Лекція МОНОГІБРИДНЕ СХРЕЩУВАННЯ. ПЕРШИЙ ТА ДРУГИЙ ЗАКОНИ МЕНДЕЛЯ
Моногібридне схрещування - схрещування, у якому батьки відрізняються за
однією парою алельних генів.
Реципрокне схрещування - схрещування двох форм між собою у двох
протилежних напрямках, наприклад АА х аа і аа х АА.
Зворотне схрещування, або беккрос - схрещування потомків F1 з однією із
батьківських форм.
Аналізуюче схрещування, або тесткрос - схрещування форми з домінантним
проявом ознаки і форми, гомозиготної за рецесивом. Якщо форма з
домінантним проявом ознаки була гомозиготною, то розщеплення в
аналізуючому схрещуванні не буде. Якщо ж форма з домінантним проявом
ознаки була гетерозиготною, у моногібридному аналізуючому схрещуванні
спостерігається розщеплення 1 : 1.
Перший закон Менделя - закон одноманітності гібридів першого покоління.
Домінанта ознака - батьківська ознака, що виявляється в гібридів першого
покоління.
Рецесивна ознака - батьківська ознака, що не виявляється в гібридів
першого покоління.
Алель - реальний стан гена (домінантний або рецесивний).
Повне домінування - у гетерозигот виявляється одна з батьківських ознак.
Неповне домінування - проміжний характер прояву ознаки в гетерозигот F1 у
порівнянні з банківськими формами.
Кодомінувнння - відсутність рецесивно-домінантних відносин.
Локус - місце розташування гена на хромосомі.
Другий закон Менделя - закон розщеплення. При моногібридному схрещунанні
й повному домінуванні в F2 спостерігається розщеплення за фенотипом у
співвідношені 3:1, за генотипом 1:2:1. При неповному домінуванні
розщеплення в F2 за фенотипом і за генотипом становлять 1:2:1.
ПРИКЛАДИ РОЗВ'ЯЗУВАННЯ ЗАДАЧ НА МОНОГІБРИДНЕ СХРЕЩУВАННЯ
Повне домінування
1. У персика опушений плід домінує над гладеньким. Якими будуть:
1) гібриди F1 і F2, якщо схрестити гомозиготний персик з опушеними
плодами з гомозиготним, що має гладенькі плоди?
2) потомки від зворотного схрещування рослин F1 з батьківською опушеною
формою?
3) потомки від аналізуючого схрещування рослин F1 з батьківською формою,
у якої плоди гладенькі?
Розв'язування:
В - плоди з опушкою; b - гладенькі плоди.
1) обидві гомозиготні батьківські форми утворюють однотипні гамети В та
b. При ймовірній зустрічі кожної материнської гамети з батьківською
утворюються однакові зиготи, тобто перше покоління буде однотипним — Вb.
Усі рослини F1 мають плоди з опушкою, тому що несуть у собі домінантний
алель В. Генотипи в F2 будуть такими:
F1 Вb х Вb
F2 ІВВ : 2Вb : 1bb;
2) знаючи генотипи рослин F1 і батьків, записуємо схему схрещування
гібридів F1 з їх домінантною батьківською формою (зворотне схрещування):
Р Вb х ВВ
F3 2ВВ:2Вb.
Усі зигоги мають домінантний ген В, тому все потомство за фенотипом
однотипне - з опушеними плодами;
3) записуємо схему схрещування гібридів F1 з їх батьківською формою
(аналізуюче схрещування):
Р Вb х bb
F3 2Вb: 2bb
Відповідь: 1) усі рослини F1 мають опушені плоди, генотип Вb; 2)
генотипи потомків від схрещування рослин F1 (Вb) з формою ВВ були 1ВВ:
ІВb, за фенотипом усі опушені; 3) генотипи потомків від аналізуючого
схрещування 1Вb: 1bb, за фенотипом опушені і гладенькі у співвідношенні
1:1.
2. Плоди томату бувають круглими і грушоподібними. Ген круглої форми
домінує:
1) якими будуть генотипи батьківських рослин, якщо серед потомства
виявилось круглих і грушоподібних плодів порівну?
