Министерство образования и науки Российской федерации.

Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова.

Биологический факультет

Кафедра микробиологии

Отчет

По дисциплине: генетика

На тему: Определение типа наследования трех визуально наблюдаемых признаков у Drosophila melanogaster

Выполнил студент

Группы 321

Ганнесен Андрей Владиславович

Москва, 2011 год.

Теоретическое введение.

Данная работа была посвящена изучению одной из центральных проблем классической генетики – наследования признаков организмов. Эта работа позволяет собственными руками воспроизвести классические опыты Томаса Моргана и его учеников, которые создали фундаментальную теорию – хромосомную теорию наследственности, которая гласит:

1. Гены локализованы в хромосомах. При этом различные хромосомы содержат неодинаковое число генов. Кроме того, набор генов каждой из негомологичных хромосом уникален.

2. Аллельные гены занимают одинаковые локусы в гомологичных хромосомах.

3. Гены расположены в хромосоме в линейной последовательности.

4. Гены одной хромосомы образуют группу сцепления, то есть наследуются преимущественно сцепленно (совместно), благодаря чему происходит сцепленное наследование некоторых признаков. Число групп сцепления равно гаплоидному числу хромосом данного вида (у гомогаметного пола) или больше на 1 (у гетерогаметного пола).

5. Сцепление нарушается в результате кроссинговера, частота которого прямо пропорциональна расстоянию между генами в хромосоме (поэтому сила сцепления находится в обратной зависимости от расстояния между генами).

6. Каждый биологический вид характеризуется определенным набором хромосом — кариотипом.

Морган и его ученики работали с плодовыми мушками – Drosophila melanogaster (рис.1). Drosophila melanogaster (чернобрюхая дрозофила) — двукрылое насекомое, вид плодовой мухи из рода дрозофил. В современной биологической литературе часто упоминается как просто «дрозофила» или «плодовая мушка». Насекомое причислили к роду Drosophila морфологически, тогда как современные генетические исследования относят её к роду Sophophora.

Дрозофилы имеют красные глаза и жёлто-коричневую окраску с поперечными черными кольцами поперёк живота. Ярко выражен половой диморфизм: самки в длину около 2,5 мм, самцы же заметно меньше и задняя часть их тела темнее. Для новичка, пытающегося найти разницу между полами с применением микроскопа, возможно, наиболее отличительной отметкой является группа остроконечных волос, окружающих анус и гениталии самца.

Это насекомое стало классическим модельным объектом генетики, так как имеет следующие свойства:

1. Размножается половым путем

2. Имеет короткий жизненный цикл

3. Легко культивируется в лабораторных условиях

4. Имеет большое число легко учитываемых признаков, на основе анализа которых можно говорить о механизмах наследования.

Данная работа также была проведена на дрозофилах. Длительность работы составила один месяц.

Постановка эксперимента.

В работе анализировались наследование трех признаков дрозофил: окраска тела (серая или черная), окраска глаз (красные или белые) и форма края крыла (округлый край или срезанный), а также совместное наследование этих трех признаков.

Для работы были взяты родители Drosophila melanogaster из двух чистых линий:

1) самцы и самки с черным телом, красными глазами и округлым краем крыла

2) самцы и самки с серым телом, белыми глазами и срезанным краем крыла.

Работа была начата 22 сентября 2011 года.

Были проведены два пути скрещивания:

1) прямое скрещивание. Были взяты самки с черным телом, красными глазами и округлыми крыльями и самцы с серым телом, белыми глазами и срезанными крыльями.

2) обратное скрещивание. Были взяты самки с серым телом, белыми глазами и срезанными крыльями и самцы. с черным телом, красными глазами и округлыми крыльями

Для этого были взяты 4 пробирки с ватными пробками, до четверти заполненные питательным субстратом – особо приготовленной манной кашей с добавлением разных ингридиентов. В первые две пробирки было внесено по два самца и две самки для прямого скрещивания, а в две оставшиеся – по два самца и две самки для обратного. Мух предварительно в течение короткого времени подвергали воздействию эфира в морилке – для того, чтобы усыпить их и облегчить работу с ними. После внесения мух в пробирки они были помещены в термостат, поддерживающий оптимальные условия для быстрого развития личинок и протекания жизненного цикла в целом: при 25С развитие яйца во взрослое насекомое происходит за 10 дней. Когда произошло развитие личинок, родительские формы изымались для недопущения скрещивания с первым поколением.

Затем 6 октября 2011 года был произведен учет количества особей первого поколения в каждой пробирке и их признаков. Затем было поставлено прямое и обратное скрещивание для получения второго поколения. Для этого взяли восемь пробирок (см. выше); в первые четыре были внесены по 2 самца и две самки первого поколения прямого скрещивания, а в оставшиеся четыре пробирки – обратного скрещивания. Мух аналогично обрабатывали эфиром для их обездвиживания. Затем пробирки были помещены в термостат, и после развития личинок были удалены родительские формы.

