Генотипы и фенотипы в потомстве при сцеплении генов (кроссинговере)
Кроссинговер у домовых мышей
Задача 262.
Скрещены две линии мышей, животные одной из них имеют извитую нормальной длины, а в другой —прямую длинную шерсть. Гибриды F1 имеют прямую нормальную шерсть. При анализирующем скрещивании получены следующие результаты: мышей с прямой и нормальной шерстью – 25, с извитой и нормальной шерстью — 99, прямой и длинной шерстью — 98 и с извитой и длинной шерстью — 24. Определить генотипы родительских особей и потомства в F1. Каким образом наследуются эти две пары признаков?
Решение:
А — прямая шерсть;
а — извитая шерсть;
В — нормальная длина шерсти;
b — длинная шерсть.
Так как при скрещивании чистой линии мышей с извитой шерстью и нормальной длины с чистой линией, имеющей прямую и длинную шерсть получено все потомство F1 с прямой и нормальной шерстью, то прямая и нормальная шерсть определяются доминантными генами, соответственно, (А) и (В), а извитая и длинная шерсть будут определяться рецессивными генами - (а) и (b).
Тогда генотипы родительских форм имеют вид: ааВВ – извитая и нормальная шерсть; ААbb – прямая длинная шерсть.
Схема скрещивания
Р: ааВВ x ААbb
Г: аВ Аb
F1: AaBb - 100%.
Фенотип:
AaBb - нормальная прямая шерсть - 100%.
Рассчитаем общее число особей потомства при анализирующем скрещивании дигетерозигот, получим:
Nобщ. = 25 + 99 + 98 + 24 = 246.
Рассчитаем процентное содержание различных фенотипов, получим:
прямая и нормальная шерсть = 25/246 = 0,1016 или 10,2%;
извитая и нормальная шерсть = 99/246 = 0,4024 или 40,2%;
прямая и длинная шерсть = 98/246 = 0,3984 или 39,8%;
извитая и длинная шерсть = 24/246 = 0,0976 или 9,8%.
Так как при анализирующем скрещивании дигетерозигот получено 4 типа фенотипа с расщеплением - прямая и нормальная шерсть: извитая и нормальная шерсть : прямая и длинная шерсть : извитая и длинная шерсть как 10,2%:40,2%:39,8%:9,8%.
Обычно при анализирующем скрещивании дигетерозигот в потомстве наблюдается 4 типа фенотипа с расщеплением - 25%:25%:25%%:25%.
В нашем случае наблюдается отличное от нормы расщепление по фенотипу, что указывает на сцеплённое наследование генов (А) и (В), расположенных в одной хромосоме.
Так как общее число фенотипов с перекрестом составляет в % (10,2% + 9,8% = 20%), то расстояние между генами А и В составляет 20% или 20 морганид.
Тогда родительские формы мышей не будут иметь генотипы - ааВВ и ААbb, а будут иметь генотипы – aB||aB и Ab||Аb.
Исходя из этих рассуждений, генотип гибрида F1 будет иметь вид: Ab||aB, а не AB||ab. Генотип рецессивной дигомозиготы - ab||ab.
Расстояние между генами 20 м показывает, что кроме некроссоверных гамет есть кроссоверные гаметы, причем последних будет 20%. Тогда у дигетерозиготного организма с генотипом Ab||aB будут образовываться гаметы некроссоверные: Аb|, аB|; их соотношение [(100% - 20%) : 2 = 40%] по 40% каждой, а кроссоверные гаметы: *АВ|, ab|*; их соотношение [20% : 2 = 10%] по 10% каждой. Значит, SAB = 20 морганид. Дигомозигота ab||ab образует только один тип гамет - ab|.
Тогда схемы обоих скрещиваний будут иметь вид:
Схема скрещивания (1)
Р: aB||aB х Ab||Аb
Г: aB| Ab|
F1: Ab||aB – 100%.
Фенотип:
Ab||aB – прямая и нормальная шерсть – 100%.
Схема скрещивания (2)
Р: Ab||aB х ab||ab
Г: Ab|, аB| аb|
некрос.
гаметы
*АB|, ab|*
крос. гаметы
F2: Аb||ab - 40%; aB||ab - 40%;
*АB||ab - 10%; *ab||ab - 10%.
