Генетический анализ на Drosophila melanogaster (стр. 8 )

Из карты следует, что в схеме скрещивания порядок генов не соответствовал тому, который установлен в результате анализа.

Если гены расположены линейно в установленном порядке, то сумма расстояний между генами b -сп и сп -vg должна быть равна расстоянию между крайними генами b - vg. Однако сумма двух отрезков составляет 8,4+11,6=20%, а расстояние между крайними генами равно 19,6%, т. е. на 0,4% меньше суммы. В чем причина этого расхождения? В наших подсчетах не учтен двойной кроссинговер.

На рис. 15 представлены все возможные случаи рекомбинации. Четвертый случай и представляет собой двойной кроссинговер, в результате которого крайние гены b+vg+ и bvg остаются на своих местах, сцепление между ними не нарушается, а расположенные посередине аллели сп+ и сп меняются местами. Следствием двойного кроссинговера должно быть появление мух b+сп vg+ (серое тело, киноварные глаза, нормальные крылья) и b cn+ vg (черное тело, красные глаза, зачаточные крылья). Такие мухи в нашем скрещивании появились (вторая пара классов), однако, не зная истинного порядка генов, невозможно было рассматривать эти классы как кроссоверные в отношении генов b и vg. Следовательно, для учета двойного кроссинговера необходимо иметь дополнительный маркер, т. е. ген, находящийся между двумя изучаемыми генами. В нашем примере это ген сп.

Итак, к расстоянию между генами b–vg, составляющему 19,6%, нужно добавить частоту двойного кроссинговера. Но так как каждый двойной кроссинговер происходит благодаря двум одинарным разрывам в двух участках хромосомы, а не одному разрыву в одном участке, как в случае одинарного кроссинговера, то частоту двойного кроссинговера следует удвоить. Тогда расстояние между генами b-vg составит 19,6+0,2x2=20%, что точно соответствует сумме расстояний между генами b-сп и сп-vg. Теперь участок карты для трех изученных генов можно представить следующим образом:

Рис. 14 Наследование трех сцепленных признаков при анализирующем скрещивании у дрозофилы. Обозначения генов: 1) окраски глаз сп+ – красная,

сп – киноварная, 2) окраски тела: b+ – серая, b – черная; 3) крылья vg+ – нормальные, vg – зачаточные. В Fb показаны только самцы. Самки имеют те же генотипы и фенотипы.

Рис. 15. Рекомбинация сцепленных генов b cn и vg у дрозофилы

1 – некроссоверные хромосомы; 2 – одинарный кроссинговер между генами b–cn; 3 – cn – vg; 4 – двойной кроссинговер между генами b – cn и cn – vg.

Сравним полученные цифры с локусами этих трех генов, которые расположены во второй группе сцепления. Локус гена b - 48,5; сп -57,5; vg -67,0. Следовательно, кроссинговер между генами b - сп должен в среднем составлять 9% (у нас получилось 8,4%); между генами сп -vg должно быть около 9 -10% (в нашем скрещивании 11,6%); и, наконец, расстояние между генами b-vg составляет 18,5 (у нас -20%).

Таким образом, результаты нашего опыта хорошо совпали с теоретически ожидаемыми. Незначительные расхождения можно объяснить различными случайными причинами: избирательной гибелью мух некоторых фенотипических классов, запоздалым вылуплением - других и т. п.

Выполнение работы: Анализ наследования каждых двух пар признаков. Эту часть работы студенты выполняют тремя подгруппами, используя результаты количественного учета расщепления, проведенного на предыдущем занятии (табл. 14).

Студенты первой подгруппы анализируют наследование следующих двух пар признаков: окраска глаз и окраска тела. Для этого необходимо подсчитать число мух (по данным всех студентов группы) с родительскими сочетаниями признаков (красные глаза и серое тело, киноварные глаза и черное тело) и рекомбинантов (красные глаза и черное тело, киноварные глаза и серое тело). Обратите внимание на преобладание мух родительских комбинаций.

Впишите результаты в таблицу (табл. 15) и проведите статистическую обработку данных методом χ2, исходя из ожидаемого отношения 1:1:1:1. Далее нужно доказать достоверное преобладание родительских классов над рекомбинантами, т. е. установить сцепленное наследование окраски глаз и окраски тела.

Вписать в таблицу результаты, полученные студентами второй и третьей подгрупп, и убедиться в сцепленном наследовании окраски глаз и формы крыльев, а также окраски тела и формы крыльев.

