Взаимодействие неаллельных генов. Неаллельные гены – гены, расположенные в разных парах гомологичных хромосом (A и b, b и C, A и C, А и B и др.)
Неаллельные гены – гены, расположенные в разных парах гомологичных хромосом (A и b, b и C, A и C, А и B и др.).
Типы взаимодействия неаллельных генов: комплементарность, эпистаз, полимерия.
Комплементарность – такое взаимодействие неаллельных генов, когда два доминантных гена при совместном действии, обусловливают развитие нового фенотипического признака
Пример 1. Наследование пурпурной окраски цветков у душистого горошка
Скрещивали растения горошка с белыми цветками, имеющими генотипыaaBB и AAbb:
P ♀ aaBB x ♂ AAbb
G aB Ab
F1 AaBb
В F1 получены особи с пурпурными цветками. Пурпурная окраска цветков у особей в F1 с генотипом AaBb обусловлена взаимодействием двух доминантных комплементарных генов – A и B.
P (F1) ♀ AaBb x ♂ AaBb
G AB, Ab, aB, ab, AB, Ab, aB, ab
| ♂♀ | AB | Ab | aB | ab |
| AB | AABB | AABb | AaBB | AaBb |
| Ab | AABb | AAbb | AaBb | Aabb |
| aB | AaBB | AaBb | aaBB | aaBb |
| ab | AaBb | Aabb | aaBb | aabb |
Гаметы
Все 16 генотипов второго поколения гибридов представлены в таблице (решетка Пеннета). Наблюдается следующее расщепление: 9 частей – особи с пурпурными цветками (выделены в таблице), пурпурная окраска их цветков обусловлена взаимодействием двух доминантных комплементарных генов – A и B; 7 частей – особи с белыми цветками. Таким образом, при комплементарном взаимодействии неаллельных генов в F2наблюдается расщепление 9:7.
Пример 2. Наследование нормального слуха у детей, рожденных от глухих родителей.
P ♀ aaBB x ♂ AAbb – (генотипы глухих родителей)
G aB, Ab
F1 AaBb – (в F1 дети, имеющие нормальный слух).
Появление детей с нормальным слухом обусловлено взаимодействием двух доминантных комплементарных генов – A и B.
P (F1) ♀ AaBb x ♂ AaBb
G AB, Ab, aB, ab, AB, Ab, aB, ab
| ♂♀ | AB | Ab | aB | ab |
| AB | AABB | AABb | AaBB | AaBb |
| Ab | AABb | AAbb | AaBb | Aabb |
| aB | AaBB | AaBb | aaBB | aaBb |
| ab | AaBb | Aabb | aaBb | aabb |
Наблюдается следующее расщепление в F2: 9 частей – дети с нормальным слухом (выделены в таблице), наследование которого обусловлено взаимодействием двух доминантных комплементарных генов – A и B; 7 частей – дети,
Эпистаз – такое взаимодействие неаллельных генов, при котором ген из одной аллельной пары подавляет действие гена из другой аллельной пары.
Различают доминантный и рецессивный эпистаз.
Доминантный эпистаз
Доминантный эпистаз проявляется, например, при наследование окраски оперения у кур, причем доминантный ген подавляет действие другого доминантного гена (I>C).
Скрещивали две породы белых кур с генотипами CCII и ccii.
Ген C определяет черную окраску оперенья, ген с– белую, ген I– ингибитор (супрессор) окраски, i – ген, не подавляющий окраску оперения
P ♀ CCII х ♂ ccii
G CI, ci
F 1 CcIi (особи с белой окраской оперения, т. к. ген I подавляет ген черной окраски C)
P (F1) ♀ CcIi x ♂CcIi
G CI, Ci, cI, ci, CI, Ci, cI, ci
| ♂♀ | CI | Ci | cI | ci |
| CI | CCII | CCIi | CcII | CcIi |
| Ci | CCIi | Ccii | CcIi | Ccii |
| cI | CcII | CcIi | ccII | ccIi |
| ci | CcIi | Ccii | ccIi | ccii |
Генотипы особей второго поколения представлены в таблице (решетка Пеннета). Наблюдается следующее расщепление: 13 частей – особи белого цвета, т. к. в их генотипе присутствует ген I (подавитель окраски) и 3 части – особи с черной окраской оперенья (выделены в таблице), т. к. в их генотипе отсутствует ген-ингибитор I. Таким образом, при доминантном эпистазе наблюдается расщепление 13:3.
Рецессивный эпистаз (криптомерия) проявляется, например, при наследовании серой окраски у мышей, причем рецессивный ген подавляет другие гены: a > B и aa > Bb; aa > BB; aa> bb.