Фенотип:
Аb||ab – прямая и длинная шерсть - 40%;
aB||ab – извитая и нормальная шерсть - 40%;
*АВ||ab - прямая и нормальная шерсть - 10%;
*ab||ab – извитая и длинная шерсть - 10%.
Наблюдается 4 типа генотипа и фенотипа.
Расщепление по генотипу и фенотипу - 4:4:1:1.
Выводы:
1) генотипы родительских форм: aB||aB и Ab||Аb;
2) генотип F1: Ab||aB;
3) форма и длина шерсти у мышей наследуются по типу аутосомного сцепления генов.
Задача 263.
На одной соматической хромосоме находятся гены признаков окраса шерсти и длины ног. Взаимодействие аллелей каждого гена доминантно-рецессивное: коричневая окраска доминирует над серой, а длинные ноги над короткими. Скрестили коричневую самку с длинными ногами и коротконогого серого самца. У коричневой длинноногой самки на одной хромосоме только доминантные аллели, а на другой только рецессивные. Сколько и какие фенотипы будут наблюдаться у потомства, если расстояние между сцеплёнными генами составляет 20 морганид?
Решение:
А - коричневая окраска шерсти;
а - серая окраска шерсти;
В - длинные ноги;
b - короткие ноги.
Кроссинговер 20 морганид, т. е. SАВ = 20 м.
Так как у коричневой длинноногой самки на одной хромосоме только доминантные аллели, а на другой только рецессивные, то её генотип имеет вид: АВ||ab. Самец с рецессивными признаками будет иметь генотип - ab||ab.
Расстояние между генами 20 м показывает, что кроме некроссоверных гамет есть кроссоверные гаметы, причем последних будет 20%. Гаметы некроссоверные: АВ| и ab|; их соотношение [(100% - 20%) : 2 = 40%] по 40%. Кроссоверные гаметы: *Ab| и *aB|, их соотношение [20 : 2 = 10%] по 10%. Значит, самка будут иметь следующий набор гамет: АВ| - 40%; ab| - 40%; *Ab| и *aB| по 10%. Самец будет иметь только гаметы - ab|.
Схема скрещивания
Р: АВ||ab х ab||ab
Г: АВ|, ab| ab|
некрос.
гаметы
*Ab, *aB|
крос. гаметы
F1: АВ||ab - 40%; ab||ab - 40%;
*Аb||ab - 10%; *aB||ab - 10%.
Наблюдается 4 типа генотипа. Расщепление по генотипу - 4:4:1:1.
Фенотип:
коричневая окраска шерсти, длинные ноги - 40%;
серая окраска шерсти, короткие ноги - 40%;
коричневая окраска шерсти, короткие ноги - 10%;
серая окраска шерсти, длинные ноги - 10%.
Наблюдается 4 типа фенотипа. Расщепление по фенотипу - 4:4:1:1.
Выводы:
Если расстояние между генами равно 20 морганид, это значит, что:
1) 10 процентов потомков будут иметь коричневую окраску и короткие ноги;
2) 10 процентов потомков будут иметь серую окраску и длинные ноги;
3) 40 процентов потомков будут иметь серую окраску и короткие ноги;
4) 40 процентов потомков будут иметь коричневую окраску и длинные ноги.
Сцепление генов (кроссинговер) у растений томата
Задача 264.
Высокое растение томата с шаровидными плодами, скрещенное с карликовым растением, имеющим грушевидные плоды, дало 71 высокое шаровидное,
69 карликовых грушевидных, 23 высоких грушевидных и 17 карликовых шаровидных потомков. Другое высокое растение с шаровидными плодами, скрещенное с карликовым растением, имеющим грушевидные плоды, дало 21 высокое грушевидное, 19 карликовых шаровидных, 6 высоких шаровидных и 5 карликовых грушевидных потомка. Каковы генотипы двух исходных высоких растений с шаровидными плодами? Какое потомство дали они при скрещивании друг с другом и в каком соотношении?
Решение:
А - аллель гена высокого растения томата;
а - аллель гена карликового растения томата;
В - аллель гена шаровидной формыплода томата;
b - аллель гена грушевидной формы плода томата.
а) Первое скрещивание растений томата
Определим общее число фенотипов, получим:
Nобщ. = 71 + 69 + 23 + 17 = 180.
