Генотипы и фенотипы дигетерозигот. Задачи 100
Задача 100.
У томатов цвет красной окраски плода и округлой формы — доминантные, а жёлтый и продолговатая форма плода — рецессивные.
1) Определить генотип и фенотип F1, если скрестили между собой гомозиготные растения, имеющие красный цвет и округлую форму плода.
2) Определить генотип F1, если скрещивамые гомозиготные растения имели жёлтый цвет и округлую форму плода.
3) Определить генотип и фенотип F1, если скрестили растения имеющие красный цвет и продолговатую форму плода.
Задачи на дигибридное скрещивание с применением третьего закона Менделя.
Дано:
А — ген красной окраски плодов томата;
а — ген жёлтой окраски плодов томата;
В — ген округлой формы плодов томата;
в — ген продолговатой формы плодов томата;
АаВв — дигетерозиготное растение томата;
А_вв — растение, имеющее красный цвет и продолговатую форму плода.
Решение:
1. Определение генотипов и фенотипов F1, если скрестили между собой растения, имеющие красный цвет и округлую форму плода
Схема скрещивания
P: ААВВ х ААВВ
G: АВ АВ
F1: ААВВ — 100%.
Наблюдается один тип генотипа. Расщепления по генотипу нет.
Фенотип:
ААВВ — красный цвет и округлая форма плода — 100%.
Наблюдается один тип фенотипа. Расщепления по фенотипу нет.
Ответ: в данном случае расщепления по генотипу и фенотипу нет, т. е, с вероятностью 100% образуются плоды ААВВ (красные округлые).
2. Определение генотипов F1, если скрещиваемые гомозиготные растения томата имели жёлтый цвет и округлую форму плода.
Схема скрещивания
P: ааВВ х ааВВ
G: аВ аВ
F 1: ааВВ — 100%.
Наблюдается один тип генотипа. Расщепления по генотипу нет.
Фенотип:
ааВВ — желтый цвет и округлая форма плода — 100%.
Наблюдается один тип фенотипа. Расщепления по фенотипу нет.
Ответ: в данном случае расщепления по генотипу и фенотипу нет, т. е, с вероятностью 100% образуются плоды ааВВ (желтые округлые).
3. Определение генотипов F1, если скрещиваемые гомозиготные растения томата имели красный цвет и продолговатую форму плода.
Схема скрещивания
P: ААвв х ААвв
G: Ав Ав
F1: ААвв — 100%.
Наблюдается один тип генотипа. Расщепления по генотипу нет.
Фенотип:
ААвв — красный цвет и продолговатая форма плода — 100%.
Ответ: в данном случае расщепления по генотипу и фенотипу нет, т. е, с вероятностью 100% образуются плоды ААвв (красные продолговатые).
Выводы:
1. Во всех трех случаев скрещиваний расщеплений по генотипу и фенотипу нет.
Задача 101.
У человека сложные формы близорукости доминируют над нормальным зрением, карий цвет глаз – над голубым. Кареглазый близорукий мужчина, мать которого имела голубые глаза и нормальное зрение, женился на голубоглазой женщине с нормальным зрением. Какова вероятность в % рождения ребенка с признаками матери?
Решение:
Так как у кареглазого близорукого мужчины, мать имела голубые глаза и нормальное зрение, то мужчина является дигетерозиготой по обоим признакам. Голубоглазая женщина с нормальным зрением является дигомозиготой по обоим рецессивным признакам.
а — голубой цвет глаз;
В — близорукость;
в — нормальное зрение;
АаВв — генотип мужчины;
аавв — генотип женщины.
Схема скрещивания:
Р: аавв х АаВв
Г: ав АВ; Ав; аВ; ав.
F1: АаВв — 25%; Аавв — 25%; ааВв — 25%; аавв — 25%.
Фенотипы:
АаВв — карие глаза, близорукость — 25%;
Аавв — карие глаза, нормальное зрение — 25%;
ааВв — голубые глаза, близорукость — 25%;
аавв — голубые глаза, нормальное зрение — 25%.
Вывод:
Вероятность рождения ребенка с признаками матери составляет 25%.
Что такое геномные оценки: история и развитие
В предыдущей статье я рассказывал про селекционные индексы: что это такое, как они развивались и какие бывают в разных странах. Теперь давайте углубимся в вопрос и поговорим о ключевой составляющей селекционных индексов — о геномных оценках, об их сущности, истории и характерных особенностях.
Что такое племенная ценность
Для начала нужно разобраться с тем, что, собственно говоря, измеряют с помощью геномных оценок, а именно с племенной ценностью.
Главная задача целенаправленного селекционного разведения — отбирать лучших животных в качестве родителей для следующего поколения.
Причём в разных странах, разных стадах и даже на разных временных промежутках модельными (образцовыми) животными будут считаться совершенно разные животные. Так вот, племенная ценность — это ценность животного для целей разведения по какому-либо селекционному признаку.
При этом племенная ценность бывает двух типов. Истинная племенная ценность (True Breeding Value, TBV) — это генетический потенциал животного, его реальная ценность. Измерить этот показатель мы не можем, но с определённой степенью достоверности (или точности, этим термином мы и будем пользоваться дальше) можем рассчитать оценку племенной ценности (Estimated Breeding Value, EBV).
