Расчет доли гетерозиготных растений среди представителей первого, второго, третьего и четвертого поколений
Какова будет доля самоопыляющихся гетерозиготных растений в F1, F2, F3, F4
Задача 97.
На пустынный островок случайно попало одно зерно пшеницы, гетерозиготное по гену А. Зерно взошло и дало начало серии поколений, размножающихся путем самоопыления. Какова будет доля гетерозиготных растений среди представителей первого, второго, третьего, четвертого поколений, если детерминируемый геном признак не влияет на выживаемость растений и на их размножение?
Решение:
После прорастания семени выросло гетерозиготное растение и оно дало семена, которые на следующий год проросли и дали потомство. Из семян этих растений на второй год получились новые растения.
1. Определим генотипы в F1.
Схем а скрещивания:
Р: Аа х Аа
Г: А, а А, а
F1: 1АА : 2Аа : 1аа;
25%АА : 50%Аа : 25%аа
Таким образом, доля гетерозигот в популяции в F1 составляет 0,5(Аа) или 50%(Аа):
F1: 0,25(АА); 0,5(Аа); 0,25аа.
Ответ: В F1 = 0,5(Аа) или 50%(Аа).
Из семян растений второго года (F1) прорастут новые растения (F2). При этом гомозиготные растения как по доминантному, так и по рецессивному признаку при самоопылении не будут давать рассщепление. Поэтому в поколении F2 будет происходить расщепление только среди гетерозигот. С учетом того, что доля гетерозигот в F1 составляет 0,5 или 50% от общего числа организмов, рассчитаем соотношение аллелей (А) и (а), которое будет соответствовать частоте гамет А и а в гетерозиготных растениях популяции. Гетерозиготы (Аа) дадут гаметы 1А и 1а, т.е. гаметы (А) (1/2 из 0,5) и гаметы (а) тоже (1/2 из 0,5). т.е. частота гамет (А) окажется равной (0,5/2) = 0,25, а частота гамет (а) - (0,5/2) = 0,25.
2. Определим генотипы в F2
Схем а скрещивания:
Р: 0,25(А)0,25(а) х 0,25(А)0,25(а)
Г: 0,25(А); 0,25(а) 0,25(А); 0,25(а)
F2: 0,0625(АА):0,0625(Аа):0,0625(Аа):0,0625(аа);
0,0625(АА):0,125(Аа):0,0625(аа).
Таким образом, доля гетерозигот в популяции в F2 составляет 0,125(Аа) или 12,5%(Аа), т.е. в 4 раза меньше гетерозигот стало во втором поколении, чем в первом.
С учетом того, что доля гетерозигот в F2 составляет 0,125 или 12,5% от общего числа организмов, рассчитаем соотношение аллелей (А) и (а), которое будет соответствовать частоте гамет А и а в гетерозиготах популяции растений. Гетерозиготы (Аа) дадут гаметы 1А и 1а, т.е. гаметы (А) (1/2 из 0,125) и гаметы (а) тоже (1/2 из 0,125). т.е. частота гамет (А) окажется равной (0,125/2) = 0,0625, а частота гамет (а) - (0,125/2) = 0,0625.
3. Определим генотипы в F3
Схем а скрещивания:
Р: 0,0625(А)0,0625(а) х 0,0625(А)0,0625(а)
Г: 0,0625(А); 0,0625(а) 0,0625(А); 0,0625(а)
F3: 0,0039(АА):0,0039(Аа):0,0039(Аа):0,0039(аа);
0,0039(АА):0,0078(Аа):0,0039(аа).
Таким образом, доля гетерозигот в популяции в F3 составляет 0,0078(Аа) или 0,78%(Аа), т.е. в 16 раз меньше гетерозигот стало в треьем поколении, чем во вторм.
С учетом того, что доля гетерозигот в (F3) составляет 0,0078(Аа) или 0,78%(Аа) от общего числа организмов, рассчитаем соотношение аллелей (А) и (а), которое будет соответствовать частоте гамет А и а в гетерозиготах популяции растений. Гетерозиготы (Аа) дадут гаметы 1А и 1а, т.е. гаметы (А) (1/2 из 0,0078) и гаметы (а) тоже (1/2 из 0,0078). т.е. частота гамет (А) окажется равной (0,0078/2) = 0,0039, а частота гамет (а) - (0,0078/2) = 0,0039.
3. Определим генотипы в F4
Схем а скрещивания:
Р: 0,0039(А)0,0039(а) х 0,0039(А)0,0039(а)
Г: 0,0039(А); 0,0039(а) 0,0039(А); 0,0039(а)
F4: 0,000015(АА):0,000015(Аа):0,000015(Аа):0,000015(аа); 0,000015(АА):0,000030(Аа):0,000015(аа)
Таким образом, доля гетерозигот в популяции в F4 составляет 0,00003(Аа) или 0,003%(Аа), т.е. в 260 раз меньше гетерозигот стало в четвертом поколении, чем в третьем.
Ответ: в F1 доля (Аа) составляет 0,5(Аа) или 50%(Аа); в F2 - 0,125(Аа) или 12,5%(Аа); в F3 - 0,0078(Аа) или 0,78%(Аа); в F4 - 0,00003(Аа) или 0,003%(Аа).
