Анализирующее скрещивание по двум парам признаков

Анализирующее скрещивание

Анализирующее скрещивание используется для выяснения неизвестного генотипа одного из родителей. Генотип может быть неизвестен, когда по фенотипу нельзя сделать однозначный вывод о породившем его генотипе. Например, при полном доминировании экземпляры с генотипами AA и Aa имеют одинаковый фенотип.

В качестве второго родителя при анализирующем скрещивании выступает так называемый анализатор – особь с исключительно рецессивными аллелями по исследуемым генам. Он образует гаметы только одного типа. На фоне рецессивных аллелей становятся «видны» аллели первого родителя.

При анализирующем скрещивании расщепление по фенотипу совпадает с расщеплением по генотипу, что позволяет сделать вывод о генотипе исследуемого родителя.

Например, имеется особь с доминантным фенотипом и неизвестным генотипом: A- (вместо знака «-» может быть аллель a или A). При скрещивании с рецессивным экземпляром aa возможны два случая:

Все гибриды первого поколения (F₁) будут иметь доминантный фенотип. В этом случае исследуемый экземпляр имел генотип AA, так как он образует гаметы одного типа – с доминантным аллелем. При сочетании с рецессивным аллелем анализатора образуются только генотипы Aa.

Половина F₁ будет иметь доминантный признак, половина – рецессивный. В этом случае генотип родителя Aa, так как он образует гаметы двух типов в равных количествах – с аллелем A и аллелем a. При сочетании с рецессивным аллелем анализатора образуются генотипы Aa и aa, имеющие разный фенотип.

При дигибридном анализирующем скрещивании зачастую можно сделать вывод не только о генотипе родителя, но и о сцеплении генов. Например, имеется особь доминантная по двум признакам: A-B-. Ее генотип может быть AABB, AaBB, AABb, AaBb.

В случае генотипа AABB все потомки от анализирующего скрещивания будут иметь генотип AaBb и такой же как у исследуемого родителя фенотип. Сделать вывод о сцепленности генов A и B, т. е. локализации их в одной хромосоме, нельзя.

Генотип AaBB образует гаметы AB и aB в равных количествах. При сочетании с гаметами ab анализатора образуются в равных соотношениях генотипы AaBb и aaBb, имеющие разный фенотип по первому гену, а значит исследуемый родитель был по нему гетерозиготой, в то время как по первому – доминантной гомозиготой. Здесь также нельзя сделать вывод о сцеплении генов.

В случае AABb генотипы F₁ будут AaBb и Aabb. Случай аналогичен предыдущему, за исключением того, что исследуемый организм был гетерозиготен по второму признаку.

Если же генотип исследуемой особи AaBb, то при отсутствии сцепления она образует четыре типа гамет AB, aB, Ab, ab в равных количествах, что при анализирующем скрещивании даст четыре генотипа AaBb, aaBb, Aabb, aabb. У всех четырех фенотипы будут разные и соотношение между ними будет 1 : 1 : 1 : 1.

Однако, если, например, аллели A и B сцеплены между собой в одной хромосоме, а аллели a и b в другой, то образуются гаметы только двух типов AB и ab. Половина F₁ будет AaBb, вторая половина – aabb.

На самом деле такое полное сцепление редкость. Из-за того, что при мейозе протекает кроссинговер и гомологичные хромосомы обмениваются участками, какой-то процент гамет будет содержать рекомбинантные хромосомы Ab и aB. Однако их будет меньше, чем «нормальных». В результате даже при сцеплении генов образуются четыре фенотипа, но их соотношение далеко не 1 : 1 : 1 : 1. Генотипов AaBb и aabb будет больше, рекомбинантных Aabb и aaBb – меньше.

Сцепленными могут оказаться аллели A и b, в то время как аллель a будет сцеплена с B. В этом случае, если не учитывать кроссинговер, образуются гаметы Ab и aB. Результатом анализирующего скрещивания будут генотипы Aabb и aaBb.

С учетом кроссинговера этих генотипов будет больше, меньше будет AaBb и aabb.

