Тема №4. Наследование признаков при взаимодействии генов
Классическое менделевское расщепление по фенотипу при дигибридном скрещивании 9:3:3:1 может осуществляться только при соблюдении ряда условий и, прежде всего, при независимом наследовании признаков. Непременным условием является отсутствие взаимодействий между аллелями разных генов. У любого организма каждое его свойство определяется многими генами. В этом случае аллели разных генов взаимодействуют друг с другом. При этом в потомстве, в зависимости от характера взаимодействия генов, могут получиться необычные соотношения - 9:3:3:1; 9:7; 13:3; 12:3:1; 15:1 и т. п.
Различают следующие виды взаимодействия неаллельных генов: кооперация, эпистаз, комплементарность, полимерия и плейотропия.
Взаимодействие неаллельных генов, при котором ген из одной аллельной пары подавляет действие гена из другой аллельной пары, называется эпистазом. Эпистаз принято делить на 2 типа: доминантный и рецессивный. Под доминантным эпистазом понимают взаимодействие неаллельных генов, при котором эпистатическим геном является доминантный ген: А->В-, С->D-,А->вв. Расщепление при доминантном эпистазе –13:3 или 12:3:1. Под рецессивным эпистазом понимают такой тип взаимодействия, когда рецессивная аллель одного гена в гомозиготном состоянии не дает возможности проявиться доминантной или рецессивной аллели другого гена: аа>B- или аа>bb. Расщепление –9:4:3. Примером проявления рецессивного эпистаза у человека является бомбейский феномен. f– эпистатический ген. В гомозиготном состоянии ген ff подавляет действие доминантных аллелей IA, IB. В результате в генотипах IAI0ff,IBI0ffфенотипически проявляется первая группа крови. F– нормальная аллель. FF, Ff. В генотипах IAI0F-, IВI0F- фенотипически проявляется II и III группы крови, соответственно.
|
|
|
Комплементарность – такое взаимодействие неаллельных генов, при котором два доминантных гена при совместном нахождении в генотипе (А-В-) обуславливают развитие нового признака по сравнению с действием каждого гена в отдельности (А-вв или аа-В). Примером комплементарного действия генов является развитие слуха у человека. Для нормального слуха в генотипе человека должны присутствовать доминантные гены из разных аллельных пар Д и Е. Ген Д– отвечает за развитие улитки, ген Е– за развитие слухового нерва. Генотип нормы: Д-Е-;глухота: ddE-, Д-ее, ddее.
Комплементарным взаимодействием двух неаллельных генов у человека обусловлен синтез белка интерферона, который контролируется доминантными генами, локализованными во второй и в пятой хромосомах.
Рассмотренные до сих пор типы взаимодействия генов относились к качественным альтернативным признакам. Однако такие признаки организма, как темп роста, вес, длина тела, артериальное давление, степень пигментации нельзя разложить на фенотипические классы. Их обычно называют количественными. Каждый из таких признаков формируется обычно под влиянием сразу нескольких эквивалентных генов. Это явление получило название полимерии, а гены называют полимерными. В этом случае принят принцип равнозначного действия генов на развитие признака.
|
|
|
Пигментация кожи у человека определяется 5-6 полимерными генами. У жителей Африки преобладают доминантные аллели, у европеоидной расы – рецессивные. Генотип темнокожего человека – А1А1А2А2А3А3А4А4А5А5, европейского человека – а1а1а2а2а3а3а4а4а5а5. F1: А1а1А2а2А3а3А4а4А5а5– мулат. В браке мулатов между собой существует вероятность рождения как темнокожего человека, так и европейского типа.
Плейотропное действие генов – множественное действие, когда один ген определяет развитие не одного, а одновременно нескольких признаков. Так, например, синдром Марфана является менделирующим заболеванием, обусловленным одним геном. Для этого синдрома характерны такие признаки как: высокий рост за счет длинных конечностей, тонкие пальцы (арахнодактилия), подвывих хрусталика, порок сердца, высокий уровень катехоламинов в крови.
|
|
|
Серповидноклеточная анемия является другим примером плейотропного действия гена. Гетерозиготы по гену серповидноклеточности живут и обладают устойчивостью против малярийного плазмодия.
Проявление действия гена имеет определенные характеристики, поскольку один и тот же ген у разных организмов может проявлять свой эффект различным образом. Это обусловлено генотипом организма и условиями внешней среды, при которых протекает его онтогенез.
Анализируя условие задачи, в первую очередь, необходимо определить степень гибридности и тип скрещивания. Это можно сделать, изучив характер расщепления в гибридном потомстве. Следует иметь в виду, что при независимом комбинировании генов в любом скрещивании ожидаются вполне прогнозируемые результаты относительно количества генотипических классов в расщеплении. Отклонения могут наблюдаться только в отношении количества фенотипических классов, возникающие вследствие того, что при некоторых вариантах взаимодействия генов несколько генотипов могут определять один и тот же фенотип.
