Лекция 3_Типы взаимод_аллелей. Наследование признаков при взаимодействии генов Типы взаимодействия генов Взаимодействие генов
 Скачать 5.04 Mb.
|
|
Наследование признаков при взаимодействии генов Типы взаимодействия генов 1. Взаимодействие генов 2. Взаимодействие аллельных генов 3. Взаимодействие неаллельных генов Аллельные гены – гены, расположенные в одинаковых локусах гомологичных хромосом и определяющие развитие одной пары альтернативных признаков Неаллельные гены — это гены, расположенные в различных участках хромосом и кодирующие неодинаковые белки Генотип – не просто механический набор генов, это исторически сложившаяся система из взаимодействующих между собой генов Взаимодействие генов TRAIT 1 TRAIT 2 TRAIT 3 Gene - the region of DNA that codes functional RNA product which either functions directly or is translated into a polypeptide chain. Alleles are different states of the same gene. Can have one, two or more alternative forms (variants) of gene Allele A Allele a Allele А Allele а Alleles are located in the same positions (loci) on homologues chromosomes Allele a Allele A Different variants of the trait Different alleles Different variants of the sequence Different variants of the product Фенотип - наблюдаемые свойства организма (в широком смысле) / появление или проявление признака (в узком смысле) А а А А Heterozygote – an individual possessing of two different alleles of one gene Homozygote - an individual possessing of the same alleles of one gene. Генотип - конкретная генетическая конституция организма (в широком смысле) / набор аллелей, которыми обладает индивид (в узком смысле). Аллельные гены Полное доминирование Неполное доминирование Кодоминирование Сверхдоминирование Взаимодействие генов Комплементарность НеАллельные гены Полимерия Плейотропия Эпистаз Множественный аллелизм
При полном доминировании доминантный ген полностью подавляет проявление действия рецессивного гена Например, при скрещивании растений гороха с желтыми семенами и с зелеными горошинами гибриды первого поколения будут иметь желтую окраску семян, а во втором поколении расщепление по фенотипу будет 3:1, а по генотипу – 1: 2: 1 ПОЛНОЕ ДОМИНИРОВАНИЕ Взаимодействие аллельных генов . Dominant trait The trait expressed either in homozygous (AA) or in heterozygous (Aa) condition. An allele that produces the same phenotype whether its paired allele is identical or different called dominant allele. Recessive trait The trait expressed ONLY in homozygous (aa) condition. An allele that produces its characteristic phenotype only when its paired allele is identical called recessive allele. При неполном доминировании (промежуточном наследовании) доминантный ген не полностью подавляет проявление действия рецессивного гена Например, при скрещивании красноцветковых и белоцветковых форм растения ночная красавица гибриды первого поколения будут иметь розовую окраску цветков, а во втором поколении расщепление по фенотипу и генотипу будет одинаково 1: 2: 1 НЕПОЛНОЕ ДОМИНИРОВАНИЕ Примеры неполного доминирования Пример неполного доминирования наследование серповидно-клеточной анемии у человека А - нормальный гемоглобин а - серповидно-клеточный гемоглобин АА – здоров аа –болен Aа - носитель серповидно-клеточной анемии болезнь может проявиться при интенсивной мышечной работе, в условиях высокогорья Взаимодействие аллельных генов Примеры неполного доминирования При кодоминировании гены одной аллельной пары равнозначны, ни один из них не подавляет действие другого; если оба находятся в генотипе, оба проявляют свое действие. Типичным пример кодоминирования – наследование групп крови человека по АВ0- (группа АВ) и MN- (группа MN) системам. Одновременное присутствие в генотипе генов JA и JB обуславливает наличие в эритроцитах антигенов А и В (IV группа крови). Гены JA и JB не подавляют друг друга – они являются равноценными, кодоминантными. 2. Взаимодействие аллельных генов
2.3. КОДОМИНИРОВАНИЕ Примеры кодоминирования Взаимодействие аллельных генов
