2020-04-07
3374
Комплементарное взаимодействие генов – явление, когда два неаллельных гена, оказавшись в одном генотипе, дают иной фенотипический эффект, чем каждый из них по отдельности. При комплементарности взаимодействующие неаллельные гены обусловливают новое состояние признака.
ДЛЯ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ НЕОБХОДИМО ЗНАТЬ:
1. Исходные родительские формы отличаются лишь по одному признаку.
2. При решении задач на взаимодействие генов выясняют, сколько пар генов действуют на анализируемый признак. Сумма фенотипических классов, на которые расщепляется потомство второго гибридного поколения, указывает на количество пар взаимодействующих генов: при взаимодействии двух пар генов – сумма составляет 16.
3. Решение задач на взаимодействие двух пар неаллельных генов проводят по схеме дигибридного скрещивания, учитывая, что оба гена оказывают совместное влияние на один признак.
4. Если оба доминантных аллеля имеют собственное фенотипическое проявление, то при скрещивании дигетерозигот в F 2 происходит расщепление фенотипов в отношении
|
|
|
9: 3: 3: 1, но без независимого расщепления каждого аллеля в отношении 3: 1;
5. Если ни доминантные, ни рецессивные аллели не имеют самостоятельного фенотипического проявления, то при скрещивании дигетерозигот в F 2 появляются только два фенотипических класса в соотношении 9: 7 (3:3:1);
6. Когда доминантные и рецессивные аллели обладают самостоятельным фенотипическим проявлением, то при скрещивании дигетерозигот в F 2 происходит расщепление фенотипов в отношении9: 3: 4;
7. Расщепление фенотиповв отношении 9: 6 (3:3): 1, при скрещивании дигетерозигот, наблюдается, еслиоба доминантных аллеля имеют собственное проявление, образуя сходные фенотипы.
8. Наличие в потомстве новообразований указывает на комплементарный тип наследования.
ОБУЧАЮЩИЕ ЗАДАЧИ
1. Оба доминантных аллеля имеют собственное фенотипическое проявление.
Собаки породы коккер-спаниель могут иметь окраску шерсти: рыжую, коричневую, черную и желтую. Ген А определяет рыжую масть, В – коричневую. При взаимодействии А и В – масть черная; особи, имеющие генотип aabb, – желтые.
Определите расщепление по фенотипу во втором поколении, если скрещивали желтого коккер-спаниеля с черным (ААВВ). Установить характер наследования признака.
Признак Ген, генотип
Рыжая масть А Решение
|
|
|
Коричневая В
Черная А- В- Р ♀ ААВВ х ♂ aabb
Желтая aabb черный желтый
Р: ♀ ААВВ G АВ; ab
♂ aabb F 1 АaВb
F2 –? черный
F 1 АaВb х АaВb
G AB, Ab, aB, ab; AB, Ab, aB, ab
| ♂ ♀ | АВ | Аb | аВ | аb |
| АВ | ААВВ черная | ААВb черная | АаВВ черная | АаВb черная |
| Аb | ААВb черная | ААbb рыжая | АаВb черная | Ааbb рыжая |
| аВ | АаВВ черная | АаВb черная | ааВВ коричн | ааВb коричн |
| аb | АаВb черная | Ааbb рыжая | ааВb коричн | ааbb желтая |
F2
9 частей: A-B– черные 9/16 (56,25%);
3 части: A-bb – рыжие 3/16 (18,25%);
3 части: аaB-– коричневые 3/16 (18,25%)
1 часть: aabb – желтые 1/16 (6,25%);
Исходные родительские формы отличаются лишь по одному признаку. При скрещивании дигетерозигот в F 2 происходит расщепление фенотипов в отношении 9: 3: 3: 1, но без независимого расщепления каждого аллеля в отношении 3: 1, а наличие в потомстве двух новообразований (рыжая и коричневая окраска) указывает на то, что мы имеем дело с комплементарным типом наследования.
Ответ: расщепление в поколении F2 по фенотипу: 9 (черная масть) : 3 (рыжая): 3 (коричневая): 1 (желтая). Тип наследования – комплементарное взаимодействие генов.
