Решение расчетных задач по генетике на законы Менделя, Моргана, Харди-Вайнберга

 

Наследование формы листьев у львиного зева

 

Задача 446.
У львиного зева растения с широкими листьями при скрещивании между собой всегда дают потомство с широкими листьями (доминантный признак), а растения с узкими листьями - потомство только с узкими листьями (рецессивный признак). При скрещивании узколистной особи с широколистной возникают растения с листьями промежуточной ширины.
1. Каким будет потомство от скрещивания двух особей с листьями промежуточной ширины? (Ответы: широколистное – 1;узколистное – 2, с листьями промежуточной ширины – 3; смесь
трех фенотипов - 4).
2. Что получится, если скрестить узколистное растение с растением, имеющим листья промежуточной ширины? (Ответы: широколистное – 1; узколистное – 2, с листьями промежуточной ширины – 3; смесь трех фенотипов – 4; 50% с листьями промежуточной ширины и 50% узколистные - 5).
3. Сколько типов мужских гамет формирует узколистное растение?
4. Сколько типов мужских гамет формирует широколистное растение?
5. Сколько типов мужских гамет формирует растение с листьями промежуточной ширины?
Решение:
А - широкие листья;
а - узкие листья;
АА - гомозигота - широкие листья;
аа - гомозигота - узкие листья;
Аа - гетерозигота - промежуточной ширины листья.

1. Схема скрещивания 
Р: Аа   х   Аа
Г: А, а     А, а
F1: 1AA - 25%; 2Aa - 50%; 1aa - 25%.
Наблюдается 3 типа генотипа, Расщепление по генотипу - 25% : 50% : 25% = 1 : 2 : 1.
Фенотип:
AA - растения с широкими листьями - 25%; 
Aa - растения с промежуточной ширины листьями - 50%; 
aa - растения с узкими листьями - 25%.
Наблюдается 3 типа фенотипа, Расщепление по фенотипу - 25% : 50% : 25% = 1 : 2 : 1.
Если при скрещивании друг с другом организмов с доминантным признаком в потомстве наблюдается появление организмов с промежуточным типом  наследования признака, то этот признак неполностью оминантен по отношению к рецессивному, и такое наследование называется промежуточным.

2. Схема скрещивания
Р: Аа   х  аа
Г: А, а    а
F1: Аа - 50%; аа - 50%.
Наблюдается 2 типа генотипа, Расщепление по генотипу - 50% : 50% = 1 : 1.
Фенотип:
Аа - растение с листьями промежуточной ширины - 50%; 
аа - растение с узкими листьями - 50%.
Наблюдается 2 типа фенотипа, Расщепление по фенотипу - 50% : 50% = 1 : 1.

Ответ:
1. Смесь.

2. 50% с листьями промежуточной ширины и 50% - узколистные.
3. Узколистное растение (аа) образует один тип мужских гамет - (а).
4. Широколистное растение (АА) образует один тип мужских гамет - (А).
5. Растение с листьями промежуточной ширины (Аа) образует два типа мужских гамет - (А и а).

 


Наследование формы лепестков у льна по типу эпистаза


Задача 447. 
У льна форма лепестков контролируется эпистатичным взаимодействием генов. Ген А обусловливает гофрированную форму лепестков, ген а - гладкую. Эпистатичный ген I подавляет действие гена А, а ген i не оказывает влияния на форму лепестков.
При скрещивании гомозиготных растений, имеющих генотип IIAA, с растением, имеющим гладкие лепестки и генотип iiaa,получили 118 растений F1, от самоопыления которых получили 480 гибридов F2.
1. Сколько разных фенотипов может быть в F1?
2. Сколько растений F1 могли иметь гладкие лепестки?
3. Сколько разных фенотипов могло быть в F2?
4. Сколько растений в F2 могли иметь гофрированную форму лепестков?
5. Сколько растений с гофрированными лепестками в последующих поколениях могли давать нерасщепляющееся потомство?
Решение:
А - гофрированная форма лепестков;
а - гладкая форма лепестков;
I - ген-супрессор, препятствует проявлению доминантного гена (А); 
i - ген не влияет на форму лепестков;
А_I_ - гладкая форма лепестков;
А_ii - гофрированная форма лепестков;
ааII - гладкая форма лепестков;
aaii - гладкая форма лепестков.