Таким образом, по наблюдаемым результатам анализирующего скрещивания можно сделать вывод о генотипе исследуемого родителя, а также о наличии определенных групп сцепления генов.

Источник

Законы Менделя

С него часто начинаются генетические задачи (в качестве первого скрещивания). Этот закон гласит о том, что при скрещивании гомозиготных особей, отличающихся одной или несколькими парами альтернативных признаков, все гибриды первого поколения будут единообразны по данным признакам.

Анализирующее скрещивание

Анализируя полученное потомство, можно сделать вывод о генотипе гибридной особи.

Неполное доминирование

«При скрещивании гетерозиготных гибридов (Aa) первого поколения F₁ во втором поколении F₂ наблюдается расщепление по данному признаку: по генотипу 1 : 2 : 1, по фенотипу 3 : 1″

В нем речь идет о дигибридном скрещивании, то есть мы исследуем не один, а два признака у особей (к примеру, цвет семян и форма семян). Каждый ген имеет два аллеля, поэтому пусть вас не удивляют генотипы AaBb 🙂 Важно заметить, что речь в данном законе идет о генах, которые расположены в разных хромосомах.

Запомните III закон Менделя так: «При скрещивании особей, отличающихся друг от друга по двум (и более) парам альтернативных признаков, гены и соответствующие им признаки наследуются независимо друг от друга, комбинируясь друг с другом во всех возможных сочетаниях.

Очевидно, что расщепление по фенотипу среди гибридов второго поколения составляет: 9:3:3:1.

Пример решения генетической задачи №1

Доминантный ген отвечает за развитие у человека нормальных глазных яблок. Рецессивный ген приводит к почти полному отсутствию глазных яблок (анофтальмия). Гетерозиготы имеют глазное яблоко малых размеров (микрофтальмия). Какое строение глазных яблок будет характерно для потомства, если оба родителя страдают микрофтальмией?

Пример решения генетической задачи №2

Полидактилия и отсутствие малых коренных зубов передаются как аутосомно-доминантные признаки. Гены, отвечающие за развитие этих признаков, расположены в разных парах гомологичных хромосом. Какова вероятность рождения детей без аномалий в семье, где оба родителя страдают обеими болезнями и гетерозиготны по этим парам генов.

В данном случае мы построим решетку Пеннета, которая сделает генотипы потомства более наглядными. Вы видите, что на потомстве буквально нет ни одного живого места: почти все 16 возможных потомков больны либо одним, либо другим заболеванием, кроме одного, aabb. Вероятность рождения такого ребенка очень небольшая 1/16 = 6.25%.

Пример решения генетической задачи №3

У голубоглазой близорукой женщины от брака с кареглазым мужчиной с нормальным зрением родилась кареглазая близорукая девочка и голубоглазый мальчик с нормальным зрением. Ген близорукости (A) доминантен по отношению к гену нормального зрения (a), а ген кареглазости (D) доминирует над геном голубоглазости (d). Какова вероятность рождения в этой семье нормального кареглазого ребенка?

Первый этап решения задачи очень важен. Мы учли описания генотипов родителей и, тем не менее, белые пятна остались. Мы не знаем гетерозиготна (Aa) или гомозиготная (aa) женщина по гену близорукости. Такая же ситуация и с мужчиной, мы не можем точно сказать, гомозиготен (DD) он или гетерозиготен (Dd) по гену кареглазости.

Аутосомно-доминантный тип наследования

Я не забыл о том, что по ходу изучения генетики вас надо научить видеть различные варианты наследования на генеалогическом древе (родословной) =) Из предыдущей статьи мы узнали о том, как выглядит и чем характеризуется аутосомно-рецессивный тип наследования, сейчас поговорим об аутосомно-доминантном, с которым мы столкнулись в задачах выше.

© Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2021

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.

Источник

Суть метода

В геноме любого организма заключены два гена, отвечающие за один признак. Такие гены называются аллельными. У гибрида с гомозиготным набором AA, и гетерозиготным — Аа проявляться будет только доминантный признак. Поэтому фенотип этих особей одинаковый.