2) у парниках овочевого господарства висаджена розсада томатів, вирощена
з гібридного насіння. 31750 кущів цієї розсади дали плоди грушоподібної
форми, а 95250 - круглої. Скільки серед них гетерозиготних кущів?
Відповідь: 1) один із батьків гетерозиготний (Аа), інший - гомозиготний
рецесивний (аа); 2) серед потомства було 63500 гетерозиготних кущів.
3. При схрещуванні сірих курей з білими все потомство виявилось сірим.
Унаслідок другого схрещування цього сірого потомства знову з білим
одержано 172 особини, з яких було 85 білих і 87 сірих. Які генотипи
вихідних форм та їх потомків в обох схрещуваннях?
Відповідь: 1) генотипи батьків - АА і аа, генотип F1 -- Аа; 2) генотипи
батьків - Аа і аа, генотипи F2 - 87 Aa і 85 аа.
Неповне домінування
4. При схрещуванні між собою рослини червоноплодної суниці завжди дають
потомство з червоними ягодами, а рослини білоплодної - з білими ягодами.
Потомство від схрещування цих сортів має рожеві ягоди. Яке потомство
виникне при схрещуванні між собою рослин суниці з рожевими ягодами, якщо
допустити моногенний контроль цієї ознаки? Яке потомство буде отримане
від зворотних схрещувань, рожевоплодних рослин з вихідними батьківськими
сортами?
Розв'язування:
А - червоні ягоди; а - білі ягоди;
АА - червоні ягоди; Аа - рожеві ягоди; аа - білі ягоди.
1) Р Аа (рожев.) х Аа(рожев.)
ІАА (черв.): 2Аа (рожев.): Іаа (біл.);
2) Р Аа (рожев.) хАА(черв.)
ІАА (черв.): ІАа (рожев.);
3) Р Аа (рожев.) х аа(біл.)
ІАа (рожев.): Іаа (біл).
Відповідь: 1) 25% червоноплодних рослин (АА), 50% рожевоплодних (Аа),
25% білоплодних (аа); 2) 50% червоноплодних (АА), 50% рожевоплодних
(Аа); 3) 50% рожевоплодних (Аа); 50% білоплодних (аа).
5. У рослини ротики з широкими листками при схрещуванні між собою завжди
дають потомство з широкими листками, а рослини з вузькими листками
потомство з вузькими. При схрещуванні вузьколисткової особини з
широколистковою виникають рослини з листками проміжної ширини:
1) яким буде потомство від схрещування двох особин з листками проміжної
ширини?
2) що одержимо, якщо схрестити вузьколисткову рослину з рослиною, яка
має листки проміжної ширини?
Відповідь: І) серед потомства 25% рослин буде мати широкі листки, 50% -
листки проміжної ширини і 25% - вузькі; 2) серед потомства половина
рослин буде мати листки проміжної ширини, а інша половина - вузькі
листки.
6. У колгоспному стаді від схрещування сіро-голубих шортгорнів одержано
270 телят. З них 136 голів мали забарвлення батьків. Визначити генотип і
фенотип решти потомства, якщо відомо, що сіро-голубі шортторни
одержуються при схрещуванні білих і чорних тварин.
Відповідь: серед решти потомсива було 50% телят білих гомозиготних (АА)
та 50% телят чорних гомозиготних (аа).
Аналізуюче схрещування
7. У курей розоподібний гребінь домінує над простим. Птахівник підозрює,
що деякі з віандотів, які мають розоподібний гребінь, гетерозиготні за
чинником простого гребеня. Як установити, чи вони гетерозиготні?
Розв'язування:
А - розоподібний гребінь, а - простий гребінь; АА - розоподібний
гребінь, Аа - розоподібний гребінь, аа - простий гребінь.
1) Р АА (роз.) х аа (прост)
F1 Аа (роз);
2) Р Аа(роз.) х аа(прост.)
F1 ІАа(рог): 1 аа(прост.).
