Масса плода у одного сорта тыквы определяется тремя парами генов

Добавил пользователь Владимир З.
Обновлено: 21.09.2024

Вложение	Размер
anohina_sbornik_zadach_po_genetike.docx	99.67 КБ

Предварительный просмотр:

Государственное бюджетное общеобразовательное учреждение

средняя общеобразовательная школа №450 Курортного района Санкт-Петербурга

Решение задач по генетике

Взаимодействие неаллельных генов

Анохина Елена Викторовна,

учитель биологии высшей категории

ГБОУ СОШ № 450 Курортного района

Сборник включает задачи на взаимодействие неаллельных генов:

Комплементарность
Эпистаз
Полимерия

I Комплементарность – форма взаимодействия неаллельных генов, при которой признак формируется в результате суммарного сочетания продуктов их доминантных аллелей.

Имеет место при наследовании ореховидной гребня у кур, синей окраски баклажанов, зеленого оперения у волнистых попугайчиков и др.

Ореховидная форма гребня у кур обуславливается взаимодействием двух доминантных аллелей комплементарных генов А и В (А_В_) . Сочетание одного из этих генов в доминантном, а другого в рецессивном состоянии вызывает формирование либо розовидного ( А_bb ), либо гороховидного гребня ( aa_B ). У особей с генотипом aabb - листовидный (простой) гребень.

P ♀ AaBb х ♂ AaBb

9/16 – ореховидная форма гребня; 3/16 - розовидная форма гребня; 3/16 - гороховидная форма гребня; 1/16 – листовидная (простая) форма гребня.

Расщепление по фенотипу: 9 : 3 : 3 : 1

Темно-синяя окраска плодов баклажанов формируется в результате взаимодействия продуктов двух неаллельных доминантных генов А и В . Растения, гомозиготные по любому из соответствующих рецессивных аллелей a и b или по ним обоим, имеют белые плоды.

9/16 – синяя окраска плодов у баклажанов; 7/16 – белая окраска плодов у баклажанов.

Расщепление по фенотипу 9 : 7

При комплементарном действии генов расщепление по фенотипу может быть не только 9 : 3 : 3 : 1 и 9 : 7, но и 9 : 6 : 1 и 9 : 3 : 4.

Образцы решения задач:

При скрещивании белых морских свинок с черными потомство получается серое, а во втором поколении наблюдается расщепление 9 (серые) : 3 (черные) : 4 (белые).

Какой характер наследования окраски шерсти у морских свинок?
Какое потомство можно ожидать от скрещивания дигетерозиготного самца и гомозиготной по первому рецессивному и гетерозиготной по второму признаку самки?

А_bb – черная окраска

aaB_ и aabb – белая окраска

А_ B_ - серая окраска

P ♀ aaBb х ♂ Aa B b

Окраска шерсти наследуется по типу комплементарного взаимодействия генов;
В F 1 расщепление по фенотипу 3(серые) : 1 (черные) : 4 (белые)

Зоопарк прислал заказ на белых попугайчиков. Однако скрещивание имеющихся на ферме зеленых и голубых особей не давало белых попугайчиков.

Каковы генотипы птиц, которых не было на ферме?

P ♂ А_ B_ х ♀ aaB_

Заказ получен на попугайчиков, имеющих именно белый цвет. Но бесцветное оперение волнистых попугайчиков возникает только в том случае, если удастся создать дигоморецессивный генотип aabb .
Голубые попугаи имеют генотип либо aaBB , либо aaBb . Но если зеленый родитель не имеет дигетерозиготного генотипа, то излишни подробности о том, каков генотип голубого родителя

Подходящими производителями белых попугайчиков могут быть особи с генотипами АaBb и aaBb .

P ♂ АaBb х ♀ aaBb

Ответ: на ферме не было зеленых попугайчиков с генотипом АaBb и голубых попугайчиков с генотипом aaBb .

Эпистаз – форма взаимодействия неаллельных генов, при которой одна пара генов подавляет (не дает проявиться в фенотипе) другую пару генов.

Ген – подавитель называют эпистатичным, подавляемый ген – гипостатичным.

