Горох посевной наследственные и ненаследственные признаки. Способ изменения наследственных признаков растений гороха

Горох (род Pisum L.) относится к семейству бобовые-Fabaceae Lindl. (Leguminosae Juss.), колену виковые-Vicieac Broil. P. sativum L. sensu amplissimo Govorov-горох посевной-основная зерновая бобовая культура в нашей стране, которая по площади посева занимает второе место в мире (после Китая). Широкое распространение гороха обусловлено высоким содержанием белка в зерне (в среднем 20-27%), сбалансированностью его аминокислотного состава, хорошими вкусовыми качествами и усвояемостью, достаточно высокой потенциальной урожайностью почти во всех зонах возделывания.

Горох в настоящее время скармливают животным в виде зерна, зеленой массы, сена. Используют также для приготовления травяной муки, сенажа, силоса, белкововитаминных концентратов. Горох содержит все незаменимые аминокислоты. Так, в среднем сбор лизина с 1 га составляет: у гороха - 21,7; у ячменя - 6,77; у кукурузы - 8,16 кг. Исходя из этого, 1 тонна гороха может сбалансировать по белку и аминокислотному составу 5 тонн зерна других зерновых культур, тем самым исключая перерасход кормов при откорме свиней до 45-50%. Зеленая масса гороха, убранная в фазе цветения, по питательной ценности приближается к люцерне, эспарцету, а гороховая солома - не уступает сену среднего качества. Значительное место занимает Горох и в овощном хозяйстве. Незрелые бобы и зеленый горошек употребляют в свежем и консервированном виде. Кроме того горох, благодаря азотфиксирующей способности, является одним из лучших предшественников почти для всех культур. После него в почве остается до 100 кг/га связанного, легкодоступного азота, что очень важно в биологизации земледелия. Это прекрасная парозанимающая культура, ее можно широко использовать в качестве зеленого удобрения.

Горох - основная зернобобовая культура России. Возделывается на площади 1-1,2 млн. га, на долю его приходиться 82% всех посевов зернобобовых культур. Основные посевы сосредоточены в Центрально-черноземной зоне, на Северном Кавказе. В Ростовской области его посевы составляют 10-15 тыс. га, примерно в 10-15 раз меньше чем в доперестроечное время. Связано это в первую очередь с сокращением животноводства в регионе. B настоящее время в Южном Федеральном Округе на 2011 год допущены к использованию 12 сортов гороха. Наиболее распространенные из них усатые формы: Аксайский усатый 5; Аксайский усатый 7; Аксайский усатый 10; Приазовский (ДЗНИИСХ), Флагман (Самарский НИИСХ), Легион (Краснодарский НИИСХ) с потенциальной урожайностью до 4,0-4,5 т/га.

Горох посевной является важной сельскохозяйственной культурой и удобной моделью для генетических исследований. Горох выращивается как продовольственная и как кормовая культура. Главными проблемами выращивания гороха, как производственной культуры, считаются относительно низкий и изменчивый урожай, а также трудности, возникающие при уборке урожая. Значительный морфологический полиморфизм гороха обеспечил достаточное количество маркеров для первых генетических исследований и заложил основы построения первых генетических карт.

В настоящее время опубликованы карты хромосом гороха, содержащие молекулярные маркеры. Благодаря использованию общих маркеров удалось создать "консенсусную" карту хромосом, объединившую морфологические и молекулярные локусы. Небольшое число работ по картированию QTL с применением изучению массы семян, высоты и числа узлов и устойчивости к болезням. Однако, детальная карта хромосом гороха еще не создана, и требуется дополнительный поиск новых морфологических и молекулярных маркеров и их локализация.

Цель курсовой работы:

1. Изучение наследования количественных признаков у гибридов гороха F 5 от скрещивания Аксайский усатый 10 Ч Сармат

2. Формирование навыков по анализу наследования количественных признаков гороха посевного в расщепляющихся гибридных популяциях, что необходимо в селекционной работе.

1. Провести генетический анализ количественных признаков гибридов гороха F 5 .

2. Представить результаты проведенного анализа в виде таблиц, графиков и текста, в котором описываются полученные закономерности.

3. Установить характер расщепления, силу и число генов, отвечающих за конкретные признаки.