Відповідь: якщо курка була гомозиготна, то при схрещуванні з півнем, що
має простий гребінь, розщеплення не відбудеться, усе потомство буде мати
розоподібний гребінь. Якщо ж курка була гетерозиготна, то відбудеться
розщеплення у співвідношенні 50% з розоподібним гребенем, 50% - з
простим.
8. Рецесивний ген визначає чорне забарвлення тіла дрозофіли. Особини
дикої раси мають сіре тіло (ген В).
1) після схрещування сірої дрозофіли з чорною виявилось, що все
потомство має сіру пігментацію тіла. Визначте генотип батьків;
2) після схрещування двох сірих дрозофіл усе потомство має сіру
пігментацію тіла. Чи можна встановити генотипи батьків?
Відповідь: 1) генотипи батьків ВВ і bb: тільки при таких генотипах
батьків усе потомство буде одноманітним, сірим; 2) у даному випадку
точно встановити генотипи батьків не можна, вони можуть мати генотипи ВВ
х ВВ або ВВ х Вb.
9. У людини домінантний ген R викликає аномалію розвитку скелету - зміну
кісток черепа й редукцію ключиць.
1) жінка з нормальною будовою скелета (ген r) одружилась з чоловіком з
зазначеною аномалією. Дитина від цього шлюбу мала нормальну будову
скелета. Як за фенотипом дитини визначити генотип її батька?
2) хвора жінка одружилась з чоловіком, який мав нормальну будову
скелета. Дитина успадкувала від матері дефект скелета. Чи можна
визначити генотип матері?
3) обидва батьки хворі. Дитина від цього шлюбу має нормальну будову
скелета. Визначте генотип обох батьків.
Відповідь: 1) батько дитини гетерозиготний (Rr); 2) у даному випадку
генотип матері точно визначити не можна, вона може бути гомозиготною за
домінантною ознакою (RR.) або гетерозиготною (Rr); 3) обоє батьків за
генотипом гетерозиготні (Rr), дитина гомозиготна рецесивна (rr).
Успадкування груп крові у людини
10. У матері нульова група крові, у батька група крові В. Чи можуть діти
успадкувати групу крові матері? Які генотипи матері та батька?
Відповідь: відомо, що генотип людини з групою крові 0 – І0І0, у людей з
групою крові В генотип або ІВІВ, або ІВІ0 Діти можуть успадкувати групу
крові матері лише в тому випадку, якщо генотип батька ІВІ0.
11. У матері група крові 0, у батька АВ. Чи можуть діти успадкувати
групу крові одного зі своїх батьків? Які групи крові можуть бути в дітей
цих батьків?
Відповідь: діти не можуть успадкувати групу крові жодного із батьків. У
дітей цих батьків можуть бути групи крові або А, або В з ймовірністю 50%
кожна.
12. Жінка з III групою крові має дитину з І групою крові. Якою не
можебути група крові батька?
Відповідь: генотип жінки – ІВІ0, дитини – І0І0. Батько не може мати IV
групу крові.
Перевірка відповідності отриманого в досліді розщеплення теоретично
очікуваному за допомогою 2
13. Від схрещування рослин озимого жита з опушеними, та неопушеними
квітковими лусочками в першому поколінні були отримані рослини з
опушеними квітковими лусочками, а в другому - 227 з опушеними і 82 з
неопушеними. При схрещуванні гібридів F1 з рослиною, що мала неопушені
квіткові лусочки було отримано: 110 з опушеними та 98 з неопушеними
лусочками: 1) як успадковується ознака? 2) визначте генотипи вихідних
рослин і F1;3) які рослини будуть отримані від схрещування гібридів F1 з
вихідними батьківськими росинами з опушеними лусочками?
Розв'язування:
А - опушені лусочки; а - неопушені лусочки;
АА - опушені лусочки; аа - неопушені лусочки.
Схрещування рослин з опушеними та неопушеними лусочками:
Р АА (опуш.) х аа (неопуш.)
F1 Аа (опуш.)
Схрещування рослин F1 між собою:
Р Аа (опуш) х Аа (опуш.)
F2 1АА (опуш.) :2Аа (опуш.): 1аа (неопуш.)
За умовою задачі в цьому схрещуванні отримано 227 рослин з опушеними та
82 з неопушеними лусочками. Висунемо нульову гіпотезу Н0, яка полягає
втому, що 227 рослин з опушеними лусочками і 82 з неопушеними
знаходяться успіввідношенні 3 : 1, а відхилення, що мають тут місце,
викликані випадковими причинами. Перевіримо Н0, тобто відповідність
фактичного розщеплення 227 : 82 теоретично очікуваному розщепленню 3 : І
за допомогою тесту хі-квадрат.
Формула для розрахунку: хі-квадрату
- сума результатів за всіма класами, що спостерігаються в
експерименті; де 0 - значення, що спостерігаєтся; Е - значення, що
очікується,
———————
* Метод хі-квадрат не застосовують, якщо значення величин виражені у
відсотках, або у відносних числах і якщо у виборці число особин у тому
чи іншому класі менше п’яти.
Розрахунок χ2 для даного випадку наведений в табл. 1.
Таблиця 1
Розрахунок χ2 для перевірки відповідності розщеплення,
що спостерігається в задачі 13 (227:82) теоретично очікуваному (3:1)
Величина З опушеними лусочками З неопушеними лусочками Разом
Те, що спостері-гається (О) 227 82 309
Те, що очікується (Е) 309 х ¾ = 232 309 х ¼ = 77 309
О - Е 227-232 = -5 82-77 = 5 0
(О – Е)2 (-5)2 = 25 (+5)2 = 25
(О – Е)2
Е 25 = 0,12
232 25= 0,33
77
χ2 0,12 + 0,33 = 0,45
Таким чином, χ2 = 0,45.
Число ступенів свободи у даному експерименті складає k-1, де k -загальне
число класів розщеплення. У нашому випадку k = 2 (з опушеними лусочками
та неопушеними), отже, число ступенів свободи -2-1=1.
Рівень значущості, прийнятий у біологічних дослідженнях, складає 0,05.
Існує таблиця значень χ2 , що відповідають різним рівням значущості й
різним ступеням свободи (додаток). Якщо обчислене значення χ2 не
перевищує табличного, то можна стверджувати, що відхилення від
теоретично очікуваного співвідношення викликані випадковими причинами,
тобто вихідна гіпотеза Н0 підтверджується.
У нашому випадку обчислене значення χ2 = 0,45, а табличне значення χ2 =
3,8. Отже, співвідношення 227 : 82 відповідає розщепленню 3 : 1, а
відхилення викликані випадковими причинами.
Схрещування гібридів F1 з рослиною, що має неопушені квіткові лусочки:
Р Аа (опуш.)-х аа (неопуш.)
F 1Аа (опуш.): Іаа(неопуш).
Чи відповідає фактичне розщеплення 110 опушених : 98 неопушених
теоретично очікуваному розщепленню 1 : 1?
Перевіримо, за допомогою теста χ2 (табл. 2).
Фактичне значення χ2 = 0,70. Табличне значення χ2 при k= 2-І = 1 –3,8.
Отже, результат 110 опушених : 98 нсопушених відповідає розщепленню 1:1.
Схрещування гібридів F1 з вихідною батьківською рослиною і опушеними
лусочками
Р Аа (опуш.) х АА (опуш.)
F 1АА (опу ш.): 1 Аа (опуш.)
Відповідь: 1) ознака успадковується моногенно; 2) генотипи вихідних
рослин АА, аа; генотип F1 Аа; 3) усі будуть з опушеними лусочками (АА.
Аа).
Таблиця 2
Розрахунок χ2 для перевірки відповідності отриманого в задачі 13
розщеплення (110:98) теоретично очікуваному (1:1)
Величина З опушеними лусочками З опушеними лусочками Разом
Те, що спостері-гається (О) 110 98 208
Те, що очікується (Е) 208:1/2=104 208:1/2=104 208
О - Е 110-104=+6 98-104= -6 0
(О – Е)2 (+6)2 = 36 (-6)2 = 36
(О – Е)2
Е 36 = 0,35
104 36 = 0,35
104
χ2 0,35 + 0,35 = 0,70