сцепление и «нарушение» во втором скрещивании

Задачи на сцепленное наследование
Подготовила Овсянникова Н.П.
Январь 2015г.
В случае расположения генов в одной хромосоме отмечается их сцепленное
наследование – явление совместного наследования генов, локализованных в одной
хромосоме.
По закону сцепленного наследования Моргана от скрещивания дигетерозигот
(без кроссинговера) будут образовываться с равной вероятностью (по 50%) всего по
два сорта гамет. Только АВ и аb или Аb и аВ (в зависимости от того, какие аллели
генов с какими являлись изначально сцепленными АВ//аb или Аb//аВ.
Итак, в задачах на сцепленное наследование надо определить какое потомство
получится, если изучаемые признаки, находятся не в разных (как по Менделю), а в
одной и той же паре гомологичных родительских хромосом, т.е. относятся к одной
группе сцепления.
Причиной нарушения сцепления может служить кроссинговер – обмен генами
между гомологичными хромосомами в профазе I мейотического деления. Гаметы,
при образовании которых не происходило кроссинговера, называют основными или
некроссоверными. Обычно их бывает довольно много. Гаметы, при образовании
которых шел кроссинговер, называют рекомбинантными или кроссоверными. Их
чаще всего бывает мало.
Сила сцепления между генами (частота кроссинговера) зависит от расстояния
между ними: чем больше расстояние, тем слабее силы сцепления, тем чаще
происходит кроссинговер.
Типичная задача. Сцепление обозначено в условии.
1. Скрестили дигетерозиготные растения томатов с нормальной высотой стебля (А)
и округлыми плодами (В) с растениями, имеющими карликовые стебли и овальные
плоды. Гены, отвечающие за нормальную высоту стебля и округлую форму плодов,
полностью сцеплены. Составьте схему решения задачи. Определите генотипы
родителей, генотипы и фенотипы потомства, вероятность появления в потомстве
растений с двумя рецессивными признаками при отсутствии кроссинговера
Элементы ответа:
1) генотипы родителей: АаBb (гаметы AB, ab) и ааbb (гаметы аb);
2) генотипы потомства: АаBb (нормальная высота стебля, округлые плоды) и ааbb
(карликовые стебли, овальные плоды);
3) вероятность появления в потомстве растений с рецессивными признаками 50%
– ааbb.
2. Скрестили дигетерозиготных самцов мух дрозофил с серым телом и нормальными
крыльями (признаки доминантные) с самками с черным телом и укороченными
крыльями (рецессивные признаки). Определите генотипы родителей, а также
возможные генотипы и фенотипы потомства F1, если доминантные и рецессивные
гены данных признаков попарно сцеплены, а кроссинговер при образовании
половых клеток не происходит. Объясните полученные результаты.
Элементы ответа:
1) генотипы родителей: самка - ааbb, самец - АаBb;
1
2) генотипы потомства: 1 АаBb - серое тело нормальные крылья и 1 ааbb - черное
тело укороченные крылья;
3) так как гены сцеплены, то самец дает два типа гамет АВ и аb, а самка - один тип
гамет аb, поэтому у потомства проявляется только два фенотипа в соотношении
1:1.
Сцепление нужно определить по «косвенным» признакам (по потомству)
3. При скрещивании растений томатов с нормальной высотой стебля (А) и круглыми
плодами (В) с растениями, имеющими карликовый рост стебля и овальные плоды, в
потомстве получили две фенотипические группы в соотношении 1:1 (нормальная
высота стебля, круглые плоды и карликовый стебель, овальные плоды). Составьте
схему решения задачи. Определите генотипы родителей, генотипы и фенотипы
потомства. Объясните причину появления двух фенотипических групп в потомстве.
Схема решения задачи включает:
1) генотипы родителей: АаBb (гаметы АВ, аb) и ааbb (гаметы аb);
2) генотипы и фенотипы потомства: АаBb (нормальная высота стебля, круглые
плоды) и ааbb (карликовые стебли, овальные плоды);
3) появление двух фенотипических групп в потомстве связано со сцепленным
наследованием признаков (полное сцепление), гены высоты стебля и формы
плода находятся в одной паре гомологичных хромосом.
Более слож. вариант – т.к. 2 скрещивания, в одном проявляется сцепление, в
другом нет
4. Самок мухи дрозофилы с черным телом и укороченными крыльями скрестили с
самцами с серым телом и нормальными крыльями. В первом поколении все особи
были единообразными – с серым телом и нормальными крыльями. При
скрещивании самок с черным телом и укороченными крыльями с гибридными
самцами из F1 в потомстве получено 50% особей с серым телом и нормальными
крыльями и 50% с черным телом и укороченными крыльями. Составьте схему
решения задачи. Определите генотипы родителей, потомства в первом и втором
поколениях и объясните полученные результаты второго скрещивания.