Если эпистатичный ген не имеет собственного фенотипического проявления, то он называется ингибитором и обозначается буквой I(i) .

Если эпистатичный ген - доминантный, то эпистаз также называется доминантным. Расщепление по фенотипу при доминантном может идти в отношении 12 : 3 : 1, 13 : 3, 7 : 6 : 3. Если эпистатичный ген - рецессивный, то эпистаз также называется рецессивным, и в этом случае расщепление по фенотипу может быть 9 : 3 : 4, 9 : 7, 13 : 3.

Примером доминантного эпистаза является наследование белой окраски плодов тыквы. При этом ген B отвечает за желтую окраску плодов тыкв, b – зеленую окраску , I – эпистатичный ген, подавляет B и b, вызывая белую окраску, ген i на формирование окраски влияния не оказывает.

Форма плода у тыквы может быть сферической, дисковидной или удлиненной и определяется 2 парами несцепленных генов.

А) При скрещивании растений тыквы с дисковидными плодами в потомстве было получено 121 растение с дисковидными плодами, 77 растений со сферическими плодами, 12 растений с удлиненными плодами. Определить тип наследования и написать схему скрещивания. Какое расщепление можно ожидать в анализирующем скрещивании и какое по фенотипу растение нужно использовать в качестве анализатора?

Б) При скрещивании тыквы с дисковидными плодами с тыквой с удлиненными плодами в потомстве получилось расщепление: 1 растение с дисковидными плодами, 2 растения со сферическими плодами, 1 растение с удлиненными плодами. Определить генотипы скрещиваемых растений и их потомков.

В) При скрещивании тыквы с дисковидными плодами с тыквой со сферическими плодами получено потомство, наполовину состоящее из растений с дисковидными плодами и наполовину – из растений со сферическими плодами. Определить генотипы скрещиваемых растений и их потомков.

Признаки, наследование которых мы рассматривали ранее, контролируются генами одной аллельной пары. Однако многие признаки живых организмов определяются взаимодействием двух или более пар генов, т. е. неаллельными генами. Основными типами взаимодействия неаллельных генов являются комплементарность, эпистаз и полимерия.

Комплементарность выражается в том, что доминантные гены разных аллелей совместно обусловливают появление нового признака, не определявшегося ни одним из этих генов по отдельности. Например, у льна доминантный ген одной аллели (А) определяет розовую окраску цветков, а доминантный ген другой аллели (В) — белую. Если в генотипе растения присутствуют оба доминантных аллеля, его цветки имеют голубую окраску. Таким образом, неаллельные гены А и В действуют комплементарно (взаимно дополняя друг друга), что приводит к формированию нового признака. Суть такого взаимодействия можно отразить в виде схемы.

Как видно из схемы, синтез голубого пигмента из неокрашенного предшественника (пропигмента) осуществляется в два этапа, каждый из которых катализируется особым ферментом. Присутствие этих ферментов в клетках лепестков льна определяется наличием в генотипе соответствующих генов — А и В. Так, ген А определяет наличие фермента, который превращает пропигмент в промежуточный продукт — пигмент розового цвета. Ген В обусловливает присутствие второго фермента, синтезирующего голубой пигмент из розового. Поэтому у растений, имеющих оба доминантных аллеля, в лепестках образуется конечный продукт — пигмент голубого цвета. Если отсутствует ген В (а значит, и соответствующий фермент), в клетках протекает лишь первая стадия — образование розового пигмента. В случае отсутствия гена А (или обоих доминантных аллелей) не осуществляется даже первый этап синтеза пигмента, и лепестки остаются белыми.

Рассмотрим скрещивание дигомозиготных растений льна, имеющих розовые (AAbb) и белые (aaBB) цветки (рис. 33-1.1). В первом поколении наблюдается единообразие гибридов. Все они имеют голубые цветки, что обусловлено наличием в генотипе как гена А, так и гена В. Во втором гибридном поколении происходит расщепление в соотношении 9 голубых : 3 розовых : 4 белых.