EBV — это оценка генетического потенциала животного с определённой точностью. Формула расчёта оценки племенной ценности выводится следующим образом:
P = G + E,
где P — это фенотипическое проявление признака, G — генотип, E — воздействие окружающей среды. G — это и есть племенная (генетическая) ценность животного.
Отсюда следует, что упрощённо племенная ценность G = P − E.
Точность оценки зависит от того, какой признак мы исследуем, каков размер референтной базы для наших исследований, насколько качественные нам доступны данные, на основе которых мы рассчитываем оценку.
EBV показывает, насколько животное по конкретному признаку отличается от среднего (базисного) животного популяции. Для расчёта базиса берут всех животных одного года рождения, высчитывают среднее значение каждого оцениваемого признака, и это значение используется для ориентира.
Например, в США на данный момент это животные 2015 года рождения, а базис они меняют раз в 5 лет. Следующий пересчëт базиса произойдёт в 2025 году, он будет проводиться по животным 2020 года рождения. А в Новой Зеландии базис берут для животных смежных годов (2013, 2014, 2015) и пересчитывают его раз в год. Такую же рекомендацию для учëта базиса дают и в Канаде.
Как развивались племенные оценки
Чтобы улучшить своё стадо, мы можем воспользоваться одним из трёх методов отбора, которые существуют в мировой селекции.
Они различаются по способу расчёта племенных оценок и в целом отражают эволюцию методов селекции. Это массовый отбор, отбор по модели животного и самый современный на данный момент метод — геномная селекция.
I. Массовый отбор (Mass Selection)
Самый простой метод, который можно использовать для оценки животных, — это массовый отбор по собственному фенотипу животного. Общий принцип отбора по продуктивности (фенотипу) очень прост: если у животного больше удой — значит, оно лучше, и наоборот. Точность этого метода низкая — 10–20 %.
Плюсы. Массовый отбор можно провести у себя на ферме самостоятельно, без помощи компьютерных программ и биоинформатиков. Кроме того, это относительно быстрый и дешёвый способ отбора, потому что он не требует большого количества времени на расчёты. Но этим и исчерпываются все его преимущества.
Минусы. А вот недостатков у массового отбора много, и они существенные.
1. Животные отбираются по фенотипу, поэтому не учитывается генетическая наследуемость признака.
А если наследуемость признака низкая, то мы не можем быть уверены, что разница между двумя животными обусловлена именно генетикой, а не влиянием окружающей среды (Е в формуле выше), которое включает в себя очень много факторов. В результате признаки отобранных животных не будут передаваться потомкам или будут передаваться очень плохо.
По сути, наследуемость показывает, какой вклад в фенотип признака вносит генетическая компонента. Наследуемость в теории селекционно-племенной работы оценивается с помощью показателя «коэффициент наследуемости», который представляет собой отношение генетической изменчивости к общей (фенотипической).
Допустим, у нас есть стадо со средней продуктивностью 9 000 кг за 305 дней, наследуемость удоя в этом стаде составляет 20 %, и мы хотим оценить животное с продуктивностью 12 000 кг за 305 дней. Чтобы получить оценку для этого животного, достаточно произвести такие расчёты: 12 000 − 9 000 = 3 000 × 20 % = +600 кг.
При этом нужно помнить, что при таком методе расчёта мы никак не учитываем ни факторы среды, ни саму генетическую ценность конкретного животного.
То есть главная проблема метода — невозможность получить ответ на вопрос: действительно ли отобранные по фенотипу животные обладают наилучшим генетическим потенциалом? Случается также, что сравнивают лактации разных лет, и по факту отбираются не генетически лучшие животные, а просто животные, например, которым повезло родиться в удачный год.
Как итог — низкая точность оценки потенциала животного. Успешность массового отбора целиком и полностью зависит от степени наследуемости признака и внешних факторов, которые мы не можем учесть даже приблизительно. Соответственно, этот метод совершенно не работает на признаках, которые имеют низкую наследуемость. К сожалению, к таковым относятся почти все продуктивные признаки.
2. Чтобы мы могли отранжировать животных по фенотипу, у них должен быть собственный фенотип. Если животное ещё не имеет собственного фенотипа, оно не сможет участвовать в таком виде отбора, так как мы не знаем, сколько молока оно даёт. Получается, что метод массовой селекции нельзя применить к молодым животным, у которых ещё не было лактаций (к нетелям и первотёлкам), а также к быкам, потому что у них нет собственной продуктивности по большей части селекционных признаков.
3. Дополнение к методу массового отбора по фенотипу — отбор по продуктивности матери. Если у животного нет собственной продуктивности (например, когда нужно принимать решение об осеменении первотёлки или когда первая лактация ещё не закончилась), его либо вообще не выбраковывают и оставляют до второй лактации, либо смотрят на удой матери (или оценку, пример которой мы разобрали выше) и по нему определяют, что делать с животным: продавать или оставить. Так же поступают и с молодыми животными — тёлками и нетелями.