При скрещивании черных и белых мышей в первом поколении получены серые мыши.B – ген распределения пигмента, b – ген черной окраски, a – ген, блокирующий образование пигмента.
P ♀AАbb x ♂ aaBB
черные белые
G Ab, aB
F1 AaBb (серые особи, поскольку a > B)
P (F1) ♀ AaBb x ♂ AaBb
| ♂ ♀ | AB | Ab | aB | ab |
| AB | AABB | AABb | AaBB | AaBb |
| Ab | AABb | Aabb+ | AaBb | Aabb+ |
| aB | AaBB | AaBb | aaBB | aaBb |
| ab | AaBb | Aabb+ | aaBb | аabb |
Гаметы
В F2 при рецессивном эпистазе получено расщепление 9:3:4 (9/16– серые мыши A–B– (в решетке Пеннета выделены курсивом); 3/16– черные A– bb (выделены знаком «+»); 4/16 – белые (ааBВ, aaBb, aaBb и ааbb).
При эпистазе возможно также расщепление 12:3:1.
Задача, подтверждающая возможность расщепления 12:3:1 при эпистазе
За окраску шерсти у свиней отвечают два аллельных гена (B, b). Гены-супрессоры контролируют проявление определенного признака и оказывают эпистатическое действие на другие гены. Ген А – ген белой окраски, подавляющий ген В; ген а – ген, не оказывающий подавляющего действия. При скрещивании дигомозиготных черных и белых свиней все потомство имеет белую окраску. Среди гибридов второго поколения 24 поросенка были белыми, 6 – черными и 2 красными. Какой процент потомства, полученного от скрещивания самца из F1 и дигетерозиготной самки, будет белым?
Решение
Расщепление 24:6:2 соответствует расщеплению 12:3:1, которое наблюдается при взаимодействии неаллельных генов по типу эпистаз. Ген В – ген черной окраски; ген b также является геном черной окраски; особи с генотипом ааbb имеют красную окраску. Ген А подавляет ген B и b. Поэтому особи, имеющие генотипы AABB, AaBb, Aabb будут иметь белую окраску, а особи с генотипами aaBB, aaBb будут черными.
При скрещивании дигомозиготных белых и черных свиней получим:
P ♀AАbb x ♂ aaBB
белые черные
G Ab, aB
F1 AaBb (белые особи )
P (F1) ♀ AaBb x ♂ AaBb
| ♂ ♀ | AB | Ab | aB | ab |
| AB | AABB | AABb | AaBB | AaBb |
| Ab | AABb | Aabb | AaBb | Aabb |
| aB | AaBB | AaBb | aaBB черные | aaBb черные |
| ab | AaBb | Aabb | aaBb черные | аabb красные |
Гаметы
ВF2 получено расщепление: 12/16 свиней белой окраски, 3/16 – черной и 1/16 – красной окраски. Белые особи составляют 75 %.
Полимерия – это такое взаимодействие неаллельных генов, при котором несколько пар неаллельных геновотвечает за развитие одного признака. Полимерию открыл Нильсон -Эле в 1909 г.
Кумулятивная полимерия проявляется тогда, когда развитие признака обусловлено определенным числом доминантных генов (полигенов). Полимерное действие генов заключается в суммировании действий генов, определяющих одни и те же количественные признаки. Полимерия связана с накоплением генов и имеет место при наследовании количественных признаков (количество меланина в коже, количество пигмента, обусловливающего окраску семян, цветков, длина стебля, рост тела в длину, масса семян и т. д.).Чем больше доминантных генов, тем интенсивнее выражен признак.
Примером кумулятивной полимерии является наследование окраски зерна у пшеницы.
P ♀ A1A 1 A2A2 x ♂ a 1 a 1 a 2 a 2
красное зерно белое зерно
G A1 A2 , a 1 a 2
F1 A1 a 1 A2 a 2 красная окраска зерна – у всех растений первого поколения
P (F1) ♀ A1 a 1 A2 a 2 x ♂ A1 a 1 A2 a 2
Гаметы
| ♂ ♀ | A1 A2 | A1 a 2 | a 1 A2 | a 1 a 2 |
| A1 A2 | A1A1 A2A2 | A1A1 A2 a 2 | A1 a 1 A2A2 | A1 a 1 A2 a 2 |
| A1 a 2 | A1A1 A2 a 2 | A1A1 a 2 a 2 | A1 a 1 A2 a 2 | A1 a 1 a 2 a 2 |
| a 1 A2 | A1 a 1 A2A2 | A1 a 1 A2 a 2 | a 1 a 1 A2A2 | a 1 a 1 A2 a 2 |
| a 1 a 2 | A1 a 1 A2 a 2 | A1 a 1 a 2 a 2 | a 1 a 1 A2 a 2 | a 1 a 1 a 2 a 2 |
Родительские формы в F2 дали расщепление 15:1 (15 частей – особи с окрашенным зерном и 1 часть – особи, неокрашенные). При накоплении доминантных генов их действие суммируется, т. е. наблюдается кумулятивный эффект, поэтому такое взаимодействие генов называют кумулятивной полимерией.
