Закономерности наследования признаков при

МОНОГИБРИДНОМ СКРЕЩИВАНИИ

 

 

Цель занятий: изучить основные закономерности наследования призна­ков у гибридов первого (F₁) и второго (F₂) поколений при моногибридном скрещивании.

Задачи: дать определение моногибридному скрещиванию; знать правила записи скрещиваний при генетическом анализе и его суть; изучить законы (1-й и 2-й) Г. Менделя и уметь определять теоретически ожидаемый характер расщепления признаков у гибридов; ознакомиться с другими видами скрещиваний.

Материалы и оборудование: плакат-схема расщепления признаков при моногибридном скрещивании, таблица распределения гомологичных хромосом при моногибридном скрещивании, литература.

 

5.1 Моногибридное скрещивание и генетиче­ский

(гибридологический) метод

Ход работы:

а) Студенты дают определение моногибридному скрещиванию и описы­вают правила записи скрещиваний при генетическом анализе.

Скрещивание особей, имеющих различие по одной паре признаков, назы­вается моногибридным скрещиванием. Селекционеру необходимо прогнозировать получение признаков у гибридного потомства в первом и последующих поколениях, поэтому надо знать закономерности наследования их по потомству.

При скрещивании растений и генетическом анализе гибридных потомств приняты следующие правила записи: родительские особи обозначаются латинской буквой P (от латинского Parents – родители), женский пол – знаком ♀, мужской - ♂, скрещивание – х, гибридное поколение буквой F (от ла­тинского Filiflus – сыновний) с соответствующими цифровыми индексами (F₁ – первое, F₂ –второе, F₃ – третье поколение и т.д.).

б) Студенты дают определения понятиям аллель, генотип, фенотип, гены доминантные и рецессивные (их формулы), организмы гомо-и гетерозиготные (их формулы) и изучают суть метода генетического (гибридологического) ана­лиза закономерностей.

За развитие каждого признака отвечает определённый ген, который су­ществует в нескольких различных формах, называемых аллелями. Аллели за­нимают одинаковое положение в хромосомах данной пары и участвуют в одних и тех же процессах, но различаются своими действиями.

Гены, которые несёт организм, составляют его генотип. Генотипы можно записывать в виде формул, если обозначать гены буквами.

Признак одного из родителей, который проявляется у гибридов пер­вого поколения, называется доминантным (dominantis – господствующий, подав­ляющий), а признак не проявляющийся – рецессивным (от латинского recessiyis – отсутствующий, подавляемый). Подавление у гибридных организмов одних признаков другими получило название доминирования. Доми­нантный аллель принято обозначать (А), а рецессивный - (а).

В соответствие с наличием у гибридов доминантных и рецессивных приз­наков стали различать растения гомозиготные, содержащие два доми­нантных (АА) (от греческого homos – одинаковый и зигота) или два рецессив­ных (аа) признака; а организмы, содержащие разные гены данной аллельной пары (Аа) называют гетерозиготными (от греческого словаqeteros - различный).

Генотип характеризуется наличием определённых генов в организме, а внешнее проявление признаков внешней среды, есть фенотип.

Генетический (гибридологический) метод анализа закономерностей в изучении наследственности впервые применён Г.Менделем (1865 г.). Суть этого метода состоит в количественном учёте гибридных растений с применением индивидуального анализа признаков в потомстве от каждого материнского растения в ряду поколений.

На примере скрещивания исходных родительских пар гороха с красными и белыми цветками было получено потомство, которое в F₁ имело только красные цветки. Второе гибридное поколение (F₂), полученное из семян первого, не было сходно между собой, а имело как красные, так и белые цветки, т.е.

 

 

Родительские формы (P)♀ АА             х         ♂ аа

                красноцветковые        белоцветковые

Гаметы                      А                     а

Первое поколение (F₁)     Аа

                красноцветковые            белоцветковые

Гаметы                      А, а        аа

Второе поколение (F₂)АА, Аа, Аааа

          красноцветковые            белоцветковые

 

Многолетние опыты показали, что гомозиготные особи дают потомство однородное, а гетерозиготные – разнородное, причем расщепление гетерози­готных особей происходит в определенном количественном соотношении.

Законы Г. Менделя

в) Студенты изучают законы Г.Менделя на основании приведенных дан­ных, которые показывают, что гибриды F₁ в соответствии с правилом едино­образия все красноцветковые, но они образуют и яйцеклктки и спермии двух типов А и а.

При оплодотворении на основе равновероятного сочетания двух типов га­мет получается три типа зигот: АА, Аа и аа. Красная окраска цветков доминирует над белой, поэтому в F₂ происходит расщепление в отношении 3 красноцветковых: 1 белоцветковое растение. Белоцветковые растения в F₂ при дальнейшем размножении будут давать только белоцветковое потомство. Все они оказываются одинаковыми по фенотипу и по своей структуре (генотипу). Во время мейоза у гибридного растения F₁ материнские хромосомы, несущие доминантный ген, и отцовские хромосомы, несущие рецессивный ген, расходятся в дочер­ние клетки независимо друг от друга, и поэтому при случайном соединении га­мет во время оплодотворения образуется три типа зигот. Половина из них будет гибридной, ¼ воспроизведёт материнский тип и ¼ - отцовский. Красноцветковые растения F₂ одинаковые по фенотипу, но различные по генотипу: 1/3 их имеет два одинаковых доминантных гена (АА), 2/3 – по одному доминантному и рецессивному гену (Аа).

Гомозиготные особи (АА, аа) при размножении не дают расщепление в последующих поколениях, гетерозиготные формы (Аа) продолжают расщепляться.

На основании вышеизложенного студенты зарисовывают порядок размно­жения гомо- и гетерозиготных форм в соответствии с рисунком 9.

 

        Р                                       Р

                ♀           F1                                ♂

                                 

                               

 

 

F2

F3

F4

 

 

Рисунок 9 – Размножение гомозиготных и гетерози­готных форм

при моногибридном скрещивании

 

Из данной схемы видно, что при полном доминировании число классов гибридных организмов F₂ по фенотипу и генотипу не совпадает т.к. при мо­ногибридном скрещивании по фенотипу выделяется два класса: красноцветко­вые и белоцветковые особи, а по генотипу – три класса в отношении 1: 2: 1 (особи с генетической структурой АА, Аа, аа).

Зная порядок размножения особей, студенты описывают поведение гомо­логичных хромосом при моногибридном скрещивании в соответ­ствии с табли­цей 5.

 

Таблица 5.  Поведение пары гомологичных хромосом при моногибридномскрещивании

Гаметы	А	а	♂ ♀	А	А
♂ ♀ ♀
А F2 а	АА   аА	аа   аа	А F1 А	аа   аа	Аа   Аа

 

Из таблицы видно, что генотип в F₂ имеет ¼ часть особей гомозиготных с доминантным признаком и ½ (2/4) гетерозиготных особей, имеющих в генах и доминантный и рецессивный признаки.

Установленные Г. Менделем закономерности позволили сформировать два первых его закона:

Первый закон – закон доминирования или единообразия гибридов первого поколения.

Второй закон – закон определённого количественного расщепления гибридов второго поколения. Количественное расщепление по фенотипу при моногибридном скрещивании в F₂ 3: 1, а по генотипу 1: 2: 1.