Некроссоверные Кроссоверные
F2
Некроссоверные Кроссоверные
(нерекомбинантные) (рекомбинантные)
Как видно из схемы, в результате скрещивания были получены дигетерозиготные мухи F1, у которых в гомологичных хромосомах сочетались комбинации доминантных и рецессивных генов. Появление в анализирующем скрещивании особей с новым сочетанием признаков свидетельствует о том, что при прохождении мейоза произошел кроссинговер у части бивалентов. При этом образовалось два типа обычных некроссоверных гамет (Bv и bV) и два типа кроссоверных с новым сочетанием генов (BV и bv), т.е.в сумме появилось 4 типа гамет.
В анализирующем скрещивании получилось 4 класса фенотипов: два из них повторяют признаки исходных форм, а два представляют собой новое сочетание признаков – это кроссоверные, или рекомбинантные организмы. Поскольку кроссинговер, как правило, происходит с невысокой частотой, то соотношение фенотипов различное, преобладают нерекомбинантные формы. Следует иметь в виду, что некроссоверные формы получаются при расхождении пары хромосом дигетерозиготных организмов и соотношение этих форм равное. Аналогично кроссоверные особи образуются в результате обмена плечами или участками в паре хромосом гибрида F1, и соотношение форм с доминантными и рецессивными признаками также равное. Таким образом, если появилась 170 мух с рекомбинантными признаками, то нерекомбинантными являются все остальные (1000 – 170 = 830), при этом ровно половина мух получили хромосомы и признаки от исходной материнской формы - 415 штук или 41.5%.
Два доминантных признака имела половина рекомбинантных форм, т.е. 85 мух (170 :2) или 8,5%.
Расстояние между генами определяется по доле потомков с рекомбинантными признаками. Поскольку по условиям задачи появилось 170 мух с новым сочетанием признаков, то расстояние между генами равно:
170 шт. х 100/ 1000 шт. = 17% (морганид).
Ответы: 1) гибридная муха F1 образовала 4 типа гамет; 2) признаки материнской формы имели 41,5% мух F2; 3) два доминантных признака имели 8,5% мух; 4) расстояние между генами B и V составляет 17 морганид.