Чтобы оценить таким образом ценность животного, нам нужно будет взять сумму ценностей отца и матери и разделить пополам. Если воспользоваться примером выше, то оценку +600 кг мы должны будем разделить на 2 — это и будет вклад матери в ценность этого потомка. Здесь, помимо погрешностей самого метода, мы добавляем ещё одну погрешность: мы знаем, что потомок возьмёт половину генов от матери, но никогда не знаем, какую именно.
Если же пойти совсем простым путём и не давать оценок, а просто ранжировать животных по продуктивности матерей, то надёжность такого метода в российских условиях составляет порядка 15 %. О том, что это значит, расскажем ниже.
Наиболее распространённая корреляция между удоем матери и дочери по российской базе KSITEST составляет 15 %. Обратите внимание, что от животного с удоем 10 000 мы можем получить дочь как с удоем 4 000, так и с удоем 18 000. И разницу между этими животными при методе массового отбора мы узнаем только после окончания лактации.
II. Модель животного (Animal Model)
Эта статистическая модель появилась, когда на помощь оценке животных пришли математические методы (в первую очередь метод Best Linear Unbiased Prediction, BLUP). В этой модели для получения более точной оценки племенной ценности используется информация о фенотипах родственных животных. Подробнее об истории становления BLUP я рассказывал в предыдущей статье.
Здесь животные оцениваются по математической модели на основе их родословных (а если у них уже есть собственный фенотип, то он может быть откорректирован — уточнён). У животного, которое мы оцениваем, есть большое количество родственников. Это как прямые родственники — отец, мать и другие предки, так и косвенные — братья и сёстры (siblings). Отсюда происходит разговорное «сибсы» — родные братья и сёстры, то есть животные с одинаковыми родителями, и «полусибсы», когда общий только один из родителей. Мы учитываем данные всех этих животных и с помощью статистических методов рассчитываем примерную продуктивность и собственно племенную оценку.
Плюсы. Этот метод позволяет оценивать животных, у которых нет собственного фенотипа, — нетелей, первотëлок, быков. Причём оценка тем точнее, чем ближе к оцениваемому животному родство животных, о которых собрана информация. Кроме того, BLUP позволяет учитывать внешние факторы и очистить оценку от эффектов окружающей среды, которые влияют на фенотип.
Может показаться, что это не важно, но на самом деле не бывает двух одинаковых годов и двух одинаковых ферм. Так что даже если у вас на ферме такие же технологии, как в США, в вашем случае всё равно некорректно использовать американские оценки, поскольку они не учитывают эффекты окружающей среды: корм, погоду, стадо, сезон отёла, технологию получения молока, условия содержания животного. А если бы животные действительно находились в США, тогда CDCB — организация, которая рассчитывает оценки для США, — при расчёте оценки учитывала бы в качестве фиксированного эффекта как минимум год, сезон и стадо. (Фиксированным называется эффект окружающей среды, который однозначно фиксируется, то есть записывается, при зоотехническом учёте.
) Но поскольку животные находятся в России, а не в США, то никаких корректирующих коэффициентов CDCB не сможет применить, даже если захочет. Вот почему у всех развитых животноводческих стран есть собственные системы оценки племенной ценности, содержащие в том числе референтную базу животных.
Даже если у животного есть фенотип — оценку BLUP всё равно применяют, так как она позволяет повысить точность оценки. Потому что, если мы знаем продуктивность всех родственников животного и его собственную продуктивность, мы можем более точно спрогнозировать потенциал животного, чем если мы знаем только его собственную продуктивность. Точность метода средняя — от 30 % до 50 % в зависимости от стада, качества записей в родословных и всех продуктивностей в этих записях.
Минусы. Главная опасность методов BLUP и Animal Model заключается в том, что если неправильно определено родство, неизвестен или неверно указан хотя бы один из прямых родителей, тогда наша оценка совершенно не отражает действительность, и мы не сможем прогнозировать потомство — потомок может получиться какой угодно, а не тот, которого мы прогнозировали.
Критически важна достоверная запись родословных связей и всех продуктивностей в родословных, у животных нужно постоянно подтверждать родство. А процент ошибок в родословных в мировой практике записи данных о животных доходит до 20 %, в среднем он составляет около 8 %. По данным российской базы KSITEST, в родословных в среднем тоже около 8 % ошибок. То есть в стаде из 1 000 голов у 80 коров неверно определены мать или отец.
|
|
Интересный факт: ошибки в определении отца встречаются на 10–15 % чаще, чем ошибки в определении матери (по данным российской базы KSITEST). |
|
|||
Как это работает в теории. BLUP — это математическая модель, которая учитывает фиксированные эффекты. Она рассчитывается по формуле:
Y = Xb + Zu + e,
где Y — это фенотипическая информация, Xb — фиксированные эффекты (ферма, год, сезон, возраст коровы и др.
), Zu — искомая величина, связь фенотипа и аддитивного генетического эффекта (связи в родословных), e — остаточная дисперсия.
Допустим, у нас есть определённый фактический удой, и с помощью метода BLUP мы рассчитываем все фиксированные эффекты, которые действуют на конкретное животное (их набор будет различаться для каждого региона):
Упрощённый вариант расчёта BLUP-оценки удоя по первой лактации.
