Розв'язування задач на зчеплення генів і кросинговер

Досить часто в задачах на зчеплене успадкування генів ставиться питання: як успадковуються гени або ознаки — зчеплено чи незалежно? Про наявність або відсутність зчеплення свідчить числове розщеплення в потомстві. Якщо фенотипові класи утворилися в рівному співвідношенні, то має місце вільне сполучення ознак у нащадків, а гени, які контролюють ці ознаки, — незчеплені. Якщо ж серед нащадків з'являються рекомбінантні особини (причому їх завжди мала кількість), значить, гени зчеплені.

Приклад 1. Особину, гомозиготну за генами А і В, схрещено з рецесивною за обома генами формою. Гібридів першого покоління знов схрестили з подвійним рецесивом. Від цього одержали: 902 АВ, 98 Ав, 102 аВ і 892 aв. Поясніть ці результати. Як успадковуються гени А і В по відношенню один до одного?

Розв'язок

1. У потомстві від аналізуючого схрещування утворилося 4 фенотипних класи, але не в рівному співвідношенні. Якщо б гени А і В успадковувалися незалежно, то в цьому схрещуванні слід було б чекати розщеплення 1: 1: 1: 1.

2. Переважання форм з фенотипами батьків свідчить про зчеплене успадкування, а поява рекомбінантів типу Ав і аВ пояснюється кросинговером, що відбувся між генами А і В.

3. Розписуємо генетичну схему:

Р: ♀ АВ//АВ х ♂ ав//ав

Гамети: ♀ АВ/ ♂ ab/

F₁: АВ//ав

Схрещування на F₂:

♀ АВ//ав х ♂ ав//ав

Гамети: ♀ Ав/, аВ/ - кросоверні; АВ/, ав/ - некросоверні ♂ ав/

F₂: АВ//ав, ав//ав, Ав//ав, аВ//ав

902 898 98 102

Відповідь. Гени А і В успадковуються зчеплено, але зчеплення неповне і виникає кросинговер.

Приклад 2. У томатів високе стебло домінує над карликовим, а куляста форма плода над грушоподібною. Гени, які контролюють ці ознаки, розміщені на відстані 20 морганід. Гетерозиготну високу рослину з кулястими плодами схрестили з карликовою рослиною, що має грушоподібні плоди. Визначте співвідношення різних фенотипів у цьому схрещуванні.

Розв'язок

1. За умовами задачі: А — високий зріст, а — карликовий, В — кулясті плоди, в — грушоподібні. Гени зчеплені, отже генотипи батьків АВ//ав і ав//ав.

2. Оскільки віддаль між генами 20 морганід, то кросинговер відбувається у 20% випадків.

3. Дигетерозигота АВ//ав утворює 4 типи гамет у співвідношенні: 80% некросоверних і 20% кросоверних.

4. Р: ♀ АВ//ав х ♂ ав//ав

Гамети ♀ АВ/, ав/ — 80%; Aв/, aB/ — 20%

некросоверні кросоверні

♂ ав/ — 100%

F₁: АВ// ab, ав//ав, Aв//ав, аВ//ab

40% 40% 10% 10%

Відповідь. Співвідношення фенотипів буде: 40% — високі кулясті, 40% — карликові грушоподібні, 10% — високі грушоподібні, 10% — карликові кулясті.

При розв’язуванні задач на зчеплене успадкування слід пам’ятати, що у самців дрозофіли та самок шовкопряда кросинговер не відбувається.

Приклад 3. У дрозофіли відстань між двома генами А і В — 12 морганід. Якими будуть нащадки від схрещування рецесивної самки та самця з генотипом АВ//ав?

Розв'язок

Відомо, що в самців дрозофіли між генами спостерігається повне зчеплення, таким чином, самець утворює 2 типи гамет — АВ і aв, а самка лише один тип — aв. Отже, в F₁ 50% особин матиме генотип АВ//ав, а 50% ав//ав.

Відповідь. У нащадків половина особин буде з фенотипом матері, а половина — з фенотипом батька.

Відсоток кросинговера визначає відстань між генами і дає можливість скласти генетичну карту, тобто встановити розміщення і локуси генів у хромосомі. За генетичною картою, коли вже відома відстань між зчепленими генами, можна визначити кількість рекомбінантів серед нащадків. Цим питанням також присвячуються задачі з даної теми.

Приклад 4. Визначте генотип батьківської форми, порядок розташування генів і величину перехреста (у %), якщо в аналізуючому схрещуванні одержані такі результати:

АвС — 104 аВС — 5 abc — 180 Aв — 5

аВс — 109 abC — 191 ABc — 221 ABC — 169

Розв'язок

1. Нерівне співвідношення різних фенотипів свідчить про неповне зчеплення генів і перехрест хромосом, що відбувся.

2. Оскільки форм АВс і aвC найбільша кількість, то можна зробити висновок, що вони є основними (утворилися з некросоверних гамет), решта форм — рекомбінанти. Отже, генотип вихідної тригетерозиготи — АВс // aвC.

3. Форми аВС і Abc, оскільки їх дуже мало, утворилися внаслідок подвійного кросинговеру.

4. Унаслідок перехресту хромосом між генами А і В утворюються генотипи аВс і AbC, таким чином, відстань між цими генами, враховуючи подвійний кросинговер, буде: (109 +104 + 10): 984 х 100%=22, 66%.

5. Від кросинговеру між генами В і С утворюються генотипи АВС і abc. Знаходимо відстань між цими генами:

(169+180+10): 984 х 100%=36, 48%.

Відповідь. Генотип вихідної гетерозиготної форми: АВс//авС. Відстань між генами А і В дорівнює 22, 66%, а між генами В і С — 36, 48%.

Запитання для самоконтролю

1. Які гени називаються зчепленими? Що таке група зчеплення?

2. Які факти, отримані при вивчені зчеплення і кросинговеру між генами, підтверджують хромосомну теорію спадковості?

3. Опишіть основні принципи побудови генетичних карт.

4. Чи впливає проходження кросинговеру на одній ділянці на кросинговер в інших ділянках? Що таке інтерференція?

5. Від чого залежить число кросоверного потомства?