2. Доминантные и рецессивные аллели не имеют собственного фенотипического проявления.
Цветки душистого горошка бывают белыми и красными. При скрещивании разных сортов гороха с белыми цветками получены семена, из которых выросли растения только с красными цветками. Во втором поколении обнаружились растения с красными и белыми цветками в соотношении примерно 9:7. Напишите генотипы исходных сортов, потомков первого и второго поколений. Определите характер наследования.
Признак Ген, генотип
Р ♀ белые цветы
♂ белые цветы
F1: красные
F2: 9 – красные,
7 – белые
Р ?
F1 ?
F2 ?
Тип наследования –?
Единообразие первого поколения говорит о том, что исходные формы были гомозиготны. Сумма всех фенотипических классов (9 + 7 = 16) указывает на взаимодействие двух пар генов, поэтому воспользуемся схемой дигибридного скрещивания.
Для того чтобы в первом поколении получалась двойная гетерозигота (красные цветы), родительские формы должны различаться по двум парам генов.
Необходимо решить, от какого скрещивания получены растения с красными цветами от родительских особей с белыми цветами.
Р ♀ aabb х ♂ ААВВ или Р ♀ ааВВ х ♂ ААbb.
F1 АаВb – красные;
Фенотип первого поколения указывает на то, что красный цвет получается, если в генотипе есть доминантные аллели каждого из взаимодействующих генов: гибриды первого поколения – дигетерозиготы АаВb (правило единообразия). Тогда, генотипы исходных форм: Р♀ ааВВ х ♂ ААbb, т.к. только при таких генотипах оба сорта будут иметь белую окраску цветка.
Следовательно, во втором поколении растений с красными цветками 9 (А-В-), остальные фенотипические классы (3 + 3 + 1 = 7) обозначают генотипы, формирующие белую окраску цветка.
|
|
|
Решение
Р ♀ ааВВ х ♂ ААbb
белый белый
G aB; Ab
F1 AaBb
красные
F1 ♀ АаВb х ♂ АаВb
красный красный
G AB, Ab, aB, ab; AB, Ab, aB, ab
F2
| ♂ ♀ | АВ | Аb | аВ | аb |
| АВ | ААВВ красн. | ААВb красн. | АаВВ красн. | АаВb красн. |
| Аb | ААВb красн. | ААbb белый | АаВb красн. | Ааbb белый |
| аВ | АаВВ красн. | АаВb красн. | ааВВ белый | ааВb белый |
| аb | АаВb красн. | Ааbb белый | ааВb белый | ааbb белый |
F2 9 A-B – красные;
3 A-bb – белые;
3 ааВ- – белые;
l aabb – белые.
Расщепление в F2: 9: 7, свидетельствует о комплементарном взаимодействии генов
Ответ: генотипы исходных сортов: ♀ ааВВ (фенотип – белый) и ♂ААbb (фенотип – белый). Генотипы F1: АаВb (фенотип – красные).
Генотипы F2 с красным цветками: 1ААВВ, 2 AABb, 2 АаВВ, 4 АаВb.
с белыми цветками: 1AAbb, 2 Ааbb, 1ааВВ, 2 ааВb, 1 ааbb.
Комплементарное взаимодействие генов.
3. Доминантные и рецессивные аллели имеют собственное фенотипическое проявление. Мыши бывают серыми (агути), белыми (альбиносы) и черными. У мышей наличие пигмента определяет аллель А, а – отсутствие пигмента (белые мыши), В – неравномерное распределение пигмента (серые мыши), b – равномерное распределение пигмента (черные мыши).
При скрещивании особей черного цвета с альбиносами в поколении F, все мыши оказались серыми (агути). Если этих мышей скрестить между собой, то в поколении F2 происходит расщепление: 9 агути: 4 альбиноса: 3 черных. Напишите генотипы родительских форм и потомков. Определите тип взаимодействия.
|
|
|
Признак Ген, генотип
А – наличие пигмента
а – отсутствие пигмента
В– неравномерное распределение пигмента
b– равномерное распределение пигмента
Р: черные х альбиносы
F 1 агути ?
