Розв'язування задач на зчеплення генів і кросинговер

Досить часто в задачах на зчеплене успадкування генів ставиться питання: як успадковуються гени або ознаки — зчеплено чи незалежно? Про наявність або відсутність зчеплення свідчить числове розщеплення в потомстві. Якщо фенотипові класи утворилися в рівному співвідношенні, то має місце вільне сполучення ознак у нащадків, а гени, які контролюють ці ознаки, — незчеплені. Якщо ж серед нащадків з'являються рекомбінантні особини (причому їх завжди мала кількість), значить, гени зчеплені.

Приклад 1. Особину, гомозиготну за генами А і В, схрещено з рецесивною за обома генами формою. Гібридів першого покоління знов схрестили з подвійним рецесивом. Від цього одержали: 902 АВ, 98 Ав, 102 аВ і 892 aв. Поясніть ці результати. Як успадковуються гени А і В по відношенню один до одного?

Розв'язок

1. У потомстві від аналізуючого схрещування утворилося 4 фенотипних класи, але не в рівному співвідношенні. Якщо б гени А і В успадковувалися незалежно, то в цьому схрещуванні слід було б чекати розщеплення 1:1:1:1.

2. Переважання форм з фенотипами батьків свідчить про зчеплене успадкування, а поява рекомбінантів типу Ав і аВ пояснюється кросинговером, що відбувся між генами А і В.

3. Розписуємо генетичну схему:

Р: ♀АВ//АВ х ♂ав//ав

Гамети: ♀ АВ/ ♂ ab/

F₁: АВ//ав

Схрещування на F₂:

♀ АВ//ав х ♂ ав//ав

Гамети: ♀ Ав/, аВ/ - кросоверні; АВ/, ав/ - некросоверні ♂ ав/

F₂: АВ//ав, ав//ав, Ав//ав, аВ//ав

902 898 98 102

Відповідь. Гени А і В успадковуються зчеплено, але зчеплення неповне і виникає кросинговер.

Приклад 2. У томатів високе стебло домінує над карликовим, а куляста форма плода над грушоподібною. Гени, які контролюють ці ознаки, розміщені на відстані 20 морганід. Гетерозиготну високу рослину з кулястими плодами схрестили з карликовою рослиною, що має грушоподібні плоди. Визначте співвідношення різних фенотипів у цьому схрещуванні.

Розв'язок

1. За умовами задачі: А — високий зріст, а — карликовий, В — кулясті плоди, в — грушоподібні. Гени зчеплені, отже генотипи батьків АВ//ав і ав//ав.

2. Оскільки віддаль між генами 20 морганід, то кросинговер відбувається у 20% випадків.

3. Дигетерозигота АВ//ав утворює 4 типи гамет у співвідношенні: 80% некросоверних і 20% кросоверних.

4. Р: ♀АВ//ав х ♂ав//ав

Гамети ♀ АВ/, ав/ — 80%; Aв/, aB/ — 20%

некросоверні кросоверні

♂ ав/ — 100%

F₁: АВ// ab, ав//ав, Aв//ав, аВ//ab

40% 40% 10% 10%

Відповідь. Співвідношення фенотипів буде: 40% — високі кулясті, 40% — карликові грушоподібні, 10% — високі грушоподібні, 10% — карликові кулясті.

При розв’язуванні задач на зчеплене успадкування слід пам’ятати, що у самців дрозофіли та самок шовкопряда кросинговер не відбувається.

Приклад 3. У дрозофіли відстань між двома генами А і В — 12 морганід. Якими будуть нащадки від схрещування рецесивної самки та самця з генотипом АВ//ав?

Розв'язок

Відомо, що в самців дрозофіли між генами спостерігається повне зчеплення, таким чином, самець утворює 2 типи гамет — АВ і aв, а самка лише один тип — aв. Отже, в F₁ 50% особин матиме генотип АВ//ав, а 50% ав//ав.

Відповідь. У нащадків половина особин буде з фенотипом матері, а половина — з фенотипом батька.

Відсоток кросинговера визначає відстань між генами і дає можливість скласти генетичну карту, тобто встановити розміщення і локуси генів у хромосомі. За генетичною картою, коли вже відома відстань між зчепленими генами, можна визначити кількість рекомбінантів серед нащадків. Цим питанням також присвячуються задачі з даної теми.

Приклад 4. Визначте генотип батьківської форми, порядок розташування генів і величину перехреста (у %), якщо в аналізуючому схрещуванні одержані такі результати:

АвС — 104 аВС — 5 abc — 180 Aв — 5

аВс — 109 abC — 191 ABc — 221 ABC — 169

Розв'язок

1. Нерівне співвідношення різних фенотипів свідчить про неповне зчеплення генів і перехрест хромосом, що відбувся.

2. Оскільки форм АВс і aвC найбільша кількість, то можна зробити висновок, що вони є основними (утворилися з некросоверних гамет), решта форм — рекомбінанти. Отже, генотип вихідної тригетерозиготи — АВс // aвC.

3. Форми аВС і Abc, оскільки їх дуже мало, утворилися внаслідок подвійного кросинговеру.

