14) Цитологические основы дигибридного расщепления.

При дигибридном скрещивании - изучается два признака, например, "белая короткая шерсть"; - две пары (альтернативных) генов, например, AaBb x AAbb.

При дигибридном скрещивании гены А и В могут наследоваться независимо либо сцепленно.

Независимое наследование

Если гены А и В находятся в - разных хромосомах; - разных парах хромосом; - негомологичных хромосомах; - разных парах негомологичных хромосом (все это одно и то же); то они наследуются независимо, согласно III закону Менделя (закону независимого наследования): "Расщепление по каждой паре признаков происходит независимо от других пар признаков".

Цитологической основой независимого наследования является независимое расхождение хромосом в анафазе I мейоза.

Расщепления, характерные для независимого наследования при дигибридном скрещивании 1) Расщепления нет (все дети одинаковые) – скрещивали двух гомозигот ААBB х ааbb (или AAbb x aaBB). 2) Расщепление 9:3:3:1 – скрещивали двух дигетерозигот АаBb х АаBb (третий закон Менделя). 3) Расщепление 1:1:1:1 – скрещивали дигетерозиготу и рецессивную гомозиготу АаBb х ааbb (анализирующее скрещивание).

Сцепленное наследование

Если гены А и В расположены в - одной хромосоме; - одной паре хромосом; - одной паре гомологичных хромосом; то они не смогут разойтись независимо, происходит сцепленное наследование согласно закону сцепления Моргана: "Гены, расположенные в одной хромосоме, наследуются совместно".

Все гены, находящиеся в одной хромосоме, образуют группу сцепления. Количество групп сцепления равняется количеству хромосом в гаплоидном наборе (количеству пар гомологичных хромосом).

независимое наследование			полное сцепление			неполное сцепление (происходит из-за кроссинговера)
P	AaBb		P	AB/ab		P	AB/ab
G	AB	дигетерозигота имеет 4 вида гамет, по 25% каждой	G	AB	дигетерозигота имеет только 2 вида гамет	G	AB	дигетерозигота имеет 4 вида гамет, но нормальных больше, чем рекомбинантных
	Ab			ab			ab
	aB						Ab
	ab						aB

14) Наследование при полигибридном скрещивании.