Комплементарное взаимодействие генов лежит в основе проявления ряда признаков у различных организмов. Так, по типу комплементарности взаимодействуют гены, контролирующие окраску коконов у тутового шелкопряда и цветков у душистого горошка, форму гребня у кур, цвет оперения у попугаев и т. д. В зависимости от особенностей фенотипического проявления генов в потомстве от скрещивания дигетерозигот могут наблюдаться различные варианты расщепления — 9 : 7, 9 : 3 : 4, 9 : 6 : 1, 9 : 3 : 3 : 1.

Например, у тыквы доминантные аллели А и В совместно приводят к появлению плодов дисковидной формы, а по отдельности — шаровидной. В то же время рецессивные аллели этих генов обусловливают удлиненную форму плодов. При скрещивании дигетерозиготных растений, имеющих дисковидные плоды, в потомстве происходит расщепление 9 : 6 : 1.

Сходным образом наследуется цвет оперения волнистых попугаев. Доминантный ген одной аллели (А) обусловливает у них голубую окраску перьев, а доминантный ген другой аллели (В) — желтую. При наличии в генотипе обоих доминантных аллелей (А и В) проявляется новый признак — зеленое оперение. Вместе с тем рецессивные аллели этих генов (a и b) определяют белую окраску перьев. Поэтому скрещивание зеленых дигетерозиготных особей приводит к расщеплению по цвету оперения среди потомков в соотношении 9 : 3 : 3 : 1.

Эпистаз — тип взаимодействия, при котором ген одной аллели подавляет проявление генов другой аллельной пары. Такие гены, блокирующие фенотипическое проявление других неаллельных генов, называются эпистатическими, генами-ингибиторами или супрессорами. Подавляемые гены, в свою очередь, получили название гипостатических. В зависимости от того, доминантным или рецессивным является ген-ингибитор, различают доминантный и рецессивный эпистаз.

Примером доминантного эпистаза может служить взаимодействие двух аллелей, определяющих масть (окраску) лошадей. Так, доминантный ген одной аллельной пары (А) обусловливает вороную (черную) масть лошади, а рецессивный ген (а) — рыжую. Однако эти гены могут проявиться фенотипически только при отсутствии в генотипе лошади доминантного гена другой аллели — ингибитора (I). При наличии ингибитора проявление генов вороной и рыжей масти подавляется. В рассматриваемом примере ген-супрессор имеет собственное фенотипическое проявление: в случае его присутствия у особей развивается серая окраска.

Рассмотрим скрещивание дигетерозиготных лошадей (рис. 33-1.2). Они имеют серую масть, что обусловлено наличием в генотипе доминантного гена-супрессора (I). В потомстве от скрещивания наблюдается расщепление 12 : 3 : 1. Все особи, содержащие в генотипе эпистатический ген (9A—I— и 3aaI—), наследуют серую масть. У жеребят, не имеющих гена I, проявляется вороная либо рыжая окраска в соотношении 3 вороные (3A–ii) к 1 рыжей (1aaii).

Если ген-супрессор является рецессивным, то взаимодействие неаллельных генов протекает по типу рецессивного эпистаза (криптомерии). Такое взаимодействие наблюдается, например, при наследовании цвета семян фасоли. У этого растения красная окраска семян (А) доминирует над желто-коричневой (а). Проявление рецессивного ингибитора (i) ведет к блокировке действия генов красной и желто-коричневой окраски, и семена оказываются белыми. Однако действие рецессивного эпистатического гена может проявиться только при отсутствии в генотипе соответствующего ему доминантного аллеля (I). В случае наличия такого гена действие супрессора подавляется. Так, скрещивание дигетерозиготных растений фасоли приводит к расщеплению среди потомков в соотношении: с красными, с желто-коричневыми и с белыми семенами .

Эпистаз наблюдается при наследовании многих признаков живых организмов. При различных формах эпистаза и разных особенностях проявления генов расщепление в потомстве от скрещивания дигетерозиготных особей может составлять 13 : 3, 12 : 3 : 1 или 9 : 3 : 4.

