Решаем задачи по генетике - Р.М. Островская, В.И. Чемерилова 2012

Закономерности наследования признаков
Дигибридное скрещивание

Скрещивание, в котором родители различаются не по одному, а двум признакам, называют дигибридным. Гены, отвечающие за разные признаки, называются неаллельными и обозначаются разными буквами (например, за окраску семян гороха отвечают аллельные гены А и а: А — желтая окраска, а — зеленая окраска; за форму семян гороха отвечают аллельные гены В и в: В — гладкая форма, в — морщинистая форма).

Неаллельные гены (А и В) могут располагаться: 1) в гомологичных хромосомах, но, в отличие от аллельных генов, всегда в разных их районах (локусах); 2) в разных парах хромосом, т.е. в негомологичных хромосомах. Характер наследования признаков, определяемых данными неаллельными генами, зависит от их расположения в хромосомах. В данном разделе рассматриваются независимо наследующиеся признаки, т.е. признаки, характер наследования которых подчиняется 3-му закону Г. Менделя. В основе этого закона лежит процесс независимого поведения разных пар хромосом в метафазе 1-го деления и случайного расхождения негомологичных хромосом в анафазе 1-го деления мейоза. В связи с этим независимо наследоваться будут только те признаки, которые контролируются генами, расположенными в разных, т.е. негомологичных хромосомах.

Схема дигибридного скрещивания

Р     ♀ ААВВ х ♂ аавв

Гаметы    АВ ↓ ав

F₁      АаВв

потомство единообразно по генотипу и фенотипу, т.е. проявляется 1-ый закон Г. Менделя

Потомство ожидаемое в F₂ можно рассчитать двумя способами:

1-ый способ — биологический:

а) определить типы гамет, образуемых гибридами F₁ — дигетерозиготами АаВв

это 4 типа гамет — АВ, Ав, аВ, ав

б) определить варианты сочетания этих разных типов гамет при оплодотворении, т.е. типы зигот, с помощью решетки Пеннета.

в) провести анализ решетки Пеннета, т.е. с ее помощью подсчитать расщепление потомства F₂ по фенотипу и генотипу.

Расщепление по фенотипу: 9 А-В- : 3 А-вв : 3 ааВ- : 1 аавв

Расщепление по генотипу: 1 ААВВ : 1 ААвв : 1 ааВВ :

     :2 АаВВ : 2 Аавв : 2 ааВв :

     : 2 ААВв :

     : 4 АаВв

2-й способ — математический

а) определить ожидаемое расщепление отдельно по каждому признаку:

     1) Аа х Аа  2) Вв х Вв

       ↓    ↓

Расщепление по фенотипу: 3 А- : 1 аа   3 В- : 1 вв

Расщепление по генотипу: 1 АА : 2 Аа : 1 аа  1 ВВ : 2 Вв : 1 вв

б) определить ожидаемое расщепление одновременно по двум признакам:

Расщепление по фенотипу: (3А- : 1аа) х (3В- : 1вв) = 9А-В-:3А-вв:3ааВ-:1аавв

Расщепление по генотипу: (1 АА : 2 Аа : 1 аа) х (1 ВВ : 2 Вв : 1 вв) = 1ААВВ : : 2 ААВв : 2 АаВВ : 4 АаВв : 1 ААвв : 2 Аавв : 1 ааВВ : 2 ааВв : 1 аавв

Математический метод применим для расчетов результатов тех или иных скрещиваний только в случае независимого наследования признаков и основан на теореме «Теории вероятностей», которая гласит: «Вероятность двух независимых событий равна произведению вероятностей этих событий, происходящих в отдельности». Как видно, оба способа дают одинаковые результаты.

Задачи:

1. При скрещивании растений гороха, отличающихся по двум признакам: форме семян (гладкие — морщинистые) и окраске эндосперма (желтая — зеленая), Г. Мендель получил в F₁ все семена гладкие и желтые, а в F₂ были получены следующие результаты:

315 желтых гладких семян

107 желтых морщинистых семян

108 зеленых гладких семян

35 зеленых морщинистых семян

Объясните полученные результаты. Какие исходные родительские формы могли быть взяты в скрещивании в данном случае? Какая часть растения в F₂ является гомозиготной по обоим признакам?

2. У спаниелей черная окраска шерсти — В, коричневая - b, сплошная окраска — S, пегая — s.

а) Коричневый отец и черно-пегая мать имеют 5 щенков: 1 черный, 1 черно-пегий, 1 коричневый и 2 коричнево-пегих. Каковы генотипы родителей и потомков?

