18.5: Закони спадкування

Спостерігаючи, що істинно селекційні рослини гороху з контрастними ознаками породили покоління F1, які всі виражали домінуючу рису та покоління F2, які виражали домінантні та рецесивні риси у співвідношенні 3:1, Мендель запропонував закон сегрегації. Цей закон стверджує, що парні одиничні фактори (гени) повинні однаково розділятися на гамети, щоб потомство мало однакову ймовірність успадкування будь-якого фактора. Для генерації моногібридного кросу F2 виникають наступні три можливі комбінації генотипів: гомозиготний домінантний, гетерозиготний або гомозиготний рецесивний. Оскільки гетерозиготи можуть виникати з двох різних шляхів (отримуючи один домінантний та один рецесивний алель від будь-якого з батьків), і оскільки гетерозиготи та гомозиготні домінантні особи фенотипічно ідентичні, закон підтримує фенотипічне співвідношення Менделя 3:1. Рівна сегрегація алелів є причиною того, що ми можемо застосувати квадрат Пуннетта, щоб точно передбачити потомство батьків з відомими генотипами. Фізичною основою закону сегрегації Менделя є перший поділ мейозу, при якому гомологічні хромосоми з різними версіями кожного гена розділені на дочірні ядра. Цей процес не був зрозумілий науковим співтовариством за життя Менделя (рис.\(\PageIndex{1}\)).

Малюнок\(\PageIndex{1}\): Перше поділ при мейозі показано.

Тестовий хрест

Окрім прогнозування потомства помітного між відомими гомозиготними або гетерозиготними батьками, Мендель також розробив спосіб визначити, чи є організм, що виражав домінантну рису, гетерозиготою чи гомозиготою. Називається тестовим кросом, ця методика досі використовується селекціонерами рослин і тварин. У тестовому хресті домінантно-експресивний організм схрещується з організмом, який є гомозиготним рецесивним для тієї ж характеристики. Якщо домінуючим експресивним організмом є гомозигота, то все потомство F1 будуть гетерозиготами, що виражають домінуючу рису (рис.\(\PageIndex{2}\)). Як варіант, якщо домінуючим експресивним організмом є гетерозигота, потомство F1 виявлятиме співвідношення гетерозигот і рецесивних гомозигот 1:1 (рис.\(\PageIndex{2}\)). Тестовий хрест додатково підтверджує постулат Менделя про те, що пари одиничних факторів розділяються однаково.

Малюнок\(\PageIndex{2}\): Тестовий хрест може бути виконаний, щоб визначити, чи є організм, що виражає домінантну ознаку, гомозиготою або гетерозиготою.

Закон незалежного асортименту

Закон Менделя незалежного асортименту говорить, що гени не впливають один на одного щодо сортування алелів на гамети, і кожна можлива комбінація алелів для кожного гена однаково вірогідна. Незалежний асортимент генів може бути проілюстрований дигібридним кросом, щось середнє між двома справжніми батьками, які виражають різні риси для двох характеристик. Розглянемо характеристики кольору насіння та текстури насіння для двох рослин гороху, одного з яких має зморшкуваті, зелені насіння (rryy) та іншого, що має круглі, жовті насіння (RRYY). Оскільки кожен батько гомозиготний, закон сегрегації вказує на те, що гамети для зморшкуватої - зеленої рослини всі сухі, а гамети для кругло-жовтої рослини - всі RY. Тому покоління F1 потомства все це RRyy (рис.\(\PageIndex{3}\)).

Малюнок\(\PageIndex{3}\): Дигібридний хрест у рослин гороху включає гени кольору та текстури насіння. Крос P дає потомство F1, яке є гетерозиготним за обома характеристиками. Отримане фенотипічне співвідношення 9:3:3:1 F2 отримують за допомогою квадрата Пуннетта.

Гамети, що виробляються особами F1, повинні мати по одному алелю від кожного з двох генів. Наприклад, гамета може отримати R алель для гена форми насіння і або Y або алель у для гена кольору насіння. Він не може отримати як R, так і r алель; кожна гамета може мати лише один алель на ген. Закон незалежного асортименту стверджує, що гамета, в яку сортується алель r, буде однаково ймовірно містити або Y, або алель у. Таким чином, існує чотири однаково ймовірні гамети, які можуть утворитися при самосхрещенні RRyy гетерозиготи, а саме: RY, Ry, Ry та ry. Розміщення цих гамет уздовж верхньої та лівої частини квадрата Punnett 4 × 4 (рис.\(\PageIndex{3}\)) дає нам 16 однаково ймовірних генотипічних комбінацій. З цих генотипів ми знаходимо фенотипічне співвідношення 9 круглих - жовтий: 3 круглий - зелений: 3 зморшкий—жовтий: 1 зморшкий—зелений (рис.\(\PageIndex{3}\)). Це співвідношення потомства, які ми очікували б, припускаючи, що ми виконали схрещування з досить великим розміром вибірки.

Фізична основа закону незалежного асортименту також лежить в мейозі I, в якому різні гомологічні пари шикуються в випадкових орієнтаціях. Кожна гамета може містити будь-яку комбінацію батьківських і материнських хромосом (а значить і генів на них), оскільки орієнтація тетрад на метафазній площині випадкова (рис.\(\PageIndex{4}\)).

Малюнок\(\PageIndex{4}\): Випадкова сегрегація на дочірні ядра, що відбувається під час першого поділу при мейозі, може призвести до різноманітних можливих генетичних механізмів.

Посилання

Якщо не зазначено інше, зображення на цій сторінці ліцензуються відповідно до CC-BY 4.0 OpenStax.

OpenStax, Біологія. OpenStax CNX. 27 травня 2016 р. http://cnx.org/contents/GFy_h8cu@10....of-Inheritance