Примеры решения задач
Задача. При скрещивании тыкв с белыми плодами было получено потомство: 67 - с белыми, 19 - с желтыми и 6 - с зелеными плодами. Объясните результат.
|
|
|
Решение: Поскольку при скрещивании фенотипически одинаковых особей, у которых изучается один признак - окраска плода, произошло расщепление в Fi, можно сказать, что эти особи гетерозиготны. Если бы данный признак контролировался одной парой аллелей, можно было бы ожидать расщепление не более, чем на три фенотипических класса (в соотношении 1:2:1 при неполном доминировании). В опыте расщепление иное. Следовательно, можно предположить, что за окраску плодов отвечают не менее двух пар неаллельных генов. Тогда расщепление 67:19:6 можно представить как отношение 12:3:1, которое наблюдается при доминантном эпистазе. Следовательно, белая окраска обусловливается взаимодействием двух неаллельных генов, один из которых в доминантном состоянии является ингибитором окраски. Окраска плода зависит от действия другой пары генов. Гены локализованы в разных хромосомах. Из результатов опыта следует, что желтая окраска доминирует над зеленой. Окраска проявляется при отсутствии доминантного гена - ингибитора. Расщепление 12:3:1 происходит при скрещивании двух дигетерозигот. Обозначим ген, ингибирующим окраску, через I, его рецессивную аллель, "разрешающую" окраску, через i. Ген желтой окраски - Av зеленой окраски - а.
Запишем скрещивание:
Р ♀ Аа _ _ х ♀ Аа _ _
Гаметы F1: AI, aI, Ai, ai; AI, aI, Ai, ai
Находим F2. Строим решетку Пеннета.
| AI | aI | Ai | ai | |
| AI | AAII белая | AaIi белая | AAIi белая | AaIi белая |
| aI | AaII белая | aaII белая | AaIi белая | aaIi белая |
| Ai | AaIi белая | AaIi белая | AAii желтый | Aaii желтый |
| ai | AaIi белая | aaIi белая | Aaii желт, | aaii зеленый iiaa |
В первом поколении происходит расщепление по фенотипу в соотношении: 12:3:1.
Задача. При скрещивании кур и петухов, имеющих ореховидные гребни, получили 279 цыплят с ореховидным гребнем, 122 - с гороховидным, 99 с розовидным и 35 - с простым. Как это можно объяснить? Каковы генотипы родителей и потомков ?
Решение: От двух фенотипически одинаковых особей, у которых исследуется один признак - форма гребня, в Fi получили расщепление. Можно предположить, что оба родителя являются гетерозиготными. При моногибридном скрещивании от двух гетерозигот можно получить не более трех фенотипических классов (при неполном доминировании). Появление четырех фенотипических классов свидетельствует о том, что признак контролируется не менее, чем двумя парами генов. Полученное расщепление, примерно 9:3:3:1. Следовательно, форма гребня определяется взаимодействием двух пар неаллельных генов, наследуемых независимо. Ореховидный гребень обусловливается комплементарным взаимодействие?; доминантных аллелей генов (А-В-); сочетание одного из них в рецессиве, другого - в доминантном состоянии обусловливает либо розовидный (A-bb), либо гороховидный (ааВ-) гребень; особи с простым гребнем являются гомозиготными по обоим рецессивным генам (aabb) Генотипы исходных родительских форм - АаВЬ. Запишем скрещивание:
Р ♀ АаВЬ х ♀ АаВЬ
Гаметы: АВ, АЬ, аВ, ab; AB, Ab, аВ, ab
F1 9А-В-: ЗА-bb : ЗааВ-: 1aabb
орех. розов. горох. прост.
Задача. Растения душистого гороха с белыми цветками при скрещивании с растением, имеющим пурпурные цветки, дают 3/8 потомства с пурпурными и 5/8 с белыми цветками. Как это можно объяснить? Определите генотипы родителей.
Решение. Известно, что у душистого гороха пурпурная окраска цветка определяется комплементарным взаимодействием двух неаллельных генов в доминантном состоянии. Следовательно, в генотипе растений с пурпурными цветками должны быть гены А и В, а белоцветковые растения могут иметь генотип трех типов: Aabb, aaBb, aabb. По условию задачи в первом поколении произошло расщепление, что свидетельствует о гетерозиготности родительских растений. Возможно 8 генотипических комбинаций (3/8 + 5/8), т.е. один из родителей дает 4 типа гамет, другой - два. Четыре типа гамет образует дигетерозигота АаВЬ. Два типа гамет могут давать особи с генотипом Aabb или ааВЬ. Следовательно, можно записать следующее скрещивание:
Р ♀ Аа Bb х ♀ Аа bb
Гаметы F1: AB, Ab, aB, ab; Ab, ab
| AB | Ab | aB | ab | |
| Ab | AABb пурпур | AAbb белая | AaBb пурпур | Aabb белая |
| ab | AaBb пурпур | Aabb белая | aaBb белая | aabb белая |
Все особи, имеющие гены А и В, будут иметь пурпурную окраску (3/8), остальные - белую (5/8).
Задачи для решения
1.При скрещивании желтоплодной тыквы с белой все потомство дало белые плоды. При скрещивании полученных особей между собой получилось растений: с белыми плодами – 204, с желтыми – 53, с зелеными – 17. Определите генотипы родителей и потомков.
