Методика розв’язання задач на дигібридне схрещування (для роботи з дітьми з особливими освітніми потребами)

Методичні рекомендації та алгоритми розв’язків генетичних задач

Дигібридним схрещуванням називається схрещування при якому батьківські організми різняться за двома парами альтернативних ознак. Гени обох ознак перебувають у різних парах хромосом.

Необхідними умовами для розв’язання задач на дигібридне схрещування є:

1.      знання генетичної символіки;
2.      уміння правильно писати гамети схрещуваних форм;
3.      уміння складання генетичних схем;
4.      знання першого закону успадкування, встановленого Г. Менделем (закону одноманітності гібридів першого покоління або правила домінування);
5.      знання другого закону успадкування, встановленого Г. Менделем (закону розщеплення ознак);
6.      знання третього закону успадкування, встановленого Г. Менделем (незалежного комбінування ознак у другому поколінні).

При розв’язанні генетичних задач необхідно знати генетичну символіку:

А – перший домінантний алель (може бути будь-яка велика літера);

В – другий домінантний алель (може бути будь-яка велика літера);

а – перший рецесивний алель (може бути будь-яка мала літера);

в – другий рецесивний алель (може бути будь-яка мала літера);

ААВВ – гомозигота за двома домінантними алелями;

аавв – гомозигота за двома рецесивними алелями;

АаВв – дигетерозигота;

Р – батьківські організми;

♂ – чоловіча стать;

♀ – жіноча стать;

Х – символ схрещування;

G – гамети;

F₁ – гібриди першого покоління;

F₂ – гібриди другого покоління.

Більшість генетичних задач за методом розв’язання  поділяють на два типи: 1) за генотипами батьків треба визначити фенотипи  нащадків F₁, F₂;

2) за фенотипами нащадків треба визначити генотипи батьків.

 Задачі першого типу розв’язують на основі менделівських законів одноманітності ознак першого покоління, розщеплення ознак у другому поколінні у співвідношенні 3:1 (для моногібридного схрещування), незалежного комбінування ознак у другому поколінні у співвідношенні 9:3:3:1 та у співвідношенні 1:1:1:1 при аналізуючому схрещуванні.

Задачі другого типу розв’язують на основі законів Г. Менделя і положень, що випливають з них: 

1) від дигібридного схрещування гомозиготного за домінантними генами організму з гомозиготним за рецесивними генами утворюється одноманітне гібридне покоління; при повному домінуванні воно має домінантну ознаку:

Р ♂ААВВ Х ♀аавв

G         АВ← ав

F₁ AaBв – 100 %

2) дигібридне схрещування гетерозиготного організму з гетерозиготним дає розщеплення ознаки у відношенні 9:3:3:1, утворюються чотири фенотипічні групи:

Р ♂АаВв Х ♀ АаВв

G   АВ            АВ

      Ав            Ав

      аВ             аВ

      ав              ав

F₂ 9A-B- : 3A-вв : 3aaB- : 1 аавв

Для знаходження генотипів нащадків у F₂ використовують решітку Пеннета. Принцип побудови решітки Пеннета полягає в тому, що зверху по горизонталі записують гамети батьківської особини, зліва по вертикалі – гамети материнської особини, в місцях перетину – ймовірні генотипи нащадків:

3) схрещування дигетерозиготного організму з дигомозиготним рецесивним (аналізуюче схрещування) дає розщеплення ознак 1:1:1:1 за фенотипом і генотипом:

Р ♂АаВв Х  ♀аавв

G   АВ

      Ав             ав

      аВ                 

      ав

F₁ 1АаВв : 1Аавв : 1ааВв : 1аавв

Для знаходження генотипів нащадків можна використовувати решітку Пеннета:

4) від схрещування дигетерозиготного організму з дигомозиготним домінантним організмом (поворотне схрещування) утворюється фенотипно одноманітне покоління (за ге­нотипом розщеплення 1:1:1:1):

Р ♂АаВв Х  ♀ААВВ

G   АВ

      Ав                 АВ

      аВ                 

      ав

F₁ 1ААВВ : 1ААВв : 1АаВВ : 1АаВв

Для знаходження генотипів нащадків можна використовувати решітку Пеннета:

Приклади розв’язків задач

1. Нормальний зріст у вівса домінує над гігантизмом, а рання стиглість – над пізньою стиглістю. Гени обох ознак перебувають у різних парах хромосом. Які ознаки матимуть гібриди від схрещування гомозиготних рослин пізньостиглого вівса нормального зросту з гігантським ранньостиглим?

