§ 2. Определение фенотипа и генотипа детей по генотипу родителей при полном доминировании

Установленные Менделем закономерности дают возможность предсказать генотипы и фенотипы потомства, если из­вестны генотипы родителей.

Для примера рассмотрим задачи 7 а) и 7 б) и разберем способы их решения. Задача 7 а) содержит следующие усло­вия: желтый цвет семян гороха доминирует над зеленым. Цветки гомозиготного желтого гороха опылены пыльцой зе­леного гороха. Определить фенотип и генотип потомства, по­лученного от этого скрещивания.

Приступая к решению задачи, нужно прежде всего на­учиться кратко записывать условия задачи. Они включают:

а) сведения о признаках и детерминирующих их аллельных генах;

б) сведения о генотипе родителей.

Сведения о призна­ках и генах удобно записывать в виде таблицы, состоящей из двух строк и двух столбцов (см. схему 3). В первом столбце выписываем признаки (желтый и зеленый цвет горошин). В условиях задачи не сказано, какими буквами обозначают гены, детерминирующие эти признаки, но нам известно, что две вариации одного и того же признака (цвет горошины) оп­ределяются парой аллельных генов, которые нужно обозна­чить одной и той же буквой (большой и малой). Буквы можно выбирать произвольно, например А и а, обозначив большой буквой доминирующий, а малой—рецессивный ген.

Признак	ген
Желтый цвет	А
Зеленый цвет	а

Р............... АА х аа

Схема 3. Полная запись условий задачи 7-а.

После этого можно приступить к записи второй группы условий. В задаче 7 а) сказано: «скрещивается гомозиготный желтый горох с зеленым». Это условие, согласно принятому нами обозначению генов, мы должны записать следующим образом:

Р ....... АА х аа

где буквой Р — обозначаются родители, формулой АА — генотип гомозиготного желтого гороха, а формулой аа — генотип зеленого гороха (рецессивный организм всегда гомозиготен, поэтому в условиях задачи это не оговаривается). В целом ус­ловия задачи 7 а) записаны нами следующим образом: (см. схему 3).

Записав условия, приступаем к решению задачи — определению генотипа и фенотипа потомства. Для этого прежде всего нужно установить сколько и какие типы гамет продуцирует каждый из родителей. Нетрудно видеть, что при мейозе первый из родителей (гомозиготный желтый горох), цветы которого мы опыляем, производит один тип яйцеклеток—с геном А, а второй родитель, от которого мы берем пыльцу, производит тоже один тип спермиев с геном а. Типы гамет нужно выписать в отдельной строчке, под строкой Р (родители). Ниже, в третьей строке, выписываем генотипы детей (F₁), образующихся в результате слияния гамет родителей, отвечая тем самым на вопрос задачи о генотипе потомства. Фенотип потомства подписываем под генотипом. Таким образом полная за­спись условий и решения задачи должна иметь следующий вид (схема 4).

Признак	Ген
ЖЕЛТЫЙ	А
ЗЕЛЕНЫЙ	а

Схема 4. Решение задачи 7-а.

Как показывает схема 4, все потомство, полученное от скрещнвания гомозиготного желтого гороха с зеленым, генотипически единообразно (генотип Аа) и имеет желтую окраску семян.

Если при моногибридном скрещивании родители гетерозиготны, решение задачи несколько усложняется. Рассмотрим это на примере задачи 7 б). Согласно условиям, гетерозиготный желтый горох скрещивается с таким же растением. Тре­буется определить генотип и фенотип потомства. Записав согласно условиям задачи генотипы родителей, определим, сколько и какие типы гамет они образуют. Так как каждый из родителей дает два типа половых клеток, то при оплодотворении возможны различные комбинации гамет, которые могут быть определены тремя способами.

Первый способ изображен на схеме 5. Рассуждение при этом способе проводится так. Яйцеклетка первого типа (А) может быть оплодотворена сперматозоидом первого типа (А). При этом генотип потомка будет АА. Так как яйцеклеток первого типа много, то они будут оплодотворяться и сперматозои­дами второго типа (а). В этом случае генотип потомства бу­дет — Аа.