Как это работает на практике. Мы берём две группы близкородственных животных, которых объединяет общий отец. Одна группа животных родилась в марте 2018 года, а вторая группа животных родилась на той же ферме от того же быка в августе 2018 года. Получается, у нас есть две группы животных, которые должны быть очень похожи, потому что у них схожие родословные, и живут они на одной ферме. Но их разделяет то, что они родились в разные сезоны.
Математическая модель рассчитывает средние показатели этих животных, и выясняется, что продуктивность у животных первой группы составляет 8 000 кг, а у животных второй группы — 9 000 кг.
Это означает, что все прочие факторы у них были равные (происхождение, ферма, лактация — они родились в один год, и мы оцениваем всех по первой лактации), различается только сезон, когда они родились.
Мы видим, что разница между этими группами животных составляет 1 000 кг, то есть вклад сезона в данном случае составляет 1 000 кг. Это не значит, что первые животные генетически хуже, просто они родились в сезон, когда фиксированный эффект повлиял на них таким образом. При этом мы должны ещё учесть или как минимум оценить разницу в качестве матерей, так как наш упрощённый расчёт будет актуален только при всех прочих равных. Точно так же оцениваются все фиксированные эффекты, которые действуют на животных, — несколько десятков или даже сотен пунктов.
Суть в том, что для каждой генетической группы животных на уровне страны или даже региона эти фиксированные эффекты будут различаться, то есть вклад и набор фиксированных эффектов будет другой. Например, часть эффектов, которые актуальны для Израиля, будет неактуальна для Канады.
Это одна из основных причин, почему все страны собирают свои собственные референтные базы — чтобы рассчитывать фиксированные эффекты. По этой же причине оценки из других стран не столь эффективны, как оценки внутри страны или региона. Так что даже если фермер работает по датской технологии, он не может просто взять и использовать датские оценки, ведь, что бы он ни делал, фиксированные эффекты в его стране будут другими.
III. Геномная селекция (Genomic Selection)
Геномная селекция позволяет оценивать животных на основе связей большого числа геномных данных (Single Nucleotide Polymorphism, SNP, или «снипов») с фенотипом в референтной популяции. Для этого изначально собирается референтная популяция (референтная база), по которой устанавливается, что определённый генотип соответствует определённому фенотипу. На основе этих данных мы сможем определить потенциал животного, не зная ни его фенотип, ни родословную.
Это ещё одна причина, почему каждая развитая страна имеет свою собственную референтную базу.
Фенотипы у всех разные, на животных влияют разные фиксированные эффекты, и экспрессия генов под влиянием всех внешних факторов тоже происходит по-разному. Фермеры Германии действуют примерно по той же технологии, что и фермеры Франции, но при этом селекционные индексы и геномные оценки признаков у них разные, в том числе потому, что в разных условиях животные проявляют себя по-своему.
Итак, мы собираем референтную базу и определяем связи между генотипом и фенотипом, а в дальнейшем можем определить потенциал животного, не имея ни его родословной, ни вообще какой бы то ни было информации о нём. Просто берём его генотип, сравниваем его с референтной базой и с определённой долей вероятности говорим, какая у этого животного будет оценка племенной ценности.
Плюсы. Этот метод даëт наиболее точную оценку и при наличии референтной базы не требует наличия фенотипа. При этом критически важно, чтобы референтная база была той же генетической группы, что и оцениваемое животное.
Например, животные должны принадлежать к той же породе и родственной группе внутри породы, а также находиться в одном регионе. Кроме того, животные должны содержаться в схожих условиях и обладать частично общими родословными. Метод не чувствителен к ошибкам в родословной, потому что здесь мы ориентируемся не на родословную животного, а непосредственно на его генотип.
Впрочем, это не значит, что животных можно оценивать только по генотипу, а больше никакой другой информации не нужно. На самом деле для получения более точной оценки важно использовать максимум имеющихся данных: и собственный фенотип животного, и данные о его родственниках. Кроме того, нужно пополнять и регулярно обновлять референтную базу, которая используется для расчёта оценок. Генетические связи постоянно меняются в ходе селекционного процесса, так что через 3–4 поколения изменённые связи будут давать меньшую точность оценки. Соответственно, если оценивать коров, родившихся в 2022 году, по базе, собранной в 2008 году и с тех пор не обновлявшейся, их оценка будет совершенно неактуальна.
Точность метода — 60–90 % при условии, что мы используем всю доступную информацию: геном, родословные и фенотипы. При этом точность для коров и быков отличается во всех трёх методах. Даже с геномной селекцией точность оценки в 80 % — это очень хороший результат и, скорее всего, будет встречаться у матерей быков, так как для коров доступно ограниченное количество информации, которое мы можем использовать для оценки (у них меньше собственных потомков). Для быков же оценка с точностью выше 80 % может быть получена только после добавления генотипов и фенотипов нескольких десятков потомков, не говоря уже о том, что часто практически вся родословная условного быка-производителя будет с генотипами.
