Число фенотипических и генотипических классов

 

б) Используя приведённую формулу, студенты рассчитывают число ожи­дае­мых классов в расщеплении по фенотипу при любом числе признаков, взятых для скрещивания. Моногибридное скрещивание (3 + 1) = 3: 1, т.е. 2 класса, дигибридное скрещивание (3 + 1)² = 9: 3: 3:1, т.е. 4 класса, тригибридное скрещивание (3 + 1)³ = 27: 9: 9: 9: 3: 3: 3: 1, т.е. 8 классов и т.д. Иначе, число фенотипических классов в F₂ может быть выражено фор­мулой 2ⁿ, где основание 2 указывает на парность (аллельность) двух аллелей одного гена, находящегося в одной паре гомологичных хромосом, а степень ⁿ – число ге­нов в негомологичных хромосомах, по которым различаются скре­щиваемые родительские формы. Поэтому, при моногибридном скрещивании число клас­сов расщепления по фенотипу 2¹ = 2, при дигибридном 2² = 4, при тригиб­ридном 2³ = 8 и т.д., что соответствует числу типов гамет, образую­щихся у любого гибрида первого поколения.

Таким образом, зная число генов при полигибридном скрещивании, можно расчитать число типов гамет, образующихся в F₁, в соответствии с таблицей 6.

 Таблица 6 - Число классов гибридных особей по фенотипу и генотипу ихарактер расщепления в F₂ при различном числе пар признаков

 

Скрещивание	Число пар призн-аков роди-телей	Число обра-зую-щихся гамет	Число возмож-ныхкомби-наций гамет	Число классов		Числовое отношение классов по фенотипу
				по фено-типу	по гено-типу
Моногибридное	1	2^1=2	4^1=4	2^1=2	3^1=3	3:1
Дигибридное	2	2^2=4	4^2=16	2^2=4	3^2=9	9:3:3:1
Тригибридное	3	2^3=8	4^3=64	2^3=8	3^3=27	27:9:9:9:3:3:3:1
Тетрагибридное	4	2^4=16	4^4=256	2^4=16	3^4=81	81:27:27:27:27:9:9:9:9:9:9:3:3:3:3:1
Полигибридное	n	2^n	4^n	2^n	3^n	(3:1)^n

 

На основании расчета числа типов гамет, можно определить число воз­можных комбинаций при оплодотворении, а также число фенотипических и ге­нотипических классов.

 

7.3 О пределение характера наследования признаков у потомства

    при полигибридном скрещивании

Задачи

1. Какие типы гамет образуют растения, имеющие генотипы: а) АаВВСс; б) ааВвСс; в) АаВвСс.

У гороха гладкая форма семян А доминирует над морщинистой а, жёлтая окраска семян В над зелёной в и красная окраска цветков С над белой с.

2. Скрестили гомозиготные растения, отличающиеся по четырем парам признаков. Определить: а) число и соотношение классов гибридных особей в F₂ по фенотипу; б) число классов гибридных особей в F₂ по генотипу.

3. ГетерозиготаАаВвСсDd скрещена с гомозиготным рецессивом. Оп­ределить: а) число классов в полученном потомстве по генотипу; б) какая часть потомства имеет все четыре доминантных гена; в) какая часть потомства имеет все четыре рецессивных гена.

4. Произведено гексагибридное скрещивание. Определить число классов по генотипу и фенотипу в F₂.

 

 

ГЕНЕТИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ В ПОПУЛЯЦИЯХ

Цель занятий: изучить генетические процессы в популяциях.

Задачи: дать определение популяции и ее видам; изучить закон Харди – Вайнберга; определить возможные комбинации гамет в популяции при сво­бодном скрещивании.

Материалы и оборудование: плакат – схема возможных комбинаций в попу­ляции; словарь терминов по генетике, цитологии, селекции, семеноводству и семено­ведению; литература.

Популяция и ее виды

Ход работы:

 

а) Студенты дают определение популяции и ее видам.

Популяция – совокупность особей одного вида, заселяющих опреде­лён­ную территорию, свободно скрещивающихся друг с другом и в той или иной степени изолированных от других совокупностей. В практической селекции под популяцией понимают группу особей, имеющих наследственные различия. По­пуляции могут быть следующих видов:

Популяция гибридная – совокупность наследственно различающихся растений, полученная в результате гибридизации.

Популяция естественная – сформировавшаяся под действием естествен­ных факторов.

Популяция идеальная – не существующая в природе популяция, пара­метры которой используются только в математических расчётах популяционной генетики. Такая популяция характеризуется бесконечно большим постоянно сохраняющимся объёмом, панмиксией, свободной от мутаций, действия отбора и внешней среды. Реальность идеальной популяции исключается, поскольку в противном случае исключалась бы эволюция.