Схема 5. Решение задачи 7-б (первым способом).

При оплодотворении яйцеклеток первого типа никаких других комбинаций не может быть. Приступаем к расчетам по яй­цеклеткам второго типа (а). Они могут быть оплодотворены, сперматозоидами первого типа (А). При этом генотип потомства будет Аа. Но яйцеклетки второго типа могут быть опло­дотворены и сперматозоидами второго типа (а). При этом генотип потомства будет аа. Других комбинаций гамет не существует. Четыре выписанных генотипа детей образуются в рав­ных количествах. В связи с доминированием гена желтого цве­та (А) над геном зеленого (а), первые три комбинации дают желтый цвет семян, а четвертая (аа) — зеленый. (Расщепле­ние по фенотипу — 3 желтых к 1 зеленому).

Второй способ был предложен генетиком Пеннетом и полу­чил название решетки Пеннета. При использовании этого спо­соба для определения всех комбинаций, возможных при опло­дотворении двух типов яйцеклеток двумя типами сперматозо­идов, используется простой графический прием. Строится ре­шетка из 4-х клеток. Над столбцами этой решетки сверху вы­писываются типы сперматозоидов, а слева у строк решетки вы­писываются типы яйцеклеток. После этого в каждую клетку решетки, находящуюся на перекрестке соответствующей строки и столбца, вписываются гены сперматозоида и яйцеклетки (см. схему 6). Применение решетки Пеннета в сложных слу­чаях уменьшает возможность ошибок.

Схема 6. Решение задачи 7-6 вторым способом.

Третий способ — алгебраический. Изображаем типы сперматозоидов в виде двучлена (А+а), типы яйцеклеток таким же образом (А+а). Умножаем двучлены друг на друга. После алгебраического раскрытия скобок получаем генотипы F₁

(А+а) (А+а) = АА + 2Аа + аа.

Все три способа дают один и тот же результат.

Задачи

7. Желтый цвет семян гороха доминирует над зеленым.

а) Скрещивается гомозиготный желтый горох с зеленным. Какой фенотип и генотип будет иметь потомство от этого скрещивания?

б) Скрещиваются два гетерозиготные желтые растения гороха. Какой генотип и фенотип будет иметь потомство от этого скрещивания?

в) Гетерозиготный желтый горох скрещивается с зеле­ным. Какое расщепление по цвету горошин ожидается в пер­вом поколении?

8. Муха дрозофила дикой расы имеет хорошо развитые крылья (Normal). У рецессивной мутации —vestigialкрылья недоразвиты.

а) Гетерозиготная муха с нормальными крыльями скре­щена с мухой vestigial. Какое потомство ожидается вF₁?

б) Две гетерозиготные особи с нормальными крыльями скрещены между собой. Какое ожидается соотношение между числом особей с нормальными и недоразвитыми крыльями?

9. У человека карие глаза (В) доминируют над голубы­ми (b).

а) Гомозиготный кареглазый мужчина женился на голубоглазой женщине. Какой цвет глаз будет у их детей?

б) Гетерозиготный кареглазый мужчина женился на гетерозиготной кареглазой женщине. Можно ли от этого брака ожидать рождение голубоглазого ребенка?

10. У кролика черная пигментация шерсти доминирует над

альбинизмом (отсутствие пигмента, белая шерсть и красные глаза).

а) Какой цвет шерсти будет в F₁иF₂при скрещивании гомозиготного черного кролика с альбиносом?

б) Какой цвет шерсти будет в F₁при скрещивании гетерозиготного черного кролика с белым?

11. У человека полидактилия (шестипалось) детерминирована доминантным геном — Р.

а) От брака гетерозиготного шестипалого мужчины с женщиной с нормальным строением руки, родились два ребенка: пятипалый и шестипалый. Каков генотип этих детей?

б) Гомозиготный шестипалый мужчина женился на пя­типалой женщине. От этого брака родился один ребенок. Каков его фенотип и генотип?

12. Скрещиваются две гетерозиготные особи. Определить расщепление в F₁по фенотипу и генотипу.