Практикум по генетике

	P ♀	CSh		x			csh		♂
		CSh					csh
	F1			CSh
				csh
	F1 скрещивают с двойным рецессивом					csh			и получают Fa:
						csh

1.CcShsh – окрашенный, гладкий.

2.ccshsh – неокрашенный, морщинистый.

3.Ccshsh – окрашенный, морщинистый.

4.ccShsh – неокрашенный, гладкий.

F1 дало четыре типа гамет 1) некроссоверные (CSh и csh) и кроссоверные (Csh и cSh). Отцовская форма для Fa образует только гаметы с рецессивными генами, так что фенотип потомства и частота его классов целиком определяются типом и частотой гамет дигетерозиготы F1.

Используя формулу № 2, можно рассчитать rf и тем самым определить расстояние между генами C и Sh.

rf	149 152	100	3.6%
	149 152 4152 4166

Ответ: признаки окрашенного и гладкого эндосперма (C и Sh)

доминантные, гены сцеплены, находятся в одной паре хромосом, на расстоянии 3,6% кроссинговера.

Гены вошли в скрещивание в цис – положении: P ♀ CShCSh x cshcsh ♂

F1 CShcsh .

Задача 2. Предыдущую задачу можно представить в другом виде. Предположим, что при скрещивании двух растений кукурузы, различающихся по признакам окраски и формы эндосперма, получено потомство с окрашенным и гладким эндоспермом. В результате

131

анализирующего скрещивания наблюдалось расщепление на 4 фенотипа. Частоты фенотипов и генотипов следующие:

CcShsh – 1,8% ccshsh – 1,8%

Ccshsh – 48% ccShsh – 48%

Определите:

а) Частоту кроссинговера, если гены сцеплены; б) В каком хромосомном виде вошли родители в скрещивание: цис-

или транс-положении; в) дать схему скрещивания.

Решение:

Для упрощения анализа уберем из каждого класса гены анализатора

(csh). Результаты анализирующего скрещивания свидетельствуют о том, что гены сцеплены. Кроссоверы СSh – (1.8%) и csh – (1.8%), их всегда меньше. Некроссоверы Csh и cSh (по 48%). Следовательно, гены у

гетерозиготы были локализованы в транс – положении CshcSh . Частота

кроссинговера, или расстояние между генами, равно сумме частот кроссоверов, то есть, 1.8+1.8 = 3.6% (формула № 2, только выраженная сразу в %).

Ответ: 1. Гены сцеплены и вошли в скрещивание в транс – положении.

2.Частота кроссинговера (или расстояние между генами) 3.6%.

3.Схема скрещивания:

P	♀		Csh		x	cSh				♂
						cSh
			Сsh
F1		Csh			(x		csh		)
		cSh					csh
Fа		Csh и cSh - некроссоверы; CSh и csh – кроссоверы.

132

Задача 3. Допустим, что гены А и В сцеплены и перекрест между ними составляет 10%, а ген С находится в другой группе сцепления. Какие гаметы и в каком соотношении будут образовывать гетерозиготы:

а)	АВ С			?	б)	Аb		С	?
	аb с					аВ		с

Решение:

Первая гетерозигота даст 8 типов гамет (как и при свободном комбинировании), но частота их будет другой.

Гены А и B находятся в цис – положении и войдут в гаметы:

1)АВ и аb – некроссоверные с вероятностью (100-10)=90%, (на каждый класс по 45%).

2)Аb и аВ – кроссоверные – с вероятностью 10%, (на каждый класс по 5%), гены С и с войдут в гаметы с вероятностью ½, или 50%.

В итоге: у первой гетерозиготы гаметы

1)АВС образуются с вероятностью 45% х 50% = 22,5%

2)АВс – 45% х 50% = 22,5%

3)аbС – 45% х 50% = 22,5%

4)аbс – 45% х 50% = 22,5%

5)АbС – 5% х 50% = 2,5%

6)Аbс – 5% х 50% = 2,5%

7)аВС – 5% х 50% = 2,5%

8)аВс – 5% х 50% = 2,5%

в) вторая гетерозигота	Аb		С	тоже даст 8 типов гамет, но поскольку
	аВ		с

гены А и В находятся в транс-положении, а частота некроссоверов всегда больше (в данном случае 90%), то образуются гаметы следующих типов с частотой:

1)АbC – 45% х 50% = 22,5%

2)Abс – 45% х 50% = 22,5%

3)аBС – 45% х 50% = 22,5%

4)аBс – 45% х 50% = 22,5%

133

5)АBС – 5% х 50% = 2,5%

6)АBс – 5% х 50% = 2,5%

7)аbС – 5% х 50% = 2,5%

8)аbс – 5% х 50% = 2,5%

Ответ: частота гамет у тригетерозигот а) и в) разная, так как гены у

«а)» находятся в цис-положении, а гены у «в)» - в транс-положении.

