Дигибридное и полигибридное скрещивания с примерами решений типовых задач

Скрещивание, при котором родительские формы анализируются по алле­лям двух генов, носит название дигибридного.

При полигибридном скрещивании родительские организмы анализируются по аллелям нескольких генов. Дигибридное скрещивание является частным случа­ем полигибридного скрещивания.

Классический пример анализа дигибридного скрещивания дал Г. Мендель, скрестивший две формы гороха, различающиеся одновременно по форме (круг­лые и морщинистые) и по окраске семян (семядолей) желтые и зеленые.

Задача1

На определение фенотипа и генотипа (детей) потомства по генотипу и фе­нотипу родителей.

У гороха гены, определяющие желтую окраску и гладкую форму семядо­лей, доминируют над генами зеленой окраски и морщинистой формой семян. Скрещены растения гороха, гомозиготные по желтой окраске и гладкой форме семян с растениями гороха с зеленой окраской и морщинистой формой семян. Определить фенотипы и генотипы потомства в первом поколении F1 и во вто­ром поколении F2 при скрещивании гибридов первого поколения между собой.

Решение

Обозначим гены:

Поскольку родители гомозиготны по аллельным генам, один по доминантным, другой по рецессивным, их генотипы: ААВВ - желтый гладкий, аавв - зеленый морщинистый.

Ответ: в первом поколении гибридные семена имеют желтый цвет и гладкую форму. Проявляется первый закон Г. Менделя - единообразия гибридов пер­вого поколения. Генотип гибридов F1 - АаВb - дигетерозиготные особи.

Затем растения, выращенные из семян дигетерозиготных по генотипу и желтых и гладких по фенотипу, т.е. потомки первого поколения подверглись самоопылению, и в результате получены гибридные семена второго поколения, в которых наблюдались всевозможные сочетания исследуемых признаков. Записываем генотипы родителей.

Дигетерозиготы, когда гены у особи расположены в разных парах хромосом, т.е. не сцеплены, образуют четыре типа гамет в равном соотношении.

F2

Для облегчения анализа потомства в F2 строим комбинационный квадрат, ко­торый дает наглядное представление о поведении наследственных факторов и определяемых ими признаков при скрещиваниях.

В решетке Пеннета по горизонтали выписываем все типы женских гамет, по вертикали - все типы мужских гамет. В клетках соединяем пересекающиеся гаметы и получаем генотипы F2.

При свободном сочетании 4 типов гамет у женской и мужской особей на­блюдается 16 комбинаций. В 9/16 реализуются два доминантных признака (А-В-желтые круглые), в 3/16 - первый признак доминирует, второй - рецессив­ный (A-bb-желтый морщинистый), еще 3/16 - первый признак рецессивный, второй - доминантный (ааВ- - зеленый гладкий), а в одном 1/16- оба признака рецессивные (aabb-зеленые морщинистые).

Расщепление по фенотипу наблюдается в следующем соотношении 9А-В-:3A-bb:3aaB-:laabb.

Г. Мендель получил четыре фенотипических класса в соотношении: 315 с гладкими желтыми семенами., 101 с морщинистыми желтыми, 108 с гладкими зелеными и 32 с зелеными морщинистыми.

Наряду с формами, имеющими сочетания признаков, свойственных для родителей и прародителей (А-В-желтые и круглые, aabb-зеленые и морщини­стые), проявляются и новые сочетания признаков в результате свободного ком­бинирования генов: это 3/16 A-bb желтые морщинистые, 3/16 ааВ- - зеленые и гладкие. Комбинирование генов и соответственно признаков можно объяснить поведением хромосом при мейозе. Негомологичные хромосомы в анафазу пер­вого деления расходятся независимо и могут комбинироваться в любых сочета­ниях.

Ответ: во втором поколении при самоопылении дигетерозигот наблюдает­ся расщепление по фенотипу 9/16 А-В- (желтые, гладкие):3/16 A-bb (желтые

морщинистые):3/16 ааВ- (зеленые, гладкие): 1/16 aabb (зеленые, морщинистые), 4 фенотипических класса.

Расщепление по генотипу:

lAABB:2AABb:lAAbb:2AaBB:4AaBb:2Aabb:laaBB:2aaBb:laabb, 9 генотипических классов.

Анализируя расщепление при дигибридном скрещивании, Г. Мендель обнаружил, что признаки наследуются независимо друг от друга — это тре­тий закон Менделя - закон независимого наследования признаков, или бо­лее строго, независимого комбинирования генов, который формулируется следующим образом: при скрещивании гомозиготных особей, анализируе­мых по двум (или более) парам альтернативных признаков, во втором по­колении (F₂) наблюдается независимое наследование и комбинирование признаков, если гены, определяющие их, расположены в различных парах гомологичных хромосом.

Если при дигибридном скрещивании произвести анализ полученных осо­бей во втором поколении по одному признаку (12А- : 4аа→ЗА- :1аа) х (12В-:4bb→ЗВ - :lbb) → 9A-B-:3A-bb:3aaB-:laabb, т.е. наблюдается известное соот­ношение по фенотипу 3:1. Можно вывести формулу полигибридного скрещи­вания (3+1)ⁿ. Формула числа гамет для гетерозигот, если гены не сцеплены 2ⁿ, где n число пар генов, анализируемых при скрещивании (n - степень гетерозиготности).

Дигетерозигота АаВЬ - 2² образует 4 сорта гамет в равном соотношении по 25 %, или по 1/4 части от единицы, если гены находятся в разных парах гомо­логичных хромосом. Тригетерозигота АаВЬСс - 2³=8, образует восемь типов гамет: ABC, AbC, Abe, аВС, аВс, АВс, abC, abc. При скрещивании тригетерозигот между собой образуются 64 комбинации, и расщепление в потомстве вклю­чает 8 классов с числовыми соотношениями: 27:9:9:9:3:3:3:1