Генетический анализ на Drosophila melanogaster (стр. 7 )

Рис. 12. Неполное сцепление признаков как результат перекреста хромосом.

Гаметы, зиготы и взрослые особи, возникшие в результате перекреста хромосом, называются кроссоверными или кроссоверами. Число кроссоверных особей свидетельствует о величине расстояния между данными генами в хромосоме: чем больше кроссоверных особей, тем дальше гены расположены в хромосоме один от другого.

Наличие перекреста между генами принято обозначать вертикальной линией. Например, кроссинговер между генами b и vg обозначают как b/vg

Величину перекреста вычисляют в процентах к общему числу потомков в данной комбинации. Мерой расстояния между генами является отрезок хромосомы, в пределах которого наблюдается 1 % кроссинговера. Это расстояние называют единицей перекреста, или морганидой.

Т. Морган предположил, что гены расположены в хромосомах линейно, а частота кроссинговера отражает относительное расстояние между ними. Чем дальше находятся гены друг от друга, тем чаще между ними происходит кроссинговер. Гены, находящиеся в одной хромосоме и наследующиеся сцеплено, образуют группу сцепления, число которых должно быть равно гаплоидному набору хромосом. В схеме относительного расположения генов в группе сцепления, или генетической карте, каждый ген занимает определенное место – локус. Группы сцепления обычно нумеруются. На рис. 13 приведена генетическая карта Drosophila melanogaster.

Рис. 13. Генетические карты (группы сцепления) дрозофилы.

Выполнение задания. Для изучения кроссинговера в половой хромосоме (I группа сцепления), можно взять виргинную самку с белыми глазами (white), с вырезанным краем крыла (cut), и глазами киноварного цвета (vermilion) и скрещивать ее с нормальным самцом (Canton S (Д-32)). В этом скрещивании не нужно отбирать девственных самок из F1.

Для изучения кроссинговера во II хромосоме можно взять комбинацию у ♀ Canton S (Д-32) x ♂ black-cinnabar-vestigial. Мухи одной линии имеют красную окраску глаз (cn+), серое тело (b+), нормальные крылья (vg+), у мух другой линии – киноварные глаза (cn), темное тело (b), зачаточные крылья (vg). Проанализировать гибриды F1; все мухи должны иметь красные глаза, серое тело и нормальные крылья в силу доминирования соответствующих аллелей. Далее скрещивать тригетерозиготную виргинную самку из F1 с рецессивным по всем трем генам самцом, т. е. провести анализирующее скрещивание. Тригетерозиготная самка образует 8 сортов гамет, что и определяет 8 генотипических и фенотипических классов в Fb. В Fb появляются мухи, имеющие сочетания генов, подобные исходным линиям (cn+b+vg+ и cnbvg), а также и все возможные комбинации между ними - всего таких новых комбинаций 6 (таб. 14).

Провести анализ гибридов от анализирующего скрещивания. Для этого разбить мух на 8 фенотипических классов в соответствии с теоретически ожидаемым (таб. 13). Для легкости сначала развит мух на 2 класса – с красными и киноварными глазами, затем каждый класс на два – с серым и темным телом, далее каждый из четырех классов на два – с нормальными и зачаточными крыльями. Полученные данные записать в таблицу 14.

Необходимо обратить внимание, что чаще всего встречаются два класса мух с родительскими сочетаниями признаков: красные глаза, серое тело, нормальные крылья и киноварные глаза, черное тело, зачаточные крылья.

Следует также помнить, что не у всех студентов будет наблюдаться появление восьми ожидаемых классов; их может быть семь или даже шесть.

Таблица 13

Наследование окраски глаз, окраски тела и формы крыльев у дрозофилы (тригибридное скрещивание)

Таблицу 14.

Пример анализа мух разных фенотипических классов в тригибридном скрещивании дрозофилы при сцепленном наследовании.

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ №9

Тема. Генетический анализ кроссинговера. Построение генетической карты

Цель занятия: научить студентов проводить анализ сцепления генов, определять расстояние между генами, строить участка генетической карты для этих генов.

Материалы и оборудование: результаты количественного учета расщепления в анализирующем скрещивании, проведенном на предыдущем занятии (табл. 14).

Задание: доказательство сцепления трех генов, определение процента кроссинговера между ними. Построение участка генетической карты для этих трех генов.

Объяснение к заданию: прежде чем приступить к анализу кроссинговера в тригибридном скрещивании, с которым знакомились на занятии № 8, нужно проверить, сцеплены ли между собой все анализируемые гены, для чего проводится проверка на свободное и независимое наследование каждых двух пар признаков (теоретически ожидаемое отношение 1:1:1:1). Например, в анализируемом скрещивании проверяются следующие пары признаков:

Окраска глаз – Окраска тела. Окраска глаз - Форма крыльев. Окраска тела - Форма крыльев

При анализе первых двух пар признаков следует учесть, что у исходных линий они комбинировались следующим образом: красная окраска глаз и серая окраска тела, киноварная окраска глаз и черная окраска тела.

