Генетический анализ неполного сцепления.

 

1906 г. – Бетсон и Пеннет обнаружили явление сцепления: скрещивали 2 расы душистого горошка, которые различались по форме пыльцы и окраске горошка. В F2 не было расщепления 9:3:3:1. Признаки, которые они исследовали как бы хотели остаться в исходных родительских комбинациях (явление «притяжения»). Сущность явления раскрыли Морган, Мёллер, Бриджес.

Мёллер проводил скрещивание дрозофил, различающихся по окраске тела и длине крыла.

 

P:

    Дл.сер.            корот.чер.

F1:

   Дл.сер.

 

P:                                                                        

    

F1:

                                  

P:

F1:

 

Гены окраски тела и длины крыла сцеплены, но сцепление не является абсолютным и может быть нарушено. Причина нарушения сцепления – кроссинговер в I мейотическом делении. На этапе формирования новых хромосом у самок происходит обмен участками гомологичных хромосом.

 

У самцов кроссинговер не идет, поэтому у них образуется только 2 класса потомков.

Морган: чем ближе в организме расположены гены, тем реже между ними происходит кроссинговер, чем дальше – тем чаще. Но частота кроссинговера не может быть больше 50%.

 

Сцепление может быть:

1- Полное сцепление (у ♂ кроссинговер заблокирован)

2- Тесное сцепление (частота кроссинговера <1%)

3- Слабое сцепление (частота кроссинговера близка к 50%, трудно дифференцировать гены, находящиеся в одной хромосоме от сцепленных)

 

Положения хромосомной теории наследственности (Морган):

 

Ø Гены в хромосоме расположены линейно

Ø Каждая аллельная пара занимает определенный локус

Ø Гены, расположенные в одной хромосоме образуют группу сцепления и наследуются совместно

Ø Нарушение сцепления возможно за счет кроссинговера. Частота кроссинговера отражает расстояние между генами

 

Одинарный и множественный кроссинговер.

 

Перекрест между гомологичными хромосомами может происходить не в одной точке.(Морган)

 

P:

G: ABC, abc – некроссоверные гаметы

Abc, aBC – кроссинговер по I положению

ABc, aBC – кроссинговер по II положению

AbC, aBc – кроссинговер по I+II поположениям

F1:

Для того, чтобы определить расстояние между генами нужно взять сумму 2 частот одинарных перекрестов: 15%+ 3%= 18%

 

 

Карты хромосом.

 

Частота кроссинговера между 2 сцепленными генами представляет собой величину постоянную для данной конкретной пары генов. Для других пар генов она будет другой, но тоже вполне определенной.

На основании этого Стертевант предположил, что гены в хромосоме расположены линейно, частота кроссинговера показывает относительное расстояние между генами. Поэтому было предложено строить линейные карты хромосом.

АВ = 15

BC = 26

AC = 41

Разница 6% возникает за счет двойного кроссинговера, так как каждый четный кроссинговер аннулирует нечетный. На протяженных участках учитывать такой кроссинговер очень трудно, поэтому чем дальше гены стоят друг от друга, тем более вероятно прохождение 2 кроссинговера, тем менее точным получается расстояние между генами, поэтому при составлении ген. карт расстояние между 2 генами определяют не путем подсчета частоты кроссинговера между этими генами, а путем сложения расстояний между близко расположенными генами, находящихся между ними.

AB + BC + CD + DE + EF

Расстояние между генами принято выражать в % кроссинговера или сантиморган.

 

 

                                              Интерференция (1916 г.Мюллер)

Исследование двойных и множественных кроссинговеров показало, что прошедший кроссинговер затрудняет осуществление кроссинговера в близлежащих участках.

Частота кроссинговера на двух близлежащих участках равна произведению кроссинговера на общем участке:

ABC      AB   BC                 = > AC = 0,18 *0,26*100% = 5,2%

    18%  26%                          В опыте AC = 3%

 

Количественно интерференцию выражают, как отношение наблюдаемого числа двойных кроссинговеров к числу теоретически ожидаемых:

 

      

если С = 1, нет влияния одного кроссинговера на др.

если С > 1, «-» интерференция – один кроссинговер стимулирует др.

если С <1, «+» интерференция – один кроссинговер тормозит др.

 

Причины интерференции точно неизвестны. Долго считалось, что это связанно с упругостью хромосом; в настоящее время наиболее вероятной причиной является конкуренция за ферменты.

 

Ген. карты показывают относительное расположение генов в хромосоме, но при сопоставлении их с цитологическими, оказывается, что соответствие достаточно высоко.

Цитологические карты строят, используя либо митотические, либо политенные (многонитчатые, которые образуются у некоторых видов в результате множественных репликаций, за которыми не следует деление. Есть участки с разной спирализацией, которые располагаются в виде дисков. Расположение и количество дисков хорошо известны) хромосомы.

 

                                

Принципы построения цитологических карт:

Мух облучают, возникают делеции (утрата участков хромосом).

P₁: ♀ W⁺                                W⁺ → W⁺    W^-  * ♂ W              - анализ политенных хромосом у

                                                                                                             личинок от этого скрещивания.

                          но всё равно кр.глаза

 

 

F₁: W⁺      W     W^-                                W                       - гомологичные политенные хромосомы, и в

случае если оба аллеля на месте – формируют пары

       белые глаза

 

 

 

Если участок хромосомы утрачен:

♀        

 

♂

 

При обнаружении участка асинапса, сравнивают с маркёром и делают вывод о физическом расположении генов хромосом. Полного соответствия между генетическими и цитологическими картами - нет. Особенно это заметно в участках около центромеры; на генетических картах хромосомы лежат значительно кучнее, чем на цитологических. Одно из возможных объяснений связанно с различным состоянием хроматина.

Гетерохроматин - генетически малоактивен, в участках повышенной спирализации кроссинговер проходит редко.

Эухроматин – кроссинговер проходит более часто.

 

 

 

Огромный вклад в изучение ген.карт внёс Макьюсик, занимаясь ими всю свою сознательную жизнь.

 

На частоту кроссинговера могут влиять:

- возраст организма

- физиологическое состояние клетки

- генотип

- факторы внешней среды

Пр.: у кукурузы открыты гены, контролирующие синапсис