По типу кумулятивной полимерии наследуется цвет волос и цвет кожи. Цвет кожи определяют 3–4 пары полигенов. Генотип чернокожего человека –
A1 A1 A2 A2, а белого – a 1 a 1 a 2 a 2. В браке негра и европеоида в первом поколении все дети будут мулаты (A1 a 1 A2 a 2). В браке двух мулатов (A1 a 1 A2 a 2 х A1 a 1 A2 a 2) следует ожидать расщепление: 1/16 – негры; 1/16 – белые и остальная часть – мулаты (самостоятельно постройте решетку Пеннета).
Некумулятивная полимерия – проявление признака не зависит от числа доминантных генов в генотипе. Полимерные гены в таком случае могут определять и качественные признаки. Примером может служить наследование оперенности ног (цевки) у кур, которая определяется разными доминантными аллелями – A1 и A2. От скрещивания пород, имеющих оперенные и неоперенные ноги в F1 получаются цыплята с оперенными ногами.
P ♀ A1A 1 A2A2 x ♂ a 1 a 1 a 2 a 2
оперенные ноги неоперенные ноги
G A1 A2 , a 1 a 2
F1 A1 a 1 A2 a 2
оперенныеноги
В F2 особи с генотипами, в которых присутствует хотя бы один из доминантных аллелей – A1A1 A2A2;A1 a1 A2 a2;A1 a 1 a 2 a 2;a 1 a 1 A2A2 ;
a 1 a 1 A2 a 2 имеют оперенные ноги, а особи с генотипом a 1 a 1 a 2 a 2 –
неоперенные.
https://studopedia.org/12-36674.html
Взаимодействие неаллельных генов. Примеры решения типовых задач
Задача 1. Окраска шерсти у кроликов определяется двумя парами генов, расположенными в разных хромосомах. При наличии доминантного гена B доминантный ген A другой пары обусловливает серую окраску шерсти, а рецессивный ген a– черную окраску. При отсутствии гена B окраска будет белая. Какой процент крольчат белого и черного цвета следует ожидать от скрещивания серых дигетерозиготных кроликов?
Решение. Доминантные комплементарные гены A и B при совместном действии обусловливают серую окраску шерсти, а рецессивный ген а – черную окраску шерсти.
P ♀AaBb x ♂ AaBb
| ♂ ♀ | AB | Ab | aB | ab |
| AB | AABB | AABb | AaBB | AaBb |
| Ab | AABb | AAbb | AaBb | Aabb |
| aB | AaBB | AaBb | aaBB+ | aaBb+ |
| ab | AaBb | Aabb | aaBb+ | aabb |
В F 2 получено расщепление 9:3:4. Серые крольчата составляют 9 частей особей из 16 (выделены курсивом в решетке Пеннета). Черные крольчата (в решетке Пеннета со знаком “+”) – 3 части особей из 16 с генотипами: aaBB, aaBb, aaBb. Белые крольчата – 4 части особей из 16 с генотипами: AAbb, Aabb, Aabb, aabb, что составляет 25 % от всего потомства.
Задача 2. У душистого горошка красная окраска цветков обусловлена сочетанием двух неаллельных генов – C и P. При отсутствииодного из них или обоих пигмент не развивается. Скрестили дигетерозиготный красный горошек и белый с генотипом ССрр. Сколько растений в процентах будут иметь белые цветки?
Доминантные комплементарные гены C и P при совместном действии обусловливают красную окраску цветков, а рецессивный ген c – белую окраску цветков.
Решение
P ♀ CcPp x ♂ CCpp
G CP, Cp, cP, cp, Cp
F1 CCPp; CCpp; CcPp; Ccpp
красные белые красные белые
Ответ: белые цветки будут формироваться у 50 % растений.
Задача 3. У кур ген С определяет окраску оперения, а ген с – белое оперение. Ген I подавляет развитие окраски, а его рецессивный аллель i не оказывает подавляющего действия. Белый дигетерозиготный самец скрещен с белой самкой – ccii. Укажите % белых особей, полученных в потомстве.