20 октября 2011 года был произведен учет количества и признаки мух в каждой пробирке для обоих скрещиваний и произведен анализ механизма наследования каждого из трех указанных признаков, а также их совместного наследования. Учет производился максимально строго с указанием всех побочных явлений.

Результаты Первое поколение
Прямое скрещивание				Обратное скрещивание
РР	Черное тело, К расные глаза, Округлые крылья ♀		Серое тело, Белые глаза, Срезанные крылья ♂	Серое тело, Б елые глаза, Срезанные крылья ♀	Черное тело, Красные глаза, Округлые крылья ♂
F1	♂ и ♀ серое тело, красные глаза, округлые крылья			♀ серое тело, красные глаза, округлые крылья ♂черное тело, белые глаза, срезанные крылья
Второе поколение
Прямое скрещивание				Обратное скрещивание
PF1	Серое тело, К расные глаза, Округлые крылья ♀	Серое тело, Красные глаза, Округлые крылья ♂		серое тело, к расные глаза, округлые крылья ♀	серое тело, красные глаза, округлые крылья ♂

Смотрите сводную таблицу ниже

F2		Прямое скрещивание									Обратное скрещивание
	ФЕНОТИП	Серое тело, красные глаза, округлые крылья	Серое тело, красные глаза, срезанные крылья	Серое тело, белые глаза, округлые крылья	Серое тело, белые глаза, срезанные крылья	Черное тело, красные глаза, округлые крылья	Черное тело, белые глаза, срезанные крылья	Черное тело, белые глаза, округлые крылья	Черное тело, белые глаза, срезанные крылья	∑	Серое тело, красные глаза, округлые крылья	Серое тело, красные глаза, срезанные крылья	Серое тело, белые глаза, округлые крылья	Серое тело, белые глаза, срезанные крылья	Черное тело, красные глаза, округлые крылья	Черное тело, белые глаза, срезанные крылья	Черное тело, белые глаза, округлые крылья	Черное тело, белые глаза, срезанные крылья	∑
Количество особей	♀	44	—	—	—	6	—	—	—	50	17	4	3	6	4	1	—	1	36
	♂	17	1	1	3	3	1	1	1	28	12	1	—	6	2	—	—	3	24
	∑	61	1	1	3	9	1	1	1	78	29	5	3	12	6	1	—	4	60

Сводная таблица данных по второму поколению

Анализ данных.

I) Анализ наследования каждого признака в отдельности.

1) Наследование признака окраски тела (серое/черное).

Прямое скрещивание			Обратное скрещивание
PP	Черное тело ♀	Серое тело ♂	Серое тело ♀	Черное тело ♂
F1	♀ и ♂ серые		♀ и ♂ серые
PF1	Cерое тело ♀	Серое тело ♂	Cерое тело ♀	Серое тело ♂
F2	Фенотип ♀ ♂ ∑ Серые 46 20 66 Черные 6 6 12 ∑ 52 26 78		Фенотип ♀ ♂ ∑ Серые 30 19 49 Черные 5 6 11 ∑ 35 25 60

В первом поколении (F₁) в прямом и обратном скрещивании наблюдается единообразие особей по признаку окраски тела (и самки и самцы серые). Резонно предположить, что признак наследуется по ядерному аутосомному типу. Родительские особи гомозиготны.

Во втором поколении (F₂) и в прямом, и в обратном скрещивании наблюдается расщепление на два класса у обоих полов: особи с серым телом и особи с черным телом. Серая окраска тела преобладает над черной.

Гипотеза Н₀: моногенное отличие по признаку окраски тела (3:1).

Прямое скрещивание	Обратное скрещивание
Серые: Черные:	Серые: Черные:

Данные Серые Черные Опыт 66 12 Теория 57 19 Отклонение d +9 -7 d2 81 49 1,285 4,083	Данные Серые Черные Опыт 49 11 Теория 45 15 Отклонение d +4 -4 d2 16 16 0,355 1,067
n – число степеней свободы n=1 p – вероятность случайности отклонения 0,02<p<0,05	n – число степеней свободы n=1 p – вероятность случайности отклонения 0,2<p<0,3

По можно судить о случайности отклонения от предполагаемой гипотезы. Поскольку выборка была небольшой (много мух было на стадии куколок, много мух утонуло в разжижившемся корме), отклонение не является случайным. Также в разных пробирках было разное количество мух, поэтому можно провести анализ по отдельной пробирке, а именно: пробирка 1 в обратном скрещивании. Анализ по самцам:

Фенотип	Количество
Серые	9
Черные	3
∑	12

В этом случае очевидно, что расщепление идет 3:1. Поэтому на основе этих данных, а также на основе работ студентов предыдущих лет, можно с уверенностью сделать обоснование аллелизма: полное доминирование, расщепление по фенотипу 3:1 во втором поколении.

Обозначение гена: А – серое тело Схема скрещивания

а – черное тело

А>а

Выводы:

1) По признаку окраски тела наблюдается моногенное отличие

2) Взаимодействие аллелей в данной паре генов по типу полного доминирования

3) Ядерный аутосомный тип наследования