Анализатор всегда представлен гомозиготой и может создавать только рецессивные гаметы, которые передаются потомкам. Смысл этого метода анализа заключается в том, что на фоне рецессивных гамет становятся видны аллели проверяемой особи. Так, при скрещивании гомозиготного родителя, потомки будут иметь гетерозиготный набор хромосом Аа. Значит, их фенотип будет полностью совпадать с фенотипом родителя.

Если особь гетерозиготна, то генотип потомков расщепится на Аа и аа в одинаковом соотношении. По фенотипу гибриды будут так же относится друг к другу, как и по генотипу. Кратко сущность метода можно описать так, для анализирующего скрещивания характерно совпадение расщеплений по генотипу и фенотипу.

Закон чистоты гамет

Этот закон был сформулирован на основе исследований австрийского ботаника Грегора Менделя. Свои данные ученый получил на примере наследования у растения гороха. Он изучал передачу двух признаков — цвета семян и формы кожуры. Такой тип скрещивания, когда у особей отличаются два признака, называется дигибридным.

У гороха доминируют желтый цвет и гладкая форма семян. Рецессивными признаками являются зеленый цвет и морщинистая кожура. В результате опыления между доминантным растением и рецессивным, получались единообразные гибриды с желтыми гладкими семенами.

От последующего перекрещивания гибридов между собой появлялись потомки четырех фенотипических типов. Желтые семена с гладкой кожурой, желтые с морщинистой кожурой, зеленые с гладкой формой и зеленые с морщинистой формой. Соотношение между зеленым цветом и желтым было 1:3. Аналогично относились друг к другу семена морщинистые и гладкие.

Эти значения совпадали со значениями, полученными ранее при моногибридном скрещивании, когда растения отличались только одним признаком. Из этого Мендель сделал выводы, что при дигибридном скрещивании каждый признак наследуется отдельно по правилам моногибридного соединения. Позднее, по этим данным, был сформулирован закон независимого наследования или закон чистоты гамет.

Сцепленные гены

Данные, полученные Менделем, не воспроизводятся в случае, когда гены, отвечающие за разные признаки, находятся в одной хромосоме. Их называют сцепленными. Определить локализацию ген в хромосоме позволяет анализирующее скрещивание дигетерозиготы. Дигетерозигота — это особь, гетерозиготная по двум парам альтернативных генов. Генотип дигетерозиготной особи записывается АаBв. При соединении дигетерозиготы с рецессивной димонозиготой возможны два пути протекания процесса.

В опытах на определение генотипа можно наблюдать за неограниченным числом генов. Соединение особей, отличных по трем и более признакам называется полигибридным. Например, при использовании тригетерозиготы, ее генотип обозначается АаВвСс.

Практическое применение

Метод анализирующего скрещивания нашел широкое применение в селекции. Его используют для получения полных данных о генотипе исследуемой особи. Схема анализа генотипа одинакова для всех организмов, что делает метод универсальным. При выведении новых сортов растений и пород животных проводятся два вида скрещивания: реципрокное и возвратное.

Возвратное скрещивание, или беккрос, — это соединение гибрида с одним из родителей. Он необходим для того, чтобы:

Реципрокное скрещивание проводят, чтобы определить, какой ген сцеплен с полом. Для этого дочерние гибриды заново соединяют с материнской и отцовской особью.

В зависимости от пола родителя скрещивания носят названия прямое и обратное соответственно. Результаты этих двух действий будут одинаковыми, если ген расположен в аутосоме. Если же он сцеплен с половой хромосомой, то результаты будут отличаться друг от друга.

Источник

Моно- и дигибридное скрещивание. Законы Менделя

теория по биологии 🌿 основы генетики

Гибридологический метод

Создателем современной генетики считается австрийский биолог, ботаник и монах Грегор Мендель. Свои исследования Г. Мендель проводил на горохе. Ученый использовал гибридологический метод. Вы, наверное, сталкивались с понятием «гибрид», его часто указывают на упаковках семян. Гибрид – потомство, полученное в результате скрещивания особей, отличных по одному или нескольким признакам. На рынке можно встретить инжирный персик, а в животноводстве – мула (гибрид лошади и осла). Самцы мула стерильны и потомства не приносят.