Полимерия — взаимодействие, при котором гены двух или более аллелей проявляются сходным образом, определяя развитие одного и того же признака. В случае полимерии неаллельные гены, контролирующие тот или иной признак (полимерные гены), принято обозначать одинаковыми буквами с цифровыми индексами. При этом гены каждой аллельной пары имеют одинаковый индекс. Например: А₁, а₁ — доминантный и рецессивный аллели первой пары генов, А₂, а₂ — второй пары и т. д. Известны две разновидности полимерии.

При некумулятивной полимерии доминантный признак проявляется в полной мере при наличии в генотипе хотя бы одного доминантного гена. Иными словами, количество доминантных генов не влияет на степень выраженности признака. Так, у пастушьей сумки форма плодов определяется двумя парами полимерных генов. При этом рецессивный признак — овальные плоды проявляется только у растений, имеющих генотип а₁а₁а₂а₂. Если в генотипе присутствует хотя бы один доминантный ген (неважно какой именно — А₁ или А₂), растение обладает доминантным признаком — плодами треугольной формы.

Скрещивание доминантной и рецессивной дигомозигот (рис. 33-1.3) приводит к появлению в первом поколении дигетерозиготных гибридов с треугольными плодами (А₁а₁А₂а₂). Во втором поколении наблюдается расщепление в соотношении 15 : 1.

В случае кумулятивной полимерии степень выраженности доминантного признака определяется количеством доминантных генов в генотипе. Чем больше таких генов, тем сильнее проявляется данный признак. Например, у пшеницы определенных сортов окраска зерен контролируется тремя парами неаллельных генов. Растения с генотипом а₁а₁а₂а₂а₃а₃ имеют белые зерна, а обладающие генотипом А₁А₁А₂А₂А₃А₃ — темно-красные. У растений с другими генотипами наблюдаются различные промежуточные варианты окраски, зависящие от числа доминантных генов. Так, наличие в генотипе только одного доминантного гена обусловливает бледно-розовый цвет зерен, двух — розовый, трех — светло-красный и т. д.

Установлено, что по типу кумулятивной полимерии наследуются многие количественные признаки организмов: рост человека, цвет его кожи (т. е. количество меланина), яйценоскость кур, молочность коров, содержание сахарозы в корнеплодах сахарной свеклы, белков в эндосперме семян злаков и др.

Многие признаки живых организмов определяются взаимодействием неаллельных генов. Основными типами такого взаимодействия являются комплементарность, эпистаз и полимерия. При комплементарном действии доминантные гены разных аллелей вместе обусловливают появление нового признака, не определявшегося ни одним из этих генов по отдельности. В случае эпистаза ген одной аллели (эпистатический ген) подавляет проявление генов другой аллельной пары. В зависимости от того, доминантным или рецессивным является эпистатический ген, различают доминантный и рецессивный эпистаз. Полимерия заключается в том, что гены двух или более аллелей проявляются сходно, определяя развитие одного и того же признака. При кумулятивной полимерии степень проявления доминантного признака зависит от числа доминантных генов, при некумулятивной наличие даже одного доминантного гена ведет к полному проявлению доминантного признака.

1. Укажите типы взаимодействия неаллельных генов:

Кодоминирование , эпистаз, полимерия, полное доминирование, неполное доминирование, комплементарность.

2. Что представляет собой комплементарное взаимодействие неаллельных генов? Приведите примеры.

3. В чем заключается действие эпистатических генов? Чем доминантный эпистаз отличается от рецессивного?

4. Что такое полимерия? В чем состоит различие между кумулятивной и некумулятивной полимерией?

5. Какие варианты расщепления могут наблюдаться в потомстве от скрещивания дигетерозигот в случае взаимодействия неаллельных генов по типу: а) комплементарности; б) эпистаза; в) некумулятивной полимерии?

6*. У хомяков коричневая окраска шерсти определяется одним доминантным геном, а абрикосовая — другим. Данные гены расположены в разных парах хромосом, их рецессивные аллели приводят к появлению белой окраски. Если же в генотипе хомяка присутствуют оба неаллельных доминантных гена, появляется новый признак — черная окраска. От скрещивания абрикосового самца с коричневой самкой родился детеныш с белой шерстью. Установите генотипы родительских особей. Какое потомство можно ожидать у них в дальнейшем?