Студенты второй подгруппы анализируют наследование окраски глаз и формы крыльев. Для этого нужно подсчитать число мух (по данным всех студентов группы) с родительскими сочетаниями признаков (красные глаза, нормальные крылья и киноварные глаза, зачаточные крылья) и рекомбинантов (красные глаза, зачаточные крылья и киноварные глаза, нормальные крылья). Обратите внимание на преобладание мух с родительскими комбинациями признаков и впишите результаты в таблицу.

Проведите статистическую обработку данных методом χ2, исходя из ожидаемого отношения 1:1:1:1, и докажите достоверное преобладание мух родительских классов над рекомбинантами, т. е. установите сцепление признаков окраски глаз и формы крыльев.

Затем впишите в таблицу результаты, полученные студентами второй и третьей подгрупп, и убедитесь в сцепленном наследовании окраски глаз и окраски тела, а также окраски тела и формы крыльев.

Студенты третьей подгруппы анализируют наследование окраски тела и формы крыльев, для чего нужно подсчитать число мух (по суммарным данным всех студентов группы) с родительскими сочетаниями признаков (серое тело, нормальные крылья и черное тело, зачаточные крылья) и рекомбинантов (серое тело, зачаточные крылья и черное тело, нормальные крылья). Обратите внимание на преобладание мух с родительскими сочетаниями признаков над рекомбинантами.

Впишите результаты в табл. 15 и проведите статистическую обработку данных методом χ2, исходя из ожидаемого отношения 1:1:1:1. Докажите достоверное преобладание родительских классов над рекомбинантами, т. е. установите сцепленное наследование окраски тела и формы крыльев.

Впишите в таблицу данные, полученные студентами первой и второй подгрупп, и убедитесь в сцепленном наследовании окраски глаз и окраски тела, а также окраски глаз и формы крыльев.

Составление общей схемы скрещивания. Доказав сцепленное наследование всех трех пар признаков, нужно составить схему скрещивания аналогично приведенной на рис. 14.

Написать генотипы мух исходных линий и гибридов F1 с учетом хромосом, в которых находятся гены сп, b, vg.

Выписать гаметы гибридной самки Fb, систематизировав их в комплементарные пары классов: 1) некроссоверные; 2) кроссоверные за счет перекреста между генами сп и b; 3) кроссоверные за счет перекреста между генами b и vg; 4) кроссоверные за счет перекреста между генами сп и b, b и vg. Проставить номера пар классов; в целях экономии времени генотипы и фенотипы мух F2 можно не выписывать, так как гаметы самки являются фенотипическими радикалами мух Fb.

Учет частоты кроссинговера между генами сп, b и vg. Вначале следует в схему скрещивания записать число мух каждого класса, взяв его из таблицы 14, после чего подсчитать общее число мух в каждой комплементарной паре классов и выразить их частоту в процентах.

Рассчитать процент кроссинговера между генами сп и b. Для этого суммировать частоты кроссоверных по этой паре генов мух - вторая и четвертая пары классов.

Рассчитать процент кроссинговера между генами сп и vg. Для этого суммировать частоты кроссоверных по этой паре генов мух - вторая и третья пары классов.

Рассчитать процент кроссинговера между генами b и vg. Для этой цели суммировать частоты кроссоверных по этой паре генов мух - третья и четвертая пары классов.

Построение генетической карты для генов сп, vg и b. Найти гены с наибольшим процентом кроссинговера между ними (гены b и vg); это крайние гены на карте.

Приблизительно посередине между генами b и vg поместить ген сп, который находится примерно на одинаковых расстояниях от крайних генов b и vg.

Подсчитать сумму двух отрезков на карте: между генами b –сп и сп -vg. Убедиться, что она превышает расстояние между генами b-vg.

К расстоянию между генами b-vg прибавить удвоенный процент двойного кроссинговера (вторая пара классов). Убедиться, что теперь расстояние между крайними генами точно соответствует сумме двух расстояний между генами b-сп и сп–vg.

Сравнить полученные расстояния между генами b-cn-vg с локусами этих генов на генетической карте (на рисунке локус гена b - 48,5, сп - 57,5, vg - 67,0). Убедиться, что последовательность генов установлена правильно и что расстояния между ними близки к ожидаемым.

Таблица 15

Пример количественного анализа наследования окраски глаз, окраски тела и формы крыльев у дрозофилы. (Проверка на независимое наследование каждых двух пар признаков на тригибридном анализирующем скрещивании)

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ №10

Тема. Множественный аллелизм.

Цель занятия: постановка скрещиваний.

Материал и оборудование. 1. Пробирки или стаканчики со средой по 3-4 на каждого студента для получения F1 2. Мутанты w, wa, cn и мухи дикого типа. 3. Оборудование, необходимое для работы с дрозофилой.