Вернемся к Грегору Менделю и гороху. Как говорилось ранее, он использовал в своих опытах горох, но не любой, а только чистые линии – группы организмов, имеющих некоторые признаки, которые полностью передаются потомству в силу генетической однородности всех особей. В качестве такого признака был выбран цвет горошин: одна линия была только зеленая во всех поколениях, а друга – желтая.

Таким образом Мендель скрещивал разные родительские особи гороха и далее подсчитывал результаты по некоторым признакам: количество гороха с желтой/зеленой кожурой, гладкие горошины и морщинистые, карликовое растение/нормальное/высокое и так далее. Ученый использовал 22 чистых линии и около 10.000 растений бобового.

Моногибридное скрещивание

Такое скрещивание было выбрано первым для опытов. Моногибридное скрещивание – скрещивание особей, отличающихся друг от друга лишь одним признаком. Ген, в котором заключена информация об этом одном из признаков называется аллельным геном или аллелью.

В зависимости от комбинации генов в паре, организм может быть гомозиготным или гетерозиготным. В первом случае оба гена несут одну разновидность признака, во втором – две разные. Гомозиготами будут являться горох, оба аллели которого несут окраску только желтого или только зеленого цвета. Гетерозиготами – те, у которых один ген несет желтый цвет, а другой – зеленый.

Есть доминантные и рецессивные гены. Первые преобладают, вторые – подавляются. Посмотрим на схему моногибридного скрещивания выше и разберемся в некоторых правилах записи.

Здесь мы видим 2 признака: цвет и текстуру кожуры. Разные типы признаков обозначаются разными буквами. Например, желтый – А, зеленый – В. Доминантные признаки записываются заглавными буквами, а рецессивные – строчными. Один ген аллели – одна буква.

Исходя из этого, монозиготы могут быть либо аа (рецессивная гомозигота), либо АА (доминантная монозигота).

Запись начинается с родителей, в задачах пишется «Р:» и перечисляются предки. Между ними ставится знак скрещивания «х».

Следующей строкой идут гаметы, обозначаются «G:» и перечисляются гаметы каждого из родителей.

Затем пишется потомство. Если это первое поколение, то «F₁», если дальше, то цифра соответствует очередности. Здесь должны быть все версии потомков. Так как при скрещивании монозигот у нас были только гаметы А и а, то вариант всего один: Аа. Это гетерозигота. Так как по условию желтый цвет доминирует над зеленым, то горошины будут желтыми.

Законы Менделя

В результате такого скрещивания Мендель открыл закон единообразия гибридов первого поколения. Он гласит: при скрещивании двух гомозиготных организмов, отличающихся друг от друга только по одному признаку, все гибриды первого поколения будут иметь признак одного из родителей, и поколение по этому признаку будет единообразно.

Далее Мендель продолжил изучать потомство гороха, теперь он скрестил то самое единообразное поколение.

Так Мендель вывел закон расщепления. Из него следует, что при скрещивании потомков первого поколения, во втором снова появляются особи с рецессивным признаком, эти особи составляют 1: 4 часть от всего числа потомков второго поколения.

Фенотип – внешнее проявление признака.

Исходя из этого же скрещивания, Мендель вывел еще один закон. Закон чистоты гамет: при образовании гамет в каждую пару попадает только один из двух «элементов наследственности», отвечающих за данный признак. На эту мысль его натолкнуло именно появление одной части зеленых горошин. Мендель сделал выводы о том, что гены из пары не пропадают бесследно, а передаются в следующее поколение.

Ранее мы говорили о том, что доминирующий признак подавляет рецессивный. Если у гороха генотип Аа, где доминирующий цвет желтый, то горошины будут этого цвета. Однако, все не всегда так однозначно.

