Біологія. Практичний довідник. 9 клас

Комплементарна (доповнювальна) дія генів

Комплементарну дію генів спостерігають у випадках, коли неалельні гени роздільно не проявляють своєї дії, але за одночасної наявності в генотипі зумовлюють розвиток нової ознаки. Ця ознака розвивається в результаті взаємодії двох ферментів, утворених під контролем двох неалельних генів.

Розщеплення 9 : 3 : 3 : 1

У папужок буває голубе й жовте забарвлення оперення. Обидва вони рецесивні щодо зеленого забарвлення та домінантні щодо білого. За схрещування голубих птахів з жовтими всі гібриди F1 виявляються зеленими, а в F2 спостерігають розщеплення на чотири фенотипові класи у відношенні: 9 зелених : 3 голубих : 3 жовтих : 1 білий.

Генетичний аналіз свідчить про те, що в цьому схрещуванні бере участь не одна, а дві пари алелей. Ми можемо зробити висновок про те, що ген А визначає голубе забарвлення, ген В — жовте забарвлення, а разом (А-В-) дають нову якість — зелене забарвлення, a aabb — біле.

Для отримання гібридів F1 генотип голубих папужок повинен бути ААbb, жовтих — ааВВ.

Біохімічний аналіз показав, що зелене забарвлення є результатом змішування двох пігментів — голубого й жовтого. Рецесивний алель (а) блокує синтез голубого пігменту, внаслідок чого забарвлення птаха виявляється жовтим.

Інший рецесивний алель (b) блокує синтез жовтого пігменту, завдяки чому утворюється голубе забарвлення.

Оскільки в гібридів F1 об’єднуються домінантні алелі цих генів, папужки виявляються зеленими. Білі птахи, які з’являються в F2, є результатом одночасного блокування синтезу голубого й жовтого пігментів.

Розщеплення 9 : 7

Розщеплення розглядаємо на прикладі забарвлення квіток пахучого горошку. В одному з дослідів В. Бетсона в процесі схрещування двох форм пахучого горошку з білими квітками всі гібридні рослини виявилися з червоними квітками.

Під час самозапилення цих рослин або схрещування їх між собою в F2 відбувається розщеплення у відношенні: 9 червоноквіткових : 7 білоквіткових рослин. Правильно пояснити характер розщеплення, що спостерігають у цьому схрещуванні, можна, передбачивши, що червоне забарвлення квіток пахучого горошку обумовлене сумісною дією в генотипі двох комплементарних домінантних генів (А і В), кожний з яких може окремо відтворити лише біле забарвлення квітки. За відсутності в генотипі будь-якого з них формувальний пігмент не утворюється.

Для отримання гібридів F1 вихідні батьківські організми повинні мати певні генотипи: ААbb і ааВВ.

Розщеплення 9 : 3 : 4

Розгляд розщеплення на прикладі забарвлення шерсті у кроликів — голубої, чорної та білої.

Дано:

А — алель наявності забарвлення;

а — алель відсутності забарвлення;

В — алель чорного забарвлення;

b — алель голубого забарвлення.

Білі кролі з червоною райдужною оболонкою очей (альбіноси) взагалі позбавлені пігменту. Під час схрещування голубих кролів (ААbb) з білими (ааВВ) усі гібриди в F1 виявляються чорними (АаВb), а в F2 спостерігають розщеплення у відношенні:

9/16 чорних : 3/16 голубих : 4/16 білих.

Якщо спочатку проаналізувати це схрещування за наявністю чи відсутністю пігменту, не зважаючи на його якість, то можна дійти висновку, що забарвлення домінує над незабарвленістю, а в F2 спостерігають розщеплення на 12 забарвлених (9 + 3) і 4 білих, тобто 3 : 1.

Розщеплення 9 : 6 : 1

Розгляд явища комплементарності за спадкування форми плода в гарбуза.

Генотип 3А-bb і 3ааВ- фенотипово неможливо відрізнити, вони в сумі дають 6/16 форм зі сферичною формою плода.

Дископодібна форма плода виникає в результаті взаємодії двох домінантних генів (А-В-), а видовжена форма плодів — унаслідок поєднання їх рецесивних алелів (aabb).

Епістаз

За домінування дія одного алеля пригнічується іншим алелем цього ж гена: А > а, В > b і т. д. Але існує взаємодія, за якої один ген пригнічується дією іншого, наприклад, А > В, а > В чи b > А і т. д. Таке явище називають епістазом.

Гени, які подавляють дію інших генів, називають супресорами, або інгібіторами. Вони можуть бути як домінантними, так і рецесивними. Гени-супресори відомі у тварин, рослин і мікроорганізмів. Зазвичай їх позначають I або S. Епістаз прийнято ділити на два типи: домінантний і рецесивний. Під домінантним епістазом розуміють подавления одним домінантним геном дії іншого гена.

