Решаем задачи по генетике - Р.М. Островская, В.И. Чемерилова 2012
Закономерности наследования признаков
Сцепленное наследование. Кроссинговер
Неаллельные гены могут располагаться в разных парах хромосом, т.е. в негомологичных хромосомах, например, в разных парах аутосом или в аутосоме и в Х-хромосоме. В таких случаях признаки наследуются независимо друг от друга. Однако в каждой паре хромосом (исключая только Y хромосому) находится множество генов, которые в совокупности составляют группу сцепления. У каждого вида растений или животных имеется определенное число групп сцепления, которое равно гаплоидному числу хромосом.
Признаки, гены которых локализованы в одной хромосоме, называются сцепленными. Характер их наследования — сцепленное наследование — существенно отличается от независимого наследования, т.е. соответствующего третьему закону Г. Менделя. Суть отличий состоит в том, что для сцепленных признаков характерна тенденция к их совместной передаче от родителей к потомству именно в той комбинации, в которой они были у родителей. Однако сцепление признаков не является абсолютным, они могут разъединяться и передаваться потомкам в иной комбинации, нежели они были у родителей. Нарушение сцепления обусловлено процессом кроссинговера, т.е. обменом одинаковыми участками между гомологичными хромосомами. Процесс кроссинговера происходит в профазе первого мейотического деления. Половые клетки, образовавшиеся при участии кроссинговера, называются кроссоверными. Если кроссинговер не принимал участия в образовании гамет, они называются некроссоверными.
Установлено, что частота кроссинговера, которую определяют по процентному содержанию кроссоверных гамет, отражает силу сцепления между генами: чем больше сила сцепления между генами, тем реже происходит кроссинговер, и, наоборот, чем меньше сила сцепления между генами, тем он происходит чаще. В свою очередь, сила сцепления между генами обратно пропорциональна расстоянию между ними: чем меньше расстояние между генами, тем больше сила сцепления и, следовательно, с тем меньшей частотой происходит кроссинговер. Таким образом, частота кроссинговера является относительной мерой расстояния между генами. Эта закономерность широко используется для целей генетического картирования, а именно, для установления порядка расположения генов в группах сцепления и относительных расстояний между ними. Указанные выше особенности сцепленного наследования установил Т.Г. Морган и представители его научной школы. Многочисленные данные о сцепленном наследовании признаков и кроссинговере, нарушающем сцепление, легли в основу хромосомной теории наследственности, сформулированной
Т.Г. Морганом.
Освоение генетических закономерностей дает возможность при решении задач устанавливать характер наследования признаков относительно друг друга (независимый или сцепленный), определять частоту кроссинговера, прогнозировать результаты тех или иных скрещиваний с учетом сцепления генов.
Задачи:
1. Сколько групп сцепления у человека? Ответ поясните.
2. Какие типы гамет и в какой пропорции формируются дигетерозиготой АВ//ав, если гены А и В сцеплены и перекрест между ними: а) отсутствует, б) составляет 12%.
3. Какие типы гамет и в какой пропорции формируются дигетерозиготой Ав//аВ, если гены А и В сцеплены и перекрест между ними: а) отсутствует, б) составляет 8%.
4. У дрозофилы гены красной, белой и эозиновой окраски глаз являются аллелями. Известно, что гены желтого тела и белых глаз сцеплены друг с другом и дают 1,5% кроссинговера. Какой процент кроссинговера будет наблюдаться между генами желтого тела и эозиновых глаз?
5. В анализирующем скрещивании дигетерозиготы АаВв получено расщепление: АВ — 243, Ав — 762, аВ — 758, ав — 237 (всего 2000). Каков характер наследования генов? Определите генотип дигетерозиготы. Какое соотношение было бы в потомстве анализирующего скрещивания дигетерозиготы, полученной в результате скрещивании особей с генотипами ААвв х ааВВ?
