Дигібридне і полігібридне схрещування

Дигібридним схрещуванням називають схрещування організмів, які відрізняються між собою двома парами альтернативних (контрастних) ознак. Наприклад два сорти гарбузів можуть відрізнятися за двома парами таких ознак як колір і форма плодів (білі дископодібні плоди і жовті кулясті плоди), породи великої рогатої худоби – колір шерсті і забарвлюння голови (чорні з білою головою корови і червоні з суцільним забарвленням голови корови), у людини форма носа і колір волосся («римський» ніс і темне волосся – прямий ніс і світле волосся).

При полігібридному схрещуванні організми відрізняються за декількома парами альтернативних ознак (три і більше). При ди- і полігібридному схрещуванні кожна пара алельних генів детермінує певну ознаку і позначається різними літерами. Наприклад, якщо чорний колір хутра у кроликів (домінантна ознака) позначити літерою А, то білии колір хутра (рецесивна ознака) слід позначити через а. Неалельна їм пара генів, яка визначає іншу ознаку, зокрема, положення вух, позначається іншою літерою: стоячі вуха (домінантна ознака) – В, капловухість (рецесивна ознака) – в. У наведеному прикладі до уваги брали успадкування двох пар альтернативних ознак, тобто мова йшла про дигібридне схрещування. Якщо взяти до уваги ще і третю пару альтернативних ознак (наприклад, кошлата і гладенька шерсть), то мова буде йти про тригібридне схрещування і ця пара ознак матиме інше літерне позначення, зокрема, С – кошлата шерсть, а с – гладенька шерсть.

При символічному записові генотипів у таких випадках можливі різні варіанти сполучення генів, наприклад, ААВВ, аавв, АаВв, Аавв, ААВВСС, ааввсс, АаВвСс, ААВВССДД і т. ін. Організми з генотипом ААВВ мають назву дигомозигот за домінантними ознаками, аавв – дигомозигота за рецесивними ознаками, АаВв – дигетерозигота, АаВвСс – тригетерозигота і т.д. Отже, введення кількості літерних позначень з метою символічного запису генотипів організмів чи їхніх гамет, а також з метою запису схеми схрещування перебуває в прямій залежності від кількості пар аналізованих альтернативних ознак.

При завершенні гаметогенезу зрілі статеві клітини внаслідок мейозу мають гаплоїдний набір хромосом і, отже, – одинарний набір алелів, тобто з кожної пари алельних генів у гаметі присутній лише один ген. Гомозиготні організми продукують лише один сорт гамет. Наприклад, дигомозигота ААВВ дає гамети типу АВ, а дигомозигота аавв – гамети ав, тригомозигота ААВВСС – гамети ABC. У гетерозиготних організмів кількість утворених гамет відповідає формулі , де n – число альтернативних пар ознак. Наприклад, дигетерозигота АаВв дає 4 типи гамет (2² = 4), а тригетерозигота – 8 типів гамет (2³ = 8) і т.д. Схема дигібридного схрещування {об’єкт дослідження – горох: А – жовтий, а – зелений колір насіння; В – гладенька, в – зморшкувата форма насіння):

Унаслідок схрещування таких дигомозиготних організмів усі гібриди першого покоління одноманітні як за генотипом (усі дигетерозиготи), так і за фенотипом (усі мають обидві домінантні ознаки; в даному випадку – жовте гладеньке насіння). Одержані результати відповідають І закону Менделя – закону одноманітності гібридів першого покоління.