7*. Окраска шерсти собак породы лабрадор контролируется двумя аллелями, локализованными в разных парах хромосом. Гены одной аллельной пары обусловливают развитие черной или коричневой окраски, при этом черная масть полностью доминирует над коричневой. В другой аллельной паре рецессивный ген обладает эпистатическим действием. Он подавляет проявление генов черной и коричневой окраски, обусловливая развитие шерсти светло-бежевого цвета. Дигетерозиготную особь скрестили с рецессивной дигомозиготной. Какой фенотип имеют скрещиваемые особи? Какова вероятность появления в их потомстве щенков, имеющих: а) черную; б) коричневую; в) светло-бежевую шерсть?

8*. Допустим, что у растений определенного вида длина лепестков определяется двумя парами полимерных генов, расположенными в негомологичных хромосомах. Особи с длиной лепестков 40 мм имеют полностью доминантный генотип, а с длиной 20 мм — полностью рецессивный. Растения с другими генотипами имеют лепестки длиной 35, 30 или 25 мм. Какова длина лепестков у дигетерозиготных растений? Какое расщепление в потомстве будет наблюдаться при скрещивании этих растений между собой?

Вы уже знаете о том, что гены могут взаимодействовать друг с другом по типу полного и неполного доминирования. Однако, в генетике встречается масса других примеров взаимодействия генов. В этой статье мы затронем те, которые ранее не обсуждались.

Кодоминирование

Кодоминирование - взаимодействия аллельных генов, при котором в гетерозиготном состоянии могут оказаться два доминантных гена одновременно, при этом каждый ген отвечает за свой признак.

Наиболее распространенным примером кодоминирования является наследование групп крови у человека.

Решим пару задач, которые укрепят понимание темы.

Пример решения задачи №1

"Родители имеют II и III группы крови, гетерозиготны. Какие группы крови можно ожидать у их детей?"

Гетерозиготный генотип матери - I A i 0 и генотип отца - I B i 0 . Составим схему решения для такого случая.

Итак, в результате такого брака может получиться ребенок с любой группой крови, в чем мы убедились.

Пример решения задачи №2

"Дигетерозиготная по B (III) группе и положительному резус-фактору вступила в брак с таким же мужчиной. Какое расщепление по фенотипу можно ожидать у детей?"

Сходу понятно, что гетерозиготы по III (B) группе крови будут записаны I B i 0 . Резус-фактор для нас новое понятие - это белок, находящийся на поверхности эритроцита (тогда говорят, что резус-фактор положителен), или отсутствующий (тогда у человека резус-фактор считается отрицательным). Генотипы записываются так:

Резус-фактор положителен: Rh + Rh + , Rh + rh -
Резус-фактор отрицателен: rh - rh -

В данной задаче сказано, что "дигетерозиготна по . и положительному резус-фактору" - значит, резус фактор будет записывать в генотипе - Rh + rh - .

Обратите внимание, что ошибкой является записать рецессивный ген перед доминантным. За такое могут снять балл на экзамене: aA, bB, i 0 I A , rh - Rh + . Правильный вариант записи: Aa, Bb, I A i 0 , Rh + rh - .

9 потомков : положительный резус-фактор, III (B) группа крови
3 потомка : положительный резус-фактор, I (0) группа крови
3 потомка : отрицательный резус-фактор, III (B) группа крови
1 потомок : отрицательный резус-фактор, I (0) группа крови

Расщепление по фенотипу в данном случае получилось: 9:3:3:1. Здесь проявляется III закон Менделя - закон независимого наследования, так как гены, отвечающие за группу крови и резус-фактор, находятся в разных хромосомах.

Комплементарность

Комплементарность - тип взаимодействия неаллельных генов, при котором развитие признака определяется не одной, а двумя или более парами неаллельных генов, располагающихся в разных хромосомах.