наследование количественный признак горох

Начало изучению генетики гороха было положено знаменитыми опытами Менделя, и с тех пор работы в этом направлении интенсивно ведутся во многих странах мира. Горох - очень удобный генетический объект, так как это строгий самоопылитель с хорошо различимыми морфологическими признаками, к тому же имеющий небольшое число хромосом (2 n=14), которым соответствует 7 групп сцепления.

К настоящему времени у гороха изучено более 200 генов с 400 аллелями. Более 160 генов нанесено на хромосомную карту. Большая заслуга в разработке частной генетики гороха принадлежит шведскому ученому X. Лампрехту.

Стебель. Фасциация стебля обусловлена рецессивными аллелями fа и fas. Растения с генотипами FaFas, Fafas и faFas имеют обычный стебель.

Длина стебля зависит от действия многих генов. Одни из них контролируют длину междоузлий, другие - число узлов на стебле. В практической селекционной работе целесообразно рассматривать длину стебля как полигенный признак и пользоваться соответствующими формулами количественной генетики.

Время начала цветения сорта зависит от того, на каком узле образуется первый цветок. Растения с доминантным аллелем Lf позднеспелы, первый цветок у них образуется на 12-14-м узле, формы с рецессивным аллелем lf образуют нижние цветки на 9-11-м узле. Ветвление стебля определяется генами Fr и Fru. На растениях с генотипом FrFru образуется от одной до четырех ветвей, а с frfru - от 5 до 10 ветвей. Гены Frfru и frFru имеют растения промежуточного типа. Установлено плейотропное действие гена fru - растения с этим геном более низкорослы, скороспелы и менее продуктивны.

Лист и прилистник. Тин листа обусловлен действием нескольких генов. Число листочков в парноперистом листе определяется геном Up. Доминантный аллель обусловливает 2-3 пары, рецессивный - одну пару листочков. Непарноперистый лист типа акация образуется при переходе Tl в рецессивную форму. Рецессивный аллель af вызывает образование безлисточкового («усатого») листа.

Соцветие. Особый интерес при селекции гороха представляют многоцветковые формы. Число цветков на цветоносе контролируется двумя генами - Fn и Fna. В доминантном состоянии оба гена обусловливают появление соцветий только с одним цветком. Формы с генотипами Fnfna и fnFna имеют парные цветки. Многоцветковые формы (fnfna) образуют 3 и более цветков. Число бобов на плодоносе зависит также от гена Pn, но он в рецессивном состоянии влияет не на формирование, а на опадение уже образовавшихся цветков. Длина цветоноса определяется факторами Pr и Рrе. Доминируют длинные цветоносы.

Цветок. Окраска венчика зависит прежде всего от гена А, который в доминантном состоянии обусловливает пурпурную окраску лепестков. Рецессивный аллель а вызывает белую окраску венчика и отсутствие антоциана в других частях растения. На окраску лепестков оказывают влияние и другие гены. Фертильность цветков обусловлена генами Мs1, Мs2 и Ster. Рецессивный аллель ms1 нарушает мейоз в ранней профазе, - в поздних фазах. Ген ms2 вызывает женскую стерильность. Крупные цветки образуются под влиянием гена Рafl, рецессив (pafl) обусловливает мелкие цветки.

Плод. Форма боба зависит от генов Соn, Со, N, Ср. При этом генотипы СоnСоСрN, СоnсоСрN, соnСоСрn, соnСосрn, соnсоСрn, соnсосрn определяют прямые бобы; соnСоСpN, соnСосрN, соnсосрN- слегка изогнутые; СоnСоСрn, СоnСосрn и Соnсосрn - изогнутые. Изогнутые бобы имеют больше семяпочек, чем прямые. При сочетании гена Вt с N образуется тупая верхушка боба, при сочетании btn, btN и Вtn - остроконечная.

Пергаментный слой в створках боба развивается в присутствии доминантных генов Р и V. У таких растений бобы при созревании сильно растрескиваются. Генотип pV обусловливает образование пергаментного слоя в виде тонких тяжей, Pv - в виде небольших пятен. Формы с pv лишены пергаментного слоя (сахарные бобы). Общая толщина створок зависит от гена N. При рецессивном аллеле этот показатель увеличивается на 50-80%.

Размер боба зависит от нескольких генов: при рецессивных аллелях laf, te и ten уменьшается ширина, в присутствии аллеля lt увеличивается. Ген Miv влияет на расположение семяпочек в бобе: при рецессивном аллеле они располагаются более тесно.