6*. У томата высокий рост доминирует над низким, гладкий эндосперм — над шероховатым. От скрещивания двух растений получили расщепление: 208 высоких с гладким эндоспермом, 9 высоких с шероховатым эндоспермом, 5 низких с гладким эндоспермом и 195 низких с шероховатым эндоспермом. Объясните полученное расщепление. Определите генотипы исходных растений и их фенотип.
7. Скрещивали растения китайской примулы, одно из которых имело короткий пестик и кремовые цветки, а другое — длинный пестик и красные цветки. Гибриды F1, имеющие короткий пестик и кремовые цветки, скрещивали с растениями, имеющими длинный пестик и красные цветки. Получили следующее потомство: 1697 с коротким пестиком и кремовыми цветками, 195 с коротким пестиком и красными цветками, 234 с длинным пестиком и кремовыми цветками и 1558 с длинным пестиком и красными цветками (всего 3684). Как наследуются признаки? Определите генотипы исходных растений и потомков обоих скрещиваний.
8. От скрещивания растений кукурузы с желтым непрозрачным (тусклым) эндоспермом зерна с растением, имевшим белый прозрачный эндосперм, в F1 все зерна имели желтый прозрачный эндосперм, а в Fа произошло расщепление: 777 зерен имели желтый непрозрачный эндосперм, 7 - желтый прозрачный, 10 — белый непрозрачный и 773 — белый прозрачный эндосперм. Как наследуются признаки? Определите генотипы исходных растений и гибридов F1, а также фенотип анализатора.
9. Куры с длинными ногами и простым гребнем при скрещивании с петухом-коротконожкой с розовидным гребнем, получившим коротконогость от отца, а розовидный гребень от матери, дали следующее потомство: 5 коротконожек с розовидным гребнем, 103 коротконожки с простым гребнем, 89 длинноногих с розовидным гребнем, 12 длинноногих с простым гребнем (всего 209). Как наследуются признак? Определите генотипы исходных родителей и гибридов F1.
10. При скрещивании душистого горошка, гомозиготного по яркой окраске цветков и наличию усов, с растением, гомозиготным по бледной окраске цветков и отсутствию усов, было получено F1, состоящее из растений с яркими цветками и усами. В F2 от этого скрещивания было получено: яркоцветковых с усами — 424, бледноцветковых с усами — 99, с яркими цветками без усов — 102, с бледными цветками без усов — 91. При скрещивании яркоцветкового растения без усов с бледноцветковым растением, имеющим усы, в F1 были получены яркоцветковые, обладающие усами растения, а в F2 же оказалось: яркоцветковых растений с усами — 847, бледноцветковых с усами — 298, яркоцветковых без усов — 300, бледноцветковых без усов — 49. Определите генотипы исходных растений и характер наследования признаков.
11. У человека катаракта (болезнь глаз) и многопалость (полидактилия) вызываются доминантными аллелями двух генов, располагающихся в одной и той же хромосоме. Одна молодая женщина унаследовала катаракту от отца и многопалость от матери. Ее муж нормален по этим признакам. Сравните (качественно) вероятности того, что их ребенок: а) будет страдать одновременно обеими аномалиями,
б) будет страдать одной из них, в) будет вполне нормальным.
12. При скрещивании высокого томата с грушевидными плодами с карликовым растением, имеющим шаровидные плоды, в F1 все растения оказались высокими с шаровидными плодами. Какое расщепление должно произойти в потомстве анализирующего скрещивания, если признаки контролируются моногенно, гены локализованы в одной хромосоме и кроссинговер между ними происходит с частотой 16%.
13. Допустим гены А и В сцеплены и кроссинговер между ними происходит с частотой 20%. Каково будет потомство в следующих скрещиваниях: 1) АВ//ав х ав//ав; 2) Ав//ав х ав//; 3) аВ//Ав х ав//ав; 4) АВ//ав х АВ//АВ?