Если скрестить пурпурные и белые цветы ночной красавицы, то гетерозиготное потомство приобретет отличный от родителей цвет: розовый. По закону неполного доминирования при скрещивании доминантной и рецессивной гомозигот, все особи в потомстве проявят либо признаки родителей, либо промежуточный признак.

Если скрещиваются организмы, отличающиеся друг от друга не по одному признаку (моногибридное), а по двум, то скрещивание называется дигибридным.

Для своих опытов в этом направлении Мендель взял горох двух цветов и двух фактур.

Независимое наследование признаков

Родители были доминантной и рецессивной гомозиготами. В первом поколении горошины желтые и гладкие, гетерозиготы. Так как при скрещивании двух гетерозигот по обоим признакам от каждого родителя по 4 варианта гамет, то удобно воспользоваться решеткой Пеннета. Для этого гаметы одного родителя записывают по горизонтали, а второго – по вертикали. Затем на пересечениях заполняются ячейки решетки.

Если пересчитать количество потомков каждого фенотипа, то получится следующее:

9 шт. – желтый гладкий

3 шт. – желтый морщинистый

3 шт. – зеленый гладкий

1 шт. – зеленый морщинистый

Так Мендель пришел к закону независимого наследования признаков, из которого следует, что при дигибридном скрещивании гены и признаки, за которые отвечают эти гены, наследуются независимо друг от друга.

Источник

Законы Г. Менделя. Анализирующее скрещивание

Краткий конспект по теме «Законы Г. Менделя. Анализирующее скрещивание» является приложением к учебно-методической разработке и включает краткие теоретические сведения и проблемные ситуации при изучении материала.

Просмотр содержимого документа
«Законы Г. Менделя. Анализирующее скрещивание»

Краткое содержание темы занятия

Тема 4.1. I и II законы Г. Менделя. Анализирующее скрещивание

Генетика – наука о наследственности и изменчивости.

Наследственностью называется свойство организмов повторять в ряду поколений сходные признаки. Сохраняются и передаются не сами признаки, а генетическая информация о признаках, закодированная в ДНК. Редупликация молекул ДНК является основой наследственности. Наследственность объясняет сохранение видов во времени и пространстве.

Изменчивость – явление противоположное наследственности и заключается в изменении наследственных задатков.

Возникает изменчивость под влиянием внешней среды (мутации) и в результате комбинативной изменчивости.

Новые свойства организма проявляются только благодаря изменчивости, но она лишь тогда играет роль в эволюции, когда появившиеся изменения сохраняются в последующих поколениях, т.е. наследуются.

Этапы развития генетики

I этап характеризуется изучением наследственности на уровне организмов.

Ознаменовался открытием Г. Менделем законов наследования, которые отражены в его докладе «Опыты над растительными гибридами» (1865г).

Его законы не были поняты и только в 1900г. Тремя учеными: де Фриз (Голландия), Чермак (Австрия), Корренс (Германия) – были вновь переоткрыты независимо друг от друга, с этого года началось развитие генетики как науки.

II этап характеризуется изучением наследственности на клеточном уровне (цитогенетика).

1910-1911гг. Томас Морган установил, что хромосомы являются наследственным аппаратом; гены располагаются в хромосомах в линейном порядке, образуя группу сцепления. Эти положения являются основой хромосомной теории, созданной им.

III этап отражает достижения молекулярной биологии. Сформулирована теория: 1 ген – 1 фермент – 1 признак (Бидл, Татум,1948 г.). Все наши признаки определяются через синтез белков – гласит теория.

1944 год О. Эвери и др. выяснили, что ДНК отвечает за наследственность организмов.

1953 год Д. Уотсон и Ф. Крик создают структурную модель ДНК в форме двойной спирали.

1956 год А. Леван и Джо-Хин Тьо обнаружили 46 хромосом в клетках человека, что вызвало бурное развитие цитогенетики человека.

2000 год Проект Человеческий Геном – международный научно-исследовательский проект, расшифрована последовательность нуклеотидов молекулы ДНК.