б) У черных родителей 6 щенков, все черные. Каковы возможные генотипы родителей? Можно ли определить их также точно, как и в первом случае?

3. От скрещивания дурмана с пурпурными цветками и гладкими семенными коробочками с дурманом, имеющим белые цветки и колючие семенные коробочки, было получено 320 растений с пурпурными цветками и колючими коробочками и 312 — с пурпурными цветками и гладкими коробочками. Каковы будут фенотипы и генотипы потомков, полученных от скрещивания растений F₁ между собой, если колючая коробочка доминирует над гладкой?

4. Сколько сортов гамет может образоваться у кота с черной, длинной и волнистой шерстью (все 3 гена доминантные и расположены в различных хромосомах), если он гетерозиготен только по гену структуры шерсти?

5. Сколько сортов гамет может образоваться у самки сирийского хомячка с коричневой длинной и прямой шерстью (указанные 3 признака доминантные, гены этих признаков расположены в разных хромосомах), если она гетерозиготна по первым двум признакам? Запишите генотип этой самки.

6. Растения томата сорта «Золотая красавица» имеют желтые плоды и высокий рост, сорт «Карлик» — карликовый с красными плодами. Могли бы Вы, исходя из этих двух сортов, получить гомозиготный высокорослый сорт томатов с красными плодами? Гомозиготный карликовый сорт с желтыми плодами? Какой из них легче получить? Укажите скрещивания, с помощью которых можно получить желаемые сорта. (У томатов красный цвет плодов доминирует над желтым, а высокий рост растений — над низким).

7*. Два растения арбуза с длинными зелеными плодами (№1 и №2) скрещены с растениями, имеющими круглые полосатые плоды (№3 и №4). Эти скрещивания дали следующие результаты:

1. Р №1 х №3

F₁ все растения с круглыми зелеными плодами

2. Р №2 х №4

F₁ 20 c круглыми зелеными плодами

 19 с круглыми полосатыми плодами

 22 с длинными зелеными плодами

 25 с длинными полосатыми плодами.

На основании этих скрещиваний определите, как наследуются форма и окраска плодов у арбуза. Определите генотипы исходных растений. Что получится, если растение №1 скрестить с растением №4, а растение №2 — с растением №3?

8. Голубоглазый правша, отец которого был левшой, женится на кареглазой левше из семейства, все члены которого в течение нескольких поколений имели карие глаза. Какого потомства и с какой вероятностью в отношении этих двух признаков следует ожидать от этого брака? (Темная окраска глаз доминирует над светлой).

9. Кареглазый правша женится на голубоглазой правше. Первый ребенок имеет голубые глаза и оказывается левшой. Каковы генотипы родителей и какими могут быть фенотипически дальнейшие потомки этой пары?

10. Голубоглазый правша женился на кареглазой правше. У них родились двое детей: кареглазый левша и голубоглазый правша. Определите вероятность рождения в этой семье голубоглазых детей, владеющих преимущественно левой рукой.

11. У кур ген С определяет коротконогость и имеет рецессивный летальный эффект. Генотип FF имеет курчавое оперение, Ff — волнистое, ff — нормальное.

Определите, какие цыплята будут в следующих скрещиваниях:

1. CcFf x CcFf   4. Ccff x ccFf

2. CcFf x ccff   5. CcFf x ccFf

3. Ccff x ccFf   6. CcFF x ccff

12. Самец морской свинки, имеющий длинную черную курчавую шерсть, скрещен с самкой, шерсть которой курчавая короткая и белая. В нескольких пометах этой пары получено 15 курчавых короткошерстных и черных свинок, 13 курчавых длинношерстных черных, 4 гладких короткошерстных черных и 5 гладких длинношерстных черных. Каковы генотипы родителей? Каково ожидаемое соотношение различных фенотипических классов? Известно, что короткая шерсть доминирует над длинной.

13. Известно, что растение имеет генотип ААВвсс.

а) Сколько разных типов гамет образует это растение?

б) Сколько разных фенотипов может быть получено в потомстве этого растения при самоопылении, если предположить полное доминирование по всем парам аллелей?

в) Сколько разных генотипов будет в потомстве этого растения при самоопылении?

г) Сколько разных фенотипов может быть получено в потомстве этого растения при самоопылении, если предположить неполное доминирование по всем парам аллелей?

д) Ответьте на эти вопросы в случае, если растение имело генотип ааВвСс.

14. У кареглазых родителей 4 детей. Двое голубоглазых детей имеют I и IV группы крови (по системе АВО), а двое кареглазых — II и III группы крови. Какова вероятность рождения в этой семье кареглазого ребенка с I группой крови? Голубоглазого — сo II группой?

