Практикум по генетике

Гены вошли в скрещивание в транс-положении.

Создание генетических карт, где указаны группы сцепления, генные символы и расстояние генов от нулевой точки (или центромеры, например,

у пшеницы) дает возможность предвидеть (рассчитать) ожидаемое расщепление в Fа и F2 и, что очень важно, определить частоту конкретного искомого генотипа. Рассмотрим такую ситуацию:

Задача 7. Селекционер по ячменю задумал создать сорт, устойчивый к ржавчине с растениями небольшой высоты. Ячмень самоопылитель, так что его сорта гомозиготы. В распоряжении ученого есть две формы ААВВ

иааbb, где буквой А обозначена устойчивость, а В – высокий рост. Гены А

иВ находятся в одной группе сцепления: А – в локусе 10, В – в локусе 30

(II хромосома).

Определить, в каком поколении и с какой частотой может появиться гомозиготная форма по этим признакам (устойчивая к ржавчине и карлик –

AАbb).

Решение:

Запишем схему скрещивания в хромосомной форме:

При самоопылении F1 получается F2. Дигетерозигота F1 дает четыре типа гамет, которые располагаем в решетке Пеннета по вертикали (♀) и

горизонтали (♂).

141

Только одна из зигот F2 будет иметь генотипы ААbb . Как найти его частоту?

Мы знаем, что частота зиготы определяется произведением частот гамет ее образующих. Определим, в каком соотношении образуются гаметы у дигетерозиготы F1. Локализация генов А и В в хромосоме свидетельствует о том, что расстояние между ними равно 20% (30-10).

Значит частота кроссинговера или, что то же самое, частота кроссоверных гамет тоже равна 20%. Гены в данном случае находятся в цис-положении

(АВ – в одной, аb – в другой гомологичной хромосоме). Гетерозигота F1

образует гаметы: некроссоверные (АВ и аb) и кроссоверные (Аb и аВ).

Частота первых 80%, вторых – 20%. На каждый тип некроссоверных гамет приходится по 40% , кроссоверных – по 10%. Запишем частоты гамет в решетку Пеннета:

Определим частоту генотипа ААbb.

Она равна 10% х 10% = 1%.

Из этих расчетов следует, что в популяции F2 растения с таким генотипом могут встретиться 1 на 100.

Чтобы получить таких растений 10, популяцию нужно увеличить до

1000 штук.

142

Ответ: Устойчивая к ржавчине карликовая форма ячменя (гомозиготная)

может получиться во втором поколении от скрещивания ААВВ и ааbb, с

частотой 1%.

P.S. Технически эта работа выполняется так: все F2 высеваются на инфекционном фоне (заражается ржавчиной), отбираются устойчивые к ржавчине карлики. Их потомство отдельными семьями (по растениям)

высеивается на F3 опять на инфекционном фоне. Те семьи, где расщепления по гену А не будет, отбираются как гомозиготные (ААbb)

(они должны составить 1% от всей популяции F2).

Наследование при сцеплении трех генов

Как же проводится определение rf при сцеплении трех генов? Для этого используется анализирующее скрещивание. Рассмотрим вопрос на примере следующей задачи.

Задача 8. Определите генотип тригетерозиготы с указанием порядка расположения генов в хромосомах по результатам ее скрещивания с гомозиготным рецессивом.

АаВbСс х ааbbсс

↓

Fa 1 АВС – 19 2 АВс – 40

3АbС – 289

4Аbс – 150

5аВС – 148

6аВс – 291

7аbС – 37

8аbс – 21

143

Для упрощения, записи зигот Fa представлены без генов анализатора,

так как их фенотипы определяются типами и частотой гамет материнской формы.

Решение:

Если бы гены А, В, С были в разных парах хромосом, то Fa дало бы одинаковую численность всех фенотипов (по 12,5%). Здесь явное отклонение. По-видимому, гены находятся в одной паре (проверка по двум парам генов тоже подтверждает сцепление: АВ=аb ≠ Аb=аB, ВС=bс ≠ Вс=bC, АС=ас ≠ аС=Ас). Отцовскую форму предварительно можно

устанавливается по фенотипу некроссоверных потомков в Fa. Их количество наибольшее (289 и 291). Это сочетание генов АbС и аВс.

Следовательно, тригетерогизота АаВbСс имела такой набор генов в

хромосомах АbС (гены АС – в цис - , гены АВ и ВС – в транс-положении).

аBс

Все остальные потомки возникли при участии кроссоверных гамет

♀.

Определим в каждом конкретном фенотипическом классе, между

какими генами произошла рекомбинация, приведшая к новому сочетанию признаков. Сравниваем с АbС или аВс. Рекомбинацию (кроссинговер)

обозначаем вертикальной чертой.

144

Поскольку кроссинговер – реципрокный обмен, одинаковые обмены дают приблизительно одинаковые численности возникших фенотипов; так

А|В, В|С (1, 8 типы) – 19, 21 потомков; А|В, А|С (2, 7 типы) – 40, 37

потомков; А|С, В|С – (4 и 5 типы) – 150, 148 потомков. Проверив, правильность записи рекомбинаций, приступаем к расчету rf между каждой парой генов. Это необходимо сделать, чтобы определить порядок расположения генов в хромосоме. Используя rf как расстояние между генами, мы сможем их расположить в хромосоме, руководствуясь формулой А|С=А|В ± В|С.

Расчет rf частоты кроссинговера проводим по формуле (№2):

Наибольшее значение rf обнаружено между генами А и С,

следовательно на участке генкарты они располагаются на концах, а ген В –

в середине. Следовательно, наша предварительная запись исходных форм

Расстояние АС = 45,8%, это больше чем расчетное значение rf А|С .