14. Скрещивается гомозиготный пегий короткошерстный кролик с гладкошерстным ангорским, а потомки F1 скрещены с пегим ангорским. При этом получено следующее потомство:
72 пегих короткошерстных
69 гладкоокрашенных ангорских
11 пегих ангорских
13 гладкоокрашенных короткошерстных
165
Как наследуются признаки? Определите генотипы исходных животных и гибридов F1. Что получится, если скрестить гетерозиготных гладкоокрашенных короткошерстных кроликов с пегими ангорскими, если гладкая окраска шерсти доминирует над пегостью, а короткая шерсть над ангорской?
15. От скрещивания белых кур без хохла с черными хохлатыми петухами, в F1 все цыплята оказались белыми хохлатыми, а F2 произошло расщепление:
5005 белых хохлатых
2505 белых без хохла
2460 черных хохлатых
30 черных без хохла
10000
Как наследуются признаки? Определите генотипы исходных птиц и гибридов F1.
16*. Гомозиготное стелющееся растение гороха с окрашенными цветками скрещивается с гомозиготным кустистым растением с белыми цветками. В F2 получилось следующее расщепление:
20 стелющихся с белыми цветками
128 стелющихся с окрашенными цветками
30 кустистых с белыми цветками
22 кустистых с окрашенными цветками
200
Объясните результаты скрещиваний, определите генотипы исходных растений, генотип и фенотип растений F1.
17. У здоровой женщины родились сын-гемофилик и дочь-дальтоник. Определите возможные генотипы родителей указанных детей. Оцените вероятность рождения следующего ребенка здоровым. Гемофилия и дальтонизм определяются рецессивными генами, сцепленными с Х-хромосомами.
18. Расстояние между генами гемофилии и дальтонизма в Х-хромосоме 9,8%. Здоровая женщина, мать которой страдает дальтонизмом, а отец — гемофилией, вступает в брак со здоровым мужчиной. Определите вероятность рождения в этой семье детей с двумя аномалиями одновременно.
19. У человека ген резус-фактора сцеплен с геном, определяющим форму эритроцитов. Кроссинговер между этими генами происходит с частотой 3% (К. Штерн, 1965). Резус-положительность и эллиптоцитоз определяются доминантными аутосомными генами. Один из супругов гетерозиготен по обоим признакам, причем резус-положительность он унаследовал от одного родителя, а эллиптоцитоз — от другого. Второй супруг резус-отрицателен и имеет нормальные эритроциты. Определите процентное соотношение вероятных генотипов и фенотипов детей в этой семье.
20. Синдром дефекта ногтей и коленной чашечки определяется полностью доминантным аутосомным геном. На расстоянии 10% кроссинговера от него (К. Штерн, 1965) находится ген групп крови по системе АВО. Один из супругов имеет II группу крови, другой — III. Тот супруг, у которого II группа крови, страдает дефектом ногтей и коленной чашечки. Известно, что его отец был с I группой крови и не имел этих аномалий, а мать — с IY группой крови имела оба дефекта. Супруг, имеющий III группу крови, нормален в отношении гена дефекта ногтей и коленной чашечки и гомозиготен по обеим парам анализируемых генов. Определите вероятность рождения в этой семье детей, страдающих дефектом ногтей и коленной чашечки, и возможные группы крови у них.
21. Ген цветовой слепоты и ген ночной слепоты, наследующиеся через Х-хромосому, находятся на расстоянии 50% кроссинговера друг от друга (К. Штерн, 1965). Оба признака рецессивны.
1) Определите вероятность рождения детей одновременно с обеими аномалиями в семье, где жена имеет нормальное зрение, но ее мать страдала ночной слепотой, а отец — цветовой слепотой, муж же нормален в отношении обоих признаков.
2) Определите вероятность рождения детей одновременно с обеими аномалиями в семье, где жена гетерозиготна по обоим признакам и обе аномалии унаследовала от своего отца, а муж имеет обе формы слепоты.
22. У мух дрозофил признаки окраски тела и формы крыльев сцеплены. Темная окраска тела рецессивна по отношению к серой, короткие крылья рецессивны по отношению к длинным. В лаборатории скрещивались серые длиннокрылые самки, гетерозиготные по обоим признакам, с самцами, имеющими черное тело и короткие крылья. В потомстве оказалось серых длиннокрылых особей 1394, черных короткокрылых — 1418, черных длиннокрылых — 287, серых короткокрылых — 288. Определите расстояние между генами окраски тела и длины крыльев.
