Методичні рекомендації для виконання лабораторної роботи "Вивчення закономірностей модифікаційної мінливості"

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 2

ВИВЧЕННЯ ЗАКОНОМІРНОСТЕЙ МОДИФІКАЦІЙНОЇ МІНЛИВОСТІ

Мета роботи: сформувати знання про модифікаційну мінливість, ознайомитись зі статистичними закономірностями модифікаційної мінливості; оволодіти базовими навичками статистичної обробки даних, навчитись будувати варіаційний ряд та графік мінливості досліджуваної ознаки.

Обладнання і матеріали: олівці, лінійки, гербарні зразки рослин одного виду, гербарні зразки колосся злаків (пшениці, ячменя тощо); бобів квасолі; бульб картоплі; листя липи, дуба, тощо (50-100 штук).

ЗМІСТ ТА ПОСЛІДОВНІСТЬ ВИКОНАННЯ ЗАВДАНЬ

Завдання 1. Прочитати теоретичні відомості про модифікаційну мінливість та виконати тести вихідного контролю

ТЕОРЕТИЧНІ ВІДОМОСТІ

Розвиток фенотипу організму визначається взаємодією його генотипу з умовами середовища існування (рис. 1).

Рис. 1. Схема взаємовідносин генотипу, фенотипу

і середовища існування

Організми, які мають подібний генотип, але розвивались в різних умовах середовища існування, можуть мати різний фенотип. Це прояв модифікаційної мінливості.

Модифікаційна мінливість – це зміни ознак організму (фенотипу), спричинені змінами умов середовища існування і не пов’язані зі змінами генотипу. Неспадкові зміни фенотипу, викликані різною інтенсивністю дії факторів навколишнього середовища, називаються модифікаціями. Фактори середовища (температура, світло, вологість, якість та кількість їжі тощо) впливають на перебіг біохімічних реакцій, фізіологічних процесів, на внутрішні регуляторні системи, змінюють хід онтогенезу. У всіх генетично подібних особин, що зазнали того самого впливу середовища, виникають однакові модифікації.

Зокрема, будь-яка ознака може змінюватись лише в певних межах. Межі модифікаційної мінливості ознаки називаються нормою реакції. Норма реакції визначається генотипом організму, а від зовнішнього середовища залежить, який показник ознаки у межах певної норми реакції реалізується в конкретному випадку. Отже, алельний ген зумовлює не розвиток певного стану ознаки, а межі, в яких цей стан ознаки може змінюватися залежно від інтенсивності дії чинників навколишнього середовища.

Серед ознак організму є такі, які майже повністю визначаються генотипом організму (розміщення внутрішніх органів у тварин, група крові людини, у рослин тип листорозміщення, галуження стебла, жилкування листків тощо). Розвиток таких ознак як маса тіла, зріст, показники інтелекту, розмір листків у рослин тощо, значною мірою залежать від умов середовища існування (рис. 2).

Рис. 2. Залежність розмірів кульбаби від умов зростання:

1 – рослина, що виросла на рівнині; 2 – рослина, що виросла в горах

Різні ознаки мають неоднакову норму реакції. Вона може бути вузькою, широкою, проміжною. Це можна простежити за ознаками великої рогатої худоби: вузька норма реакції – забарвлення шерсті (масть), розміщення очей, загальний план будови тіла; широка норма реакції – молочна продуктивність, яка залежить від умов годівлі та утримання; проміжна норма реакції – вміст жиру у молоці.

Зміни багатьох ознак піддаються кількісному вивченню. Так, зріст, маса тіла людини однієї статі і віку, довжина листків дерева, маса насіння рослин, молочність ВРХ, несучість курей тощо мають кількісну оцінку. Для вивчення мінливості складають варіаційний ряд. Варіаційний ряд – це послідовність кількісних показників проявів певної ознаки (варіант), розташованих в порядку їхнього зростання чи зменшення. Довжина варіаційного ряду свідчить про розмах модифікаційної мінливості (рис. 3). Вона зумовлена генотипом організмів, але залежить від умов довкілля: чим вони стабільніші, тим коротший варіаційний ряд, і навпаки.

Якщо простежити розподіл окремих варіант усередині варіаційного ряду, то можна помітити, що найбільша їхня кількість розташована в середній його частині, тобто вони мають середнє значення певної ознаки. Такий розподіл пояснюється тим, що мінімальні та максимальні значення розвитку певної ознаки формуються тоді, коли більшість чинників довкілля діє в одному напрямі: найбільш або найменш сприятливому. Але організм, як правило, відчуває на собі різний їхній вплив: одні фактори сприяють розвитку ознаки, інші, навпаки, гальмують. Саме тому ступінь розвитку певної ознаки у більшості особин виду усереднені.

Розподіл варіант усередині варіаційного ряду можна зобразити графічно у вигляді варіаційної кривої (рис 4). Варіаційна крива – це графічне зображення кількісних показників мінливості певної ознаки, яке ілюструє межі модифікаційної мінливості та частоту зустрічальності окремих варіант. За допомогою варіаційної кривої можна встановити середні показники і норму реакції певної ознаки.