При расчете rf А|С не учитывается двойной кроссинговер. Он не визуализируется из-за того, что хромосома по крайним генам восстанавливает свое состояние и фенотип по ним такой же, как и у

145

некроссоверов. Истинное расстояние между крайними генами равно сумме rf между промежуточными.

Дополнительный вопрос к задаче: есть ли интерференция?

rf факт. двойн.

Расчет: I=1 – С, где С rf теоретич. .

Фактический двойной кроссинговер – сумма наименьших фенотипических классов, делѐнная на общее количество потомков, то есть

19 21 100 4,02% .

995

Теоретический двойной перекрест – это произведение перекрестов

А|В х В|С, то есть 11,8% х 34% = 4,01.

С 4,024,01 1

I 1 1 0

Ответ: интерференция при возникновении двойных перекрестов в данном опыте отсутствует (то есть, подавления нет).

Определить частоту кроссинговера при сцеплении трех генов у гибридов F2 можно, только анализируя расщепление отдельно по каждой паре неаллельных генов, так как методы извлечения корня и произведений работают лишь при наличии четырех фенотипов в F2 АВ, аВ, Аb и аb (то есть, при сцеплении двух пар генов).

Задача 9. У дрозофилы красные глаза, серое тело, длинные крылья – доминантные признаки. В результате скрещивания двух мух дрозофилы получено потомство:

146

5)2 – красноглазые, с желтым телом,

нормальными крыльями

6)1 – белоглазые, с серым телом,

короткими крыльями

Определить: 1) Как наследуются признаки: аутосомно или сцепленно с полом;

2)Определить генотипы исходных мух;

3)Рассчитать rf, если гены сцеплены.

Обозначим признаки символами:

длинных крыльев подтверждается также расщеплением 3:1. Поскольку расщепление по гену С равно 3:1, можно сделать предположение, что у каждого пола оба родители по этому гену были гетерозиготы, и признак

147

сцеплены с полом, так как расщепление по ним у самцов и самок различное. У самцов – 6 фенотипов, у самок – 4.

__________

196

Фенотипы самцов отражают гаметы матери, так как они содержат Х-

хромосому ♀ и Y-хромосому отца. Частота разных типов зигот ♂♂ определяется частотой кроссоверных и некроссоверных гамет материнской формы подобно анализирующему скрещиванию. Роль анализатора здесь играет Y-хромосома. Некроссоверные хромосомы имеются у фенотипов №№ 1, 2, 3, 4 (их больше). Это Х-хромосомы с генами АВ и аb.

Соответственно кроссоверные Аb и аВ - у 5 и 6 фенотипов. Частоту перекреста (rf) определяем по формуле:

Генотип отцовской формы можно определить по дочерям. Среди них есть рецессивные гомозиготы (аа bb), один аллель «а» пришел от матери,

148

второй – от отца. То же самое по гену «b». Следовательно, отец по этим

генам был рецессивная гемизигота. Его генотип ab С .

с

Ответ: 1) Признаки окраски глаз и тела сцеплены с полом, форма крыльев -

аутосомный;

3) rf = 1,5%.

На генкарте дрозофилы гены окраски тела и окраски глаз находятся в I(Х) хромосоме в локусах 0 и 1,5 и обозначены символами y (yellow) и w

(white), ген коротких крыльев расположен во II группе сцепления в локусе

67 и обозначен символом vg (vestigial).

Используя генетические карты, можно прогнозировать характер расщепления в Fa и F2 по 2 и более числу признаков.

Рассмотрим этот вопрос при наличии сцепления по 3 генам.

Задача 10. Гены А, В и С локализованы в одной хромосоме в указанном порядке. Расстояние между А-В равно 30%, В-С – 20%. Какое потомство получится при скрещивании гомозиготной особи АВС – с гомозиготной особью аbс и при скрещивании гибридов F1 с особью ааbbсс?

Решение: Запишем схему скрещивания в хромосомной форме.

Распишем типы гамет F1 :

149

1)ABC

некроссоверные

2) аbс

3) Abc

А В одинарный кроссинг овер между А и В

4)aBC

5)ABс

В С одинарный кроссинг овер между В и С

6)abC

7)AbC

А В С двойной кроссинг овер

8)aBc

Расчет частоты каждого типа гамет начнем с 7 и 8 номеров. Эти гаметы образовались в результате двойного перекреста. Его частота равна произведению вероятностей перекрестов А|В х В|С, отраженным на генкарте в виде расстояния в процентах. Следовательно, rf двойного перекреста равно 30% х 20% = 6%.

Итак, гаметы АbС и аВс – составляют 6%. Каждый тип по 3%.

В расстояние между генами В и С вошли все rf В|С, то есть и одинарный, и двойной перекрест. Так что, для вычленения частоты одинарного перекреста В|С от 20% нужно отнять 6%. Итого, на гаметы с одинарным перекрестом остается 20% - 6% = 14 %. На каждый тип АВс и аbС – по 7%. Таким же образом можно определить и частоту гамет Аbс и аВС (30% - 6% = 24%). Она равна 12% для каждого типа. Если общее число гамет принять за 100%, то на некроссоверные остается (100% - 6% - 14% - 24% = 56%) 56%, на каждый тип АВС и авс по 28%. Анализирующее скрещивание дает расщепление, совпадающее с частотой гамет тригетерозиготы, так как фенотип и частота того или иного класса полностью определяется гаметами тригетерозиготы.

Ответ:

Fa: 1) АВС - 28%

аbс

2)аbс - 28%

аbс

150