Особенности метода. Для формирования качественной референтной базы важно собрать достоверную информацию о родственных связях животных. Но это решается средствами самой геномной селекции, потому что, когда животное генотипируется, его родство можно сразу же подтвердить по генотипу, если родители животного тоже были прогенотипированы.
А если родство не подтверждено или даже опровергнуто, то в референтной базе можно найти животное, которое генетически соответствует оцениваемому животному. Так можно исправлять ошибки или заполнять пробелы в родословных.
Референтная база. Для метода геномной селекции важен размер референтной популяции — эталонной популяции, для которой существуют связи фенотипа и генотипа (набора генетических маркёров SNP). Нужно довольно много животных, чтобы собрать наиболее полную базу с разными вариантами аллелей каждого гена (у каждого SNP есть два аллеля, и всего может быть три варианта каждого генотипа — гомозиготный по первому аллелю, гомозиготный по второму аллелю и гетерозиготный).
Чем ниже наследуемость признака, тем больше животных нужно для референтной базы. Чтобы была возможность получить оценку в 90 % для признаков со сравнительно высокой наследуемостью (удой, жир и белок), необходимо больше 8 000 животных со связями генотипов с фенотипами. Для признаков с очень низкой наследуемостью (например, различные признаки здоровья) достичь точности в 90 % не представляется возможным, так как на проявление признака влияет слишком много внешних факторов.
Влияние размера популяции и наследуемости признаков на точность оценки: чем ниже наследуемость признака, тем большая нам нужна популяция для более точной оценки.
Как это работает. После того как были собраны связи генотипов с фенотипами, строится модель — уравнение предсказания (prediction equation), которое помогает понять, как оценивать признак. Дальше мы берём животных с уже известным фенотипом, удаляем его, сообщаем программе, что мы не знаем фенотип этих животных, и даём программе команду его оценить. Соответственно, животные оцениваются по уравнению, которое мы построили на предыдущем шаге, и получают свою оценку генетического потенциала по признакам.
Дальше мы сообщаем программе, что теперь у нас есть фенотип, и программа начинает высчитывать точность этой оценки — насколько она соответствует действительности (конечно, с учётом фиксированных эффектов). То есть насколько мы оказались правы в том, что такая-то корова с учётом фиксированных эффектов и получившегося фенотипа должна иметь оценку +1000 или −1000.
Если точность оценки недостаточная — необходимо понять, какие факторы внешней среды не учтены или учтены неправильно.
Когда мы поняли, что нас устраивает определённая точность оценки, и утвердили соответствующую модель, в дальнейшем мы уже можем брать животных без фенотипов и определять их оценку с помощью геномной селекции, сравнивая генотип животного с генотипами животных в референтной базе.
Нюанс в том, что животное должно обладать большим количеством генетических связей с референтной популяцией. Если это животное той же самой породы, но генетические связи абсолютно другие, то ценность оценки будет очень низкой, потому что может не оказаться животных с таким же набором «снипов» (с такими же вариантами аллелей) — например, из-за того, что у местных животных было много примесей других пород. Таким образом, референтная база должна соответствовать локальной популяции, а ещë она должна быть живой и постоянно пополняться новыми данными — генотипами и фенотипами.
***
На этом давайте пока остановимся. В следующей статье я расскажу про нюансы использования геномных оценок, которые остались не затронутыми здесь. Но уже сейчас можно сказать, что геномная селекция — это самый современный и эффективный способ оценить племенную ценность КРС.
А 2 ноября, вместе с зарубежными коллегами, я буду разбирать ньюансы геномных оценок и как геномная селекция способствует импортозамещению в животноводстве на 2-й практической конференции KSIDAY 2022. Регистрируйтесь по ссылке ksiday.ru, чтобы прокачать свои знания в геномной селекции.
Определение генотипов и фенотипов с помощью квадратов Пеннета
Определение генотипов и фенотипов с использованием квадратов Пеннета https://schooltutoring.com/help/wp-content/themes/movedo/images/empty/thumbnail.jpg 150 150 Преподавательский состав Преподавательский состав https://secure.gravatar.com/avatar/d96b825901af08f4b20fdfa2d056868f?s=96&d=mm&r=gОбзор:
Квадраты Пеннета — это диаграммы, предназначенные для прогнозирования результатов классических экспериментов по разведению. Они поддерживают менделевское наследование, а также законы сегрегации и независимого ассортимента. Во время мейоза хроматиды разделяются таким образом, что каждая гамета получает только один аллель. Кроме того, разные гены сортируются и наследуются независимо друг от друга; вероятность одного фенотипа не влияет на вероятность другого.
Для построения квадрата Пеннета необходимо знать генотипы обоих родителей. Аллели одного родителя перечислены вверху таблицы, а аллели другого родителя перечислены внизу слева. В результате скрещивания родительских аллелей образуются генотипы потомства. По результатам квадрата Пеннета можно определить вероятности конкретных генотипов и фенотипов.
Моногибридное скрещивание:
Рисунок 1: Квадраты Пеннета, показывающие моногибридное скрещивание между а) гомозиготным доминантным и гомозиготным рецессивным родителем и б) гетерозиготными доминантными родителями.