F2:9 агути ?
4 альбиноса ?
3 черных ?
Р ?
Решение
Р ♀ ААbb х ♂ааВВ
черные альбиносы
G Ab; aB
F 1 АаВb
агути
F 1 ♀АаВb х ♂АаВb
агути агути
G AB, Ab, aB, ab; AB, Ab, aB, ab
F2
| ♂ ♀ | АВ | Аb | аВ | аb |
| АВ | ААВВ агути | ААВb агути | АаВВ агути | АаВb агути |
| Аb | ААВb агути | ААbb черные | АаВb агути | Ааbb черные |
| аВ | АаВВ агути | АаВb агути | ааВВ альб. | ааВb альб. |
| аb | АаВb агути | Ааbb черные | ааВb альб. | ааbb альб. |
F2: 9 агути, генотип А-В -
3 черные мыши, генотип A-bb
4 альбиноса, генотип аа - -
Наличие в потомстве новообразований (серые мыши) указывает на то, что мы имеем дело с комплементарным типом наследования.
Ответ: генотипы родительских форм ААbb (фенотип – черные) и ааВВ (фенотип – альбиносы). Генотипы потомков: агути (генотип А-В -); черные мыши (генотип A-bb); альбиноса (генотип аа - -).
Комплементарный тип взаимодействия генов.
4. Доминантные аллели имеют собственное фенотипическое проявление, образуя сходные фенотипы. Плоды тыквы бывают дисковидными, сферическими и удлиненными. Скрестили сорт с дисковидными плодами с сортом, имеющим удлиненные плоды. В поколении F1 все растения оказались с дисковидными плодами. В поколении F2 произошло расщепление в соотношении 9 дисковидных: 6 сферических: 1 удлиненные. Проведите генетический анализ формы плода у тыквы.
Признак Ген, генотип
Р: дисковидные ?
удлиненные ?
F1: дисковидные ?
F2: 9 дисковидных ?
6 сферических ?
1 удлиненные ?
Провести генетический анализ
формы плода у тыквы
Решение
Единообразие первого поколения говорит о том, что исходные формы были гомозиготны. Расщепление во втором поколении (9 +6 + 1 = 16) указывает на различие исходных сортов тыквы по двум парам генов, поэтому для генетического анализа воспользуемся схемой дигибридного скрещивания.
Р ♀ с дисковидными плодами х ♂ с удлиненными плодами.
После скрещивания получаем растения, у которых плоды:
F1 АаВb – дисковидные;
F2: 9А-В- – дисковидные,
3 А-bb – сферические,
3 ааВ-–сферические,
1aabb – удлиненные.
Приписав генотипическим радикалам фенотипы в соответствии с их численными значениями, обнаруживаем, что дисковидный плод формируется, если в генотипе присутствуют доминантные аллели обоих генов ( А и В ), удлиненный – если все гены рецессивные ( aabb ), сферический плод получается при наличии в генотипе доминантного аллеля одного из генов. Генотипы исходных сортов: ААВВ и aabb.
Ответ: Комплементарное взаимодействие генов.
ЭПИСТАЗ
Эпистаз – взаимодействие генов, при котором один ген подавляет действие другого, неаллельного ему гена. Ген-подавитель в этом случае называется эпистатическим геном или геном-ингибитором. Ген, проявление которого подавляется эпистатическим, называется гипостатическим геном. Различают доминантный эпистаз и рецессивный эпистаз. В первом случае геном-подавителем является доминантный ген, во втором – рецессивный.
ДЛЯ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ НЕОБХОДИМО ЗНАТЬ:
1. Родительские формы анализируются по одному признаку.
2. Анализ при эпистатическом взаимодействии генов ведется по схеме дигибридного скрещивания.
3. При доминантном эпистазе от скрещивания дигибридов в F 2 наблюдается расщепление
в отношении 13: 3 или 12: 3:3, т. к. в присутствии доминантного гена подавителя, подавляемый ген не проявляется.