Схема скрещивания
Р: IIAA  х   iiaa
Г: IA        ia
F1: IiAa - 100%.
Фенотип:
IiAa - гладкая форма лепестков - 100%.
Наблюдается единообразие поколения.

Схема скрещивания
Р: IiAa        х       IiAa
Г: IA; iA              IA; iA
    Ia; ia                Ia; ia
F2: 1IIAA - 6,25%; 2IiAA - 12,5%; 2IIAa - 12,5%; 4IiAa - 25%; 2iiAa - 12,5%; 2aaIi - 12,5%; 1IIaa - 6,25%; 1iiAA - 6,25%; 1iiaa - 6,25%.
Наблюдается 9 типов генотипа. Расщепление по генотипу - 1:2:2:4:2:2:1:1:1.
Фенотип:
IIAA - гладкая форма лепестков - 6,25%; 
IiAA - гладкая форма лепестков - 12,5%; 
IIAa - гладкая форма лепестков - 12,5%; 
IiAa - гладкая форма лепестков - 25%; 
iiAa - гофрированная форма лепестков - 12,5%; 
Iiaa - гладкая форма лепестков - 12,5%; 
IIaa - гладкая форма лепестков - 6,25%; 
iiAA - гофрированная форма лепестков - 6,25%; 
iiaa - гладкая форма лепестков - 6,25%.
Наблюдаемый фенотип:
гладкая форма лепестков - 81,25%;
гофрированная форма лепестков - 18,75%.
Наблюдается 2 типа фенотипа. Расщепление по фенотипу - 13:3.

Отвеет:
1. В F1 наблюдается один фенотип.
2. В F1 118 растений имеют гладкие лепестки.
3. В F2 наблюдается 2 типа фенотипа.
4. 90 (480 * 0,1875 = 90) растений в F2 могли иметь гофрированную форму лепестков.
5. 30 (480 * 0,0625 = 30) растений с гофрированными лепестками в последующих поколениях могли давать нерасщепляющееся потомство.

 


Наследование по типу кроссинговера у кукурузы 

 

Задача 448. 
У кукурузы в третьей хромосоме локализованы аллели, определяющие характер листовой пластинки: рецессивный ген gr - скрученные листья, доминантный ген - gr+ - нормальные листья и аллели, определяющие высоту растения, доминантный ген d+, обусловливающий нормальную высоту, и ген d - карликовость. От скрещивания гомозиготного растения нормальной высоты и с нормальной листовой пластинкой с растением, имеющим скрученные листья и карликовый рост, получили в F1 12 гибридов, а от скрещивания их с линией-анализатором (рецессивной гомозиготой) - 800 растений, из которых 36 были карликовыми с нормальными листьями. Ответы округлять до целых.
1. Сколько растений Fа имели оба признака в доминантном состоянии?
2. Какой процент растений Fа имели оба признака в рецессивном состоянии?
3. Сколько процентов растений Fа были карликовыми с нормальными листьями?
4. Сколько процентов растений Fа были нормальной высоты со скрученными листьями?
5. Какое расстояние (в % кроссинговера) между генами gr+ и d+?
Решение:
gr+ - нормальные листья;
gr - скрученные листья;
d+ - нормальная высота растения;
d - карликовость.
Так как аллели генов gr+ и d+ находятся в одной хромосоме, то оба признака наследуются по типу кроссинговера (сцепленное наследование). 
От скрещивания гибридов F1 с линией-анализатором (рецессивной гомозиготой) из 800 растений Fа 36 растений были карликовыми с нормальными листьями, то примерно такое же количество растений должно быть с нормальным ростом и скрученными листьями. Определим процентное содержание карликовых с нормальными листьями растений Fа, получим:

800 - 100%
36 - х%
х% = (36 * 1100%)/800 = 4,5%.

4,5%  растений будет с нормальным ростом и скрученными листьями, т.е. растений с перекрестными признаками по фенотипу будет 9% (4,5% + 4,5% = 9%), значит кроссинговер составляет 9 морганид. 
Расстояние между генами 9 м показывает, что кроме некроссоверных гамет есть кроссоверные гаметы, причем последних будет 9%. У дигетерозиготы gr+d+||grd образуются гаметы некроссоверные: gr+d+| и grd|; их соотношение [(100% - 9%) : 2 = 45,5%] по 45,5%. Кроссоверные гаметы: *gr+d| и *grd+|, их соотношение [9 : 2 = 4,5%] по 4,5%. Значит, дигетерозигота gr+d+||grd будут иметь следующий набор гамет: gr+d+| - 45,5%; grd| - 45,5%; *gr+d| и *grd+| по 4,5%. Рецессивная гомозигота grd||grd будет иметь только гаметы - grd|, а доминантная гомозигота gr+d+||gr+d+
gr+d+|. Проверим наши рассуждения, составив соответствующие схемы скрещивания.  