Элементы ответа:
1) 1 скрещивание:
Р черное тело,
х
серое тело,
укороченные крылья
нормальные крылья
♀ ааbb
♂ ААBВ
G
аb
АB
F1
АаBb – серое тело, нормальными крылья;
2) 2 скрещивание:
Р черное тело,
х
серое тело,
укороченные крылья
нормальные крылья
♀ ааbb
♂ АаBb
G
аb
АB, аb
F2: 1 АаBb – серое тело, нормальные крылья (50%);
1 aabb – черное тело, укороченные крылья (50%),
3) гены серого тела и нормальных крыльев сцеплены, кроссинговера не
2
происходит, поэтому во втором поколении получены только два генотипа и
фенотипа
5. При скрещивании чистых линий гороха стелющегося с окрашенными цветками и
гороха кустистого с белыми цветками все гибриды получились стелющиеся с
окрашенными цветками. В анализирующем скрещивании полученного гибрида
(стелющегося с окрашенными цветками) получили потомство: стелющегося с
белыми цветками и кустистые с окрашенными цветками. Составьте схему решения
задачи, определите генотипы потомков. Объясните формирование двух
фенотипических групп во втором скрещивании.
Элементы ответа:
1) 1 скрещивание:
Р
стелющиеся,
х
кустистые,
с окрашенными цветками
с белыми цветками
ААBВ
ааbb
G
АB
аb
F1
АаBb – стелющиеся с окрашенными цветками;
2) 2 скрещивание:
Р
стелющиеся,
х
кустистые,
с окрашенными цветками
с белыми цветками
АаBb
ааbb
G
Аb, аB
аb
F2: Ааbb – стелющиеся с белыми цветками;
aaBb – кустистые с окрашенными цветками
3) присутствие в потомстве двух групп особей (стелющихся с белыми цветками,
кустистых с окрашенными цветками) – результат сцепленного наследования
аллелей а и В, А и b между собой, кроссинговера не происходит.
Еще усложнение - 2 скрещивания, в одном не проявляется сцепление, в другом
проявляется, но еще и с нарушениями. Их нужно увидеть.
6. При скрещивании серой самки дрозофилы с нормальными крыльями и черного
самца с редуцированными крыльями получено потомство: 40% серых особей с
нормальными крыльями, 10% серых особей с редуцированными крыльями, 40%
черных особей с редуцированными крыльями и 10% черных особей с нормальными
крыльями. Во втором скрещивании черной самки дрозофилы с редуцированными
крыльями и серого самца с нормальными крыльями получено потомство: 50% серых
особей с нормальными крыльями и 50% черных особей с редуцированными
крыльями. Составьте схемы скрещиваний, определите генотипы родителей и
потомства в двух скрещиваниях. Какой закон наследственности проявляется в
данных скрещиваниях? Объясните появление четырех фенотипических групп в
первом скрещивании.
(сцепление и «нарушение» в первом скрещивании)
Элементы ответа:
1) 1 скрещивание:
Р
♀ АаBb
♂ ааbb
серое тело,
х
черное тело,
3
нормальные крылья
редуцированные крылья
G
АВ, Аb, аB, аb
аb
F1 АаBb – серое тело, нормальные крылья (40%);
Aabb – серое тело и редуцированные крылья (10%);
aaBb – черное тело и нормальные крылья (10%);
aabb – черное тело и редуцированные крылья (40%)
2) 2 скрещивание:
Р
♀ ааbb
♂ АаBb
черное тело,
х
серое тело,
редуцированные крылья
нормальные крылья
G
аb
АB, аb
F2: АаBb – серое тело, нормальные крылья;
aabb – черное тело, редуцированные крылья
3) закон сцепленного наследования и нарушения сцепления генов. В первом
скрещивании образование четырех фенотипических групп в разном соотношении
связано с нарушением сцепления генов (кроссинговером)
7. Два высокорослых растений томата с шаровидными плодами были опылены
пыльцой низкорослого растения с грушевидными плодами. В первом скрещивании
все растения получились высокорослыми с шаровидными плодами; во втором
скрещивании таких же форм получилось фенотипическое расщепление: 5 растений
высокорослых с шаровидными плодами, 32 высокорослых с грушевидными
плодами, 28 низкорослых с шаровидными плодами и 7 низкорослых с
грушевидными плодами. Составьте схему скрещивания, определите генотипы
потомков. Объясните формирование четырех фенотипических групп во втором
скрещивании.