При свободном комбинировании генов расщепление дигетерозиготы в Fa равно 1:1:1:1, при сцеплении оно нарушается и зависит от частоты кроссоверных и некроссоверных гамет. Как в этом случае будет выглядеть расщепление в F2?

Задача 4. Расстояние между генами А и В 20%. Скрещены два растения Аb

Аb

и аВаВ . Определить расщепление в F2.

Решение: схема скрещивания

♀ Аb х ♂ аВ Аb аВ

↓

F1 Аb

аВ

Расстояние между генами – это частота кроссинговера, или процент кроссоверных особей при анализирующем скрещивании, который определяется процентами кроссоверных гамет гетерозиготы. В данном случае 20% - это сумма частот кроссоверных гамет АВ и ab.,

следовательно, частота каждого типа (АВ и аb) равна 10%.

На некроссоверы остается 80% (100-20), так что некроссоверные гаметы (и Аb, и аВ) имеют частоту 40%.

Для получения F2 чертим решетку Пеннета:

134

		♀ \ ♂	Аb	аВ	АВ	ab
			40%	40%	10%	10%
	40%	Аb	ААbb	АаВВ	ААВb	Ааbb
			16%	16%	4%	4%
	НК
		аB	АаВb	ааВВ	АаВВ	ааВb
	40%
			16%	16%	4%	4%
	10%	АВ	ААВb	АаВВ	ААВВ	АаВb
			4%	4%	1%	1%
	КР
		аb	Ааbb	ааВb	АаВb	aаbb
	10%
			4%	4%	1%	1%
						100%

Вероятность каждого типа зигот равна произведению частот гамет,

их образующих. Результаты записываем в каждую клетку (зиготу). Затем суммируем частоты одинаковых фенотипов и получаем расщепление в F2.

Запись даем в форме фенотипического радикала

(9 кл.) А-В- = (16+4+16+4+4+4+1+1+1)=51%.

(3 кл.) А-bb = (16+4+4)=24%

(3 кл.) ааВ- = (16+4+4)=24%

(1 кл.) ааbb = 1%

___________________

100%

Ответ:

Расщепление в F2:

А-В- – 51%

А-bb – 24%

АаВ- – 24%

ааbb – 1%

____________

100%

135

В рассмотренной задаче есть один интересный момент, который позволяет определить rf по расщеплению F2. Это частота рецессивных гомозигот (ааbb). Рецессивные гомозиготы возникают при слиянии гамет с рецессивными генами, а их частота – произведение частот гамет. Это единственный фенотип, из всего расщепления, образованный слиянием двух одинаковых гамет (аb + аb). Извлекая корень из частоты этих зигот,

можно получить частоту рецессивных гамет (аb). Гаметы с доминантными генами (АВ) имеют такую же частоту.

Если сумма частот аb и АВ > 50%, то эти гаметы не кроссоверные,

если меньше – кроссоверные. Таким образом можно определить частоту кроссинговера (расстояние между генами) и определить положение генов в хромосомах гетерозиготы (цис - или транс-положение). Этот подход используется при определении rf по расщеплению F2 и получил название

«метод извлечения корня».

Задача 5. От скрещивания двух растений томата в потомстве F1 получились все растения высокие с шаровидными плодами. От самоопыления гибридов F1 получили расщепление в F2:

330 – высокие с шаровидными плодами

46высокие с грушевидными плодами

44 – карлики с шаровидными плодами

80 – карлики с грушевидными плодами

__________________________________

500

Определите родителей и расстояние между генами.

Решение:

На основании фенотипа F1 и расщепления по каждому гену в F2 – 3:1

(что нужно проверить по χ2), определяем доминантный и рецессивный признаки и обозначаем их буквами:

136

А – высокое растение

а – карлик

В – шаровидная форма плода b – грушевидная

Обозначаем расщепление F2 с помощью фенотипического радикала.

330 – А-В-

46 – А-bb

44 – ааВ-

80 – ааbb

__________

500

Определяем частоту двойных рецессивов (ааbb) 80:500=0,16.

Извлекая квадратный корень, находим частоту гамет аb -

0,16 0,4 40% , такая же частота гамет АВ. Следовательно, гетерозигота

	имела гены в цис – положении	АВ	и частота кроссоверов равна 100-
		аb
	80=20%.

Ответ: rf = 20%.

РАВ и аb АВ аb

Этот метод прост, но не очень точный, так как в определении rf

участвуют только рецессивные гомозиготы. Поэтому рекомендуется использовать и другие, в частности метод произведений.