Неаллельные гены - это гены, расположенные в разных локусах хромосом, которые отвечают за разные признаки. В генетике случается такое, что один неаллельный ген может влиять на другой (ген a подавляет действие гена B). В этом разделе статьи мы подробно разберемся с подобным взаимодействием и рассмотрим задачи, которые могут встретиться.

Таким образом, развитие признака определяется именно сочетанием генов друг с другом. Здесь логичнее подчеркнуть совместное действие генов, нежели чем сказать, что доминантный ген подавляет рецессивный - при комплементарности это не совсем так.

В каждой задаче свой случай комплементарного взаимодействия генов. Чтобы успешно их решать, надо помнить, что такое явление, как комплементарность, в принципе, возможно, и быть внимательным при написании генотипов особей и их гамет.

Пример решения задачи №3

Наследование слуха у человека определяется двумя доминантными генами из разных аллельных пар, один из которых детерминирует развитие слухового нерва, а другой – улитки. Определить вероятность рождения глухих детей, если оба родителя глухие, но по разным генетическим причинам (у одного отсутствует слуховой нерв, у другого улитка). По генотипу оба родителя являются дигомозиготными.

Здесь проявляется I закон Менделя - закон единообразия гибридов первого поколения. Возможен только один вариант генотипа ребенка от такого брака. У ребенка будет развит и слуховой нерв, и улитка - ребенок не будет глухим, в отличие от родителей.

Эпистаз

Эпистаз (противоположное действие генов) - явление, при котором один ген аллельной пары (супрессор) в доминантном (доминантный эпистаз) или рецессивном (рецессивный эпистаз) состоянии может подавлять развитие признака, за развитие которого отвечает другая пара генов.

Широко известным примером рецессивного эпистаза является Бомбейский феномен, названный так в результате зафиксированного случая в индийском городе Бомбеи. Доктор Бхенде обнаружил, что у людей рецессивных по гену h (hh) на поверхности эритроцитов не синтезируются агглютиногены - в результате этого они могут быть универсальными донорами.

Говоря проще о Бомбейском феномене: у людей с генотипом hh всегда обнаруживается первая группа крови при любом генотипе - I A I A , I B I B , I A I B . Ген h подавляет гены I A и I B - на поверхности эритроцитов не образуются агглютиногены A и B.

Пример решения задачи №4

"Редкий рецессивный ген (h) в гомозиготном состоянии обладает эпистатическим действием по отношению к генам I A , I B и изменяет их действие до I группы крови (бомбейский феномен). Определите возможные группы крови у детей, если у мужа II гомозиготная, у жены IV и оба родителя гетерозиготны по эпистатическому гену"

Вероятность рождения детей с i(0) группой крови в данном случае равна 2/8, или 1/4 (25%). Генотипами, у которых будет i(0) группа крови являются: I A I A hh и I A I B hh. Эпистатический рецессивный ген hh в гомозиготном состоянии всегда приводит к i(0) группе крови.

Полимерия

Полимерией называют зависимость определенного признака организма от нескольких пар аллельных генов, обладающих схожим действием. Такие гены называются полимерными. Часто выраженность признака зависит от соотношения доминантных и рецессивных аллелей - то есть чем больше доминантных генов, тем более выражен признак.

У человека полимерное действие генов заложено в наследовании количественных признаков (вес, рост, цвет кожи, давление).

Пример решения задачи №5

"Цвет кожи у мулатов наследуется по типу полимерии. При этом данный признак контролируется 2 аутосомными несцепленными генами. Сын белой женщины и негра женился на белой женщине. Может ли этот ребенок быть темнее своего отца?"

В данном случае полимерия проявляется в том, что чем больше доминантных генов в генотипе (A и B), тем более темный цвет кожи имеет человек. Это правило мы и применим для решения.

В результате первого брака (вспоминаем закон единообразия Менделя) получается AaBb - средний мулат. По условиям задачи он берет в жены белую женщину aabb. Очевидно, что в этой семье ребенок не может быть темнее своего отца: дети могут быть средними мулатами (AaBb), как отец, светлыми мулатами (aaBb, Aabb), либо белыми, как мать (aabb).

Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.

Читайте также: