Моногібридне схрещування

Фенотип і генотип. Моногібрідним називається схрещування, при якому батьківські форми відрізняються один від одного по одній парі контрастних, альтернативних ознак.

Ознака-будь-яка особливість організму, тобто будь-яке окреме його якість або властивість, за яким можна розрізнити дві особини. У рослин це форма віночка (наприклад, симетричний-асиметричний) або його забарвлення (пурпурний-білий), швидкість дозрівання рослин (скоростиглість-позднеспелость), стійкість або сприйнятливість до захворювання і т. д.

Сукупність усіх ознак організму, починаючи з зовнішніх і закінчуючи особливостями будови і функціонування клітин, тканин і органів, називається фенотипом. Цей термін може вживатися і по відношенню до одного з альтернативних ознак.

Ознаки і властивості організму проявляються під контролем спадкових факторів, тобто генів. Сукупність усіх генів організму називають генотипом.

Прикладами моногібридного схрещування, проведеного Г. Менделем, можуть служити схрещування гороху з такими добре помітними альтернативними ознаками, як пурпурні і білі квіти, жовта і зелена забарвлення незрілих плодів (бобів), гладка і зморшкувата поверхню насіння, жовта і зелена їх забарвлення та ін

Однаковість гібридів першого покоління (перший закон Менделя). При схрещуванні гороху з пурпуровими і білими квітками Мендель виявив, що у всіх гібридних рослин першого покоління (F1) квітки виявилися пурпуровими. При цьому біле забарвлення квітки не проявляє (рис. 3.1).

Мендель встановив також, що всі гібриди F1 виявилися однаковими (однорідними) по кожному з семи досліджуваних ним ознак. Отже, у гібридів першого покоління з пари батьківських альтернативних ознак проявляється тільки один, а ознака іншого батька хіба що зникає. Явище переважання у гібридів F1 ознак одного з батьків Мендель назвав домінуванням, а відповідний ознака – домінантним. Ознаки, не виявляються у гібридів F1 він назвав рецесивними.

Оскільки всі гібриди першого покоління одноманітно, це явище було названо К. Корренсом першим законами Менделя, або законом одноманітності гібридів першого покоління, а також правилом домінування.

Закон розщеплення (другий закон Менделя). З гібридних насіння гороху Мендель виростив рослини, які піддав самозапиленню, і що утворилися насіння знову висіяв. У результаті було отримано друге покоління гібридів, або гібриди F2. Серед останніх виявилося розщеплення по кожній парі альтернативних ознак у співвідношенні приблизно 3:1, тобто три чверті рослин мали домінантні ознаки (пурпурні квітки, жовті насіння, гладкі насіння і т. д.) і одна чверть – рецесивні (білі квітки, зелені насіння, зморшкуваті насіння і т. д.). Отже, рецесивний ознакою гібрида F1 не зник, а тільки був пригнічений і знову проявився у другому поколінні. Це узагальнення пізніше було названо другим законом Менделя, або законом розщеплення.

Гомозиготні і гетерозиготні особини. Щоб з’ясувати, як здійснюватиметься спадкування ознак у третьому, четвертому і наступних поколіннях, Мендель шляхом самозапилення виростив гібриди цих поколінь і проаналізував отримане потомство. Він з’ясував, що рослини, що володіють рецесивними ознаками (наприклад, білі квітки), в наступних поколіннях (F3 F4 і т. д.), відтворюють потомство тільки з білими квітками (див. рис. 3.1).

Інакше поводилися гібриди другого покоління, що володіють домінантними ознаками (наприклад, пурпуровими квітками). Серед них при аналізі потомства Мендель виявив дві групи рослин, зовні зовсім нерозпізнаних по кожному конкретному ознакою.

Перша група, складова 1/3 від загального числа рослин з домінантним ознакою, надалі не розщеплювалася, тобто у всіх наступних поколіннях у них виявлялася тільки пурпурна забарвлення квіток. Решта 2/3 рослин другого покоління в F3, знову давали розщеплення таке ж, як в F2 тобто на три рослини з пурпуровими квітками з’являлося одне з білими.

Особини, які не дають в потомстві розщеплення і зберігають свої ознаки в»чистому»вигляді, називають гомозиготними, а ті, у яких в потомстві відбувається розщеплення,-гетерозиготними.

Таким чином, Менделем вперше було встановлено, що рослини, схожі за зовнішніми ознаками, можуть володіти різними спадковими властивостями.

Алелізм. Для встановлення причини розщеплення, причому в суворо визначених чисельних відносинах домінантних і рецесивних ознак, слід згадати, що зв’язок між поколіннями при статевому розмноженні здійснюється через статеві клітини (гамети). Очевидно, гамети несуть матеріальні спадкові задатки, або фактори, що визначають розвиток того чи іншої ознаки. Ці фактори пізніше і були названі генами.

У соматичних клітинах диплоидного організму ці задатки є парними: один отриманий від батьківського організму, а інший – від материнського. Мендель запропонував позначати домінантні спадкові задатки великою літерою (наприклад, А), а відповідні їм рецесивні задатки великої буквою (а). Пару генів, що визначають альтернативні ознаки, називають аллеломорфних парою, а саме явище парності – алле-лізм.

Кожен ген має два стани – А і а, тому вони становлять одну пару, а кожного з членів пари називають аллелем. Таким чином, гени, розташовані в одних і тих же локусах (дільницях) гомологічних хромосом і визначають альтернативне розвиток одного і того ж ознаки, називаються алельних. Наприклад, пурпурна і біле забарвлення квітки гороху є домінантним і рецесивним ознаками відповідно двом аллелям (А і а) одного гена. Завдяки наявності двох алелей можливі два стани організму: гомо-і гетерозиготні. Якщо організм містить однакові аллели конкретного гена (АА або аа), то він називається гомозиготним по даному гену (або ознакою), а якщо різні (Аа) – то гетерозиготним. Отже, аллель – це форма існування гена.

Прикладом трехаллельного гена є ген, що визначає у людини систему групи крові АВ0. Алелів буває і більше: для гена, контролюючого синтез гемоглобіну людини, їх відомо багато десятків.

Статистичний аналіз розщеплення. Уявімо результати дослідів Менделя по моногібрідномусхрещування гороху у вигляді схеми (рис. 3.2). Символи Р, F1, F2 і т-д. позначають батьківське, 1-е і 2-е покоління відповідно, знак множення вказує схрещування, символ про * позначає чоловіча стать, a Q – жіночий. Зі схеми видно, що в батьківському поколінні (Р) материнська і батьківська форми гомозиготні по досліджуваного ознакою, тому проводять гамети тільки з алелем А чи тільки з а.

При заплідненні ці гамети утворюють зиготу, яка має обидва алелі Аа – домінантний і рецесивний. В результаті всі гібриди F1 одноманітно по конкретному ознакою, оскільки домінантний аллель А пригнічує дію рецесивного алеля а. Під час утворення гамет аллели А і а потрапляють в них по одному. Отже, гібридні організми здатні виробляти гамети двох типів, що несуть алелі А і а, тобто є гетерозиготними.

Посилання на основну публікацію