Гібриди першого покоління є дигетерозиготами і тому продукують чотири типи гамет. Для того, щоб правильно виписати всі типи гамет при схрещуванні дигетерозиготних організмів, необхідно скомбінувати спочатку домінантний алельний ген першої пари з домінантним алелем другої пари. Таке сполучення генів становить гамету першого типу. Потім домінантний алель першої пари комбінують з рецесивним алелем другої пари – отримують другий тип гамет. Далі аналогічно комбінують рецесивний алель першої пари з домінантним і рецесивним алелем другої пари і отримують гамети третього і четвертого типу. Схематично це можна зобразити так:

АаВв: типи гамет 1 – АВ

2 – Ав

3 – аВ

4 – ав

Щоб правильно виписати всі типи гамет у тригетерозиготного організму (8 типів), необхідно спочатку виписати чотири типи гамет за першими двома парами алелів (як для дигетерозиготи), а потім у кожній гаметі дописати по домінантному апелю третьої пари. А потім повторити запис чотирьох типів гамет за першими двома парами алелів і до них дописати вже по рецесивному алелю третьої пари.

Потім гібриди першого покоління схрещують між собою:

Р: ♀АаВв × ♂АаВв

Гамети: АВ АВ

Ав Ав

аВ аВ

ав ав

F₂:

Для правильного запису всіх можливих комбінацій гамет, а також з метою полегшення аналізу одержаного потомства використовують графічний прийом, який свого часу запропонував генетик Пеннет і який зараз відомий під назвою решітки Пеннета. Якщо батьківські організми продукують по рівній кількості типів гамет (наприклад, обидва батьки мають по 4 типи гамет), то решітка Пеннета має форму квадрата; якщо ж кількість типів гамет різна (наприклад, один з батьків – 8 типів гамет, а другий – 4) то решітка Пеннета має прямокутну форму. В решітці Пеннета по вертикалі виписують жіночі, а по горизонталі – чоловічі гамети. На перегині вертикальних і горизонтальних ліній вписують утворені генотипи. У даному випадку їх буде 16.

♂ ♀	АВ	Ав	аВ	ав
АВ	ААВВ ж. гл.	ААВв ж.гл.	АаВВ ж. гл.	АаВв ж. гл.
Ав	ААВв ж. гл.	ААвв ж.зм.	АаВв ж. гл.	Аавв ж. зм.
аВ	АаВВ ж. гл.	АаВв ж. гл.	ааВВ з. гл.	ааВв з. гл.
ав	АаВв ж. гл.	Аавв ж. зм.	ааВв з. гл.	аавв з. зм.

Аналіз одержаних результатів показує, що в другому гібридному поколінні відбулося розщеплення як за генотипом (на 9 класів), так і за фенотипом (на 4 класи). Розщеплення за фенотипом відбулось у співвідношенні 9:3:3:1. При цьому частина потомства успадкувала батьківське і прабатьківське сполучення ознак (насіння жовте гладеньке і насіння зелене зморшкувате), а частина потомства мала перекомбіновані ознаки (насіння жовте, але зморшкувате і насіння зелене, але гладеньке): 9А-В- – жовте гладеньке насіння, 3А-вв – жовте зморшкувате насіння, 3ааВ- – зелене гладеньке насіння, 1аавв – зелене зморшкувате насіння. Закономірності дигібридного схрещування виявив чеський вчений Грегор Мендель (при схрещуванні рослин гороху) і сформулював у вигляді III закону – закону незалежного успадкування ознак. Суть закону: при схрещуванні двох гомозиготних організмів, які відрізняються за двома парами альтепнативних ознак, у другому гібридному поколінні внаслідок незалежного успадкування ознак з’являються особини з новим сполученням ознак, яке не властиве ні батьківським, ні прабатьківським формам (організмам). Цитологічні основи ІІІ закону Мекделя:

1. Гени, які детермінують альтернативні ознаки, знаходяться в різних парах негомологічних хромосом.

2. У гаметі з кожної пари алельних генів присутній лише один.

3. Нові комбінації ознак у гібридних організмів можливі внаслідок таких явищ:

а) незалежне розходження хромосом у анафазі І мейозу;

б) випадковий характер злиття гамет при заплідненні.

Таким чином, закономірності третього закону Менделя (закону незалежного успадкування ознак) спостерігаються в тому випадку, коли пари алельних генів знаходяться в різних парах негомологічних хромосом. При полігібридному схрещуванні співвідношення різних фенотипних класів виражається формулою (3:1)ⁿ, де n - число пар ознак, або ступінь гетерозиготності.