4. Унаслідок перехресту хромосом між генами А і В утворюються генотипи аВс і AbC, таким чином, відстань між цими генами, враховуючи подвійний кросинговер, буде: (109 +104 + 10): 984 х 100%=22,66%.

5. Від кросинговеру між генами В і С утворюються генотипи АВС і abc. Знаходимо відстань між цими генами:

(169+180+10): 984 х 100%=36,48%.

Відповідь. Генотип вихідної гетерозиготної форми: АВс//авС. Відстань між генами А і В дорівнює 22,66%, а між генами В і С — 36,48%.

Запитання для самоконтролю

1. Які гени називаються зчепленими? Що таке група зчеплення?

2. Які факти, отримані при вивчені зчеплення і кросинговеру між генами, підтверджують хромосомну теорію спадковості?

3. Опишіть основні принципи побудови генетичних карт.

4. Чи впливає проходження кросинговеру на одній ділянці на кросинговер в інших ділянках? Що таке інтерференція?

5. Від чого залежить число кросоверного потомства?

Задачі і вправи

1. Із 1000 клітин-попередників статевих клітин у процесі мейозу кросинговер відбувся у 100 вихідних клітинах. Який відсоток кросоверних гамет дає особина з генотипом AB//ab?

2.У чотирьох гетерозиготних особин утворюються такі типи гамет:

а) АВ — 40%, Ав — 10%, аВ — 10%, aв — 40%;

б)АВ— 50%, aв— 50%;

в) AB — 25%, Aв — 25%, аВ — 25%, aв — 25%;

г) АВ — 15%, Aв — 35%, аВ — 35%, aв — 15%.

Який тип успадкування в кожному з випадків?

3. Самка і самець дрозофіли мають однакові генотипи АВ//ав. Гени А і В дають 12% кросинговера. Випишіть типи гамет самки і самця і вкажіть кількісні співвідношення їх.

4. У кролів плямистість домінує над суцільним забарвленням, а нормальна шерсть — над ангорською. Схрещено плямистого нормальношерстого кроля з суцільно забарвленою ангорською кролицею. Гібридів першого покоління знову схрестили з суцільними ангорськими кролями. Від цього одержано 26 плямистих ангорських кроленят, 144 суцільних ангорських, 157 плямистих з нормальною шерстю і 23 суцільних нормальношерстих. Як успадковуються плямистість і довжина шерсті по відношенню одна до одної?

5. Схрещено дві лінії мишей: в одній тварини мають хвилясту шерсть нормальної довжини, у другій — пряму й довгу. Гібриди першого покоління мають шерсть пряму і нормальну. В аналізуючому схрещуванні цих гібридів одержали таке розщеплення: 27 мишенят мали шерсть нормальну пряму, 99 — нормальну хвилясту, 98 — довгу пряму, 24 — довгу хвилясту. Як успадковуються ці дві пари ознак?

6. У кукурудзи гени скрученого листя (с) і карликовості (d) розміщені в локусах 0 і 18 третьої хромосоми. Схрещували рослини CCdd і ccDD. Визначити: а) генотипи і фенотипи рослин F₁; б) очікуване співвідношення фенотипових класів в F₂.

7. Рослина кукурудзи, гетерозиготна по трьох парах генів, схрещена з рослиною, гомозиготною за рецесивними алелями цих генів. В одержаному потомстві спостерігалося слідуюче співвідношення фенотипів:

A-B-C- - 113, aabbC- - 64, aabbcc -105,

A-B-cc - 70, A-bbC - - 17, aaB-cc - 21.

Визначити порядок розміщення цих генів в хромосомі і відстань між ними в одиницях перехресту.

8. В результаті аналізуючого схрещування одержано слідуюче співвідношення фенотипів: X-Y-Z- - 30, xxY-zz - 15, X-Y-zz - 172, xxyyZ- - 172, X-yyZ- - 17, xxyyzz - 28, X-yyzz - 2, xxY-Z- - 3.

Вкажіть порядок розміщення генів в хромосомі і відстань між ними в одиницях перехресту.

9. Гени В і С зчеплені і перехрест між ними становить 24%, ген D знаходиться в другій групі зчеплення. Які гамети і в якому співвідношенні утворюються в особин з такими генотипами: а) BC//bc Dd; б) Bc//bC dd?

10. У здорової жінки народилося чотири сини: один — гемофілік і дальтонік, два — гемофіліки, але розрізняють кольори нормально, а один — нормальний за двома ознаками. Який найбільш ймовірний генотип цієї жінки?

Лабораторна робота №9

Тема: Генетика статі. Успадкування ознак, зчеплених зі статтю

 

Мета: Сформувати поняття про стать, нестатеві (аутосоми) і статеві хромосоми, а також хромосомний механізм визначення статі. Ознайомитись з особливостями успадкування ознак, гени яких локалізовані в статевих хромосомах. Сформувати уявлення про гемізиготний стан гену. Оволодіти методикою визначення статі за наявністю статевого хроматину. Закріпити теоретичні знання шляхом розв’язування задач.

Робота 1. Визначення статі за наявністю статевого хроматину.

Матеріал і обладнання: мікроскоп, маленькі шпателі, предметні і накривні стекла, марлеві серветки, вата, фіксатор Карнуа, ацетоорсеїн.