Моногибридное скрещивание - это... Задачи на моногибридное скрещивание

Все живые организмы на Земле при половом размножении способны передавать часть своих внешних и внутренних признаков потомкам. Австрийский биолог и ботаник, основоположник учения о наследственности Г. Мендель установил, что передача этих признаков происходит по определенной закономерности, которая всегда повторяется при соблюдении определенных условий.

Понятие про гены и аллели

Микробиология установила, что в состав клеток организмов входит сложная молекула ДНК, которая отвечает за то, чтобы клетки всегда получались одинаковыми. Эта молекула имеет двойную скрученную цепочку, при частичном расщеплении которой можно считать наследственную информацию. Такие участки называются генами. Один ген отвечает за один конкретный признак, который имеет внешнее проявление. Клетки, в которых находится целостная наследственная информация, называются зиготами. Но в половых клетках присутствует не полный набор генов, а лишь их половина. Они называются гаметами. Только две гаметы дают полноценную зиготу, в которой встречаются оба гена из одной пары по определенному признаку. Но один из них может иметь более сильный характер и влиять на тот, что слабее. Такие варианты генов называются аллелями.

Доминирование генов

Ученые установили, что один ген из пары может быть более сильным относительно другого. Это влияние хорошо проявляется на фенотипном уровне, то есть заметно при внешнем анализе невооруженным глазом. Такими фенотипными признаками выступают цвет и форма цветка, цвет и размер семян, время созревания урожая, рост растения. Именно эти признаки использует моногибридное скрещивание, чтобы получить растения или животных определенного цвета или размера. Путем опытов генетики и селекционеры определяют, какой признак считается более сильным, и его называют доминантным. Противоположное ему проявление гена называется рецессивным. Чтобы признак во всех поколениях проявлял себя одинаково, необходимо, чтобы изначальные родители были носителем чистого гена.

Условные обозначения

Чтобы решать задачи на моногибридное скрещивание, необходимо использовать некоторые условные обозначения. Еще Г. Мендель предложил доминантный аллель обозначать заглавной буквой (А), а рецессивный – строчной (а). Организмы с одинаковыми аллелями называются – гомозиготными, а с разными, соответственно, гетерозиготными. На конкретном примере это выглядит так: алая окраска цветка гороха – доминантный признак, а белый – рецессивный. Гомозиготный организм будет иметь аллели АА или аа. В каждом из них проявится либо алый, либо белый цвет. Родительские клетки обозначаются буквой Р. Все следующие поколения будут иметь обозначения F1, F2, F3 и далее, где цифра указывает на последовательность поколений относительно изначальной пары родителей. Но на практике большого количества поколений не определяют, поскольку каждое предыдущее выступает родительским для скрещивания, а зная его законы, совсем несложно выбрать те образцы, которые несут гомозиготный ген.

Законы скрещивания

Благодаря опытам Г. Менделя сегодня мы знаем, что моногибридное скрещивание – это размножение растений и животных, которые отличаются друг от друга по одному явному признаку, выраженному разными аллелями одного гена. Если взять гомозиготных родителей, к примеру коров, у которых черный цвет шерсти – доминантный признак (А), а красный – рецессивный (а), то в первом поколении получим всех особей черного цвета (Аа). Это объясняется тем, что более сильный аллель гена не дал проявиться фенотипному признаку более слабого. Но уже в следующем поколении будут представители как гомо-, так и гетерозиготных особей. По фенотипу они проявятся как 3:1, но на уровне генотипа они будут представлены в соотношении 1:2:1, то есть 1(АА):2(Аа):1(аа). Результаты дальнейших скрещиваний будут зависеть от того, особи с каким генотипом участвуют в процессе.

Промежуточное доминирование

Не всегда моногибридное скрещивание дает однозначный результат. Иногда на уровне фенотипа можно наблюдать промежуточный результат по обоим признакам. К примеру, гетерозиготные растения с признаками красный-белый цветок довольно часто дают гетерозиготный розовый цвет. Ученые объясняют это тем, что один ген отвечает за абсолютное проявление цвета, а второй – за полное его отсутствие. В результате скрещивания оба они пытаются добиться своего результата, но в конце концов получается промежуточный цвет. Промежуточное доминирование дает нестойкий результат, который в последующих поколениях сохраняется только у 50% особей, в соответствии с законом Г. Менделя 1:2:1.

Расщепление при моногибридном скрещивании

Процесс, в результате которого из однотипных по фенотипу родительских особей получаются разнотипные, называется расщеплением. Как уже описывалось выше, гетерозиготные организмы в следующих поколениях обязательно дают гомозиготных и гетерозиготных потомков. Генетики используют эти данные, чтобы в будущем отсеивать особей с нежелательными признаками. Это достигается путем скрещивания гетерозиготного организма с гетерозиготным. На схеме это выглядит так: АА + Аа дает все организмы с доминантным признаком на уровне фенотипа. Следовательно, никакого расщепления не происходит. Именно по этой причине селекционеры проводят скрещивание, казалось бы, совсем не похожих организмов. На самом деле они обогащают генотип доминантными генами.

Дигибридное скрещивание

В чистом виде моногибридное скрещивание используется не всегда. Это связано с тем, что часто селекционерам необходимо стабильно сочетать два и более признака в одном экземпляре. Г. Мендель проводил эксперименты и с дигибридным скрещиванием. Для примера: у него был горох желтого и зеленого цвета, с гладкой и морщинистой кожурой. При этом виде скрещивания необходимо учитывать две пары алеллей, что дает большее разнообразие результатов, чем при моногибридном скрещивании. Но и здесь есть свои закономерности. Зная их, можно спрогнозировать, какие результаты даст дигибридное скрещивание. Задачи такого рода учатся решать на старших курсах специализированных университетов.

Примеры генетических задач

А вот моногибридные задачи решаемы даже при малейшем понимании законов генетики. К примеру, у морских свинок гладкая шерсть является доминантным признаком (А), кудрявая шерсть – рецессивным (а). Промежуточное доминирование по этому признаку не проявляется. Какой будет шерсть потомства первого и второго поколений, если скрещивать чистопородную свинку с кудрявой? Ответ прост: в первом поколении все особи будут с гладкой шерстью, поскольку все они получаются с гетерозиготным фенотипным признаком. Во втором же поколении на каждые 3 морские свинки с гладкой шерстью родится одна с кудрявой. На генотипном уровне получатся две монозиготные особи с доминантным и рецессивным признаком, и две гетерозиготные с проявлением доминантной структуры шерсти. Второй пример, однотонный цвет кожуры арбуза – рецессивный признак (а). Как получить в первом поколении арбузы без полосочек (аа)? Ответ: чтобы точно добиться такого результата, необходимо скрещивать арбуз с гетерозиготным полосатым растением. В таком случае половина первого поколения будет иметь монозиготные признаки (аа). Вот так на практике проявляется и используется моногибридное скрещивание в селекции.