Моногибридное скрещивание

Г. Мендель применил гибридологический метод исследования, который анализирует закономерности наследования отдельных свойств и признаков организмов при половом размножении, а также изменчивость отдельных генов при их комбинации и взаимодействии.

Гибридизация - скрещивание двух организмов, различающихся альтернативными признаками.

Полученное потомство при гибридизации называют гибридным поколением (F1), отдельная особь в этом поколении - гибридом.

Гибрид - отдельная особь гибридного поколения

Моногибридное скрещивание - скрещивание организмов, анализируемых по одной паре альтернативных (доминантного и рецессивного) признаков

Например, Мендель скрещивал сорт гороха, имеющего белые цветки, и сорт, у которого были пурпурные цветки. Схема скрещивания в этом случае будет выглядеть так:

Признак, проявившийся у гибридов F1, был назван доминирующим, или доминантным (господствующим), а другой, не проявившийся у гибридов F1 - рецессивным (скрытым). Растения, выросшие из семян после скрещивания, имели только лишь один из альтернативных признаков - доминантный. Доминирование - явление преобладания одного признака над другим. Следовательно, здесь пурпурная окраска доминирует над белой. В данной схеме буквой А обозначен ген окраски цветов, а буквами А и а обозначены различные альтернативы этого гена, т. е. аллели гена окраски цветов гороха.

Г. Мендель ввел символы: заглавные буквы (А) - для доминантного, и строчные (а) - для рецессивного признака, подразумевая, что сами признаки определяются дискретными факторами наследственности - задатками (генами). Гаметы каждого из родителей несут по одному такому гену. В опытах с горохом в гаметах одного из родителей находится ген (А), обусловливающий красную окраску цветков, а другого (а) - белую окраску цветков. Такие соответствующие друг другу гены называются аллельными генами. Аллель (от греч. allelon - другой, иной) - одна из двух и более альтернативных форм гена, имеющая определенную локализацию на хромосоме и уникальную последовательность нуклеотидов.

Аллельные гены контролируют развитие альтернативных признаков. Организмы, принадлежащие к чистым линиям, имеют либо два доминантных (AA), либо два рецессивных (aa) аллеля и образуют только один тип гамет (А или а соответственно). Такие организмы называются гомозиготными. Если организм несет в клетках как ген доминантного, так и ген рецессивного признака, т. е. он будет гетерозиготным и образовывать два типа гамет (А и а).

Г. Менделем проводилась гибридизация по 7 парам альтернативных признаков, и в каждом случае потомки первого поколения от скрещивания чистых линий имели доминантный признак.

Таким образом, при скрещивании двух гомозиготных особей, отличающихся друг от друга по одной паре альтернативных признаков, все потомство в первом поколении единообразно. Это закон доминирования, или закон единообразия гибридов первого поколения.

Этот закон имеет еще одно название: первый закон Менделя.

Следующий эксперимент Менделя состоял в том, что гибриды первого поколения (F1) самоопылялись и во втором гибридном поколении (F2) появились растения с признаками обоих родителей. Если продолжить вышеизложенный пример со скрещиванием растений с белыми и пурпурными цветками, то схема скрещивания будет выглядеть так:

Произошло расщепление (разделение) признаков в определенном соотношении: 3/4 гибридов несли доминантный признак (в нашем случае - пурпурные цветки), 1/4 гибридов имели рецессивный признак (белые цветки). Явление, описанное в первом законе Менделя, показывает, что расщепления не произошло, так как признак определялся одинаковыми аллелями одного гена (AA и aa), т. е. был гомозиготен. Расщепление по доминантному и рецессивному признаку наблюдается в том случае, когда скрещивающиеся особи гетерозиготны по рассматриваемому признаку. В приведенном примере в поколении F2 наблюдается расщепление по видимым признакам в соотношении 3 c пурпурными цветками и 1 c белыми цветками - это расщепление по фенотипу.

Кроме того, расщепление идет и по сочетанию пар аллелей

(1AA : 2Aa : 1aa), которое называют расщеплением по генотипу.

Под генотипом понимается совокупность генов одного организма, а под фенотипом - совокупность признаков и свойств одного организма, обусловленных взаимодействием генотипа и внешней среды. Но употребляют эти термины и для отдельных генов, признаков и свойств организмов. У гороха расщепление по фенотипу и генотипу не совпадало. Выявлено это Г. Менделем при индивидуальном учете потомства от самоопыления каждого растения из поколения F2 в следующем поколении F3. Оказалось, что растения с белыми цветками при самоопылении не давали расщепления F3 и в последующих поколениях, а среди пурпурноцветковых растений были такие, которые не давали, и такие, которые давали расщепление.

Таким образом, при скрещивании двух гетерозиготных особей, т. е. гибридов, анализируемых по одной паре альтернативных признаков, в потомстве наблюдается расщепление по фенотипу 3 : 1, а по генотипу 1 : 2 : 1.

Это закон расщепления признаков, или второй закон Менделя для полного доминирования признаков.

Полное доминирование - это форма наследования, при которой у гибридов наблюдаются такие же фенотипы, как и у родителей. Так в нашем примере при скрещивании фенотипы родителей и потомков были одинаковые: белые цветки и красные. Полное доминирование одного гена над другим наблюдается не всегда.

В настоящее время известно много примеров неполного доминирования. Неполное доминирование - это форма наследования, при которой у гетерозиготных гибридов первого поколения формируется промежуточный (средний) фенотип по сравнению с родительскими организмами. Впервые это наблюдалось у растения ночной красавицы по окраске цветков

В данном скрещивании гибриды первого поколения еще раз на практике

подтверждают закон Г. Менделя о единообразии первого поколения гибридов: все

цветки розовые с генотипом Aa. У гетерозигот (Aa) при скрещивании оба аллеля могут образовывать промежуточные признаки, уклоняющиеся в сторону доминантного или рецессивного аллеля. В таком случае говорят о промежуточном характере наследования или неполном доминировании признаков. Тогда расщепление по фенотипу и генотипу совпадает:

Здесь гетерозигота фенотипически отличается от обеих гомозигот.

Таким образом, закон расщепления при неполном доминировании признаков формулируется так: при скрещивании двух гетерозиготных особей, анализируемых по одной паре альтернативных признаков, при промежуточном характере наследования в потомстве наблюдается расщепление по фенотипу и генотипу в соотношении 1 : 2 : 1.

Также Мендель применил для установления генотипа растений второго поколения (F2) самоопыление.

Однако при этом вероятность появления рецессивного признака в потомстве каждого растения в три раза меньше, чем доминантного. Если потомство от каких-то растений малочисленно, то рецессивный признак ( в данном примере - белоцветковые растения) может и не появиться чисто случайно. Поэтому, в генетике для определения генотипа организма применяют одно из возвратных скрещиваний анализирующее.

Возвратным скрещиванием (Fв) называют скрещивание потомков с исходными родителями. Здесь возможно скрещивание с доминантным или рецессивным родителем.

Скрещивание называют анализирующим, так как в случае гетерозиготности признака следует расщепление в потомстве. При этом расщепление идет в соотношении 1 : 1, т. е. вероятности рецессивного и доминантного признага одинаковы (1/2). Это является результатом того, что у гетерозиготы по менделирующим признакам различные сорта гамет образуются в равных пропорциях. Анализирующее скрещивание проводится только при полном доминировании признаков. При неполном типе доминирования наследования этого не требуется, так как генотип определяется фенотипом.