Самый распространенный квадрат Пеннета — это моногибридное скрещивание. Он показывает аллели только одного гена. При скрещивании гомозиготной доминантной особи с гомозиготной рецессивной особью полученное потомство будет иметь гетерозиготный генотип и проявлять доминантный фенотип. При скрещивании этих гетерозиготных особей образуются три разных генотипа в соотношении 1:2:1. Однако фенотипическое соотношение составляет 3:1. Эти моногибридные скрещивания поддерживают законы менделевской генетики.
Рисунок 2: Квадрат Пеннета, показывающий моногибридное скрещивание между а) гомозиготным доминантным и гетерозиготным доминантным родителем и б) гетерозиготным доминантным и гомозиготным рецессивным родителем.
Варианты моногибридного скрещивания также могут быть получены для определения вероятностей любого одного гена. Гетерозиготная особь, скрещенная с гомозиготной доминантной особью, всегда будет давать потомство с доминантным фенотипом. В противном случае гетерозиготная особь, скрещенная с гомозиготной рецессивной особью, всегда будет давать потомство с соотношением фенотипов 1:1.
Оба эти варианта имеют соотношение генотипов 1:1.
Дигибридное скрещивание
Рисунок 3: Квадрат Пеннета, показывающий дигибридное скрещивание с родителями, которые являются гетерозиготными по обоим признакам.
Дигибридные скрещивания включают аллели двух отдельных генов. Для применения закона независимого ассортимента необходимо определить пары аллелей. Вероятности, связанные с каждым геном, не зависят друг от друга, и вероятность наследования аллелей каждого гена одинакова. Возможные пары аллелей одного из родителей записываются в левой части таблицы, а аллели другого — в верхней части квадрата Пеннета. Тот же процесс используется для определения возможных генотипов и фенотипов потомства. При скрещивании двух гетерозиготных особей фенотипическое соотношение будет равно 9.:3:3:1.
Полное и неполное доминирование
Рисунок 4: Квадрат Пеннета, показывающий моногибридное скрещивание для а) признака, который выражен кодоминантно, и б) признака, который выражен как неполное доминирование.
Тот же процесс может быть применен к другим типам наследования, таким как кодоминирование и неполное доминирование. К этим случаям также применяются законы сегрегации и независимого ассортимента. Когда ген наследуется посредством кодоминирования, два гомозиготных индивидуума будут производить потомство с промежуточным фенотипом. В случае неполного доминирования две гомозиготные особи будут производить потомство, проявляющее оба фенотипа одновременно.
Квадраты Пеннета регулярно используются генетиками для прогнозирования результатов скрещивания между особями. Генетик может определить вероятности определенных генотипов и фенотипов до начала селекции. Это играет существенную роль при изучении наследственных болезней и болезней. Способы наследования также можно определить с помощью экспериментов с чистопородными особями (т. е. АА х аа) или гетерозиготными особями (т. е. Аа х Аа).
Заинтересованы в услугах репетитора по биологии? Узнайте больше о том, как мы помогаем тысячам студентов каждый учебный год.
SchoolTutoring Academy – это ведущая компания, предоставляющая образовательные услуги для школьников и учащихся колледжей. Мы предлагаем программы репетиторства для учащихся K-12, классов AP и колледжей. Чтобы узнать больше о том, как мы помогаем родителям и учащимся в Хайяттсвилле, штат Мэриленд, посетите веб-сайт Tutoring в Хайяттсвилле, штат Мэриленд,
Генотипическое соотношение — определение и примеры
Генотипическое соотношение
сущ., множественное число: соотношения генотипов
[ˈdʒɛnəʊˌˈtɪpɪk ˈɹeɪ.ʃoʊ]
Определение: Модель распределения потомства в соответствии с генотипом
Содержание
Генотипическое соотношение Определение
Чтобы понять «генотипическое соотношение», давайте сначала разберемся с терминами: « Генотип » и « Фенотип ». Генотип — это генетическая конституция человека, тогда как фенотип — это внешний вид или выражение определенного признака.
По существу, и генотип, и фенотип приписываются генетической комбинации, присутствующей в человеке.
Присоединяйтесь к нашему форуму и узнайте больше о соотношениях генотипов: Что является ключом к признанию кодоминантности?
Итак, что такое соотношение генотипов? Соотношение генотипов — это характер распределения (выраженный в виде отношения) генов в потомстве, полученном в результате генетического скрещивания.
Тогда каково соотношение фенотипов? Соотношение фенотипов представляет собой характер распределения (выраженный в виде отношения) физических характеристик в потомстве, полученном в результате генетического скрещивания.
Итак, генотипическое соотношение и фенотипическое соотношение — это два типа генетических соотношений , используемых для выражения генотипа и фенотипа потомства от генетического скрещивания.
Соотношение генотипов и соотношение фенотипов не обязательно могут быть одним и тем же . Кроме того, соотношение генотипов нельзя предсказать или отличить на основе соотношения фенотипов. Однако соотношение генотипов может указывать на соотношение фенотипов.
Соотношение генотипов является следствием закона расщепления Менделя. Согласно закону расщепления Менделя, два аллеля сегрегируют в потомстве, при этом половина потомства наследует один из аллелей, а другая половина потомства наследует второй аллель. Этот закон объясняет причину того, что потомство не является точной копией своих родителей.