Метод произведений предложен Фишером и Бальмакундом в 1928

году и в дальнейшем разработан Иммером (1930). Его применение возможно только при расщеплении по каждому признаку 3:1 и при наличии в расщеплении четырех классов. Численности этих классов обозначают буквами: АВ – а, Аb – b, аВ – с, аb – d, и находят отношение произведений численности кроссоверных и некроссоверных классов в

«притяжении» (цис-положение) bc/ad и в «отталкивании» (транс-

137

положение) – ad/bc. Полученные значения сопоставляют с таблицей Иммера, по которой определяют процент кроссинговера c=rf и ошибку опыта с учетом величины выборки (приложение). Если положение генов в хромосомах дигетерозиготы неизвестно, то сначала rf определяют методом извлечения корня. Можно также решить этот вопрос, вычислив долю двойных рецессивов и рекомбинантов. При свободном комбинировании первая составляет 0,0625, вторая – 0,375. Если первая увеличена, вторая – уменьшена, то гены сцеплены и вошли в скрещивание в цис – положении,

если наоборот – то в транс – положении .

Вернемся к предыдущей задаче с томатом. Запишем результаты

расщепления F2 с указанием фенотипа, численности и букв а, b, с, d.

а) А- В- – 330	в) ааВ- – 44	500
б) А-bb – 46	г) ааbb – 80

Расщепление по каждому гену близко к 3:1. Доля двойных рецессивов составляет 0,16, рекомбинантов – 0,18. Следовательно, гены вошли в скрещивание в цис – положении. Расчет rf следует провести по первой формуле bс/аd. В результате математических действий (46 × 44 /330 × 80) имеем величину 0,07. Сопоставляя ее с данными таблицы Иммера

(приложение 1) (графа «притяжение») находим, что c = rf = 0,2 = 20% .

Результат тот же, что и при использовании извлечения корня.

Рассмотрим теперь, как наследуются признаки, если их гены находятся в половых хромосомах.

Задача 6. У дрозофилы признаки формы крыльев (срезанные или нормальные) и окраска глаз (гранатовые или красные) сцеплены между собой. Дикий тип имеет нормальные крылья и красные глаза. В одном опыте было получено следующее расщепление в F2:

138

♀		♂
105	– дикого типа	26	– дикого типа
100	– со срезанными крыльями	75	– с гранатовыми глазами
_____________________		76	– со срезанными крыльями
205		23	– с гранатовыми глазами и

срезанными крыльями

_____________________

200

Отсутствие признака означает, что он дикого типа.

Вопросы: где находятся гены – в половой хромосоме или аутосоме, в

какой хромосомной форме вошли в скрещивание, какое расстояние между генами?

Решение: обозначим гены формы крыльев А и а, окраски глаз В и b, (А и В

– дикий тип). Гены локализованы в Х-хромосоме, так как расщепление по этим признакам у самцов и самок разное (Y-хромосома дрозофилы – генетически инертна – этих генов не несет). Жизнеспособность особей обоих полов одинаковая, так как расщепление по полу 1:1. Запишем

фенотипы потомства F2	с помощью фенотипического радикала.
♀	♂
105 – А-В-	26	– АВУ
100 – ааВ-	75	– АbУ
__________	76	– аВУ
205	23	– аbУ

___________

200

Расстояние между генами можно определить по частоте кроссоверов у самцов F2. Самцы имеют У-хромосому от отца и Х-хромосому от матери,

поэтому их фенотипы подобно анализирующему скрещиванию отражают типы гамет материнской формы F1. Исходя из количества некроссоверов

139

200

26 23

(их всегда больше) можно заключить, что материнская форма F1 имела генотип аВAb , то есть гены находились в транс-положении.

Частота перекреста rf 100 24,5% . Это и есть расстояние

между генами А и В.

Итак, мы установили, что ♀ форма F1 имела генотип аВАb , каков же генотип ее брата, если у них были одни и те же родители? Женская особь

F1 – дочь – получила одну Х-хромосому от матери, вторую – от отца

(какую от кого, Аb и аВ?). Мужская особь F1 – сын – получил Х-

хромосому от матери (какую?). Чтобы ответить на этот вопрос посмотрим на ♀♀ F2: там есть особи с генотипом ааВ-. Два «а» могли получиться только, если у сына был генотип аВ , следовательно у исходной

материнской особи (Р) был генотип аВаВ . Допустим, что мать была гомозигота. У дочери есть и другая Х-хромосома – от отца, ее гены Аb,

следовательно, генотип ♂ Ab.

Итак, схема скрещивания:	Р	♀		аВ		х ♂	Ab
				аВ
	F1	♀	аВ			х ♂	aB
			Аb
F2	♀ А-В-				♂ ABУ
		ааВ-				аВУ
						АbУ
						аbУ

Ответ: гены локализованы в Х-хромосоме, расстояние между ними 24,5%.

Генотипы Р ♀	аВ			♂	Ab
	аВ
F1 ♀		аВ		♂	aB
		Аb

140