15. Если женщина с веснушками и волнистыми волосами, отец которой не имел веснушек и имел прямые волосы, выходит замуж за мужчину с веснушками и прямыми волосами (оба родителя имели такие же признаки), то какие дети у них могут быть? (Наличие веснушек и прямые волосы — признаки рецессивные).

16. У собак черный цвет шерсти доминирует над кофейным, а короткая шерсть над длинной. Обе пары генов находятся в разных хромосомах.

а) Какую часть черных короткошерстных можно ожидать от скрещивания двух особей, гетерозиготных по обоим признакам?

б) Охотник купил собаку черную с короткой шерстью и хочет быть уверен, что она не несет генов кофейного цвета и длинной шерсти. Какого партнера по фенотипу и генотипу нужно подобрать для скрещивания, чтобы проверить генотип купленной собаки?

17. У человека некоторые формы близорукости доминируют над нормальным зрением, а карий цвет глаз — над голубым. Гены обеих пар генов находятся в разных хромосомах.

Какое потомство можно ожидать от брака гетерозиготных по обоим признакам родителей?

Какое потомство можно ожидать от брака гетерозиготного мужчины с женщиной, имеющей голубые глаза и нормальное зрение?

18*. В семье, где родители хорошо слышали и имели один — гладкие волосы, а другой — вьющиеся, родился глухой ребенок с гладкими волосами. Их второй ребенок хорошо слышал и имел вьющиеся волосы. Какова вероятность дальнейшего появления глухих детей с вьющимися волосами в семье, если известно, что ген вьющихся волос доминирует над геном гладких, и обе пары генов находятся в разных хромосомах?

19. Кареглазый мужчина-правша с белым локоном надо лбом женится на такой же женщине. Их первый ребенок оказался глухонемым голубоглазым левшой. Какова вероятность того, что следующий ребенок окажется похожим на родителей?

20. Если особь с генотипом АаВвССДДее скрещивать с особью, имеющей генотип ААВвСсДДЕе, то какова будет среди их потомков доля гомозигот?

21. Скрещенные растения гомозиготны и различаются по трем признакам. Одно из них имеет в фенотипе комбинацию двух доминантных признаков и третьего рецессивного. Полученные гибриды F₁ cамоопыляются. Какова будет в F₂ доля потомков, фенотипически подобных бабушке и дедушке? Генотипически подобных бабушке и дедушке?

22. При дигибридном скрещивании и неполном доминировании по одному из генов какое количество возможных фенотипов ожидается у потомков F₂ и в каком соотношении? При неполном доминировании по обоим генам?

23. В брак вступают женщина с отрицательным резус-фактором и I группой крови и мужчина с положительным резус-фактором и IV группой крови. Определите вероятность иммунного конфликта у детей и их возможную группу крови по системе АВО, если известно, что у матери мужа кровь была резус-отрицательная.

24. У человека нормальное развитие мочки уха доминирует над короткой, а способность владеть правой рукой доминирует над леворукостью. Гены этих признаков находятся в разных хромосомах. Мужчина левша с короткой мочкой уха женится на праворукой женщине с нормально развитой мочкой. Какое потомство можно ожидать при таком браке, если: а) женщина гомозиготна; б) женщина гетерозиготна по обоим признакам?

25. Какое потомство можно ожидать от брака, если родители — гетерозиготные правши с нормально развитой мочкой уха (см. условие задачи 24)?

26. Какая ошибка содержится в следующем утверждении: «При скрещивании двух собак с генотипами АаВВ и Аавв в потомстве должно быть 4 собаки с генотипом ААВв, 8 — с генотипом АаВв и 4 — с генотипом ааВв».

27. Имеются черные длинношерстные кошки и сиамские короткошерстные. И те, и другие гомозиготны по длине и окраске шерсти. Известно, что черный цвет и короткошерстность доминантные признаки. Предложите систему скрещиваний для выведения породы длинношерстных кошек с окраской шерсти, характерной для сиамских кошек.

28. У кунжута одинарный плод — признак, доминантный по отношению к тройному, а нормальный (гладкий) лист — признак, доминантный по отношению к морщинистому листу. Данные признаки наследуются независимо. Каковы генотипы родителей в каждом из пяти скрещиваний, потомство от которых приведено в таблице?

29. Скрестили растения пшеницы со светлыми зерновками, длинными остями и вздутыми колосками с растением с растением, имевшим темные зерновки, короткие ости и нормальные колоски. В потомстве 50% растений имели темные зерновки, короткие ости и нормальные колоски, а другие 50% — темные зерновки, короткие ости, но вздутые колоски. Запишите генотипы родительских особей и гибридов.