Розщеплення 13 : 3

Прикладом епістазу є успадкування забарвлення пір’я в курей. У чистопородних курей — пегорнів є домінантний ген забарвлення С, але він не виявляється завдяки дії такого ж домінантного гена-супресора І (ССII).

Білі чистопородні кури плімутроки мають обидва гени в рецесивному стані (ссіі). За схрещування таких особин між собою в F1 відбувається поєднання двох домінантних неалельних генів: гена С, що контролює виявлення забарвлення, та гена I, що пригнічує дію гена С (генотип СсIi). Тому всі гібриди F1 мають біле пір’я.

У F2 чорне пір’я спостерігають в особин, що мають у генотипі ген-супресор у рецесивному стані (ССii, Ссіі).

Розщеплення 12 : 3 : 1

Розгляд розщеплення на прикладі забарвлення шерсті в собак. Деякі собаки з білим забарвленням шерсті за схрещування із собаками коричневого забарвлення дають у F1 цуценят білого кольору, а в F2 — розщеплення на 12/16 білих, 3/16 чорних, 1/16 коричневих.

Якщо проаналізувати це схрещування окремо за властивостями забарвлення-незабарвлення і чорного-коричневого забарвлення, то можна переконатися, що відсутність забарвлення в F1 домінує над його наявністю, а в F2 спостерігають розщеплення 12 : 4 або 3 : 1. Розщеплення на 3 чорних і 1 коричневий свідчить про те, що чорне забарвлення визначається домінантним геном, а коричневе — рецесивним. Тепер можна позначити інгібітор забарвлення — I, його відсутність — і, чорне забарвлення — А, коричневе — а. Тоді можна легко уявити генотип вихідних форм і гібридів.

Полімерія

Полімерні гени з однозначністю дії можуть визначати як кількісні, так і якісні ознаки (полігенні ознаки). До полігенних ознак відносять: урожайність пшениці, цукристість буряка, несучість курей, кількість і жирність молока ВРХ, колір шкіри, зріст, маса, тривалість життя, ступінь стійкості до інфекційних захворювань, основний обмін, артеріальний тиск у людини.

Через те що полімерні гени діють на ту саму ознаку, їх позначають однією літерою, а їх різні алельні пари позначають цифрами.

При схрещуванні домінантних і рецесивних дигомозигот — забарвленої (A1A1A2A2 з незабарвленою (а1а1а2а2)— у F1 усі рослини (A1a1A2a2) мають забарвлене насіння, хоча воно помітно світліше, ніж батьківський екземпляр, що має темно-червоне насіння з генотипом (А1А1А2А2). У F2 за схрещування особин F1 виявляється розщеплення за фенотипом у співвідношенні (15 : 1), тому що безколірними є лише рецесивні дигомозиготи (a1a1a2a2), до того ж насіння відрізняється між собою інтенсивністю забарвлення.

Темно-червоне зерно — 1/16 = 6,25 %;

червоне зерно — 4/16 = 25 %;

світло-червоне зерно — 6/16 = 37,5 %;

блідо-червоне зерно — 4/16 = 25 %;

біле зерно — 1/16 = 6,25 %.

Отже, інтенсивність забарвлення зерна в червонозерних рослин різна. Вона варіює від темно-червоного до блідо-червоного та залежить від кількості домінантних генів, що діють на цю ознаку однозначно.

Принцип запису умови та розв’язування задач на полімерію той же, що і в задачах на комплементарну взаємодію та епістаз.

Некумулятивна полімерія

Гени з однозначною дією можуть визначати і якісні, тобто альтернативні, ознаки. Прикладом може слугувати спадкування оперення ніг у курей.

Від схрещування порід, які мають оперені й неоперені ноги, у F1 з’являються курчата з опереними ногами. У F2 відбувається розщеплення за фенотипом у відношенні 15/16 з опереними ногами і 1/16 з неопереними, тобто спостерігають два фенотипічні класи. Очевидно, порода з опереними ногами гомозиготна за двома парами домінантних алелів з однозначною дією (А1А1А2А2), а з неопереними ногами мають генотип а1а1а2а2.

Гібриди F1 мають генотип А1а1А2а2. Домінантні алелі кожного з двох генів діють якісно одночасно, тобто визначають оперення ніг. Тому генотипи А12- (9/16), А12а2 (3/16) і а1а1А2- (3/16) відповідають фенотипу з опереними ногами, а генотип a1a1a2a2 (1/16) — з неопереними.

У наведеному прикладі наявність у генотипі різної кількості домінантних генів однозначної дії не змінює вираженості ознаки. Достатньо одного домінантного алеля будь-якого із двох генів, щоб викликати розвиток ознаки. Тому такий тип взаємодії генів отримав назву некумулятивна полімерія.