Решение задач по классической генетике

Решение задач по классической генетике

 

1. Этапы решения типовых генетических задач

 

Наиболее простые генетические задачи содержат в своем условии  многие важные сведения: доминантность  или рецессивность изучаемых  признаков, расположение генов в  хромосомах, фенотипы и генотипы родительских особей и т.п.

Решение таких генетических задач обычно не составляет трудности и осуществляется в несколько последовательных этапов:

1. Ознакомление с содержанием задачи.
2. Краткая запись в виде таблицы «признак - ген» сведений об альтернативных признаках и обусловливающих их аллельных генах.
3. Запись генотипов родителей.
4. Запись гамет каждой родительской особи.
5. Запись генотипов особей потомства.
6. Анализ потомства по генотипу и запись формулы расщепления потомства по генотипу.
7. Запись фенотипов особей потомства.
8. Анализ потомства по фенотипу и запись формулы расщепления потомства по фенотипу.
9. Поиск ответа на конкретный вопрос задачи (например, расчет вероятности рождения особи с тем или иным генотипом или фенотипом).
10. Запись ответа задачи.

В качестве примера приведем решение простой задачи на моногибридное  скрещивание организмов с аутосомным признаком, для которого характерно явление полного доминирования. Решение задачи будем оформлять в соответствии с общепринятыми требованиями. 

Задача 1. ________________________________________________________

У пшеницы карликовость доминирует над нормальным ростом. За эти признаки отвечают аутосомные аллельные гены. Гомозиготное карликовое растение скрестили с растением  нормального роста.

Сколько растений нормального роста можно ожидать в F₂ при скрещивании гибридов первого поколения друг с другом?

_____________________________________________________________________

Решение.

Анализ условия задачи показывает, что скрещиваемые особи  анализируются по одному признаку – росту, который представлен двумя альтернативными проявлениями: карликовый рост и нормальный рост. Причем сказано, что карликовость является доминантным признаком, а нормальный рост – рецессивным. Эта задача – на моногибридное скрещивание, и для обозначения аллелей достаточно будет взять одну букву алфавита. Изучаемый признак является аутосомным, поэтому для обозначения генов не надо использовать символы половых хромосом (X и Y).

Составим таблицу “признак – ген”, взяв для обозначения аллелей гена букву “А”. Доминантный аллель обозначим прописной буквой А, рецессивный аллель – строчной буквой а.

      

Признак	Ген
карликовость нормальный рост	А А

 

Запишем генотипы родителей. Помним, что генотип организма включает в себя два аллеля изучаемого гена “А”. Карликовость – доминантный признак, поэтому карликовая пшеница имеет в своем генотипе аллель А. Второй аллель генотипа – тоже А, так как по условию задачи особь с доминантным признаком гомозиготна. Значит генотип карликовой пшеницы – АА. 

Нормальный рост - рецессивный признак, поэтому пшеница нормального роста имеет в своем генотипе два аллеля а, так как только в этом случае рецессивный аллель проявится в фенотипе и сформируется рецессивный признак; если бы в генотипе был аллель А, то особь имела бы доминантный признак карликовости. Таким образом, генотип пшеницы нормального роста – аа.

Первые две строчки  краткой записи решения задачи приобретают  вид:

                                                     

                   карликовость                              нормальный рост

       Р               ♀ АА                             х                  ♂ аа

 

Теперь запишем типы гамет родительских особей. У особи с генотипом АА первый аллель А попадает в одну гамету, а второй аллель А – в другую. Эти гаметы одинаковы по находящемуся в них аллелю А, они однотипны. Таким образом, организм АА формирует гаметы одного типа: гаметы А. Рассуждая таким же образом, мы приходим к выводу, что особь с генотипом аа тоже формирует гаметы только одного, но другого типа: гаметы а.

Краткая запись решения  задачи приобретает вид:

 

                   карликовость                              нормальный рост

       Р               ♀ АА                             х                  ♂ аа

типы  гамет           А                                                       а

 

Запишем генотипы и фенотипы потомства. Гамета а оплодотворяет гамету А, и образующаяся зигота имеет генотип Аа. Каждый из родительских организмов формирует большое количество однотипных гамет, но все многочисленные потомки этих родителей будут иметь одинаковый генотип Аа. Аллель А будет полностью подавлять аллель а, поэтому у всех особей потомства F₁ будет формироваться только один из альтернативных признаков – доминантный признак: карликовый рост.