23. Если скрестить дигетерозиготных самцов с самками, имеющими черное тело и короткие крылья, то какова будет вероятность появления потомков с двумя рецессивными признаками, если учесть, что у самцов дрозофилы кроссинговер не происходит?
24. У мухи дрозофилы ген нормально цвета глаз доминирует над геном белоглазия, ген ненормального строения брюшка — над геном нормального строения. Гены этих признаков расположены в Х-хромосоме на расстоянии 3% кроссинговера. Определите вероятные генотипы и фенотипы потомства от скрещивания гетерозиготной по обоим признакам самки с самцом, а) имеющим нормальный цвет глаз и нормальное строение брюшка; б) с самцом, имеющим нормальный цвет глаз и ненормальное брюшко; в) с самцом, имеющим белые глаза и нормальное брюшко.
25. Рецессивные гены а и в у человека обусловливают наличие диабета и склонность к гипертонической болезни. По некоторым родословным сделано предположение о том, что эти гены сцеплены.
Какие типы гамет даст женщина с генотипом АВ//ав и мужчина Ав//аВ? Какова вероятность для каждого из них получить иметь ребенка, страдающего одновременно обоими заболеваниями?
26. У человека в одной из аутосом локализованы доминантные гены голубых склер и частичной цветовой слепоты А и В. Какие типы гамет и в каком соотношении произведет мужчина АВ//ав и Ав//аВ? Что более вероятно в потомстве от браков этих мужчин и женщин с нормальными лицами, проявление одной из указанных аномалий или одновременно обеих?
27. Как наследуются два признака, если в анализирующем дигибридном скрещивании произошло расщепление потомства в пропорции 40%:10%:10%:40%?
28. Рецессивные гены частичной цветовой слепоты (дальтонизма) и мышечной дистрофии типа Дюшенна наследуются Х-сцепленно. Здоровая женщина, мать которой страдала цветовой слепотой, а отец — мышечной дистрофией, вступила в брак со здоровым мужчиной. Какие фенотипы возможны у детей этой супружеской пары? Какие из фенотипов более вероятны у детей, а какие — менее вероятны? Почему?
29. Гомозиготное стелющееся растение гороха с окрашенными цветками скрещивается с гомозиготным кустистым растением с белыми цветками. В F2 получилось следующее расщепление:
20 стелющихся с белыми цветками
128 стелющихся с окрашенными цветками
30 кустистых с белыми цветками
22 кустистых с окрашенными цветками
200
Объясните результаты скрещиваний, определите генотипы исходных растений, генотип и фенотип растений F1.
30. У дрозофилы рецессивные признаки — срезанные крылья и гранатовые глаза сцеплены между собой. Доминантные аллели этих генов обусловливают нормальную длину крыльев и красную окраску глаз. В одном опыте было получено следующее потомство в F2:
Самцы Самки
106 с красными глазами 26 с красными глазами и
и длинными крыльями длинными крыльями
98 с красными глазами 77 с гранатовыми глазами
и со срезанными крыльями и длинными крыльями
_____ 75 с гранатовыми глазами
204 и длинными крыльями
26 с гранатовыми глазами
и длинными крыльями
22 с гранатовыми глазами
и длинными крыльями
___
200
В какой хромосоме — в половой или аутосоме — локализованы гены? Определите генотипы родителей и расстояние между генами.
31. У дрозофилы белые глаза и скомканные крылья обусловлены рецессивными генами, локализованными в Х-хромосоме. Каким будет потомство от скрещивания гомозиготной красноглазой длиннокрылой самки дрозофилы с белоглазым комкокрылым самцом? Каким будет потомство от скрещивания самки F1 с белоглазым комкокрылым самцом? Каким будет потомство от cкрещивания самца F1 с белоглазой комкокрылой самкой?