4. Если рецессивный аллель гипостатического гена имеет собственное фенотипическое проявление, то при доминантном эпистаза в F 2наблюдается расщепление 12: 3:3.
5. Если рецессивный аллель гипостатического гена не имеет собственного фенотипического проявления, то в случае доминантного эпистаза в F 2наблюдается расщепление 13: 3.
6. При рецессивном эпистазе от скрещивания дигибридов в F2 наблюдается расщепление
в отношении 9: 3: 4. Эпистаз будет происходить лишь в тех 4 случаях из 16, где в генотипе совпадут два гена –подавителя.
ОБУЧАЮЩИЕ ЗАДАЧИ
1. У наперстянки пурпурной окраска цветка контролируется двумя независимо наследуемыми генами. Один из них, ген D, отвечает за синтез большого количества красного пигмента, определяя темно-красный цвет венчика. Его рецессивный аллель d отвечает за синтез небольшого количества пигмента (венчик имеет светло-красную окраску). Гены D и d находятся под контролем второго гена − гена-подавителя H, блокирующего отложение пигмента в венчике. Рецессивный же аллель h этого же гена не влияет на отложение пигмента в цветке. При скрещивании наперстянки с темно-красными цветками с растением, имеющим белые цветки, все особи F 1 будут белыми из-за эпистатического действия гена H на ген D. Во втором поколении будет наблюдаться расщепление 12: 3: 1. Двенадцать растений с белыми венчиками, три растения с темно-красными цветками и одно растение со светло-красными цветками. Определить генотипы родительских особей и тип наследования.
Признак Ген, генотип
Большое количество красного пигмента D
Небольшое количество пигмента d
Блокирует отложение пигмента H
Не влияет на отложение пигмента h
Р: ♀ растение с темно-красными венчиками
F1: растения с белыми венчиками
F2: 12 с белым венчиками
3 – с темно-красными
1 – со светло-красными венчиками
Р ?
Тип наследования?
Объяснить решение Решение
P ♀ DDhh х ♂ ddHH
темно-красный белый венчик
G Dh; dH
F1 DdHh
белый венчик
G DH, Dh, dH, dh; DH, Dh, dH, dh
| ♂ | DH | Dh | dH | dh |
| DH | DDHH белый | DDHh белый | DdHH белый | DdHh белый |
| Dh | DDHh белый | DDhh темно-красный | DdHh белый | Ddhh темно-красный |
| dH | DdHH белый | DdHh белый | ddHH белый | ddHh белый |
| dh | DdHh белый | Ddhh темно-красный | ddHh белый | Ddhh светло- красный |
F2: 12/16 с белым венчиком (генотипы D−H− и ddH−) 3/16 с темно-красным венчиком
(генотипы D−hh) 1/16 со светло-красным венчиком (генотип ddhh).
Объяснение. 1. Анализируется один признак – цвет венчика.
1. Сумма всех фенотипических классов (12 + 3 + 1 = 16) указывает на взаимодействие двух пар генов, поэтому воспользуемся схемой дигибридного скрещивания.
2. Единообразие в F1 свидетельствует о дигомозиготности родительских особей:
♀ DDhh (фенотип – темно-красный венчик цветка), ♂ ddHH (фенотип – белый венчик).
3. Расщепление F2 в отношении 12: 3: 1 характерно для доминантного эпистаза.
Ответ: генотипы родителей: ♀ DDhh (фенотип – темно-красный венчик цветка),
♂ ddHH (фенотип – белый венчик). Тип наследования – доминантный эпистаз.
Задача 2. Так называемый бомбейский феномен состоит в том, что в семье, где отец имеет I «iоiо» группу крови, а мать III «IBiо », родилась девочка с I группой. Она вышла замуж за мужчину со II «IAiо» группой, и у них родились две дочери: первая-с IV группой, вторая- с I. Появление в третьем поколении девочки с IV группой крови от матери с I вызвало недоумение. Однако в литературе было описано еще несколько подобных случаев. Генетики объясняют это явление редким рецессивным эпистатическим геном (h), который в рецессивном гомозиготном состоянии (hh) подавляет действие генов, определяющих группы крови IA и IB. Принимая во внимание эту гипотезу, установите вероятные генотипы всех трех поколений, описанных в бомбейском феномене.