Орієнтир для розв’язання задач

1.Позначення генів.

А – ген, що визначає нормальний зріст, а – ген гігантизму, В – ген, що визначає ранню стиглість, в – ген, що визначає пізню стиглість.

2.Позначення генотипів.

Генотип гомозиготних рослин пізньостиглого вівса нормального зросту – ААвв, генотип гігантських ранньостиглих рослин – ааВВ чи ааВв. Тому варіантів відповіді буде два.

3.Запис схрещування:

Р ♂ ААвв Х ♀ааВВ

G         Ав← аВ

F₁ АаВв – 100 %

Відповідь: усі отримані гібриди будуть ранньостиглими, нормального зросту.

Р ♂ ААввХ♀ааВв

G      Ав         аВ

                       ав

F₁ АаВв, Аавв

Для знаходження генотипів нащадків можна використовувати решітку Пеннета:

Відповідь: 50 % нащадків будуть ранньостиглими, нормального зросту, 50 %  – пізньостиглими, нормального зросту.

2. Плоди томатів бувають червоні й жовті, гладенькі й опушені. Ген червоного кольору домінантний, ген опушеності рецесивний. Обидві пари генів перебувають у різних хромосомах. Які нащадки очікуються від схрещування гетерозиготних томатів із червоними гладенькими плодами з рослинами, гомозиготними за обома рецесивними ознаками?

Орієнтир для розв’язання задач

1.Позначення генів.

А – ген, що визначає червоний колір томатів, а – ген, що визначає жовтий колір томатів, В – ген, що визначає гладенькі плоди, в – ген, що визначає опушені плоди.

2.Позначення генотипів.

Генотип гетерозиготних томатів із червоними гладенькими плодами – АаВв, генотип томатів, гомозиготних за обома рецесивними ознаками – аавв.

3.Запис схрещування:

Р ♂АаВв Х ♀аавв

G     АВ            ав

        Ав

        аВ

        ав

F₁ АаВв, Аавв, ааВв, аавв

Для знаходження генотипів нащадків можна використовувати решітку Пеннета:

Відповідь: у нащадків відбудеться розщеплення: 25 % нащадків матимуть червоні гладенькі плоди, 25 %  – червоні опушені, 25 % – жовті гладенькі, 25 % – жовті опушені.

3. У кроликів чорне забарвлення домінує над білим, а кудлате хутро – над гладким. Чорний кудлатий кролик, гомозиготний за обома цими ознаками, схрещується з білою гладенькою кролицею. Визначте генотип і фенотип гібридів F₁.

Орієнтир для розв’язання задач

1.Позначення генів.

А – ген чорного забарвлення хутра, а – ген білого забарвлення хутра, В – ген кудлатого хутра, в – ген гладкого хутра.

2.Позначення генотипів.

Генотип чорного кудлатого кролика, гомозиготного за обома ознаками – ААВВ, генотип білої гладенької кролиці – аавв.

3.Запис схрещування:

Р ♂ААВВ Х ♀аавв

G   АВ              ав

F₁ АаВв

Відповідь: гібридне потомство однакове як за фенотипом (чорні кудлаті кроленята), так і за генотипом – усі АаВв гетерозиготні за обома ознаками.

4.У великої рогатої худоби ген комолості (безрогості) домінує над геном рогатості, а ген чорного забарвлення хутра – над рудим. Обидві пари генів перебувають у різних парах хромосом. У господарстві від 1000 рогатих  рудих корів отримано 984 телят. Із них рудих – 472, комолих – 483, рогатих – 500. Визначте генотипи батьків і відсоток чорних телят.

Орієнтир для розв’язання задач

1.Позначення генів.

А – ген комолості, а – ген рогатості, В – ген чорного забарвлення хутра, в – ген рудого забарвлення хутра.

2. Формулювання нульової гіпотези.

За умовою задачі генотип рогатих рудих корів – аавв. Оскільки серед нащадків з’явилися руді, чорні, комолі й рогаті телята, то генотип другого батька має бути гетерозиготним за обома ознаками – АаВв.

3. Перевірка нульової гіпотези.