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РФ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

"АЗОВО-ЧЕРНОМОРСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АГРОИНЖЕНЕРНАЯ АКАДЕМИЯ"

Кафедра: "Селекции и генетики с. х. культур"

КУРСОВАЯ РАБОТА

ПО ГЕНЕТИКЕ ПОПУЛЯЦИЙ И КОЛИЧЕСТВЕННЫХ ПРИЗНАКОВ

Тема: "Анализ наследования количественных признаков у гибридов гороха"

Выполнил: студент КСГ-31

Моисеенко И. В.

Проверил: к. с. - х. н., доцент

Костылева Л. М.

Зерноград 2012

Введение

1. Литературный обзор

1.1 Ботаническое описание

1.2 Генетика гороха

3. Результаты исследований

3.1 Количество бобов

3.2 Масса зерен с растения

4. Выводы

Список литературы

Приложения

Введение

Цель курсовой работы:

Изучение наследования количественных признаков у гибридов гороха F5 Сармат

Формирование навыков по анализу наследования количественных признаков гороха посевного в расщепляющихся гибридных популяциях, что необходимо в селекционной работе.

Провести генетический анализ количественных признаков гибридов гороха F5.

Представить результаты проведенного анализа в виде таблиц, графиков и текста, в котором описываются полученные закономерности.

Установить характер расщепления, силу и число генов, отвечающих за конкретные признаки.

наследование количественный признак горох

1. Литературный обзор

1.1 Ботаническое описание

Растения гороха посевного имеют неясно четырехгранный полый стебель, простой или фасциированный у так называемых штамбовых форм. По высоте стебля различают карликовые (менее40см), полукарликовые (41-80см), среднерослые (81-150 см) и высокорослые (151-300 см) формы. Ветвление стебля бывает двух типов: у основания и пазушное вдоль стебля.

Листья обычно парноперистые с 1-3 парами листочков, заканчивающиеся усиками, но бывают непарноперистые с 7-15 листочками без усиков, многократно непарноперистые, имеются также формы только с усиками (без листочков). Прилистники полусердцевидные, как правило, крупнее листочков. Стебли, листья, прилистники и бобы обычно покрыты восковым налетом.

Соцветие пазушное и у большинства форм состоит из 1-2 цветков. Но имеются образцы, которые при благоприятных условиях дают до 11 цветков на цветоносе. У штамбовых форм цветоносы сосредоточены в верхней части стебля, образуя ложный зонтик.

Цветки разной величины, мотыльковые. Окраска венчика белая, пурпурная, грязно-фиолетовая, розовая, кармазиновая (рыжевато-красная). При этом у окрашенных цветков крылья нередко имеют более интенсивный оттенок, чем парус. Тычинки двубратственные (9 сросшихся и 1 свободная), пестик один - изогнутый, с волосками на рыльце.

Бобы цилиндрические, различной формы: прямые, изогнутые, саблевидные, серповидные, четковидные, мечевидные. Верхушка боба тупая или острая, иногда оттянутая.

Длина боба-3-15 см. В каждом бобе 3-8, иногда до 10 семян различной величины (вес 1000 семян от 40 до 450 г). По форме семена могут быть округлыми, овальными, округло-угловатыми, сдавленными; поверхность-с вдавлинами, гладкая, морщинистая. Окраска семян желтая, желто-розовая, зеленая, сизо-зеленая, бурая однотонная или с фиолетовой крапчатостью, волосатостью или мраморным темно-фиолетовая, почти черная. Рубчик светлый, бурый или черный.

1.2 Генетика гороха

Начало изучению генетики гороха было положено знаменитыми опытами Менделя, и с тех пор работы в этом направлении интенсивно ведутся во многих странах мира. Горох - очень удобный генетический объект, так как это строгий самоопылитель с хорошо различимыми морфологическими признаками, к тому же имеющий небольшое число хромосом (2n=14), которым соответствует 7 групп сцепления.

Длина стебля зависит от действия многих генов. Одни из них контролируют длину междоузлий, другие-число узлов на стебле. В практической селекционной работе целесообразно рассматривать длину стебля как полигенный признак и пользоваться соответствующими формулами количественной генетики.