Выводы:
В изолированной популяции растений, размножающихся путем самоопыления и при отсутствии мутаций, доля гетерозиготных растений среди представителей первого, второго, третьего, четвертого и последующих поколений будет уменьшаться.
Какова будет доля перекрестноопыляемых гетерозиготных растений в F1, F2, F3, F4
Задача 98.
На пустынный островок случайно попало одно семя растения, гетерозиготное по гену А. Семя взошло и дало начало серии поколений, размножающихся путем перекрестного гейтоногамного опыления1. Какова будет доля гетерозиготных растений среди представителей первого, второго, третьего; четвертого поколений, если будут сохраняться условия генетического гомеостаза: будут исключены такие факторы, как отбор, мутационный процесс и миграция, и соблюдена равновероятность образования гамет всех типов и панмиксия?
Решение:
Учитывая, что соблюдена равновероятность образования гамет обоих полов, апределим возможные варианты генотипов в популяции через несколько поколений.
1. Определим долю гетерозиготных растений среди представителей первого поколения
Схем а скрещивания:
Р: Аа х Аа
Г: А, а А, а
F1: 1АА : 2Аа : 1аа;
25%АА : 50%Аа : 25%аа
Таким образом, доля гетерозигот в популяции в F1 составляет:
F1: 0,25(АА); 0,5(Аа); 0,25аа.
Ответ: В F1 доля гетерозигот составляет 0,5(Аа) или 50%(Аа).
2. Определим долю гетерозиготных растений среди представителей второго поколения
Определим соотношение аллелей (А) и (а), которое будет соответствовать частоте гамет (А) и (а). Доминантные гомозиготы (AA) дадут только гаметы А (1 из 4); гомозиготы (аа) - только гаметы а (1 из 4); гетерозиготы (Аа) - 1А и 1а, т.е. гаметы А (1 из 4) и гаметы а тоже (1 из 4). Значит, частота гамет А в популяции окажется равной (1/4 + 1/4) = 1/2 = 0,5; а частота гамет а - (1/4 + 1/4) = 1/2 = 0,5.
Схем а скрещивания:
Р1: 0,5(А)0,5(а) х 0,5(А)0,5(а)
Г1: 0,5(А); 0,5(а) 0,5(А); 0,5(а)
F2: 0,25(АА); 0,5(Аа); 0,25аа или 0,25(АА); 0,5(Аа); 0,25аа. .
Таким образом, доля гетерозигот в популяции в F2 составляет: 50%.
Ответ: В F2 доля гетерозигот(Аа) составляет 0,5 или 50%.
Таким образом, результаты рассчетов показали, что доля гетерозигот, установленная в первом поколении, сохраняется во втором, и, очевидно, в последующих тоже.
Расчет генотипов в первом и последующих поколениях
Задача 99.
В изоляции оказалась группа особей в соотношении 1(АА):2(Аа):4(аа). Какими будут первое и последующие поколения, если будут сохраняться условия генетического гомеостаза: будут исключены такие факторы, как отбор, мутационный процесс и миграция, и соблюдена равновероятность образования гамет всех типов и панмиксия?
Решение:
Определим соотношение аллелей (А) и (а), которое будет соответствовать частоте гамет (А) и (а). Доминантные гомозиготы (AA) дадут только гаметы "А" (1 из 7); гомозиготы (аа) - только гаметы "а" (4 из 7); гетерозиготы (Аа) - 1А и 1а. Значит, частота гамет А окажется равной (1/7 + 1/7) = 2/7 = 0,29; а частота гамет а - (4/7 + 1/7) = 5/7 = 0,71.
Учитывая, что соблюдена равновероятность образования гамет обоих полов, апределим возможные варианты генотипов в популяции через несколько поколений.
1. Определим возможные генотипы первого поколения (F1)
Составим схему скрещивыания, получим:
Р: (0,29А)(0,71а) х (0,29А)(0,71а)
Г: 0,29(А), 0,71(а) 0,29(А), 0,71(а)
F1: 0,0841(АА); 0,2059(Аа); 0,2059(Аа); 0,5041(аа)
Таким образом, генотип популяции в F1 составляет:
F1: 8,41%(АА), 41,18%(Аа), 50,41%(аа).
2. Определим возможные генотипы первого поколения (F2)
Для определения, каким будет генотип популяции F2, подсчитаем число типов гамет (А) и (а) в F1: 8,41/100 + 20,59/100 = 29/100 = 0,29 (А); 50,41/100 + 20,59/100 = 71/100 = 0,71 (а).
Составим схему скрещивыания, получим:
Р: (0,29А)(0,71а) х (0,29А)(0,71а)
Г: 0,29(А), 0,71(а) 0,29(А), 0,71(а)
F1: 0,0841(АА); 0,2059(Аа); 0,2059(Аа); 0,5041(аа)
Таким образом, генотип популяции в F1 и F2 составляет:
F1: 8,41%(АА), 41,18%(Аа), 50,41%(аа);
F2: 8,41%(АА), 41,18%(Аа), 50,41%(аа).
Вывод:
Результаты рассчетов показали, что генетическое равновесие в панмиксической популяции при отсутствии мутации, установленное в первом поколении, сохраняется во втором, и, очевидно, в последующих тоже.