(сцепление и «нарушение» во втором скрещивании)
Элементы ответа:
1) 1 скрещивание:
Р
ААBВ
ааbb
высокорослое
низкорослое
с шаровидными плодами
с грушевидными плодами
G
АB
аb
F1
АаBb – высокорослые с шаровидными плодами;
2) 2 скрещивание:
Р
АаBb
ааbb
высокорослое
низкорослое
с шаровидными плодами
с грушевидными плодами
G
АВ, Аb, аB, аb
аb
F2: 5 AaBb – высокорослых с шаровидными плодами;
32 Aabb – высокорослых с грушевидными плодами;
28 aaBb – низкорослых с шаровидными плодами;
7 aabb – низкорослых с грушевидными плодами
3) присутствие в потомстве двух групп особей (высокорослых с грушевидными
плодами и низкорослых с шаровидными плодами) – примерно в равных долях результат сцепленного наследования аллелей а и В, А и b между собой. Две другие
4
малочисленные фенотипические группы образуются при слиянии гамет,
сформировавшихся в результате кроссинговера между аллельными генами.
8. При скрещивании растения кукурузы с гладкими окрашенными семенами с
растением, имеющим морщинистые неокрашенные семена (гены сцеплены),
потомство оказалось с гладкими окрашенными семенами. При дальнейшем
анализирующем скрещивании гибрида из F1 получены растения с семенами: 7115 с
гладкими окрашенными, 7327 с морщинистыми неокрашенными, 218 с
морщинистыми окрашенными, 289 с гладкими неокрашенными. Составьте схему
решения задачи. Определите генотипы родителей, потомства F1, F2. Какой закон
наследственности проявляется в F2? Объясните, на чём основан Ваш ответ.
(сцепление и «нарушение» во втором скрещивании)
Элементы ответа:
1) 1 скрещивание:
Р семена гладкие, окрашенные
х
морщинистые, неокрашенные
ААBВ
ааbb
G АB
аb
F1 АаBb – семена гладкие, окрашенные;
2) 2 скрещивание:
Р семена гладкие, окрашенные
х
морщинистые, неокрашенные
АаBb
ааbb
G
АB, Аb, аВ, аb
аb
F2: AaBb – семена гладкие окрашенные (7151 растение),
aabb – семена морщинистые, неокрашенные (7327 растений),
Ааbb – семена гладкие, неокрашенные (289 растений),
aaBb – семена морщинистые, окрашенные (412 растений);
3) в F2 – закон сцепленного наследования и нарушения сцепления генов, так как
большая часть особей имеет признаки родителей (7151 семена гладкие окрашенные
и 7327 семена морщинистые неокрашенные), а меньшая – комбинацию признаков
(гладкие, неокрашенные и морщинистые, окрашенные семена)
9. При скрещивании крольчих, имеющих сплошную окраску и короткую шерсть, с
кроликами, имеющими пятнистую окраску и длинную шерсть (гены сцеплены),
гибриды оказалось пятнистыми с длинной шерстью. В результате анализирующего
скрещивания гибридной крольчихи из F1 было получено потомство: пятнистое с
длинной шерстью, со сплошной окраской и короткой шерстью, со сплошной
окраской и с длиной шерстью, пятнистое с короткой шерстью. Составьте схему
решения задачи. Определите генотипы родителей, потомства F1, F2. Какие законы
наследственности проявляется в данных скрещиваниях? Объясните появление
четырех фенотипических групп в F2.
(сцепление и «нарушение» во втором скрещивании)
Элементы ответа:
1) 1 скрещивание:
Р семена гладкие, окрашенные
х
морщинистые, неокрашенные
♀ ааbb
♂ ААBВ
сплошная окраска
пятнистая окраска
5
короткая шерсть
длинная шерсть
G аb
АВ
F1 АаBb – пятнистая окраска, длинная шерсть;
2) анализирующее скрещивание:
Р пятнистая окраска
сплошная окраска
длинная шерсть
х
короткая шерсть
АаBb
ааbb
G
АB, Аb, аВ, аb
аb
F2: AaBb – пятнистая окраска, длинная шерсть,
aabb – сплошная окраска, короткая шерсть,
Ааbb – пятнистая окраска, короткая шерсть,
aaBb – сплошная окраска, длинная шерсть
3) в первом скрещивании проявляется закон единообразия гибридов первого
поколения; в анализирующем – закон сцепленного наследования. Появление
четырех фенотипических групп обусловлено нарушением сцепления генов А и В, а
и b при кроссенговере.
Задачи на сцепленное наследование неаллельных генов нельзя путать с
задачами на анализирование закономерностей наследования признака, сцепленного с
полом, т.е. признака организма, аллельные гены которого находятся только в
половых хромосомах X или Y
При изучении наследования сцепленного с полом, может изучаться и один
признак, но обязательно «сидящий» в половой хромосоме.
6