Взаимодействие аллельных генов Решение задачи на кодоминирование У мальчика I группа, у его сестры – IV. Что можно сказать о группах крови их родителей? Решение Генотип мальчика – j0j0, следовательно, каждый из его родителей несет ген j0. Генотип его сестры – JAJB, значит, один из ее родителей несет ген JA, и его генотип – JAj0 (II группа), а другой родитель имеет ген JB, и его генотип JBj0 (III группа крови). Ответ У родителей II и III группы крови. Множественный аллелизм – это явление, при котором один локус хромосомы представлен серией множественных аллелей Взаимодействие аллельных генов У кроликов установлена серия аллелей этого признака: черный, шиншилла (светло-серый), гималайский (неполный альбинос – имеет черные уши, лапы и кончик хвоста) и альбинос (белый кролик с красными глазами) множественный аллелизм У кроликов установлена серия аллелей этого признака: черный, шиншилла (светло-серый), гималайский (неполный альбинос – имеет черные уши, лапы и кончик хвоста) и альбинос (белый кролик с красными глазами) Взаимодействие аллельных генов Члены ряда серии аллелей по-разному определяют развитие признака, вступают в разные доминантно-рецессивные отношения (черный цвет доминирует над светло-серым, светло-серый над гималайским, гималайский над альбиносом) Множественный аллелизм
Пример
Межаллелная комплементацияВзаимодействие неаллельных генов Комплементарность Эпистаз Полимерия Плейотропия Взаимодействие неаллельных генов Комплементарность — процесс взаимодействия двух и более взаимодополняющих друг друга неаллельных генов, при котором появление признака у организма обуславливается обязательным присутствием этих генов в определённом состоянии (обычно в доминантном) Взаимодействие неаллельных генов К комплементарным генам относятся гены из разных аллельных пар, совместное присутствие в генотипе которых обуславливает развитие качественно нового признака Действие каждого гена в отдельности воспроизводит признак лишь одного из скрещиваемых родителей Взаимодействие неаллельных генов Комплементарность Один из первых примеров взаимодействия генов был обнаружен в начале ХХ века при анализе наследования формы гребня у кур Взаимодействие неаллельных генов Комплементарность Пример 1. Наследование формы гребня у кур
P1 AAbb x aaBB розовидный гороховидный F1 AaBb – ореховидный гребень
Взаимодействие неаллельных генов Р2 AaBb х AaBb F2 соотношение по фенотипу 9 : 3 : 3 : 1 Взаимодействие неаллельных генов соотношение по фенотипу 9 : 3 : 3 : 1 Пример 2. Наследование окраски оперенья у попугаев и окраски плодов у перца Взаимодействие неаллельных генов Пример 3. Наследование окраски цветов душистого горошка
P ССрр x ссРР белая окраска белая окраска F1 СсРр – красная окраска цветка; возникновение нового признака при сочетании в одном генотипе генов из разных аллельных пар F2 соотношение по фенотипу 9 : 7 А – желтая окраска семян ржи а – белая В – белая b – нет эффектаР Ааbb х ааВВF1 AaBb – зеленая окраскаF2 9 A_B_– зеленая окраска3 A_bb – желтая3 aaB_ – белая1 aabb – белаяВзаимодействие неаллельных генов Пример 4. наследование окраски у семян ржи соотношение по фенотипу 9 : 3 : 4 А – сферическая форма плода тыквы, а – удлиненная, В – сферическая, b – нет эффектаР Ааbb х ааВВF1 AaBb – дисковидная формаF2
3. Взаимодействие неаллельных генов Пример 5. Наследование формы плода у тыквы соотношение по фенотипу 9 : 6 : 1 Комплементарность у человека
Рецессивный эпистаз (Бомбейский феномен)Генотип Фенотип (группы крови)IA IA hh (II) - IIB IB hh (III) - IIA IB hh (IV) - IДля синтеза антигенов А и В II и III групп крови необходимо вещество-предшественник, которое детерминируется геном Н. При наличии hh в генотипе, имеющем гены IA и IB , антигены А и В не синтезируются. Фенотипически такие люди имеют первую группу крови. Эпистаз - взаимодействие генов, при котором активность одного гена находится под влиянием другого гена (генов), неаллельного ему. Взаимодействие неаллельных генов Ген, подавляющий фенотипические проявления другого, называется эпистатичным (супрессор) Ген, чья активность изменена или подавлена, называется гипостатичным Эпистаз Взаимодействие неаллельных генов Эпистаз Взаимодействие неаллельных генов При доминантном эпистазе доминантный ген одной аллельной пары не допускает проявления действия гена другой аллельной пары (А > В). В случае рецессивного эпистаза рецессивный ген в гомозиготном состоянии подавляет действие доминантного гена из другой аллельной пары (аа > В). Эпистаз Доминантный Рецессивный Доминантный эпистаз