Биологическое определение:
Соотношение генотипов — это соотношение, отражающее различные генотипы потомства от тестового скрещивания. Он представляет собой модель распределения потомства в соответствии с генотипом, который представляет собой генетическую конституцию, определяющую фенотип организма.
Он описывает, сколько раз генотип появится в потомстве после тестового скрещивания.
Например, тестовое скрещивание двух организмов с одинаковым генотипом, Rr для гетерозиготного доминантного признака приведет к потомству с генотипами: RR , Rr и rr . В этом примере предсказанное соотношение генотипов составляет 1:2:1 .
Сравните: соотношение фенотипов
См. примеры тестовых скрещиваний и генотипов здесь: Что является ключом к признанию кодоминантности? Дж на нашем форуме, чтобы узнать больше!
Теперь давайте разберемся с концепцией соотношения генотипов на примере.
Рассмотрим скрещивание двух гомозиготных растений: RR (красный цветок) и rr (белый цветок).
[Заглавные буквы обозначают доминантный признак, а строчные буквы обозначают рецессивный признак.]
- RR — означает гомозиготу с обоими доминантными аллелями признака
- rr – означает – гомозигота с обоими рецессивными аллелями по признаку
В соответствии с законом о сегрегации:
| RR (Красный) X rr (Белый) → 9 0019 руб. (поколение F1) |
- Соотношение генотипов: Все Rr
- Соотношение фенотипов: Все Rr
Предположим, Rr фенотип розовый, теперь рассмотрим самоопыление растений с розовыми цветками ( Rr ), так что же будет потомство в таком случае? Опять же по закону сегрегации:
| Rr (Розовый) X Rr (Розовый) → RR (Красный) | Рр (розовый) | Рр (розовый) | rr (белый) (поколение F2) |
Итак, как написать соотношение генотипов для этого случая?
Для записи соотношения генотипов определим количество красных, белых и розовых цветков в потомстве.
Как видно из приведенного выше креста, есть один красный цветок, один белый цветок и два розовых цветка. Таким образом, предсказанный генотип потомства будет 1:2:1.
Соответственно
- Соотношение генотипов- 1:2:1
- Соотношение фенотипов- 1:2:1
Из приведенного выше примера мы можем определить соотношение генотипов как количество раз, когда конкретный генотип появляется после кроссинговера.
Как найти соотношение генотипов
В генетике квадрат Пеннета является наиболее популярным методом представления скрещивания для предсказания генотипа потомства. Это квадратная диаграмма, названная в честь ее создателя Реджинальда К. Пеннетта. Квадрат Пеннета суммирует материнские и отцовские аллели вместе со всеми вероятными генотипами потомства в табличной форме. Квадрат Пеннета также используется как калькулятор соотношения генотипов. Подсчитайте количество квадратов, содержащих определенную комбинацию аллелей, и выразите это как отношение генотипов.
1. Моногибридное скрещивание
Рисунок 1: Моногибридное скрещивание : где R — доминантный признак, а r — рецессивный признак. Источник: д-р Амита Джоши из Biology Online.Чтобы оценить соотношение генотипа и фенотипа, подсчитайте количество квадратов Пеннета для каждой комбинации аллелей. Итак, в этом примере один квадрат Пеннета для обоих RR и rr и два Квадратные коробки Пеннета для Rr . Вычисление коэффициента площади Пеннета как 1:2:1 даст соотношение генотипов. Итак, соотношения моногибридных скрещиваний следующие:
- Соотношение генотипов для моногибридного скрещивания: соотношение 1:2:1
- Соотношение фенотипов будет 3:1.
Это основано на правиле доминирования, т.е. фенотипически , R является доминантным признаком, RR а также Rr комбинаций появятся как доминирующий признак.
Таким образом, фенотипическое соотношение будет одинаковым в 3 комбинациях аллелей, что даст фенотипическое соотношение 3:1.
Наглядный пример см. на рис. 2. В этом тестовом скрещивании (Pp) мужские и (Pp) женские родители будут воспроизводить потомство, которое будет иметь либо фиолетовые, либо белые цветы. Из четырех потомков трое будут нести фиолетовые цветы, а один — белые. Из пурпурных цветков один гомозиготен (РР), а два гетерозиготны (Рр).
Таким образом, соотношение генотипов в данном примере составляет 1:2:1 , что означает:
- 1 гомозиготный PP
- 2 гетерозиготный Рр
- 1 гомозиготный п.п.
Это также указывает на фенотипическое соотношение 3:1 , что означает:
- 3 потомство с фиолетовыми цветами
- 1 белоцветковый отпрыск
Источник изображения: Мария Виктория Гонзага из Biology Online.