Рис. 4. Варіаційна крива кількості колосків у колосі пшениці

ТЕСТИ ВИХІДНОГО КОНТРОЛЮ

(виберіть із запропонованих відповідей одну правильну)

1. Мінливість, статистичні закономірності якої виражаються у вигляді варіаційного ряду і варіаційної кривої:

1. модифікаційна;
2. мутаційна;
3. комбінативна;
4. спадкова.

2. Для модифікацій характерні наступні ознаки:

1. пов’язані зі зміною фенотипу, залежать від чинників довкілля, не успадковуються;
2. пов’язані зі змінами генотипу, залежать від чинників довкілля, успадковуються;
3. не пов’язані зі змінами генотипу; не залежать від чинників довкілля, не успадковуються;
4. пов’язані зі зміною фенотипу, не залежать від чинників довкілля, успадковуються.

3. Норма реакції визначається:

1. генотипом;
2. фенотипом;
3. умовами довкілля;
4. генотипом і умовами довкілля.

4. Фенотип залежить:

1. лише від генотипу;
2. лише від середовища існування;
3. від взаємодій генотипу та умов довкілля;
4. ні від чого не залежить.

5. Ознака , яка майже повністю визначаються генотипом:

1. група крові;
2. маса організмів;
3. зріст;
4. розміри листової пластинки.

6. Для модифікаційної мінливості не характерна така властивість:

1. масовість виникнення;
2. адаптивність;
3. ступінь вираження прямо залежить від дії чинника;
4. успадкування.

7. Послідовність чисельних показників ознаки, розташованих  в порядку зростання або зменшення:

1.               варіаційний ряд;
2.               норма реакції;
3.               варіаційна крива;
4.                гомологічний ряд.

8. Ознака, яка зазнає значних змін від зміни умов зовнішнього середовища:

1. колір очей;
2. урожайність;
3. забарвлення шерсті;
4. група крові.

9. Ознаки, які мають вузьку норму реакції:

1. надої молока;
2. маса тіла;
3. зріст;
4. розміщення внутрішніх органів.

10. Для варіаційного ряду не характерним є:

1. складається з окремих варіант;
2. ряд мінливості ознаки;
3. включає показники прояву різних ознак, розташовані у порядку зростання чи зменшення;
4. включає показники прояву однієї ознаки, розташовані в порядку зростання чи зменшення.

11. Зміни, які є модифікаціями:

1. підвищення кількості еритроцитів в крові людини, що живе у високогір’ї;
2. редуковані крила у дрозофіли;
3. серповидноклітинна анемія;
4. полідактилія.

12. Захворювання людини, які є прикладом модифікаційної мінливості:

1. альбінізм;
2. гемофілія;
3. цинга;
4. дальтонізм.

Завдання 2. Порівняти фенотипи рослин одного виду

Хід роботи: 1. Розгляньте 2 – 3 рослини одного виду і порівняйте їх фенотип.

2. Знайдіть у них подібні та відмінні ознаки.

3. Результати спостережень запишіть у таблицю 1.

Таблиця 1

• Поясніть чому особини одного виду мають подібні ознаки і чим зумовлено виникнення відмінностей?

Завдання 3. Побудувати варіаційний ряд

Хід роботи: 1. Розподіліть гербарні зразки для дослідження.

2. Визначте кількісні показники досліджуваної ознаки – варіанти.

Для цього порахуйте кількість колосків у колосах, насінин у бобах квасолі, вічок у бульбах картоплі або виміряйте довжину листків тощо

3. Зведіть всі одержані дані в таблицю 2.

Таблиця 2

Кількісні показники (варіанти, v)

_______________________________________________

(досліджувана ознака)

4.Складіть варіаційний ряд. Для цього у верхній ряд таблиці 3 послідовно впишіть варіанти в порядку їхнього зростання або зменшення, а у нижньому ряду запишіть частоту їхньої зустрічальності, тобто кількість гербарних зразків, у яких є даний кількісний показник ознаки.

Таблиця 3

Варіаційний ряд

• Як змінюється частота зустрічальності варіант у варіаційному ряду?
• Які варіанти, середні чи крайні, зустрічаються частіше, а які рідше?
•      Чим пояснюється такий розподіл варіант?

Завдання 4. Побудувати варіаційну криву модифікаційної мінливості

Хід роботи: 1.Накресліть систему координат. Використовуючи дані варіаційного ряду (таблиця 3), побудуйте графік залежності частоти зустрічальності від варіант та отримайте варіаційну криву. Для цього на осі абсцис відкладіть варіанти (v); на осі ординат – частоту зустрічальності (р).

2. З'єднайте точки перетину координат і отримайте графік мінливості (варіаційну криву) досліджуваної ознаки.

•      Яке значення ознаки зустрічається найчастіше?
•        Яка норма реакції досліджуваної ознаки?

Завдання 5. Визначити середню величину мінливості ознаки

1. Для характеристики мінливості ознаки підрахуйте її середню величину за формулою:

Завдання 6. Зробити висновок до роботи за результатами спостережень

Завдання 7. Дати відповіді на контрольні запитання:

1. Чому особини, які однакові за генотипом, можуть мати різний фенотип?

2. Чи всі ознаки в однаковій степені залежать від умов середовища? Відповідь обґрунтуйте.

3. Поясніть, чому більшість модифікацій має адаптивне значення?