Поэтому в Fb в случае сцепленного наследования должны преобладать именно эти сочетания признаков, а недоставать должно рекомбинантов: красные глаза и черное тело, киноварные глаза и серое тело. Аналогично ведется и анализ следующих двух пар признаков: окраски глаз и формы крыльев. В Fb в случае сцепления этих признаков должны преобладать (по сравнению с теоретически ожидаемым отношением 1: 1: 1: 1) родительские комбинации: красные глаза и нормальные крылья, киноварные глаза и зачаточные крылья, а должно не хватать рекомбинантов - мух, имеющих красные глаза и зачаточные крылья, а также киноварные глаза и нормальные крылья. И, наконец, для последних двух пар признаков (окраска тела - форма крыльев) в случае их сцепленного наследования в Fb должны преобладать родительские комбинации: серое тело и нормальные крылья, черное тело и зачаточные крылья, рекомбинанты же - мухи с серым телом и зачаточными крыльями, а также с черным телом и нормальными крыльями должны встречаться реже ожидаемого.

Только после того как получено доказательство сцепления всех трех пар признаков, можно переходить к одновременному анализу их наследования.

В том случае, если известно, что гены сцеплены, написание формулы генотипа принято видоизменять. Например, генотип дигетерозиготы с несцепленными генами пишется АаВb, со сцепленными - ABab.

Следует помнить, что для анализирующего скрещивания можно брать только самок Fb, так как у самцов дрозофилы кроссинговер не идет. Поскольку кроссинговер происходит реципрокно, т. е. между отцовской и материнской хромосомами, и у гибридной самки F1 происходит взаимный обмен участками гомологичных хромосом, расположим гаметы, образуемые этой самкой, парами. Каждая такая пара комплементарных гамет образовалась или при отсутствии кроссинговера (первая пара классов), или в результате процесса кроссинговера в том или ином участке гомологичных хромосом (вторая - четвертая пары классов). Гаметы, которые имеют хромосомы, не претерпевшие кроссинговера, - некроссоверные, а те, которые образовались в результате кроссинговера - кроссоверные.

Соответственно организмы, возникшие от объединения в процессе оплодотворения кроссоверных гамет гибрида с гаметами линии анализатора, называют кроссоверными (кроссоверами) или рекомбинантами (на рис. 15 это вторая - четвертая пары классов). Организмы, образовавшиеся от сочетания некроссоверных гамет гибрида с гаметами анализатора, называют некроссо-верными или нерекомбинантньми (на рис. 14 - первая пара классов).

Поскольку, как уже говорилось, рекомбинация происходит реципрокно, необходимо рассматривать комплементарные пары классов как результат одного события.

Расположив гаметы самки F, и гибриды Fb так, как это сделано на рисунке, и выразив частоту встречаемости комплементарных классов мух в процентах, можно приступить к определению расстояния между генами. Определим расстояние между генами сп - b. Так как у исходных форм были сцеплены аллели сп+b+ и сп b, то о наличии кроссинговера между этими генами будет говорить появление мух сп+ b (красные глаза, черное тело) и сп b+ (киноварные глаза, серое тело). Это вторая и четвертая пары классов. Следовательно, кроссинговер между генами сп и b составляет 0,2+8,2=8,4%.

Аналогично определяем расстояние между генами b и vg. Поскольку у исходных линий сочетания аллелей были следующие: b+vg+ и bvg, о наличии кроссинговера между ними будет свидетельствовать появление мух b+vg (серое тело, зачаточные крылья) и b vg+ (черное тело, нормальные крылья). Это мухи третьей и четвертой пар классов. Тогда расстояние между генами b и vg составит 11,4+8,2=19,6%.

Найдем расстояние между генами сп и vg. У исходных линий сочетались аллели cn+vg+ и сп vg. Значит, в результате кроссинговера между этими генами появятся мухи cn+vg (красные глаза, зачаточные крылья) и сп vg+ (киноварные глаза, нормальные крылья). Такие мухи соответствуют второй и третьей парам классов. Отсюда расстояние между генами сп и vg составляет 0,2+11,4=11,6%.

Теперь, зная расстояние между генами каждой из трех пар, можно построить участок генетической карты для генов сп, b, vg.

Далее всех расположены гены b и vg -19,6%. Очевидно, между ними должен быть помещен ген, который находится от гена b на расстоянии 8,4% и от гена vg - 11,6%, Тогда участок карты будет выглядеть следующим образом: