Практикум по генетике
.pdf3)Аbс - 12%
аbс
4)аВС - 12%
аbс
5)АВс - 7% аbс
6)аbC - 7%
аbс
7)Аbс - 3%
аbс
8)аВс - 3% аbс
___________
|
|
|
100% |
||
|
|
Для |
того, чтобы определить возможное расщепление в F2 |
||
(♀ |
АВС |
х ♂ |
|
АВС |
♂), нужно сделать все комбинации гамет матери и отца с |
аbс |
|
аbс |
|||
|
|
|
|
учетом их частоты.
151
|
♂ |
28% |
|
28% |
12% |
12% |
7% |
7% |
3% |
3% |
|||
F |
|
АВС |
|
|
аbс |
Аbс |
аВс |
АВс |
аbС |
АbС |
аВс |
||
2 |
♀ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
АААВ |
|
ABC |
7,8 |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
СС |
|
|
аbс |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
28% АВС |
28 х 28 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
7.8% |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
28% аbс |
|
|
|
abc |
|
7,8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
аbс |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
12% Аbс |
|
|
|
|
|
|
|
и |
т. |
д. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
12% аВс |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
7% АВс |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
7% аbС |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3% АbС |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3% аВс |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Частоты зигот определяются перемножением частот образующих их гамет. Для определения расщепления в F2 частоты одинаковых фенотипов суммируются. Например, по фенотипу А-В-С- суммируются частоты 27
зигот - % ?
По фенотипу А-В-сс 9 зигот - % ?
аа-В-С- |
9 зигот - % ? |
аа bb сс – |
1 зигота – 7,8% и т.д. |
____________________________
Всего 64 зиготы – 100%
152
Картирование хромосом
Для картирования хромосом, то есть для локализации генов в хромосоме нужно знать частоту кроссинговера между каждой парой сцепленных генов (не менее трех пар). Если генов немного (4-5) можно начинать картирование с крайних генов, то есть тех, частота кроссинговера между которыми наибольшая. Если генов много, то локализацию начинают с генов, наиболее близко расположенных. Разберем это на конкретных примерах.
Задача 11: Составьте карту хромосомы, содержащую гены А, В, С, D, Е,
если частоты кроссинговера С|Е = 10%, С|А = 1%, А|Е = 9%, |
В|Е = 6%, |
|
А|В = 3%, В|D = 2%, Е|D = 4%, А|D =5%, С|D = 6%, |
С|В = 4%. |
|
Изобразим эти данные для большей наглядности столбиком: |
|
|
С|Е = 10% А|D =5% |
|
|
С|А = 1% |
С|D = 6% |
|
А|Е = 9% |
С|В = 4% |
|
В|Е = 6% |
|
|
А|В = 3% |
|
|
В|D = 2% |
|
|
Е|D = 4% |
|
|
1. Определяем крайние гены и наносим их на карту. |
Поскольку |
частота кроссинговера отражает относительное расстояние между генами,
то дальше всего друг от друга расположены будут гены С и Е.
С Е
2. Ген А поместим на расстоянии 1% от гена С. Это согласуется с частотой его кроссинговера, с геном Е, равной 9%.
С А |
Е |
153
3.Ген В локализуем в точке, находящейся на хромосоме на расстоянии 6% от гена Е. Это согласуется с частотой его перекреста с геном А (3%).
4.Ген D находится на расстоянии 2% от гена В и 4% от гена Е, так что поместим его справа от В. Это соответствует rf А|D и rf С|D.
Проведенная локализация подтверждается правилом линейного расположения генов в хромосоме: частота кроссинговера между двумя генами равна сумме или разности частот кроссинговера между двумя другими генами (А|В = А|С ± В|С).
Ответ: карта хромосомы
а)
|
с указанием расстояния между генами; |
б) |
с указанием локусов. |
Задача 12: Проведите картирование семи генов, локализованных во второй хромосоме кукурузы, на основании частот перекреста между ними (rf).
al – albescent – бледно-желтый эндосперм;
lg – liguleless – отсутствие лигулы и ушек листа;
gl2 – glossy leaf – восковая кутикула изменена, поверхность листа лоснящаяся, не смачивающаяся;
R2 – colored aleuron – красная или пурпурная окраска алейрона;
v4 – virescent seeding – проростки светло-желтые, быстро зеленеющие;
154
Ht – устойчивость к гельминтоспориозу;
d5 – dwarf – карликовые растения, листья широко-толстые.
|
Частота |
|
|
Частота |
Перекрест |
рекомбинантов |
|
Перекрест |
рекомбинантов |
|
|
|
|
|
|
rf, (%, сМ) |
|
|
rf (%, сМ) |
|
|
|
|
|
1. al / lg |
7 |
12. gl2 / R2 |
19 |
|
|
|
|
|
|
2. al / gl2 |
26 |
13. gl2 / Ht |
49 |
|
|
|
|
|
|
3. al / R2 |
45 |
14. gl2 / d5 |
4 |
|
|
|
|
|
|
4. al / Ht |
42 |
15. gl2 / v4 |
48 |
|
|
|
|
|
|
5. al / d5 |
30 |
16. |
R2 / d5 |
15 |
|
|
|
|
|
6. al / v4 |
48 |
17. |
R2 / v4 |
34 |
|
|
|
|
|
7. lg / gl2 |
19 |
18. |
R2 / Ht |
49 |
|
|
|
|
|
8. lg / R2 |
38 |
19. v4 / Ht |
38 |
|
|
|
|
|
|
9. lg / Ht |
49 |
20. v4 / d5 |
47 |
|
|
|
|
|
|
10. lg / d5 |
23 |
21. |
Ht / d5 |
48 |
|
|
|
|
|
11. lg / v4 |
49 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Решение:
1. Построение генкарты начнем с наименьшего расстояния (rf). Это
гены gl 2 и d5 – rf=4. gld5 .
4
2. Ближе всего к гену d расположен ген R2 (rf=15). Он может лежать либо справа, либо слева. Для точной локализации смотрим еще один кроссинговер gl2|R2, rf=19. Попробуем разместить их на хромосоме в соответствии с правилом линейного расположения генов (A|B = B|C ± A|C).
rf gl2|R2 = 19 rf d5|R2 = 15 rf gl2|d5 = 4
155
Расстояние 19 наибольшее, следовательно, гены gl2 и R2 находятся на концах этого отрезка хромосомы, а ген d5 – в середине. Значит, ген R2
расположен справа от гена d2.
19
gl |
d |
R2 |
2 |
5 |
|
415
3.Аналогично, на основании данных кроссинговера для пар lg|gl2
(rf=19), lg|d5 (rf=23) и gl2|d5 (rf=4) располагаем, ген lg левее gl2 (это
соответствует и rf |
lg|R2=38). |
||
lg |
gl2 |
d 5 |
R2 |
|
19 |
4 |
15 |
4. Ген al расположен слева от lg (rf al/lg = 7, rf al/gl2 = 26, rf lg/gl2 =
19).
Это подтверждают и данные перекрестов al с генами d5 и R2.
5. Ген v4 локализуется правее гена R2, так как rf v4|R2 = 34, rf v4|d5 =
47.
6. Ген Ht – локализуется правее гена v4, так как rf Ht|v4 = 38%, а rf Ht|остальные
гены - 48%, 49%.
Итого:
al |
lg |
|
gl 2 |
d5 |
R 2 |
v 4 |
Ht |
|
7 |
19 |
4 |
15 |
34 |
|
38 |
Ответ: Гены al, lg, gl2, d5, R2, v4 и Ht локализованы во второй
хромосоме кукурузы в следующих локусах, |
если принять локус al за |
||||||||||||
нулевую точку. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
al |
lg |
gl2 |
d5 |
R2 |
v4 |
Ht |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
7 |
26 |
30 |
45 |
79 |
117 |
|||||||
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
156
В заключение рассмотрим задачу на взаимодействие и сцепление.
Задача 13: При скрещивании сорта льна с синей окраской цветков и
устойчивого к расе 1 ржавчины с сортом с красной окраской цветков и
устойчивым к расе 2 ржавчины в F1, получили растения, устойчивые к обеим расам ржавчины и с синими цветками. От самоопыления гибридных
растений было получено следующее расщепление:
294 – устойчивые растения к расам 1 и 2 с синими цветками;
218 – устойчивые растения к расам 1 и 2 с красными цветками;
131 – устойчивые растения к расе 1 с синими цветками;
111 – устойчивые растения к расе 1 с красными цветками;
128 – устойчивые растения к расе 2 с синими цветками;
108 – устойчивые растения к расе 2 с красными цветками;
6 – чувствительные к обеим расам с синими цветками;
4 – чувствительные к обеим расам с красными цветками;
Объясните полученные результаты и обоснуйте Ваши выводы. Дайте
схему скрещивания.
Решение:
Запишем схему скрещивания и расщепления в F2 русскими словами.
Р ♀ синяя окраска, устойчивая |
х ♂ красная окраска, устойчивая |
к расе 1 |
к расе 2 |
|
↓ |
F1 синяя окраска, устойчивы к расам 1 и 2,
F2 294 – синяя, устойчивы к расам 1 и 2 248 – красная, устойчивы к расам 1 и 2 131 – синяя, устойчивы к расе 1 111 – красная, устойчивы к расе 1 128 – синяя, устойчивы к расе 2 108 – красная, устойчивы к расе 2 6 – синяя, не устойчива 4 – красная, не устойчива
157
Для анализа возьмем сначала одну пару признаков: синюю и красную окраску. В F2 растений с синими цветками было
(294+131+128+6)=559, с красными – (218+111+108+4)=441, 559:441 –
близкое к 9:7. Такое соотношение фенотипов F2 наблюдается при комплементарном взаимодействии двух генов: 9А-В-, 7(3А-bb, 3ааВ –
1ааbb), когда гены не имеют самостоятельного фенотипического проявления. При этом F1 должно быть дигетерозиготным, иначе не было бы 16 зигот в F2. Родители были гомозиготы, так как F1 единообразно.