Время начала цветения сорта зависит от того, на каком узле образуется первый цветок. Растения с доминантным аллелем Lf позднеспелы, первый цветок у них образуется на 12-14-м узле, формы с рецессивным аллелем lf образуют нижние цветки на 9-11-м узле. Ветвление стебля определяется генами Fr и Fru. На растениях с генотипом FrFru образуется от одной до четырех ветвей, а с frfru-от 5 до 10 ветвей. Гены Frfru и frFru имеют растения промежуточного типа. Установлено плейотропное действие гена fru-растения с этим геном более низкорослы, скороспелы и менее продуктивны.

Цветок. Окраска венчика зависит прежде всего от гена А, который в доминантном состоянии обусловливает пурпурную окраску лепестков. Рецессивный аллель а вызывает белую окраску венчика и отсутствие антоциана в других частях растения. На окраску лепестков оказывают влияние и другие гены. Фертильность цветков обусловлена генами Мs1, Мs2 и Ster. Рецессивный аллель ms1 нарушает мейоз в ранней профазе,-в поздних фазах. Ген ms2 вызывает женскую стерильность. Крупные цветки образуются под влиянием гена Рafl, рецессив (pafl) обусловливает мелкие цветки.

Плод. Форма боба зависит от генов Соn, Со, N, Ср. При этом генотипы СоnСоСрN, СоnсоСрN, соnСоСрn, соnСосрn, соnсоСрn, соnсосрn определяют прямые бобы; соnСоСpN, соnСосрN, соnсосрN-слегка изогнутые; СоnСоСрn, СоnСосрn и Соnсосрn-изогнутые. Изогнутые бобы имеют больше семяпочек, чем прямые. При сочетании гена Вt с N образуется тупая верхушка боба, при сочетании btn, btN и Вtn-остроконечная.

Пергаментный слой в створках боба развивается в присутствии доминантных генов Р и V. У таких растений бобы при созревании сильно растрескиваются. Генотип pV обусловливает образование пергаментного слоя в виде тонких тяжей, Pv-в виде небольших пятен. Формы с pv лишены пергаментного слоя (сахарные бобы). Общая толщина створок зависит от гена N. При рецессивном аллеле этот показатель увеличивается на 50-80%.

2. Материал и методика исследований

Материалом для исследования послужили гибридные популяции гороха посевного F5, полученные от скрещивания Аксайский усатый 10 × Сармат. Посев гибридных семян производился на опытных делянках УОФХ АЧГАА вручную.

В результате были проведены замеры высоты растений, подсчитано количество междоузлий, длина каждого междоузлия, число бобов, число зерен в бобе, масса зерен с одного растения. Замеры производились с помощью мерной линейки, вычисление массы зерен - с помощью лабораторных весов.

В ходе первичного анализа данные заносились в программу MS Excel.

Дальнейший анализ данных проводился с помощью программы "Полиген А" по методике Мережко А. Ф, 1984 г.

3. Результаты исследований

3.1 Количество бобов

В качестве родителя с минимальным значением признака был взят сорт Сармат, среднее значение составляет 4,24 боба. Численность выборки составляет 21 растение. Среднее значение признака у родителя с максимальным значением составляет 5,2 боба, численность выборки 20 растений. Численность выборки гибрида составляет 550 растений.

Родительские формы различаются на 1 боб. Среднее значение признака у гибрида выходит за рамки значений родительских форм, но ближе к меньшему родителю. Значит наблюдается доминирование меньшего значения признака. Показатель доминирования (hp) равен - 1,442.

Рис. 1. Кривая распределения частот количества бобов у родителей и гибридов.

График имеет правостороннюю ассиметрию и трехвершинность. (рис.1.)

Расщепление 3: 1, т.е. по моногибридной схеме. Сила гена составляет 1 боб.

3.2 Масса зерен с растения

В качестве родителя с минимальным значением признака был взят сорт Сармат, среднее значение составляет 4,05 г. Среднее значение признака у родителя с максимальным значением составляет 4,94 г.

Рис. 2. Кривая распределения частот массы зерен с растения у родителей и гибрдов.

Родительские формы и гибрид имели одинаковые значения, а вершины кривых распределения располагались в одном классе. (рис.2.)

Это свидетельствует об отсутствии генетических различий по данному признаку между родительскими особями и гибридом. Показатель доминирования (hp) равен - 1,975, т.е. наблюдается доминирование меньшего значения признака и гибридная депрессия.

3.3 Количество зерен с растения

В качестве родителя с минимальным значением признака был взят сорт Аксайский усатый 10, среднее значение составляет 17,7 зерен. Среднее значение признака у родителя с максимальным значением составляет 18,19 зерен.