ПРИКЛАДИ

1. Які типи гамет продукує далекозора жінка з товстими губами, якщо її мати мала нормальний зір, а батько – тонкі губи? Далекозорість і товсті губи – домінантні ознаки, а нормальний зір і тонкі губи — рецесивні ознаки.

Розв’язок

D – ген далекозо­рості d – ген нормально­го зору R – ген тонких губів r – ген товстих губів	Р: DR, Dr, dR, dr

2. Які типи гамет утворюють морські свинки таких генотипів:

а) Ссдд; б) ССДд; в) СсДд; г) ссДД?

Розв’язок

а) Ссдд Сд, сд

б) ССДд СД, сд

в) СсДд СД, Сд, сд, сД

г) ссДД сД

3. Які типи гамет утворюють рослини таких генотипів: а)АаВвСС; б)ААВвсс; в)АаВвСс; г)ааВвСС?

Розв’язок

а) АаВвСС АВС, АвС, аВС, авС

б) ААВвсс АВс, Авс

в) АаВвСс АВС, аВС, аВс, авс, Авс, АВс, АвС, авС

г) ааВвСС аВС, авС

4. Який відсоток гамет типу FCr продукує тригетерозиготний кіт? Визначити кількість комбінацій гамет, якщо цього кота схрестити з кішкою, яка має такий самий генотип.

Розв’язок

FfCcRr	Оскільки це тригетерозигота, то: 23 = 8 гамет Така гамета буде становити: Кількість комбінацій гамет: 8×8 = 64 Оскільки обидва батьки три гетерозиготні, то: 8×8 = 64 комбінацій гамет.
% гамет FCr

5. У науковій лабораторії проведено схрещування дигетерозиготних мушок дрозофіл, які мали сіре тіло і нормальну довжину крил. Яка частина потомства успадкувала батьківські ознаки? Сірий колір тіла і нормальна довжина крил – домінантні ознаки, а чорний колір тіла і зачаткові крила – рецесивні ознаки.

Розв’язок

А – ген сірого ко­льору а – ген чорного ко­льору В – ген нормаль­них крил в – ген зачаткових крил

Р: ♀АаВв × ♂АаВв Гамети: 22 = 4 АВ АВ Ав Ав аВ аВ ав ав ♂ ♀ АВ Ав аВ ав АВ ААВВ с.н. ААВв с.н. АаВВ с.н. АаВв с.н. Ав ААВв с.н. ААвв с.з. АаВв с.н. Аавв с.з. аВ АаВВ с.н. АаВв с.н. ааВВ ч.н. ааВв ч.н. ав АаВв с.н. Аавв с.з. ааВв ч.н. аавв ч.з. Аналіз за фенотипом: 9 – сірі, нормальні крила 3 – сірі, зачаткові 3 – чорні, нормальні 1 – чорні, зачаткові 9:3:3:1 4 × 4 = 16 комбінацій Генотип: або , тому, що утворилось 16 комбінацій.

♀АаВв ♂АаВв

6. У людини біле пасмо волосся і карі очі є домінантними ознака­ми, а відсутність білого пасма і сірі очі – рецесивні ознаки. Кароокий юнак без білого пасма одружився з сіроокою дівчиною, яка мала біле пасмо і була гетерозиготною за цією ознакою. У матері юнака були сірі очі. Які за фенотипом можуть бути їхні діти?

Розв’язок

А – ген білого пас­ма а – ген відсутності пасма В – ген каро окості в – ген сіро окості ♀Аавв; ♂ааВв	Р: ♀Аавв × ♂ааВв Гамети: Ав аВ ав ав АаВв, аавв, ааВв, Аавв б.п.к б.п.с б.п.к. б.п.с. 1:1:1:1 Аналіз за фенотипом: 25% карооких з білим пасмом, 25 – без пасма карооких, 25% – сіроокі без пасма, 25% – з білим пасмом сіроокі
F – ?