Краткая запись решения задачи приобретает вид:

 

                   карликовость                              нормальный рост

       Р               ♀ АА                             х                  ♂ аа

типы  гамет           А                                                       а

F₁ генотип                                     Аа

                                                       100%

     фенотип                            карликовость

                                                       100%   

Теперь запишем результаты скрещивания гибридов первого поколения друг с другом. Запись результатов скрещивания особей первого поколения друг с другом начинается со следующей строки:

 

                     карликовость                                     карликовость

       F₁                ♀ Аа                             х                  ♂ Аа

 

Сначала запишем гаметы этих гетерозиготных особей. У особи с генотипом Аа аллель А попадает в одну гамету, а аллель а – в другую. В равном количестве формируются гаметы двух типов: гамета А и гамета а. Таким образом, каждый из скрещиваемых организмов формирует гаметы двух типов: гамету А и гамету а. Каждая из двух гамет одного организма с равной вероятностью может встретиться с любой из двух гамет другого организма. Равновероятны 2 х 2 = 4 комбинации аллелей гена “А” в генотипах зигот: АА, Аа, Аа и аа. Для удобства записи генотипов особей F₁ используем решетку Пеннета: в верхнем горизонтальном ряду таблицы пишем мужские гаметы, а в левом вертикальном столбце – женские гаметы. В местах пересечения воображаемых вертикальных и горизонтальных линий, идущих от мужских и женских гамет, запишем генотипы потомков. Из таблицы видно, что в F₁ два генотипа из четырех одинаковы по набору аллелей гена “А”.

Краткая запись второго  скрещивания приобретает вид:

 

                       карликовость                                   карликовость

       F₁                 ♀ Аа                             х                  ♂ Аа

типы  гамет             А; а                                                 А; а

 

       F₂ генотипы

♂ ♀	А	А
А	АА	Аа
а	Аа	Аа

 

    расщепление по генотипу       1 АА        :       2 Аа       :       1 аа

 

Запишем фенотипы особей F₂ и расщепление их по фенотипу. Особи АА и Аа имеют доминантный аллель А. Поэтому у них формируется доминантный признак – карликовый рост. Особи аа имеют только рецессивные аллели гена “А”, и у них формируется рецессивный признак – нормальный рост. Поскольку особи с генотипами АА и Аа имеют одинаковый фенотип – карликовый рост, то расщепление особей F₂ по фенотипу приобретает следующий вид: 3 карликовые : 1 нормальный рост.

Краткая запись второго скрещивания  приобретает вид:

 

                       карликовость                                   карликовость

       F₁                 ♀ Аа                             х                  ♂ Аа

типы  гамет             А; а                                                 А; а

 

F₂ генотипы

♂ ♀	А	А
А	АА	Аа
А	Аа	Аа

 

    расщепление по генотипу       1 АА        :       2 Аа       :       1 аа

   фенотипы                         карликовость    карликовость  норм. рост

    расщепление по фенотипу     3 карликовость  :  1 нормальный рост

 

Теперь ответим на основной вопрос задачи и найдем долю растений нормального роста среди всего потомства F₂:

р _{нормальный рост} = 1/(3+1) =1/4 (25%)

 

Краткая запись второго  скрещивания с записью окончательного ответа приобретает следующий вид:

                       карликовость                                     карликовость

       F₁                 ♀ Аа                             х                  ♂ Аа

типы  гамет             А; а                                                 А; а

F₂ генотипы

♂ ♀	А	А
А	АА	Аа
А	Аа	Аа

 

    расщепление по генотипу       1 АА        :       2 Аа       :       1 аа

   фенотипы                         карликовость    карликовость  норм. рост

    расщепление по фенотипу     3 карликовость  :  1 нормальный рост

    р _{нормальный рост} = 1/(3+1) =1/4 (25%)

 

Ответ: Можно  ожидать, что в F₂ растений нормального роста будет 1/4 (25%).

 

В итоге краткая запись всех этапов решения задачи имеет  следующий вид:

      

Признак	Ген
карликовость  нормальный  рост	А а

 

                   карликовость                              нормальный рост

       Р               ♀ АА                             х                  ♂ аа

типы  гамет           А                                                       а

       F₁ генотип                                  Аа

                                                          100%

             фенотип                        карликовость

                                                          100%   

                       карликовость                                     карликовость

       F₁                 ♀ Аа                             х                  ♂ Аа

типы  гамет             А; а                                                 А; а

 

      F₂ генотипы

♂ ♀	А	А
А	АА	Аа
А	Аа	Аа

 

    расщепление по генотипу       1 АА        :       2 Аа       :       1 аа

   фенотипы                         карликовость    карликовость  норм. рост

    расщепление по фенотипу     3 карликовость  :  1 нормальный рост

    р _{нормальный рост} = 1/(3+1) =1/4 (25%)

 

Ответ: Можно ожидать, что в F₂ растений нормального роста будет 1/4 (25%).