30. При самоопылении растений томатов высоких с рассеченными листьями и антоцианом (пигмент фиолетового цвета, окрашивающий разные части растений) было получено: 924 таких же растения, 317 высоких с картофелевидными листьями и антоцианом, 298 карликовых с рассеченными листьями и антоцианом и 108 карликовых с картофелевидными листьями и антоцианом. При скрещивании тех же исходных растений с зелеными (без антоциана) было получено 838 растений с антоцианом и 804 зеленых. Определите генотипы всех скрещенных форм.

31. При скрещивании белой хохлатой курицы с черным без хохла петухом цыплята хохлатые и имеют пестрое (белое с черными крапинками) оперение. Определите расщепление в F₂. Что получится, если гибридов F₁ скрестить с обеими родительскими формами?

32. У человека глухонемота наследуется как аутосомный рецессивный признак, подагра — как доминантный признак. Оба гена находятся в разных парах хромосом. Определите вероятность рождения глухонемого ребенка с предрасположенностью к подагре у глухонемой матери, не страдающей подагрой, и мужчины с нормальным слухом и речью, болеющего подагрой.

33. Скрещивались две породы тутового шелкопряда, которые отличаются следующими двумя признаками: одна из них дает одноцветных гусениц, плетущих желтые коконы, а другая — полосатых гусениц, плетущих белые коконы. В F₁ получились полосатые гусеницы, плетущие желтые коконы. В F₂ произошло следующее расщепление: 6385 полосатых гусениц, плетущих желтые коконы, 2147 — полосатых с белыми коконами, 2099 — одноцветных с желтыми коконами и 691 — одноцветных с белыми коконами. Определите генотипы исходных форм и потомства F₁ и F₂.

34. Растение, гетерозиготное по 4 независимо наследующимся парам генов (АаВвСсДд), самоопыляется. Определите ожидаемые частоты следующих генотипов в потомстве этого растения: 1) ааввссдд, 2) ааввссДд, 3) АаВвСсДд.

35. При скрещивании растений львиного зева с красными цветками, имеющими нормальный венчик, и с белыми цветками, имеющими радиальные цветки, были получены следующие потомки:

F₁ розовые нормальные

F₂ 170 растений: цветки красные, венчики нормальные

280 цветки розовые, венчики нормальные

 34 красные, радиальные

166 белые, нормальные

110 розовые, радиальные

 40 белые, радиальные

Каковы генотипы скрещенных растений, доля в F₂ растений с розовыми нормальными цветками?

36. Мать имеет свободную мочку уха (доминантный признак) и гладкий подбородок, а отец — несвободную мочку уха и треугольную ямку на подбородке (доминантный признак). Сын имеет те же признаки, что и у матери. Каковы возможные генотипы родителей и детей.

37. При скрещивании томата с пурпурным стеблем (А) и красными плодами (В) и томата с зеленым стеблем и красными плодами получили 722 растения с пурпурным стеблем и красными плодами и 231 растение с пурпурным стеблем и желтыми плодами. Составьте схему решения задачи. Определите генотипы родителей, потомства в первом поколении и соотношение генотипов и фенотипов у потомства. Какое по генотипу и фенотипу и в каком соотношении ожидается потомство в F₂?

38. Какие типы потомков можно получить в результате следующих скрещиваний?

РрМм х ррМм ррМм х Ррмм РрМм х ррмм РрМм х РрММ?

39. При скрещивании растений львиного зева с белыми и красными цветками F₁ имеет розовые цветки. Скрещивание растений красноцветковых с нормальным венчиком и розовоцветковых с радиальным венчиком дает растения только с нормальным венчиком, но половина из них с розовыми, а другая половина — с красными цветками. Если полученные растения с розовыми нормальными цветками самоопыляются, то какая часть их потомства будет иметь розовые нормальные цветки и белые радиальные?

40. При скрещивании двух особей было получено потомство, в котором обнаружилось расщепление по фенотипу в соотношении 1:1:1:1:1:1:1:1. Каковы генотипы родителей?

41. Гибриды F₁, полученные от скрещивания растений пшеницы с плотными остистыми колосьями и растений с рыхлыми безостыми колосьями, имели безостые колосья средней плотности. В F₂ получили следующее расщепление: 58 растений безостых с плотными колосьями, 129 — безостых с колосьями средней плотности, 62 — безостых с рыхлыми колосьями, 19 — остистых с плотными колосьями, 43 — остистых с колосьями средней плотности, 21 — остистых с рыхлыми колосьями (всего 332). Как наследуются данные признаки у пшеницы?