Определим соотношение фенотипов в данном скрещивании, получим:
высокое шаровидное : карликовое грушевидныое : высокое грушевидное : карликовое шаровидное =
= 71/180 : 69/180 : 23/180 : 17/180 =
= 0,3944 : 0,3833 : 0,1278 : 0,0944 =
= 39,44% : 38,33% : 12,78% : 9,44%.
Такое расщепление по фенотипу возможно при скрещивании дигетерозиготы и дигомозиготы по обоим рецессивным генам со сцепленными генами, расположенными в одной аутосоме. Так как общее число фенотипов с перекрестом составляет в % (12,78% + 9,44% = 22,22% приблизительно 22% ), то расстояние между генами А и В составляет 22% или 22 морганиды. Генотип первого дигетерозиготного растения - AB||ab.
Расстояние между генами 22 м показывает, что кроме некроссоверных гамет есть кроссоверные гаметы, причем последних будет 22%. Тогда у гетерозиготного организма будут образовываться гаметы некроссоверные: АВ|, аb|; их соотношение [(100% - 22%) : 2 = 39%] по 39%, а кроссоверные гаметы: *Аb|, aB|*; их соотношение [22% : 2 = 11%] по 11%. Значит, SAB = 22 морганиды.
б) Второе скрещивание растений томата
Определим общее число фенотипов, получим:
Nобщ. = 21 + 19 + 6 + 5 = 51.
Определим соотношение фенотипов в данном скрещивании, получим:
высокое шаровидное : карликовое грушевидныое : высокое грушевидное : карликовое шаровидное =
= 21/51: 19/51 : 6/51 : 5/51 =
= 0,4118 : 0,3725 : 0,1176 : 0,0980 =
= 41,18% : 37,25% : 11,76% : 9,80%.
Такое расщепление по фенотипу возможно при скрещивании дигетерозиготы, которая в каждой хромосоме содержит доминантный и рецессивный сцепленные гены, и дигомозиготы по обоим рецессивным генам со сцепленными генами, расположенными в одной аутосоме. Так как общее число фенотипов с перекрестом составляет в % (11,76% + 9,80% = 21,57% приблизительно 22%), то расстояние между генами А и В составляет 22% или 22 морганиды. Генотип второго дигетерозиготного растения - Ab||aB.
Расстояние между генами 22 м показывает, что кроме некроссоверных гамет есть кроссоверные, причем последних будет 22%. Тогда у гетерозиготного организма с генотипом Ab||aB будут образовываться гаметы некроссоверные: Аb|, аB|; их соотношение [(100% - 22%) : 2 = 39%] по 39%, а кроссоверные гаметы: *АB|, ab|*; их соотношение [22% : 2 = 11%] по 11%.
в) Скрещивание дигетерозиготы AB||ab с Ab||aB
Р: AB||ab х Ab||aB
Г: AB|; ab| Аb|; aB|
некроссоверные гаметы
*Ab|; *aB *AB|; *ab|
кроссоверные гаметы
F1: AB||Ab - 19,5%; (AB|aB + *AB|*aB) - 21,33%;
AB||*AB - 1,83%; (AB||*ab + *AB||ab) - 3,66%;
(Ab||ab + *Ab||*ab) - 21,33%; (aB||ab + *aB||*ab) - 21,33%;
Ab||*Ab - 1,83%; (*Ab||aB + Ab||*aB) - 3,66%;
aB||*aB - 1,83%; *aB||*ab - 1, 83%; ab||*ab - 1,83%.
Наблюдается 11 типов генотипа.
Фенотип:
AB||Ab - высокое растение томата с шаровидными плодами - 19,5%;
(AB|aB + *AB|*aB) - высокое растение томата с шаровидными плодами - 21,33%;
AB||*AB - высокое растение томата с шаровидными плодами - 1,83%;
(AB||*ab + *AB||ab) - высокое растение томата с шаровидными плодами - 3,66%;
(Ab||ab + *Ab||*ab) - высокое растение томата с грушевидными плодами - 21,33%;
(aB||ab + *aB||*ab) - карликовое растение томата с шаровидными плодами - 21,33%;
Ab||*Ab - высокое растение томата с грушевидными плодами - 1,83%;
(*Ab||aB + Ab||*aB) - высокое растение томата с шаровидными плодами - 3,66%;
aB||*aB - карликовое растение томата с шаровидными плодами - 1,83%;
*aB||*ab - карликовое растение томата с шаровидными плодами - 1, 83%;
ab||*ab - карликовое растение томата с грушевидными плодами - 1,83%.