Признак Ген, генотип
I (0) группа крови iо
II (A) группа крови IA
III (B) группа крови IB
IV (AB) группа крови IAIB
Не обладает эффектом подавления H
Эпистатический ген (подавитель) h
Р: ♀III группа крови IBiоН- ?
♂ I группа крови iоiоН- ?
F 1: ♀ I (0) группа крови ?
F 1: ♀ I (0) группа крови ?
♂ II группа крови IAiоН-?
F 2: ♀ IV (AB) группа крови IAIBH- ?
♀ I (0) группа крови iоiоН-?
Р ?
Решение
Рецессивный эпистатический ген h проявляет своё действие в гомозиготном состоянии – hh.
Родители гетерозиготны – Hh по этому гену, так как у них родилась дочь с I (0) гр. крови (генотип – IBiо hh), у которой от брака с мужчиной со II (А) - IAiоНН группой родилась девочка с IV (АВ) крови – IAIBНh. Следовательно, ее мать – носительница гена IB, который был подавлен рецессивным эпистатическим геном в гомозиготном состоянии – hh.
Р ♀IBIBHh x ♂ iоiоHh
III гр. I гр.
G IBH, IBh; iоH, iоh
F 1 IBiоHH, IBiоHh, IBiоHh, IBiо hh
III гр. III гр. III гр. I гр.
F 1 ♀ IBiо hh х ♂ IAiоHH
I гр. II гр.
G IBh, iоh; IAH, iоH,
F 2 IAIBHh, IBiоHh, IAiоHh, iоiо Hh
VI гр. III гр. II гр. I гр.
Ответ: генотипы Р: ♀IBIBHh (фенотип III гр.) x ♂ iоiоHh (фенотип I гр.);
генотипы F 1:IBiоHH (фенотип III гр.), IBiоHh (фенотип III гр.),
IBiоHh (фенотип III гр.), IBiо hh (фенотип I гр.);
генотипы F 2: IAIBHh (VI гр.), IBiоHh (фенотип III гр.),
IAiоHh (фенотип II гр.), iоiо Hh (фенотип I гр.)
ПОЛИМЕРИЯ
Полимерия – явление, когда один и тот же признак определяется несколькими аллелями. Полимерные гены принято обозначать одной буквой латинского алфавита с цифровыми индексами, например, А1А1 А2А2 а3а3 и т.д. Признаки, детерминируемые полимерными генами, называются полигенными. Таким образом наследуются многие количественные и некоторые качественные признаки у животных и человека: рост, масса тела, величина артериального давления, цвет кожи и др.
Различают некумулятивную и кумулятивную полимерию.
При некумулятивной полимерии степень проявления признаков не зависит от количества доминантных аллелей в генотипе и при скрещивании дигибридов F 1 во втором поколении наблюдается расщепление в соотношении 15: 1.
При кумулятивной полимерии степень проявления признаков зависит от количества доминантных аллелей в генотипе.Чем больше полимерных генов в генотипе организма, тем сильнее проявляется признак, т. е. с увеличением дозы доминантного гена (А 1 А2 А3 и т. д.) его действие суммируется, или кумулируется.
1. У пастушьей сумки плоды треугольной и овальной формы. Форма плода определяется двумя парами несцепленных неаллельных генов. При скрещивании двух растений в первом поколении получено 30 растений с треугольными плодами и два – с овальными. Как наследуется форма плода у пастушьей сумки? Определите генотипы и фенотипы родителей и генотипы потомков.
Признак Ген, генотип
Треугольные плоды А1 и А2
Овальные плоды а1 и а2
F 1: 30 – треугольные плоды ?
2 – овальные плоды ?
Р ? ?
Решение
Анализируется один признак – форма плода.