2.Красная окраска луковицы лука определяется доминантным геном, желтая – его рецессивным аллелем. При этом проявление гена окраски возможно лишь при наличии другого, не сцепленного с ним доминантного гена, рецессивный аллель которого подавляет окраску, и луковицы оказываются белыми. Краснолуковичное растение было скрещено с желтолуковичным. В потомстве оказались особи с красными, желтыми и белыми луковицами. Определите генотипы родителей и потомства.
3.У овса цвет зерен определяется двумя парами не сцепленных между собой генов. Один доминантный ген обуславливает черный цвет, другой – серый. Ген черного цвета подавляет ген серого цвета. Оба рецессивных аллеля обуславливают белую окраску:
а) при скрещивании чернозерного овса в потомстве оказалось расщепление на 12 чернозерных, три серозерных и один с белыми зернами. Определите генотипы скрещиваемых особей и их потомства;
б) при скрещивании белозерного овса с чернозерным получилась половина растений с черными зернами, половина – с серыми. Определите генотипы скрещиваемых особей.
4.Цветы душистого горошка бывают белыми и красными. При скрещивании двух растений с белыми цветами все потомство оказалось с красными цветами. При скрещивании потомков между собой оказалось растений с красными и белыми цветами в отношении 9 красных и 7 белых. Определите генотипы родителей и потомков первого и второго поколений.
5.Форма плодов у тыквы определяется двумя парами не сцепленных неаллельных генов и может быть сферической, дисковидной, удлиненной. При скрещивании двух растений со сферической формой плода получено потомство из растений, дающих в F2 все три формы плода: с дисковидными плодами – девять, со сферическими – шесть, с удлиненными – один. Определите генотипы родителей и потомства первого и второго поколений.
6.У попугайчиков-неразлучников цвет перьев определяется двумя парами не сцепленных неаллельных генов. Сочетание двух доминантных генов определяет зеленый цвет, сочетание доминантного гена из одной пары и рецессивных генов из другой определяет желтый или голубой цвет, рецессивные особи по обеим парам имеют белый цвет. При скрещивании зеленых попугайчиков-неразлучников между собой получено потомство из 55 зеленых, 18 желтых, 17 голубых и 6 белых. Определите генотипы родителей и потомства.
7.При скрещивании гомозиготных алеутских норок (АА) с серебристо-голубыми (РР) у потомства развивается стандартная коричневая окраска меха. В F2 появляются также сапфировые норки (aapp). Определите: тип взаимодействия генов, какое расщепление ожидается при скрещивании гетерозиготной алеутской норки с гетерозиготной серебристо-голубой? Какова вероятность появления в потомстве от этого скрещивания сапфировых норок?
8.Форма гребня у кур может быть листовидной, гороховидной и ореховидной. При скрещивании кур, имеющих ореховидные гребни, получилось потомство со всеми четырьмя формами гребней в отношении: 9 ореховидных, 3 гороховидных, 3 розовидных, 1 листовидный. Определите генотипы скрещиваемых особей и их потомков, а также вероятность появления в потомстве кур с розовидными гребнями.
9.Рост человека контролируется несколькими парами не сцепленных генов, которые взаимодействуют по типу полимерии. В случае если пренебречь факторами среды и условно ограничиться лишь тремя парами генов, то можно допустить, что в какой-то популяции самые низкорослые люди имеют все рецессивные гены и рост 150 см, самые высокие – все доминантные гены и рост 180 см. Определите рост людей, гетерозиготных по всем трем парам генов роста.
10.У пастушьей сумки плоды бывают треугольной формы и овальной. Формы плода определяются двумя парами не сцепленных неаллельных генов. В результате скрещивания двух растений в потомстве оказались особи с треугольными и овальными стручками в соотношении 15 треугольных к одному овальному. Определите генотипы и фенотипы родителей и потомков.
11.По исследованиям Дэвенпорья, на Ямайке цвет кожи негров определяется двумя парами неаллельных генов S1 и S2; цвет кожи белых – рецессивными аллелями s1 и s2. Гены S1 и S2 обладают неполным доминированием. Определите возможный цвет кожи у детей от брака:
а) белого с негритянкой,
б) мулатки с негром,
в) мулатки с белым.
12.Альбинизм – рецессивный аутосомный признак. Браки между альбиносами встречаются очень редко, и от них, как правило, рождаются только альбиносы. В одной семье, где родители были альбиносами, родились трое детей с нормальной пигментацией. Объясните данный случай.
13.Так называемый бомбейский феномен состоит в том, что в семье, где отец имел I группу крови, а мать – III, родилась девочка с I группой. Она вышла замуж за мужчину со II группой крови, и у них родились две девочки: первая – с IV, вторая – с I группой крови. Появление в третьем поколении девочки с IV группой крови от матери с I группой крови вызывало недоумение. При этом в литературе было описано еще несколько подобных случаев, установите форму взаимодействия генов и вероятные генотипы всех трех поколений.
Дата добавления: 2019-09-13; просмотров: 1923; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!