Наблюдаемый фенотип:
высокое растение томата с шаровидными плодами - 49,98%;
высокое растение томата с грушевидными плодами - 23,16%;
карликовое растение томата с шаровидными плодами - 24,99%;
карликовое растение томата с грушевидными плодами - 1,83%.
Наблюдается 4 типа фенотипа.
Выводы:
1) генотип первого исходного растения - AB||ab, генотип второго исходного растения - Ab||aB;
2) скрещивание исходных растений друг с другом дало 49,98% высоких растений с шаровидными плодами, 23,16% высоких растений с грушевидными плодами, 24,99% карликовых растений с шаровидными плодами, 1,83% карликовых растений с грушевидными плодами.
Задача 265.
Гены А и В сцеплены и кроссинговер межу ними составляет 40%. Определите сколько появится в потомстве дигетерозигот AB||ab при скрещивании ab||ab с A_||bb? Что получится при кроссинговере 10%?
Решение:
S1(AB) = 40 морганид;
S2(AB) = 10 морганид.
1. Кроссинговер межу генами А и В составляет 40%
Расстояние между генами 40% показывает, что кроме некроссоверных гамет есть кроссоверные гаметы, причем последних будет 40%. Тогда у гетерозиготного организма будут образовываться гаметы некроссоверные: АВ|, аb|; их соотношение [(100% - 40%) : 2 = 30%] по 30%, а кроссоверные гаметы: *Аb|, *aB|; их соотношение [30% : 2 = 15%] по 15%.
Схема скрещивания (1)
Р: AB||bb х ab||ab
Г: AB|; ab| ab|
некросс.
гаметы
*Ab|; *aB|
кросс.
гаметы
F1: AB||ab - 30%; ab||ab - 30%; *Ab||ab - 15%; *aB||ab - 15%.
Наблюдается 4 типа генотипа. Расщепление по генотипу - 30% : 30% : 15% 6 15% или 2:2:1:1.
Вывод:
1) в потомстве процент (%) дигетерозигот AB||ab составит 30%.
У организма с генотипом Ab||bb перекрёста хромосом при сцеплении генов не будет наблюдаться, все гаметы будут некроссоверными.
Схема скрещивания (2)
Р: Ab||bb х ab||ab
Г: Ab|; ab| ab|
F1: Ab||bb - 50%; ab||ab - 50%.
Наблюдается 2 типа генотипа. Расщепление по генотипу - 1:1.
Наблюдается, что у потомства фенотипы совпадают с родительскими.
Ответ: AB||ab - 30%.
2. Кроссинговер межу генами А и В составляет 10%
Расстояние между генами 10% показывает, что кроме некроссоверных гамет есть кроссоверные гаметы, причем последних будет 10%. Тогда у гетерозиготного организма будут образовываться гаметы некроссоверные: АВ|, аb|; их соотношение [(100% - 10%) : 2 = 45%] по 45%, а кроссоверные гаметы: *Аb|, *aB|; их соотношение [10% : 2 = 5%] по 5%.
Схема скрещивания (3)
Р: AB||bb х ab||ab
Г: AB|; ab| ab|
некросс.
гаметы
*Ab|; *aB|
кросс.
гаметы
F1: AB||ab - 45%; ab||ab - 45%;
*Ab||ab - 5%; *aB||ab - 5%.
Наблюдается 4 типа генотипа. Расщепление по генотипу - 45% : 45% : 5% : 5% или 9:9:1:1.
Вывод: в потомстве процент (%) дигетерозигот AB||ab составит 45%.
У организма с генотипом Ab||bb перекрёста хромосом при сцеплении генов не будет наблюдаться, все гаметы будут некроссоверными.
Схема скрещивания (3)
Р: Ab||bb х ab||ab
Г: Ab|; ab| ab|
F1: Ab||bb - 50%; ab||ab - 50%.
Наблюдается 2 типа генотипа. Расщепление по генотипу - 1:1.
Наблюдается, что у потомства фенотипы совпадают с родительскими.
Ответ: AB||ab - нет.
Выводы:
1) при SAB = 40 морганид в потомстве процент (%) дигетерозигот AB||ab составит 30%;
2) при SAB = 10 морганид в потомстве процент (%) дигетерозигот AB||ab составит 45%.