Р ♂АаВв Х ♀аавв

G   АВ            ав

      Ав

      аВ

      ав

F₁ АаВв, Аавв, ааВв, аавв

Для знаходження генотипів нащадків можна використовувати решітку Пеннета:

Серед нащадків відбувається розщеплення: 25% телят – чорні комолі (АаВв), 25 %  – чорні рогаті (ааВв), 25 % – руді комолі (Аавв), 25 % – руді рогаті (аавв).

 За умовою задачі, отримано 984 телят. Із них рудих – 472, комолих – 483, рогатих – 501. Потрібно визначити відсоток чорних телят. Згідно решітки Пеннета, відсоток чорних телят – 50 %.

Відповідь: генотипи батьків – ♀аавв і ♂АаВв, чорних телят 50 %.

Задачі

1. У курей чорне оперення детерміноване геном Е, буре – е, наявність чубчика – С, відсутність чубчика – с. Курка чорна з чубчиком (гетерозиготна за обома ознаками) схрещується з півнем бурим без чубчика (гомозиготний за рецесивними ознаками). Які генотипи курчат у F₁ поколінні?

2. У томатів червоне забарвлення плодів детерміноване геном А, жовте – а, високоросліть рослин – В, карликовість – в. Яких нащадків та в якому співвідношенні буде отримано в разі схрещування дигетерозиготної рослини з рослиною, яка гомозиготна за двома рецесивними ознаками?

3. Чорна масть великої рогатої худоби домінує над рудою, а білоголовість – над суцільним забарвленням голови. Яких нащадків можна одержати від схрещування гетерозиготного чорного бика, котрий має суцільне забарвлення голови, з рудою білоголовою коровою, якщо вона гетерозиготна за білоголовістю? Гени обох ознак перебувають у різних хромосомах.

4. У кроликів чорне забарвлення домінує над білим, а кудлате хутро – над гладким. Визначте генотип і фенотип гібридів F₁, якщо батьківські особини є гетерозиготними за обома ознаками.

5. Домінантними ознаками у людини є карі очі і темне волосся, рецесивними – блакитні очі і світле волосся. Жінка з карими очима і з темним волоссям, в матері якої були блакитні очі і світле волосся, вийшла заміж за чоловіка з блакитними очима і з світлим волоссям. Яка ймовірність народження дитини з карими очима і з світлим волоссям у цього подружжя?

6. У людини хвилясте волосся домінує над прямим, а темне над світлим. Чоловік і жінка мають хвилясте і темне волосся. У них народилася дитина з хвилястим і світлим волоссям. Які можливі генотипи батьків?

7. У великої рогатої худоби ген комолості (безрогості) домінує над геном рогатості, а ген чорного забарвлення хутра – над рудим. Яких телят можна одержати від схрещування гомозиготного за домінантними алелями бика й гомозиготної за рецесивними алелями корови?

8. У рослини дурману пурпурне забарвлення квіток домінує над білим, а колючі насінні коробочки над гладкими. Схрещені гомозиготні рослини дурману: 1) пурпурні квіти і колючі насінні коробочки Х білі квіти і гладкі насінні коробочки; 2) пурпурні квіти і гладкі насінні коробочки Х білі квіти і гладкі насінні коробочки. Який генотип і фенотип буде у рослин F₁?

9. У курей смугасте забарвлення – домінантна ознака, а біле – рецесивне. Наявність горохоподібного гребінця – домінантна ознака, а листоподібного – рецесивна. Яке потомство у F₁ і F₂, якщо схрестили смугасту курку з горохоподібним гребінцем з білим півнем, який має листоподібний гребінець?

10. Плоди томатів можуть бути червоними і жовтими, гладенькими і опушеними. Гени червоного забарвлення і гладенької шкірки домінантні. У господарстві вирощували томати з гібридного гетерозиготного за обома ознаками насіння. Отримали серед врожаю 72 т червоних гладеньких плодів і 24 т червоних опушених плодів. Скільки тонн жовтих гладеньких і жовтих опушених плодів було серед зібраного врожаю?

11. У собак чорне забарвлення хутра домінує над коричневим, а коротке хутро – над довгим. Обидві пари генів перебувають у різних хромосомах. Мисливець купив чорну собаку з коротким хутром й хоче бути певним, що він несе гени коричневого забарвлення й довгого хутра. Якого партнера за фенотипом і генотипом треба дібрати для схрещування, щоб перевірити генотип купленого собаки?