1. Схема скрещивания
Р: gr+d+||gr+d+   х   grd||grd
Г: gr+d+|             grd|
F1: gr+d+||grd - 100%.
Фенотип:
gr+d+||grd - нормальные листья и нормальный рост - 100%.
Наблюдается единообразие поколения F1.

2. Схема скрещивания
Р: gr+d+||grd      х      grd||grd
Г: gr+d+|; grd|           grd|
   некроссоверные гаметы
   *gr+d|; *grd+|
   кросс. гаметы
Fа: gr+d+||grd - 47,75%; grd||grd - 47,75%; *gr+d||grd - 2,25%; *grd+||grd - 2,25%.
Наблюдается 4 типа генотипа. Расщепление по генотипу - 25% : 25% : 25% : 25% = 1 : 1 : 1 : 1.
Фенотип:
gr+d+||grd - нормальные листья и нормальный рост - 45,5%; 
grd||grd - скрученные листья и карликовость - 45,5%; 
*gr+d||grd - нормальные листья и карликовость - 4,5%; 
*grd+||grd - скрученные листья и нормальный рост - 4,5%.
Наблюдается 4 типа фенотипа. Расщепление по фенотипу - 45,5% : 45,5% : 4,5% : 4,5%.

Ответ:
1. 364 растения Fа имели оба признака в доминантном состоянии (gr+grd+d).
2. 45,5% растений Fа имели оба признака в рецессивном состоянии (grgrdd).
3. 4,5% растений Fа были карликовыми с нормальными листьями (gr+grdd).
4. 4,5% растений Fа были нормальной высоты со скрученными листьями (grgrd+d).
5. Расстояние (в % кроссинговера) между генами gr и d составляет 9%.

 


Структура популяции подсолнечника по наличию панцирного слоя у семени

 

Задача 449.
У подсолнечника наличие панцирного слоя семян доминирует над беспанцирностью. При апробации установлено, что из 500 проанализированных семян 20 - беспанцирные.
1. Какова частота рецессивного аллеля в популяции?
2. Какова частота доминантного аллеля в популяции?
3. Сколько семянок (%) является доминантными гомозиготами?
4. Сколько семянок (%) является гетерозиготами?
5. Сколько растений являются рецессивными гомозиготами (%)?
Решение:
А - наличие панцирного слоя семян;
а - беспанцирность семян;
Nобщ. - 500 семян;
N(aa) = 20 семян;
р(а) = ?
p(А) = ?
p2(AA) = ?
2pg(Aa) = ?
g2(aa) = ?
Рассчитаем процентный состав рецессивных гомозигот, получим:

g2(aa) = N(aa)/Nобщ. = 20/500 = 0,04 или 4%.

Зная частоту встречаемости рецессивных гомозигот (aa), рассчитаем частоту аллеля (a), получим:

q2(aа) = 4%  = 0,04.

Тогда

q(a) = 0,2.

Согласно первому следствию закона Харди-Вайнберга рассчитаем частоту встречаемости гена (A), получим:

р(A) + q(a) = 1, 
р(A) = 1 - q(a) = 1 - 0,2 = 0,8.

Используя формулу Харди-Вайнберга: р2 + 2рq + q2 = 1, рассчитаем генотипичекую структуру данной популяции, получим:

р(АА)2 + 2рq(Аа) + q(аа)2 = 1 = 100%;
р(0,8)2 + 2рq(0,8 * 0,2) + q(0,2)2
= 0,64 или 64%(АА) + 0,32 или 32%(Аа) + 0,04 или 4%(аа) = 1 или 100%.

Ответ: 
1. Частота рецессивного аллеля в популяции составляет 0,2.
2. Частота доминантного аллеля в популяции составляет 0,8.
3. 64% семянок является доминантными гомозиготами?
4. 32% семянок является гетерозиготами?
5. 4% растений являются рецессивными гомозиготами.