Моногибридное скрещивание

Лекция 2.

Тема. Закономерности наследования признаков

Вопросы

1. Наследование при моногибридном скрещивании и закон расщепления.

1. Наследование при моногибридном скрещивании и закон расщепления

Закономерности наследования признаков установлены Г. Менделем (1856–1866). До Г. Менделя многие ученые пытались понять, как наследуются биологические признаки. Они скрещивали растения или животных и наблюдали сходство между родителями и потомками. Но успех не был достигнут, т.к. ученые оценивали одновременно наследование множества признаков. Мендель разработал четкую методологию (подход). Он предложил гибридологический метод исследования, который справедлив и до сегодняшнего дня:

1) анализировал наследование отдельных признаков, а не растение в целом;

2) с этой целью он отобрал признаки, по которым растения четко отличались друг от друга;

3) прежде чем скрещивать растения, он убедился, что растения принадлежат к чистым линиям, для этого он разводил разновидности гороха в течение двух лет, чтобы убедиться в том, что у данных растений признак воспроизводится из поколения в поколение;

4) используя количественный подход, он подсчитывал число потомков разных видов с тем, чтобы установить с какой частотой появляются носители альтернативных признаков;

5) удачно был выбран объект исследования – горох садовый – Pisum satilum.

Моногибридное скрещивание – скрещивание, при котором родители отличаются по одному признаку.

Мендель опылял растения с желтыми горошинами пыльцой растений с зелеными горошинами. В первом гибридном поколении он наблюдал единообразие гибридов. Причем у гибридов проявился признак одного из родителей – все семена были желтого цвета. Зеленый цвет маскировался желтым. Это явление преобладания у гибрида признаков одного из родителей Г. Мендель назвал доминированием, а признаки, которые проявляются в первом поколении (F₁) – доминантными. Признак, который не проявляется и подавляется, назвал рецессивным.

Обнаруженная Г.Менделем закономерность получила название правила единообразия гибридов F_1, или закона доминирования (I закон Менделя):

При скрещивании двух гомозиготных организмов, отличающихся друг от друга альтернативным вариантом одного и того же признака, все гибриды первого поколения окажутся единообразными как по фенотипу, так и по генотипу, и будут нести в генотипе признаки обоих родителей.

Проведенные Менделем опыты показали, что доминантный ген проявляется как в гомозиготном, так и гетерозиготном состоянии, а рецессивный ген – только в гомозиготном состоянии.

Генетическая запись осуществляется следующим образом:

Дано: Решение :

А – желтые семена Р₁:♀АА х ♂а а

а – зеленые семена G A a

Р:♀АА х ♂а а ( гаметы)

Найти : F₁ - ? F₁: Аа – 100% желтых семян

Если гибридам F₁ дать возможность самоопыляться, то в следующем поколении (F₂) появятся растения с признаками двух родителей. Это явление носит название расщепление. В F₂ происходит расщепление в соотношении 3:1.

Произведем генетическую запись данного скрещивания:

Дано: Решение :

А – желтые семена Р₂:♀Аа х ♂А а

а – зеленые семена G A а А a

Р:♀Аа х ♂А а ( гаметы)

Найти : F₂ - ? F₂ : АА : Аа : Аа : аа

Жел жел жел зел

Мы видим, что по фенотипу произошло расщепление 3 : 1, а по генотипу

1 АА : 2 Аа : 1аа.

Эта закономерность получила название правила расщепления гибридов второго поколения, или II закон Менделя, который формулируется следующим образом: при

скрещивании двух гетерозиготных особей (гибридов Аа),имеющих пару альтернативных вариантов одного признака, в потомстве происходит расщепление по этому признаку в соотношении 3 : 1 по фенотипу и 1 : 2 : 1 по генотипу.

Далее Мендель определил, сохраняются ли эти признаки при самоопылении у всех потомков F₂ следующих поколений. Он позволил растениям F₂ самоопыляться. У растений, выросших из зеленых семян, цвет горошин всегда был зеленым, а растения с желтыми семенами расщеплялись в соотношении ⅓ желтых, ⅔ разного цвета в соотношении 3:1. Такие же результаты были получены для других признаков (окраска семядолей, окраска цвета, высота растения). Т.е. носители доминантного и рецессивного признака встречаются 3:1. В последствии было доказано, что результаты исследований Менделя справедливы и для растений, и для животных, и для человека.

