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 скрещивани  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%.