Элементарными единицами наследственности являются гены. Место положения гена в хромосоме называется локусом.

В соматических клетках все хромосомы парные. Гены, находящиеся в одних и тех же локусах гомологичных хромосом, образуют аллель и называются аллельными. Следовательно, за один признак отвечает два гена (мать, отец).

Они могут комбинироваться самым различным образом:

А А Организм гомозиготный по доминантному признаку

А а Организм гетерозиготный

а а Организм гомозиготный по рецессивному признаку

Организмы, у которых в гомологичных хромосомах одинаковые гены одного аллеля (АА, аа) называются гомозиготными, у которых разные (Аа) – гетерозиготные.

У гетерозиготных организмов чаще всего проявляется признак одного из аллельных генов.

Ген, признак которого проявляется в гетерозиготном состоянии, называется доминантным геном. Ген, действие которого подавлено в гетерозиготном состоянии, называется рецессивным геном и проявляется он только в гомозиготном состоянии (аа).

Генотип – совокупность генов организма в диплоидном наборе хромосом. Генотип определяет развитие данного организма.

Фенотип – результат взаимодействия всех генов организма друг с другом и различными факторами среды, совокупность всех признаков, присущих данному организму.

Гибридологический метод (метод скрещивания)

Законы Г. Менделя являются основой современной генетики. Он впервые доказал, что признаки не появляются вновь, а передаются из поколения в поколение. Он впервые использовал разработанный им метод, получивший название гибридологического анализа.

Учитывается не весь комплекс признаков у родителей и гибридов, а анализируются альтернативные (взаимоисключающие) признаки.

Проводится точный количественный учет каждого признака.

Прослеживается не только I поколение от скрещивания, но и последующие.

Скрещивание, в котором родительские особи исследуются по одной наследственно отличающийся паре признаков (желтый-зеленый), называется моногибридным, по двум – дигибридным, по многим – полигибридным.

Правило чистоты гамет

Т.к. все хромосомы в соматических клетках парные, то и генотипическую формулу по одному признаку следует записывать двумя буквами АА, Аа, аа. Причем, один ген в паре отцовский, другой – материнский.

Половые же клетки (гаметы) имеют гаплоидный набор хромосом, т.е. непарный, т.к. при образовании половых клеток в процессе мейоза гомологичные хромосомы, образующие пары, расходятся в разные гаметы:

Это явление Мендель назвал чистотой гамет, т.е. гамета имеет только один ген из пары аллельных.

Г. Мендель взял чистолинейный горох, дающий желтые семена и скрестил его с чистолинейным горохом, дающим зеленые семена:

Гибриды I поколения оказались с желтыми семенами (фенотипически единообразные). Причем, в F₁ – проявился желтый цвет, следовательно, он доминантный.

При скрещивании гомозиготных особей, отличающихся друг от друга по одной паре признаков, все потомство в I поколении единообразно по фенотипу (желтые) и по генотипу (Аа).

Мендель взял гибриды I поколения и скрестил их между собой:

Желтый, желтый, желтый, зеленый

При скрещивании двух гетерозиготных особей, т.е. гибридов I поколения, анализируемых по одной паре признаков в потомстве наблюдается расщепление по фенотипу 3 : 1 по генотипу 1 (АА) : 2 (Аа) : 1 (аа).

Признаки, которые наследуются по законам Менделя, называются менделирующими. Все менделирующие признаки контролируются моногенно, т.е. одним геном.

Скрещивание, при котором родительские формы различаются по двум парам альтернативных признаков, носит название дигибридного.

Закон независимого наследования признаков

Г. Мендель взял два чистолинейных гороха различающихся по двум парам признаков: желтый гладкий (ААВВ) и зеленый морщинистый (аавв) и скрестил:

_{желтый гладкий зеленый морщинистый}

Все первое поколение, отвечая I закону Менделя оказалось единообразным – желтым гладким. Следовательно, эти признаки являются доминантными.

Затем он взял растения первого поколения и скрестил их:

Источник