Взаимодействие генов

Взаимодействие генов, при котором возникают новые признаки, отсутствовавшие у обоих родителей и предков, имеет важное значение в селекции при создании новых сортов растений и пород животных. Явление взаимодействия генов показывает, что генотип — это целостная система, в которой при формировании признаков один ген вступает во взаимодействие с другими генами.

Интересный опыт, демонстрирующий явление взаимодействия генов, можно провести с тыквой.

План опыта с тыквой

Тема опыта. Наследование формы плодов у тыквы. (Опыт проводится 3 года.)

Первый год опыта. Цель опыта. Вырастить гибридные семена первого поколения.

Подготовка участка и семян. Участок, предназначенный для опыта, разделить на две делянки. В качестве исходных родительских сортов нужно взять два сорта тыквы твердокорой (Cucurbita pepo) со сферической формой плода, имеющие разное происхождение и дающие при опылении потомство с дисковидными плодами. Это необходимо установить предварительно. Например, для западных районов страны в качестве материнского взять сорт Днепровская, отцовского — Алтайская 43. Семена должны быть проверены на гомозиготность и иметь высокие посевные качества.

Посев. В первой делянке посеять семена материнского сорта, на второй — отцовского. Схема посева и агроприемы такие же, какие рекомендуются для выращивания тыквы.

Биология цветения. Тыква, как и все тыквенные, является раздельнополым однодомным растением. Цветки у тыквы крупные, ярко-желтые. Мужские и женские цветки располагаются одиночно в пазухах листьев на центральном побеге и боковых разветвлениях. Женский цветок имеет сильно опушенную толстую цветоножку. Завязь нижняя. Рыльце крупное, с железистой поверхностью. Мужской цветок имеет тонкую цветоножку. В цветке три тычинки. Пыльца желтая, липкая, тяжелая. Опыляется тыква насекомыми.

Изоляция. Так как в женских цветках тыквы нет тычинок, кастрацию не проводить, но, чтобы освободить рыльце, нужно обрезать лепестки (рис. 60). Для предохранения цветков от посещения насекомыми в начале цветения надеть изоляторы. Их шьют из куска марли размером 20× 20 см.

Сбор пыльцы. Собирать пыльники отцовского сорта в день опыления r утренние часы, когда распустятся цветки и в пыльниках созреет пыльца.

Опыление. Перед опылением с женских цветков снять изолятор и несколькими свежесобранными пыльниками отцовского сорта натереть рыльце материнского сорта (рис. 60). Для более надежного опыления пыльники оставить в женском цветке. Вновь надеть изолятор, под него поместить этикетку. В этикетке указать название материнского и отцовского сортов, дату изоляции, дату опыления, фамилию гибридизатора.

Проверка результатов скрещивания. Результаты скрещивания проверить через 5—6 суток после опыления. Для этого снять изолятор и определить образование завязей. Данные учетов записать в журнал гибридизации.

Уход за материнским растением. Чтобы вырастить полноценные гибридные семена, за материнским растением необходимо осуществлять тщательный уход, качественно и своевременно выполнять всё агроприемы по уходу за тыквой.

Уборка. Сбор плодов с гибридными семенами провести при достижении полной зрелости. После сбора на несколько суток плоды положить на дозревание, затем разрезать, извлечь семена, хорошо высушить, ссыпать в чистые мешочки, положить этикетку и хранить в сухом прохладном месте.

Ведение дневника. Отметить все работы по возделыванию исходных родительских сортов в первый год опыта. Описать работы по подготовке растений к скрещиванию и приемы гибридизации. Сделать записи по предлагаемым схемам о количестве кастрированных цветков, завязавшихся гибридных семян. Отметить и зарисовать форму плодов у исходных родительских сортов.

Второй год опыта. Цель опыта. Вырастить гибридные растения F₁, получить гибридные семена F₂.

Подготовка участка, посев и уход. Почва на участке, предназначенном для выращивания гибридных семян F₁, готовится так же, как и в первый год опыта. Посев гибридных семян и уход за гибридными растениями произвести с соблюдением тех же приемов, что и в первый год опыта.

Изоляция. Накануне цветения на женские цветки гибридных растений надеть изоляторы, чтобы предотвратить попадание посторонней пыльцы.

Сбор пыльцы. Когда у гибридных растений созреют пыльники, их собрать и ссыпать в пакеты.

Опыление произвести в день сбора пыльцы в утренние часы. Для этого снять изолятор и натереть рыльце пыльцой. После опыления вновь надеть изолятор.

Уход. В дальнейшем за гибридными растениями нужно проводить такой же уход, как за материнскими растениями в первый год опыта. Развившиеся на гибридных растениях F₁ семена будут гибридными семенами F₂.

Сбор плодов и хранение семян. Уборку гибридных плодов произвести в период полной зрелости. После сбора плодов и дозревания извлечь гибридные семена, просушить, ссыпать в мешочки, положить этикетку и хранить в сухом прохладном месте.

Ведение дневника. Отметить все работы по выращиванию гибридных растений F₁. Описать приемы получения гибридных семян F₂. Отметить форму плодов гибридов F₁. Обратить внимание, что у гибридов F₁ все плоды одинаковы и форма их иная, чем у родителей. Зарисовать форму плода у гибридов F₁.

Третий год опыта. Цель опыта. Вырастить гибридные растения второго поколения.

Подготовку участка, семян и посев проводят так же, как в 1-й и 2-й годы опыта. Выращенные из гибридных семян растения будут гибридными F₂.

Гибридизация не проводится, так как в этом году опыт заканчивается.

Уход. За гибридными растениями F₂ проводить такой же уход, как за исходными сортами и гибридами F₁.

Сбор плодов. Убирать плоды в фазе полной зрелости.

Ведение дневника. Отметить все работы по выращиванию гибридов F₂. Отметить и зарисовать форму плодов у гибридов F₂.

Анализ результатов опыта. По окончании опыта провести сводный анализ характера наследования формы плодов у тыквы. Для этого сравнить форму плодов у родительских сортов и гибридов F₁ и F₂. Данные анализа поместить в сводную таблицу.

Данные отдельных учетов суммировать, установить процентное соотношение и сделать вывод о характере наследования форумы плода у тыквы при взаимодействии генов. Подготовить сводный отчет по опыту.

При правильном ведении опыта в F₁ поколении все особи должны иметь дисковидные плоды, а в F₂ 9/16 будут с дисковидными плодами, 6/16 — со сферическими плодами и 1/16 — с удлиненными плодами.

Зная закономерности дигибридного расщепления, легко понять, что здесь имеет место взаимодействие двух доминантных генов. Каждый из них обусловливает развитие сферической формы; их взаимодействие в генотипе способствует развитию дисковидной формы, а отсутствие доминантных генов — развитию удлиненной формы, обусловленной рецессивными генами.

Разобрав этот пример, учащиеся приходят к выводу, что один признак организма, в данном опыте — форма плода у тыквы, обусловлен действием двух генов, к тому же расположенных в разных хромосомах, так как во втором гибридном поколении расщепление идет по формуле 9: 3: 3: 1, как при дигибридном скрещивании. Данные опыта можно использовать на уроке по теме «Взаимодействие генов».