2. Дигибридное скрещивание
Рассмотрим случай скрещивания двух двойных гетерозигот, имеющих несцепленные гены, т. е. дигибридного скрещивания . Затем, используя этот квадрат Пеннета:
Рисунок 2: Дигибридное скрещивание : где B для доминантного признака гладких семян, b для рецессивного признака морщинистых семян, 9001 9 A для доминирующий признак белого семени и a для рецессивного признака желтого семени. Источник: д-р Амита Джоши из Biology Online.Итак, коэффициенты дигибридного скрещивания составляют:
- Генотипическое соотношение дигибридного скрещивания- 1 : 2 : 1 : 2 : 4 : 2 : 1 : 2 : 1
- Соотношение фенотипов будет 9:3:3:1
Для расчета соотношения генотипов можно раскрасить квадраты Пеннета, имеющие сходные комбинации аллелей, а затем подсчитать количество квадратов Пеннета одного цвета, чтобы получить генетические соотношения
В качестве наглядного примера взгляните на рисунок ниже: дигибридное скрещивание растений гороха, где учитываются два признака:
- Y для желтых семян (доминантный признак цвета семян) и y для зеленых семян (рецессивный признак цвета семян).
черта) - R, для круглых семян (доминантный признак текстуры семян) по сравнению с r для морщинистых семян (рецессивный признак текстуры семян)
черта)В этом тестовом скрещивании YyRr родители мужского и женского пола (поколение F1) будут воспроизводить потомство, которое даст потомство с таким типом рисунка:
Соотношение генотипов в этом примере составляет 4 : 2 : 1 : 2 : 1 , что означает:
- 1 YYRR
- 2 YyRR
- 1 ггRR
- 2 ГГРр
- 4 ГгРр
- 2 ггРр
- 1 ГГрр
- 2 Ирр
- 1 лет
Это также указывает на фенотипическое соотношение 9:3:3:1 , что означает:
- 9 потомство, дающее желтые круглые семена
- 3 потомства, дающие зеленые круглые семена
- 3 потомство, дающее желтые морщинистые семена
- 1 потомство, дающее зеленые морщинистые семена
Для более сложных случаев, таких как тригибрид скрещивание , получается большой квадрат Пеннета, что очень усложняет вычисление генетических соотношений.
В таких случаях для нахождения генетических соотношений используется метод разветвленных линий. В приведенном ниже примере соотношение генотипов тригибридного скрещивания составляет 27:9:9:9:3:3:3:1 .
Видео ниже объясняет, как использовать метод разветвленной линии.
Пример соотношения генотипов
Вот примеры соотношений генотипов.
1. Доминантный и рецессивный
Случай: скрещивание Tt X Tt (где T 900 20 : доминантный высокий ( t : рецессивный короткий)
| Доминантный & рецессивный случай: скрещивание Tt X Tt | ||
|---|---|---|
| Т | т | |
| Т | ТТ | Тт |
| т | Тт | тт |
| Генотипическое соотношение: 1:2:1 | ||
| Соотношение фенотипов: 3:1 | ||
2. Неполное доминирование
Неполное доминирование Случай: Помесь двух средних по высоте ( Tt X Tt ), где фенотипы, TT , для «высоких», Tt , для «средних», и tt , для «коротких».
| Случай неполного доминирования: Помесь Tt X Tt | ||
|---|---|---|
| Т | т | |
| Т | ТТ | Тт |
| т | Тт | тт |
| Генотипическое соотношение: 1:2:1 | ||
| Соотношение фенотипов: 1:2:1 | ||
3. Совместное доминирование
Случай: помесь двух коричневых цветов кожи ( Aa X Aa ), где фенотипы, 900 19 AA , для «белого», Аа , для «подпалого», аа , для «черного».
| Случай совместного доминирования: гибрид двух коричневых цветов кожи | ||
|---|---|---|
| А | и | |
| А | АА | Аа |
| и | Аа | аа |
| Генотипическое соотношение: 1:2:1 | ||
| Соотношение фенотипов: 1:2:1 | ||
Присоединяйтесь к нашей дискуссии: Что является ключом к признанию кодоминантности? Мы будем рады услышать ваши мысли!
4. Сцепление с половыми хромосомами
Случай: Помесь носителей гемофилии у мужчин и носителей гемофилий у женщин (X/Y- норма; X+- гемофилия), где фенотипы…
- X X + : Женский гемофилический носитель
- X + Y – : Мужчина-носитель гемофилии
- X + X + : Женщина с гемофилией
- XY — : Обычный мужской
| Сцепление с половыми хромосомами: Помесь мужского гемофильного носителя и женского гемофилического носителя | ||
|---|---|---|
| х | х + | |
| А | ХХ + | х + х + |
| Д | XY | X + Y |
| Соотношение генотипов: 1:1:1:1 | ||
| Соотношение фенотипов: 1:1:1:1 | ||
5.
Множественные аллелиСлучай: Помесь группы крови AB X AO, где фенотипы…
- AA: группа крови A
- АО: группа крови А
- AB: группа крови AB
- БО: группа крови В
| Случай множественных аллелей: Помесь группы крови AB X AO | ||
|---|---|---|
| А | О | |
| А | АА | АО |
| Б | АБ | БО |
| Соотношение генотипов: 1:1:1:1 | ||
| Соотношение фенотипов: 1:1:1:1 | ||
Попробуйте ответить на приведенный ниже тест, чтобы проверить, что вы уже узнали о соотношении генотипов.
Викторина
Выберите лучший ответ.
1.