Для объяснения результатов опытов Мендель выдвинул гипотезу о том, что альтернативные признаки определяются некими наследственными задатками, которые передаются из поколения в поколение с гаметами. Эти наследственные задатки

в последствии были названы генами аллелями или аллельными генами.

Цитологическое обоснование моногибридного скрещивания

Истинная природа парности признаков Менделя осталась неизвестна. Он предполагал, что половые клетки несут по одному наследственному задатку, которые попарно соединяются при оплодотворении. Теперь эти задатки называются генами. Чем же определяется парность генов, строгое распределение генов в потомстве? Это можно объяснить поведением хромосом в процессе мейоза при формировании гамет и последующим оплодотворением.

Гомологичные хромосомы имеют одинаковые размеры, одинаковую морфологию и одинаковый набор генов.

Аллельные гены – это гены, которые располагаются в одинаковых локусах (местах) гомологичных хромосом.

Пример записи решения задачи в хромосомной форме

Р: А а

♀ х ♂

А а

G: А а

F₁: А А

♀ х ♂

а а

G: А А

а а

F₂: А А А а

; ; ;

А а а а

Запись скрещивания можно производить еще одним способом, с использованием решетки Пеннета, которую предложил английский генетик Пеннет. Принцип построения решетки прост: по горизонтальной линии вверху записывают гаметы женской особи, а по вертикали слева - гаметы мужской особи, и на пересечении вертикальных и горизонтальных строк определяют генотип и фенотип потомков.

Произведем генетичесую запись рассмотренных примеров с использованием решетки Пеннета.

Дано: Решение :

А – желтые семена Р₂:♀АА х ♂а а

а – зеленые семена G A a

Р:♀жел х ♂жел

Найти : F₁ - ? F₂ - ? F₁

100% желтые

Р₂:♀Аа х ♂А а

G A а А a

F₂

75%желтые,25% зеленые 3:1 – по фенотипу

1АА : 2Аа : 1аа – по генотипу

Как правило, генетическую запись с использованием решетки Пеннета применяют при анализе более сложных скрещиваний. Нам же она позволяет легко разобраться, почему потомство первого поколения единообразно, а во втором поколении произошло расщепление.

Закрепление изученного материала.

Задача №1.

Сколько типов гамет образуют особи с генотипом Вв; с генотипом ВВ;

с генотипом вв?

Дано: Решение :

Генотипы: Число ожидаемых типов гамет определим по формуле:

Вв Х = 2ⁿ , где n – число пар альтернативных признаков

ВВ организма,подвергаемых исследованию, а х – число вв типов гамет.

Найти :

Количество типов

Гамет-?

1. Вв – генотип особи.

Одна пара альтернативных признаков.

Определяем число сочетаний: х = 2¹, отсюда х = 2 (В, в).

1. ВВ – генотип особи, нет альтернативных признаков.

Определим число сочетаний гамет : х = 2⁰,отсюда х = 1 (В).

1. вв – генотип особи; нет альтернативных признаков.

Определим число сочетаний гамет : х = 2⁰,отсюда х = 1 (в).

Ответ : 2 типа гамет; 1 тип гамет; 1тип гамет.

Задача №2.

Сколько типов гамет образует особь : а) гомозиготная по рецессивному гену?

б) гомозиготная по доминантному гену? в) гетерозиготная?

Задачи на моногибридное скрещивание.

ЗАДАЧА 1.

Розовидный гребень доминантный признак у кур, простой - рецессивный. Каким будет потомство, если скрестить гетерозиготных кур с розовидными гребнями и гомозиготных петухов с простыми?

ЗАДАЧА 2.

Гетерозиготную чёрную крольчиху скрестили с таким же кроликом. Определить потомство по генотипу и фенотипу, если чёрный мех доминирует над серым.

ЗАДАЧА 3.

Скрещены гетерозиготный красноплодный томат с гомозиготным красноплодным. Определите потомство по генотипу и фенотипу, если красная окраска плодов доминирует над жёлтой.

ЗАДАЧА 4.

У овса устойчивость к головне доминирует над восприимчивостью. Растение сорта, восприимчивого к головне, скрещенного с растением, гомозиготным по устойчивости к этому заболеванию. Каким будет потомство?

ЗАДАЧА 5.

У фасоли чёрная окраска кожуры доминирует над белой. Определить окраску семян, полученных в результате скрещивания гомозиготных растений с чёрной окраской семенной кожуры.

Оформить задачи, используя генетическую запись.