Материнская форма синяя, так же как и F1 и 9 частей F2. Следовательно,
мать имела два доминантных гена и генотип ААВВ, отец – ааbb. Красный фенотип обеспечивается и другими генотипами ААbb, ааВВ, но если ♂ формы не была ааbb, генотип F1 был бы другим и расщепление 9:7 не было бы.
Запишем схему скрещивания с помощью буквенной символики
(окраска).
Р |
♀ ААВВ |
х ♂ ааbb |
|
|
↓ |
F1 |
|
АаВb |
F2 |
9 А – В – синие |
|
|
7 (3А – bb, 3ааВ – , ааbb) – красные |
|
Рассмотрим |
наследование устойчивости. Родители устойчивы к |
разным расам ржавчины, гибрид – к обеим. Устойчивость к расе 1
обозначим символом М1, к расе 2 – М2. Если бы это были аллели одного гена, то в F2 было бы три фенотипа М1М1 : 2М1М2 : 1М2М2. Но в F2 появляется еще один фенотип – неустойчивые формы. Вероятно, эти признаки контролируются двумя неаллельными генами. М1 и М2, а их рецессивное состояние дает неустойчивый к болезни фенотип. Запишем схему скрещивания по этим признакам буквенными символами с указанием численности фенотипов.
158
♀ М1М1м2м2 х ♂ м1м1М2М2
|
↓ |
F1 |
М1м1М2м2 |
F2 |
М1- М2 - – 512 |
|
М1 – м2м2 – 242 |
|
м1м1М2 – 236 |
|
м1м1м2м2 – 10 |
Гипотеза |
о свободном комбинировании здесь не проходит, |
расщепление не соответствует 9:3:3:1. По-видимому, гены сцеплены.
Определим частоту рекомбинации (rf) методом извлечения корня. Для этого найдем долю двойных рецессивов. Она равна 10/1000 (м1м1м2м2). rfm1m2 0,01 0,1 10% . Такую же частоту имеют гаметы М1М2. Так как их сумма 20% (<0,5), это рекомбинантные гаметы, нерекомбинантные гаметы
М1м2 и м1М2, их частота 100-20=80%. Следовательно, гетерозигота F1
имела генотип M1m2 (гены вошли в скрещивание в транс-положении).
m1M 2
Гены М1 и М2 сцеплены, расположены в хромосоме на расстоянии 20%.
Ответ: Общая схема скрещивания
Р ♀ |
А В |
M1m2 |
|
х ♂ |
a b m1M |
2 |
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
А |
|
В |
m1M 2 |
a b m1M 2 |
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
F1 |
А |
|
В |
|
M1m2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
a |
|
b |
|
m1M 2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
F2 Запись с помощью фенотипического радикала, без хромосом
294 – (А – В – М1 – М2 –) – синие, устойчивые к 1 и 2 расам
218 – (А – bb, М1 – М2 –), (ааВ – М1 – М2 –)
(ааbbМ1 – М2 –) – красные, устойчивые к 1 и 2 расам
131 – (А – В – М1 – м2м2) – синие, устойчивые к 1 расе
111 – (А – bbМ1 – м2м2), (ааВ – М1 – м2м2)
159
(ааbbМ1 – м2м2) – красные, устойчивые к 1 расе
128 – (А – В – м1м1М2 –) – синие, устойчивые ко 2 расе
108 – (А – Вbм1м1М2 –), (ааВ – м1м1М2 –)
(ааbb – м1м1М2 –) – красные, устойчивые ко 2 расе
6 – (А – В – м1м1м2м2) – синие, неустойчивые
4 – (А – bb м1м1м2м2), (ааВ – м1м1м2м2) (ааbbм1м1м2м2) – красные, неустойчивые
Окраска обусловлена двумя неаллельными генами, свободно комбинирующимися, устойчивость к ржавчине – двумя другими, наследующимися сцепленно.
Задания
Задание 1. Для занятий по генетике МСХА из Краснодара прислали
початки кукурузы F2. Ниже приводятся данные подсчета зерен студентами Ширниным и Перегудовой. (рис. 4.5).
Початок № 1 |
|
Початок № 2 |
Окрашенные с вмятиной |
16 |
15 |
Окрашенные гладкие |
324 |
316 |
Не окрашенные с вмятиной |
101 |
102 |
Не окрашенные гладкие |
16 |
12 |
__________ |
__________ |
|
457 |
|
445 |
Проведите генетический анализ, то есть определите, как наследуются признаки: сцепленно или свободно комбинируются. Обоснуйте свой вывод. Если есть сцепление, то рассчитайте rf двумя методами: извлечением корня и произведений.
Дайте схему скрещивания в хромосомной форме в символах генкарты. Близки ли ваши результаты к данным генкарты кукурузы (рис.
4.6)
160