Методические советы
Закономерности наследования признаков при половом размножении были установлены Г. Менделем. Поэтому изучение темы следует начать с выяснения значения его работ, заключающегося в разработке метода гибридологического анализа. Использовании математики в биологических экспериментах, построении гипотезы наследственных факторов (в современном понимании – генов), введении буквенной символики для обозначения генов и, наконец, научной разработки правил наследования признаков, названных после их вторичного открытия (1900г.) законами Менделя.
Для понимания гибридологического метода генетического анализа и закономерностей наследования признаков необходимо иметь четкое представление о генотипе и фенотипе, аллелях и сериях аллелей, гомо- и гетерозиготности, доминировании и его типах (полное; неполное; кодоминирование; доминирование, связанное с полом; доминирование при множественных аллелях), типах скрещиваний (реципрокное, возвратное, анализирующее, моногибридное, полигибридное). Следует иметь в виду, что использование гибридологического метода для анализа наследования признаков на любых видах животных и растений предусматривает проведение следующих скрещиваний:
1) скрещивания родительских форм (Р), различающихся по одной (моногибридное скрещивание) или нескольким парам (полигибридное скрещивание) альтернативных признаков и получение гибридов первого поколения (F1);
2) скрещивание гибридов (F1) между собой и получение гибридов второго поколения (F2);
3) возвратное скрещивание гибридов F1 с материнской и отцовской формами и получение гибридов (Fв);
4) математический анализ результатов скрещивания.
Студент должен знать формулировку законов Менделя. Уяснить понятия “генотип”, “фенотип”, “аллельные гены” и уметь составлять схемы скрещиваний по принятой в генетике форме.
Форму схем скрещиваний можно рассмотреть на примере наследования масти овец. Так как черная масть доминирует над белой, обозначим ген, контролирующий черную масть, заглавной буквой “А”, а ген, контролирующий белую масть, - малой “а”. Допустим, белый баран был спарен с черными овцами. Схема такого скрещивания строится следующим образом:
черные белые
Р: ♀ АА х ♂ аа
Типы гамет Р: А а
F1: Все черные Аа х Аа
Типы гамет F1 А а А а
F2 АА Аа Аа аа
Фенотип F2 3 черные : 1белые
Расщепление по генотипу F2 1АА : 2Аа : 1аа
При построении схем дигибридного скрещивания запись генотипов и фенотипов F2 ведется в решетке Пеннета. Примеры схем дигибридного скрещивания даны в учебнике (4, гл. 3, с. 38).
Обязательным условием составления схем моногибридного и полигибридного скрещивания является правильное написания формул гамет. Гаметы несут лишь по одной из гомологических хромосом, то есть по одной аллели каждого гена. Поэтому у гомозигот всегда образуется по одному типу гамет:
Генотипы Формулы гамет
АА А
аа а
ААВВ АВ
аавв ав
ААВВСС АВС
ааввсс авс
Иная картина наблюдается у гетерозигот: при моногибридном скрещивании у гетерозигот (Аа) число типов гамет равно 21 = 2 (А; а).
У гетерозигот по двум парам аллелей (АаВв) разные аллели каждого гена локализованы в разных хромосомах (аллели «А» и «а» – в одной паре гомологов, аллели «В» и «в» – в другой), которые ведут себя независимо при образовании дочерних клеток в мейозе. При этом хромосома, несущая аллель «А», может отойти в дочернюю клетку как с хромосомой, несущей ген «В», так и с хромосомой, несущий аллельный ген «в». В свою очередь, хромосома с аллелью «а» может с равной вероятностью отойти в дочернюю клетку как с хромосомой, несущий аллель «В», так и с хромосомой, несущий аллель «в».
Значит, у дигетерозигот (АаВв) образуется 22 = 4 типа гамет (АВ; Ав; аВ; ав); у тригетерозигот – 23 = 8 типов и т.д. Количество типов гамет определяется по формуле 2n (n – число анализируемых пар признаков). Аналогично устанавливается также количество возможных фенотипических классов, генотипических классов и число комбинаций скрещиваний во втором поколении. Например, для дигибридного скрещивания можно установить:
Число гамет в F1 ………………………….. 22 = 4
Число фенотипических классов в F1 …….. 22 = 4
Число генотипических классов в F2 ………32 = 9
Число комбинаций скрещивания 42 = 16
При изучении материала обратите внимание на случаи нарушений закономерных расщеплений по фенотипу, вызванных летальным действием отдельных генов, составьте и проанализируйте несколько схем скрещиваний, иллюстрирующих действие летальных генов у разных видов животных.
При изучении наследования признаков установлено, что на один тот же признак могут оказывать влияние несколько пар неаллельных генов, вступающих во взаимодействие. Различают следующие типы взаимодействия неаллельных генов: новообразование, комплементарное взаимодействие, эпистаз и полимерия. Необходимо изучить эти типы взаимодействия и разобраться в схемах скрещиваний.
Примеры для составления схем скрещиваний и их генетического анализа можно взять в вопросах для контрольной работы, № 62-97.
Литература: 3, гл.4, с.32-50; 5, с. 5-10.
Вопросы для самопроверки
1 Каковы основные принципы гибридологического анализа?
2 Какое скрещивание называется моногибридным?
3 Что понимается под реципрокным и анализирующим скрещиванием?
4 Что такое гомозиготность и гетерозиготность?
5 Какие законы наследования признаков сформулировал Г.Мендель?
6 Что такое доминантность и рецессивность?
7 Какие установлены типы доминирования?
8 Какое скрещивания называется дигибридным?
9 Какие вы знаете типы взаимодействия генов?
10 Что такое летальные гены и каково их действие?