Популяция изогенная – все особи которой генетически идентичны в от­ношении определённых генов, т.е. все особи или гомозиготны по этим генам, или все гетерозиготны по ним. Популяция изогенная является следствием инцухта (инбридинга) – это развитие в себе, скрещивание особей, родство меж­ду которыми более тесное, чем родство между особями, случайно взятыми из той же популяции. У перекрёстноопыляемых растений – это принудительное самоопыление, повторяющиеся в большом или меньшем числе последователь­ных поколений, что ведёт к возрастанию гомозиготности и в следствии гомози­готации получают инцухт – линии, называемых также инбредными или само­опылёнными.

Популяция менделевская – совокупность в определённой степени сход­ных по фенотипу и генотипу особей, заселяющих определённый географичес­кий ареал, характеризующихся одинаковым способом размножения, одинаковой наследственной изменчивостью и подверженностью действию отбора и внеш­ней среды. Крайним пределом объёма такой популяции является биологический вид.

Все виды организмов состоят из популяций. ВИД – это основная система­тическая единица, реально существующая в природе, занимающая определён­ный ареал и представляющая совокупность родственных по происхождению особей, качественно отличных от других видов и генов скрещивающихся с ними.

Популяция – это главный структурный элемент вида, форма его сущест­вования в данных условиях. На основе генетических преобразований в попу­ля­ции идут микроэволюционные процессы, завершающиеся видообразованием.

Вид постепенно складывается и приспосабливается отбором к опре­де­лён­ным экологическим условиям на основе генетических преобразований, проис­ходящих в популяциях часто с такой быстротой, что их нельзя объяснить дейст­вием индивидуального отбора.

Приспособление вида к меняющимся условиям среды не сводится к мор­фологическим и физиологическим изменениям отдельных особей или их приз­наков. В эволюции и селекции происходит не просто изменение признаков и свойств организмов, а идёт замена одной нормы реакции генотипа популяции другой.

Вид представляет собой генетически закрытую систему, а популяция – система генетического открытия. Поэтому, процесс видообразования в общей форме сводится к преобразованию генетически открытых систем в генетически закрытые. Несмотря на дискретное строение наследственных единиц, изменчи­вость организмов имеет непрерывный характер, а эволюционный процесс принципиально безграничен. Популяция является его элементарной единицей.

Эволюция организмов совершается путём непрерывной замены в попу­ляции генотипов другими. Генетическая изменчивость складывается из мута­ционной и комбинационной изменчивости. Каждая популяция имеет определён­ный генофонд, генетическую структуру, связанную с составом хромосомного набора и относительным качеством разных генов. Генетическая структура попу­ляции определяет её свойства. На формирование и обособление популяций, их структуру оказывают влияние многие факторы: интенсивность и направление отбора, способ размножения, миграции, характер и темп мутационной изменчи­вости, численность особей, различные виды изоляции и др., главным из них является отбор, а также способ размножения.

Популяция – это единая система обмена генетической информацией между составляющими её особями. С. С. Четверяков отмечал, что вид, как губка, впитывает гетерозиготныегеновариации, оставаясь при этом внешне (фенотипически) одно­род­ным. За внешним однообразием популяции скрыто огромное разнообразие её гене­тического материала. Благодаря этому популяция приобретает высокую пластич­ность для приспособления к постоянно меняющимся условиям существования.

Закон Харди – Вайнберга

 

б) Студенты изучают генетические процессы в популяциях на основании За­кона Харди-Вайнберга, который гласит, что если популяция находится в равнове­сии, то частота генотипов и генов у родителей и потомства не меняется. Под "равновесием" понимается отсутствие изменений частот генотипов в последователь­ных поколениях одной популяции.

Особое состояние равновесия описывается с помощью закона или правила Г. Харди-Вайнберга (математик Г. Харди и немецкий врач Н. Вайнберг)  которому подчиняется частота распределения гетерозигот в свободно скрещивающейся популяции, и выразили его в виде алгебраической формулы. Оказалось, что час­тота членов пары аллельных генов в популяции распределяется в соответствии с коэффициентом разложения бинома Ньютона (P+g)².

Закон Харди – Вайнберга выражает вероятностные распределения геноти­пов в любой свободно скрещивающейся популяции. Но действие этого закона предполагает выполнение ряда обязательных условий:

1) популяция имеет неограниченно большую численность;

2) все особи в популяции могут совершенно свободно скрещиваться;

3) гомозиготные и гетерозиготные по данной паре аллелей особи одинаково плодовиты, жизнеспособны и не подвергаются отбору;

4) прямые и обратные мутации происходят с одинаковой частотой или они так редки, что ими можно пренебречь.

Совершенно очевидно, что все эти условия в реально существующих попу­ля­циях не выполнимы, и закономерности, установленные Харди и Вайнбергом, правди­вы только для идеальной популяции. Но этот закон является основой для анализа динамики генетических преобразований, совершающихся в реальных естественных популяциях при нарушениях, вызванных действием эволюционных факторов: отбора при возникновении мутаций; ограничений численности особей и т.д.