P CCII x cciiбелая белыйF1 CcIi -белаяF2 9 C_I_ - белые3 ccI_ - белые3 C_ii - окрашенные1 ccii - белыеВзаимодействие неаллельных генов соотношение по фенотипу 13 : 3 Пример 1. Наследование оперения у кур В – вороная масть лошади; b – рыжая С – серая; с – нет эффекта С > ВP CCBB x ccbbсерая рыжаяF1 CcBb – сераяF2 9 C-B- серая3 C- bb серая3 cc-B- вороная1 ccbb - рыжаяВзаимодействие неаллельных генов соотношение по фенотипу 12 : 3 : 1 Пример 2. Наследование масти у лошадей Взаимодействие неаллельных генов соотношение по фенотипу 12 : 3 : 1 Пример 3. Наследование окраски шерсти у собак и плода у тыквы Рецессивный эпистаз Y – красный цвет луковиц y – желтый цвет C – окрашивание луковиц с – бесцветные луковицы сс > yy cc > Y- соотношение по фенотипу 9:3:4 Взаимодействие неаллельных генов Пример 1. Наследование окраски луковицы у лука Взаимодействие неаллельных генов Плейотропия — явление множественного действия гена. Выражается в способности одного гена влиять на несколько фенотипических признаков. Таким образом, новая мутация в гене может оказать влияние на некоторые или все связанные с этим геном признаки Этот эффект может вызвать проблемы при селективном отборе, когда при отборе по одному из признаков лидирует один из аллелей гена, а при отборе по другим признакам — другой аллель этого же гена Плейотропия Синдром МарфанаПри полимерии доминантные гены из разных аллельных пар обуславливают развитие одного и того же признака. Неаллельные гены, действующие однозначно (аддитивно) на формирование одного и того же признака называются полимерными или полигенами. Признаки, детерминируемые полимерными генами – полигенные. Полимерные гены принято обозначать одной буквой латинского алфавита с цифровыми индексами: А1А1, А2А2, а1а1 и т.д. Взаимодействие неаллельных генов Полимерия
Полимерия Полимерия была открыта шведским генетиком и селекционером Г. Нильсоном-Эле в 1908 г. По типу полимерии наследуются такие хозяйственно-полезные признаки у растений:
Взаимодействие неаллельных генов Г. Нильсоно-Эле По типу кумулятивной полимерии наследуются количественные признаки, например окраска зерна у пшеницы. В случае кумулятивной полимерии интенсивность проявления признака зависит от количества полимерных генов. Взаимодействие неаллельных генов А – красный цвет зерна, а – белый Р А1А1А2А2 х а1а1а2а2 F1 А1а1А2а2 – светло-красное зерно F2 1А1А1А2А2 4 А1А1А2а2 6 А1а1А2а2 4 А1а1а2а2 1 а1а1а2а2 Кумулятивная полимерия Развитие количественных признаков сильно зависит от влияния внешних условий. Поэтому при изучении наследования количественных признаков необходимо устанавливать, в какой степени изменчивость является результатом действия генов, в какой определяется условиями внешней среды Кумулятивная (аддитивная) полимерия Чаще всего гены количественных признаков проявляют суммарный эффект, т.е. действуют аддитивно. Замена одного из генов приводит к уменьшению или увеличению генотипической ценности данного признака. ПолимерияПолимерияПигментация кожи у человекаТемный цвет Светлый цветР :S1S1S2S2S3S3 s1s1s2s2s3s3G : S1S2S3 s1s2s3F1 : S1s1S2s2S3s3мулатыНекумулятивная (неаддитивная) полимерия
Р А1А1А2А2 х а1а1а2а2F1 A1a1A2a2 – треугольная формаF2 9 A1-A2 - треугольная3 A1 – a2a2 - треугольная3 a1a1 – A2 - треугольная1 a1a1a2a2 - округлаяУ пастушьей сумки (Capsella bursa) треугольная форма плода контролируется полигенами А1 и А2, круглая форма – полигенами а1 и а2. При некумулятивной полимерии наличие в генотипе разного количества доминантных полимерных генов однозначного действия не изменяют выраженности признака. Достаточно одной доминантной аллели любого гена, чтобы вызвать развитие признака. Модифицирующее действие – другие неаллельные гены лишь слегка меняют проявление данного гена Трансгрессия – усиленное (или ослабленное) проявление какого-либо генетического признака у потомства по сравнению с родительскими особями. Это происходит, когда одна или обе родительские формы не обладают крайней степенью выражения признака, которое может дать данная генетическая система, и, следовательно, в разных локусах хромосом они имеют доминантные и рецессивные аллели.
Взаимодействие неаллельных генов Трансгрессия Минимальное количество полимерных генов, при котором проявляется признак, называется пороговым эффектом положительная трансгрессия отрицательная трансгрессия Контрольные вопросы3. В чем заключается разница между неполным доминированием и кодоминированием? 4. Что такое комплементарность? 5. Приведите примеры доминантного эпистаза. 6. Приведите примеры рецессивного эпистаза. 1. В чем заключается разница между аллельными и неаллельными генами? 2. Приведите примеры аллельного взаимодействия генов? 6. В чем заключается суть трансгрессии? |