Определение последовательности генов

В большинстве случаев последовательность генов на хромосоме заранее не известна, и в экспериментах по картированию используется так называемый прямой метод.

Имеется 3 возможных варианта:

w – y –ec,

y – ec –w,

y – w – ec.

Для определения истинной последовательности существует алгоритм.

1) Выяснить порядок расположения аллелей на гомологичных хромосомах у гетерозигот, дающих кроссоверные и некроссоверные гаметы (в примере – самки F1)

2)Выявить (если есть) в потомстве дважды кроссоверные фенотипы

3)Если предполагаемые фенотипы не соответствуют результатам скрещивания, то проверяется следующая последовательность

Рассмотрим по алгоритму

Если ген y расположен между w ec, то у гетерозигот F1 w y ec / w+y+ec+, поскольку Х-хромосома с мутантными аллелями получена от матери и нормальная от отца.

Двойной кроссинговер дает 2 типа гамет w y+ ec, w+ y ec+, если в центре аллель у, то при двойном кроссинговере в F1

образуются фенотипы у и ес w в F2.

Но в реальности w и y ec. Значит порядок другой

Допустим, что в центре ec или w. В первом случае образуются дважды кроссоверные фенотипы у, w и ec, что не соответствует наблюдению, значит в центре – w, дающий наблюдаемые фенотипы y ec и w.

Итак, для картирования генов прямым методом нужно определить расположение аллелей на гомологичных хромосомах у гетерозигот, дающих кроссоверные гаметы.

Для этого необходимо выявить реципрокные некроссоверные фенотипы в потомстве таких гетерозигот.

Затем проверяют вероятные последовательности генов, сравнивая возможные результаты с фенотипами, наблюдаемыми в скрещивании.

Соответствие ожидаемых и наблюдаемых результатов говорит об истинности данной последовательности.

Картирование генов у кукурузы

Рассмотрим аутосомные гены. Пользуемся теми же критериями – один из родителей, взятых в скрещивание должен быть гетерозиготен по всем признакам, генотипы гамет этого родителя должны проявляться в потомстве, для полного анализа нужна репрезентативная выборка потомства.

3 рецессивных мутантных гена bm, v, pr локализованы на хромосоме 5. Растение – женский родитель – гетерозиготно по всем признакам.

Нам неизвестны расположение мутантных аллелей на материнской и отцовской хромосомах у гетерозигот, последовательность генов или хромосомная карта этих генов.

Для генетического картирования мужской родитель должен быть гомозиготен по всем 3 мутантным генам. Иначе в потомстве один фенотип – несколько генотипов, при этом точное картирование невозможно

Для правильного картирования из серии возможных последовательностей нужно выбрать одну, соответствующую результатам контрольного скрещивания.

Выбираем случайную последовательность (например, v – в середине) и проверяем.

В потомстве 4 группы, возникшие при участии гамет, NCO, SCO (двух типов) и DCO

Ответим на вопросы:

1. Каково расположение аллелей на гомологичных хромосомах гетерозиготного женского растения.

Обозначим два класса с наибольшей частотой

+ v bm и pr + + .

На основании некроссоверных фенотипов можно определить расположение на гомологичных хромосомах.

Рекомбинации между этими генами приводит к появлению кроссоверных гамет, однако соответствующие им фенотипы не выявлены

2. Какова правильная последовательность этих генов.

Допустим следующую последовательность + v bm // pr + +. Тогда фенотипы должны быть + + bm и pr v + , чего нет в опыте. Если посередине bm , то + + v и pr bm +, чего также не наблюдается. Значит в середине pr, тогда фенотипы v pr bm и + + +, соответствующие реальным.

Для контроля гипотезы можно проверить совпадение ожидаемых при этом предположении продуктов одиночного кроссинговера полученным в опыте

3. Каково расстояние между каждой парой этих генов.

Зная последовательность, можно найти и расстояние.

Фенотипы 2 группы + фенотипы 4 группы (SCO+DCO) = 14.5% +7.8% = 22.3 ед карты.

Фенотипы 3 группы + 4 группы 35.6% +7.8% = 43.4 ед карты.

Значит, верна последовательность v – pr - bm с расстояниями v - pr 22.3 ед и pr - bm 43.4 ед соответственно.