Решение.
Ген Признак
С окрашенное оперение
с белое оперение
I ген, подавляющий развитие окраски
i ген, не оказывающий подавляющего действия
Поскольку ген I > C , следовательно, имеет место доминантный эпистаз.
Особи, где в генотипе присутствует ген ингибитор, имеют белое оперение (CcIi, ccIi). Особи с генотипом ccii также имеют белую окраску, поскольку ген сопределяет развитие белого оперения, а ген i не оказывает подавляющего действия.
P♀CcIi x ♂ccii
G CI,Ci, cI, ci, ci
F1 CcIi; Ccii; ccIi; ccii
Таким образом, количество белых особей составляет 75 %.
Ответ: в потомстве получено 75 % белых кур.
Задача 4. При скрещивании черных кроликов (ААbb) с белыми (ааBB) в F 1 все гибриды оказались серыми, а во втором поколении появились следующие фенотипические классы: серые, черные и белые кролики. Выявите тип взаимодействия неаллельных генов и в F 2 генотипы белых кроликов.
Решение
P ♀ ААbb х ♂ ааBB
G Ab, aB
F 1 AaBb
P ♀AaBb x ♂ AaBb
| ♂ ♀ | AB | Ab | aB | ab |
| AB | AABB | AABb | AaBB | AaBb |
| Ab | AABb | AAbb | AaBb | Aabb |
| aB | AaBB | AaBb | aaBB | aaBb |
| ab | AaBb | Aabb | aaBb | aabb |
В F2. 9/16 крольчат оказываются серыми (А-В-), 3/16 – черными (А-bb) и 4/16 – белыми (ааВ- и ааbb). Такие результаты расщепления можно объяснить тем, что имеет место рецессивный эпистаз – аа > B- b и aa > bb. Белыми оказываются кролики с генотипами ааВ- и ааbb, т. к. ген а в гомозиготном состоянии блокирует образование пигмента и препятствует проявлению гена распределения пигмента – В,а также гена b – черной окраски.
Ответ: тип взаимодействия неаллельных генов – рецессивный эпистаз. Белую окраску имеют кролики с генотипамиааВ- и ааbb,
Задача 5. Глухота может быть обусловлена разными рецессивными генами d и e, лежащими в разных парах хромосом. Нормальные аллели этих генов – D и E. Глухой мужчина (генотип ddEE) вступил в брак с глухой женщиной (генотип DDee). Какой слух будут иметь дети в первом и втором поколениях?
Решение
P ♀ ddEE x ♂ DDee – (генотипы глухих родителей)
G dE, De
F1 DdEe – (в F1 дети имеют нормальный слух).
Появление детей с нормальным слухом обусловлено взаимодействием двух доминантных комплементарных генов – A и B.
P (F1) ♀ DdEe x ♂ DdEe
G DE, De, dE, de, DE, De, dE, de
| ♂♀ | DE | De | dE | de |
| DE | DDEE | DDEe | DdEE | DdEe |
| De | DDEe | DDee | DdEe | Ddee |
| dE | DdEE | DdEe | ddEE | ddEe |
| de | DdEe | Ddee | ddEe | ddee |
Гаметы
В F2 наблюдается расщепление 9:7, причем 9/16 – дети с нормальным слухом (их генотипы выделены в решетке Пеннета) и 7/16 – дети, страдающие глухотой.
Ответ: в первом поколении дети будут иметь нормальный слух, а во втором – 7/16 потомства будут глухими.
Для решения генетических задач необходимо знать следующие расщепления:
1:1 – расщепление при анализирующем скрещивании гетерозиготного организма;
1:1:1:1 – расщепление при анализирующем скрещивании дигетерозиготного организма;
3:1 – расщепление по фенотипу при моногибридном скрещивании;
1:2:1 – расщепление по генотипу при моногибридном скрещивании;
9:3:3:1 – расщепление по фенотипу при дигибридном скрещивании;
9:7 – расщепление при комплементарном взаимодействии генов;
13:3 и 12:3:1 – расщепления при эпистазе (эпистатическом взаимодействии генов);
15:1 – расщепление при полимерии.
https://studopedia.org/12-36675.html
Генетика популяций
Генетика популяций – раздел генетики, изучающий генетическую структуру популяции, генотипический состав, генофонд популяций. Это позволяет рассчитать частоту рецессивных генов, вызывающих заболевания, вероятность встречаемости их в гомо- и гетерозиготном состоянии, а также проследить за накоплением в популяции вредных и полезных мутаций. Генофонд – вся совокупность генов, встречающихся у особей данной популяции.