Анализ наследования одной аллельной пары в моногибридном скрещивании позволил Менделю и его последователям понять наследование двух и более пар признаков при дигибридном и полигибридном скрещиваниях. Из всего ранее изложенного по этому поводу можно сделать следующие выводы: 1) альтернативные признаки определяются аллелями гена, находящимися в гомологичных хромосомах; 2) в каждой паре аллелей одна может >быть доминантной, другая — рецессивной; 3) во втором поколении моногибридного скрещивания происходит расщепление по доминантным и рецессивным признакам в определенном отношении; при полном доминировании расщепление по фенотипу 3:1, при неполном — 1:2:1, последнее отношение соответствует расщеплению по генотипу. Расщепление в F2 открыло принципиально важное явление, а именно: признаки скрещивающихся форм не пропадают в поколениях, а сохраняются; 4) при дигибридном скрещивании обе аллельные пары, находящиеся в негомологичных парах хромосом, наследуются независимо друг от друга и вступают во все возможные комбинации с равной вероятностью, давая расщепление во втором поколении по фенотипу 9:3:3: 1 и по генотипу 1 : 2 : 2 : 4 : 1:2: 1:2:1; 5) явление расщепления и независимой комбинации разных пар аллелей генов обусловлено тем, что эти гены находятся в негомологичных хромосомах, которые случайно комбинируются при расхождении к полюсам в анафазе I мейоза. Эти основные положения, установленные генетическим и цитологическим методами, позволяют сделать следующий шаг в анализе закономерностей наследования: выяснить их общее значение при полигибридном скрещивании. Рассмотрим, например, тригибридное скрещивание. Можно заранее сказать, что основные закономерности наследования, установленные при моногибридном и дигибридном скрещиваниях, являются общими и для наследования при тригибридном скрещивании. Мендель для такого рода скрещивания избрал следующие три пары альтернативных признаков семян: гладкая — морщинистая форма семян, желтая — зеленая окраска семядолей, а также серо-коричневая и неокрашенная кожура, причем первыми в парах названы доминантные признаки, а вторыми — рецессивные. В этом скрещивании материнское растение было гомозиготным по всем трем доминантным признакам, т. е. имело генотип ААВВСС, а отцовское — гомозиготно по трем рецессивным aabbcc. Все три гена находятся в трех негомологичных хромосомах. Тригибрид первого поколения имел структуру A/a B/b C/c. По внешнему виду семена тригибрида полностью походили на материнские, т. е. имели все три доминантных признака: гладкую форму, желтую окраску семядолей и серо-коричневую окраску семенной кожуры. При указанной степени гетерозиготности гибриды образуют уже восемь сортов гамет как женских, так и мужских, а именно: ABC, AbC, АВс, аВС, Abe, аВс, аbС и abc. При оплодотворении в результате сочетания восьми сортов женских и восьми сортов мужских гамет во втором поколении образуется 64 комбинации. В этом можно легко убедиться, воспользовавшись либо решеткой Пеннета, либо математическим способом перемножения вероятностей, как это мы делали раньше при дигибридном скрещивании. В результате подсчета обнаруживается, что у тригибрида расщепление в F3 по фенотипу включает 8 классов в определенном числовом отношении: 27 : 9 : 9 : 9 : 3 : 3 : 3 : 1. Очевидно, для того чтобы выявить все 8 классов расщепления по фенотипу, необходимо иметь достаточно большое число растений в F2. И Мендель отмечает, что из всех опытов опыт с тригибридом потребовал наибольшего количества времени и труда. Чтобы убедиться в том, что тригибрид действительно образует 8 типов гамет в равных количествах, можно воспользоваться известным нам методом анализирующего скрещивания, который не требует столь большого числа потомков, как это необходимо для обнаружения восьми фенотипических классов в F2. Скрещивая тригибрид с формой, гомозиготной по всем трем рецессивным признакам, мы получим расщепление в отношении 1 : 1 : 1 : 1 : 1 : 1 : 1 : 1. Если рассчитать расщепление в F2 по фенотипу отдельно для каждой пары альтернативных признаков, то расщепление в каждом случае окажется равным 3:1. Это исходное отношение, как мы знаем, обеспечивается точным цитологическим механизмом независимого расхождения пар хромосом в мейозе. Именно это числовое отношение в расщеплении по каждой паре признаков позволило Менделю и в тригибридном скрещивании подтвердить принцип независимого сочетания признаков в потомстве гибрида. Принцип независимого поведения разных пар альтернативных признаков в расщеплении по фенотипу в F2 при полнеем доминировании может быть выражен формулой (3 + 1)n, где n — число пар альтернативных признаков. Исходя из этой формулы, можно высчитать число ожидаемых классов в расщеплении по фенотипу при любом числе пар признаков, взятых в скрещивание: моногибридное скрещивание (3+1)1 = 3:1, т. е. 2 класса, дигибридное скрещивание (3+1)2 = 9: 3:3 : 1, т. е. 4 класса, тригибридное скрещивание (3 + 1)3 = 27: 9 : 9 : 9: 3 :3 :3: 1, т. е. 8 классов и т. д. Иначе, говоря, число фенотипических классов при расщеплении в F2 может быть выражено формулой 2n, где основание 2 указывает на парность генов (аллельность), находящихся в одной паре гомологичных хромосом, а степень n — число аллельных пар в негомологичных хромосомах, по которым различаются взятые в скрещивание родительские формы. Поэтому при моногибридном скрещивании число классов расщепления по фенотипу равно 21 = 2, при дигибридном 22 = 4, тригибридном 23 = 8, тетрагибридном 24 = 16 и т. д. Таким же образом можно рассчитать число типов гамет, образующихся у любого полигибрида первого поколения (F1, и число комбинаций гамет, дающих различные генотипы в F2. Следовательно, число различных типов гамет, образуемых гибридом F1, также может быть выражено формулой 2n, где n — число пар аллельных генов, по которым различаются скрещиваемые формы. Так как при моногибридном скрещивании у гибрида F1 образуются два сорта как женских, так и мужских гамет, то очевидно, что при этом возможно образование 4 комбинаций. При дигибридном скрещивании таких сочетаний будет 42 = 16, при тригибридном 43 = 64 и т. д., т. е. число возможных комбинаций гамет выражается формулой 4n, где основание 4 отражает число возможных комбинаций мужских и женских гамет в моногибридном скрещивании, а n — число пар аллелей. Число генотипических классов рассчитывают при любом числе аллельных пар, по которым различаются родительские формы, взятые в скрещивание. В потомстве моногибрида расщепление по генотипу включает три класса. При дигибридном скрещивании в F2 число генотипов соответствует 9 классам. При тригибридном скрещивании число генотипических классов будет равно 33. Итак, число генотипических классов можно определить по формуле 3n, где n — число аллельных пар. Таким образом, зная число пар аллелей при полигибридном скрещивании, можно рассчитать число типов гамет, образующихся у гибрида F1 число их сочетаний при оплодотворении, а также число фенотипических и генотипических классов. Следует еще раз подчеркнуть, что все эти расчеты правомочны при том важном условии, если гены находятся в негомологичных хромосомах. Однако известно, что число последних для каждого Вида организмов является относительно небольшим и постоянным. Так, у гороха имеется всего 7 пар гомологичных хромосом, у человека — 23, у мушки дрозофилы — 4 и т. д. Следовательно, возможно одновременное независимое наследование лишь стольких генов, сколько пар гомологичных хромосом имеется у организмов Данного вида. Поскольку у гороха имеется 7 пар хромосом (n = 7), то у гибрида возможно независимое сочетание не более семи одновременно взятых в скрещивание пар признаков. При этом в потомстве гибридного растения гороха в F2 при полном доминировании возможно появление 27 различных фенотипических классов и 37 генотипических классов. Общее число возможных сочетаний гамет составит 47. У классического для генетических исследований объекта — дрозофилы по независимо наследующимся парам признаков возможно только тетрагибридное скрещивание. Очевидно, что если в скрещивание будет взято число аллельных пар, большее, чем имеющееся у данного организма число пар гомологичных хромосом, то третий закон Менделя не осуществится.