Сумма всех фенотипических классов (15 + 1 = 16) указывает на взаимодействие двух пар генов, следовательно, воспользуемся схемой дигибридного скрещивания.
Расщепление F2 в соотношении 15: 1 характерно для некумулятивной полимерии при скрещивании двух дигетерозигот.
Отсюда генотип Р: ♀ А1а1А2а2 х ♂ А 1 а 1 А 2 а 2 (фенотип треугольные плоды);
генотипыF 1: 9/16 А 1- А2- – треугольные плоды;
3/16 А1- а2 а 2 – треугольные плоды;
3/16 а1а1А2 - – треугольные плоды;
1/16 а 1 а 1 а 2 а 2 – овальные плоды.
При некумулятивной полимерии достаточно одного доминантного гена А для проявления треугольной формы плода, количество доминантных генов на выраженность признака влияния не оказывает. Овальная же форма формируется при наличии в генотипе только рецессивных аллелей обоих генов.
Ответ: генотипы Р: ♀ А1а1А2а2 х ♂ А 1 а 1 А 2 а 2 (фенотип треугольные плоды);
генотипыF 1: 9/16 А 1- А2- – треугольные плоды;
3/16 А1- а2 а 2 – треугольные плоды;
3/16 а1а1А2- – треугольные плоды;
1/16 а 1 а 1 а 2 а 2 – овальные плоды.
2. Цвет кожи у человека наследуется по типу кумулятивной полимерии, т.е. цвет кожи тем темнее, чем больше доминантных генов в генотипе. Потомок негритянки и белого – средний мулат. Если негритянка (генотип А 1 А 1 А 2 А 2) и белый (по цвету кожи и волос) мужчина (генотип а 1 а 1 а 2 а 2) поженились, то каких детей можно ожидать от этого брака? Если два средних мулата имеют детей, то можно ли ожидать среди них полных негров, белых и мулатов? В каком соотношении?
Признак Ген, генотип
Черный цвет кожи А 1 А 1 А 2 А 2
Белый цвет кожи а 1 а 1 а 2 а 2
F 1 ? ?
F 2 ? ?
Решение
Р: ♀А1А1А2А2 х ♂а1а1а2а2
негритянка белый
G А1А2; а1а2
F1: А1а1А2а2
мулаты
F1: А1а1А2а2 х ♂А1а1А2а2
G А1А2, А1а2, а1А2, а1а2; А1А2, А1а2, а1А2, а1а2
F2:
| ♂ ♀ | А1А2 | А1а2 | а1А2 | а1а2 |
| А1А2 | А1А1А2А2 черный | А1А1А2а2 темн. мулат | А1а1А2А2 темн. мулат | А1а1А2а2 мулат |
| А1а2 | А1А1А2а2 темн. мулат | А1А1а2а2 мулат | А1а1А2а2 мулат | А1а1а2а2 светл. мулат |
| а1А2 | А1а1А2А2 темн. мулат | А1а1А2а2 мулат | а1а1А2А2 мулат | а1а1А2а2 светл. мулат |
| а1а2 | А1а1А2а2 мулат | А1а1а2а2 светл. мулат | а1а1А2а2 светл. мулат | а1а1а2а2 белый |
Ответ: в F1 единообразие мулаты (генотип А1а1А2а2)
Расщепление в F 2: 1 – черный цвет кожи 4А + 0а – генотип А1А1А2А2
(фенотипы) 4 – темные мулаты 3А + 1а – генотипы 2А1А1А2а2; 2А1а1А2А2
6 – мулаты 2А + 2а – генотипы 1А1А1а2а2; 4А1а1А2а2; 1а1а1А2А2
4 – светлые мулаты 1А + 3а – генотипы 2А1а1а2а2; 2 а1а1А2А2
1 – белый 0А + 4а – генотипы а1а1а2а2
плоды, 1/16 овальные. Так как в потомстве 15/16 растений одинаковы по фенотипу, то речь идет о некумулятивной полимерии и в этом случае достаточно одного доминантного гена А для проявления треугольной формы плода, а овальная форма характерна для гомозиготного рецессива.