Родительские формы различаются на ½ зерна. Среднее значение признака у гибрида выходит за рамки значений родительских форм, но ближе к меньшему родителю. Значит наблюдается доминирование меньшего значения признака. Показатель доминирования (hp) равен - 11,3.

Рис.3. Кривая распределения частот количества зерен с растения у родителей и гибрида.

График имеет правостороннюю ассиметрию. (рис.3.) Расщепление происходит по моногибридной схеме.

4. Выводы

1. При выполнении курсовой работы был проведен генетический анализ количественных признаков гибридов гороха F5 от скрещивания Аксайский усатый 10 × Сармат.

В результате проведенного генетического анализа количественных признаков получены следующие результаты:

А) По признаку количество бобов родительские формы различаются на 1 боб, наблюдается доминирование меньшего значения признака. Показатель доминирования (hp) равен - 1,442. Расщепление 3: 1, т.е. по моногибридной схеме. Сила гена составляет 1 боб.

Б) По признаку масса зерен с растения родительские формы и гибрид имели одинаковые значения, а вершины кривых распределения располагались в одном классе, генетические различия по данному признаку между родительскими особями и гибридом отсутствуют. Показатель доминирования (hp) равен - 1,975.

В) Родительские формы различаются на ½ зерна. Среднее значение признака у гибрида выходит за рамки значений родительских форм, но ближе к меньшему родителю. Значит наблюдается доминирование меньшего значения признака. Показатель доминирования (hp) равен - 11,3. График имеет правостороннюю ассиметрию. (рис.3.) Расщепление происходит по моногибридной схеме.

В результате выполнения курсовой работы были достигнуты все поставленные цели и задачи.

Список литературы

1. Гужов Ю.Л. и др., Селекция и семеноводство культурных растений, // М.: Агропромиздат, 2004 г. , 463 с.

Гужов Ю.Л., Закономерности варьирования количественных признаков у гороха, обусловленного модификациями и генотипическими различиями, Генетика, 2000г, т.18, с.283-291.

3. Интернет-ресурсы: <#"center">Приложения

Приложение 1

Количество бобов

Статистические параметры родительских форм и гибрида F2ПараметрыPminPmaxF2Численность выборки - n2120550Среднее значение выборки - X4,245, 204,03Среднее квадратическое отклонение - Sx0,9951,7651,691Ошибка выборочной средней - Sош. 0,2170,3950,072Коэффициент вариации - Cv%23,4833,9542,00Максимальная варианта - Max6,09,09,0Минимальная варианта - Min3,03,01,0Нижний доверительный интервал - X-3Sx1,3-0,1-1,0Верхний доверительный интервал - X+3Sx7,210,59,1Показатель доминирования в F2-1,442

Частоты вариант (в % и числах) в классах со средними значениями: 0,21,73,14,66,07,58,9Сармат 0,00,023,861,914,30,00,0F20,018,220,944,08,76,51,6Акс. Ус.100,00,015,045,020,015,05,0

Приложение 2

Масса зерен с растения

Статистические параметры родительских форм и гибрида F2ПараметрыPminPmaxF2Численность выборки - n2120555Среднее значение выборки - X4,054,923,62Среднее квадратическое отклонение - Sx0,8282,2662,377Ошибка выборочной средней - Sош. 0,1810,5070,101Коэффициент вариации - Cv%20,4746,0365,68Максимальная варианта - Max5,311,110,5Минимальная варианта - Min2,42,10,0Нижний доверительный интервал - X-3Sx1,6-1,9-3,5Верхний доверительный интервал - X+3Sx6,511,710,8 Показатель доминирования в F2-1,975

Частоты вариант (в % и числах) в классах со средними значениями: 0,72,44,05,77,39,010,612,313,9Сармат0,019,061,919,00,00,00,00,00,0F29,921,827,017,77,42,90,90,20,4Акс. Усат 100,020,045,020,05,05,05,00,00,0

Приложение 3

Количество зерен с растения

Статистические параметры родительских форм и гибрида F2ПараметрыPminPmaxF2Численность выборки - n2021550Среднее значение выборки - X17,7018, 1915,17Среднее квадратическое отклонение - Sx8,5233,8688,449Ошибка выборочной средней - Sош. 1,9060,8440,360Коэффициент вариации - Cv%48,1521,2655,69Максимальная варианта - Max41,025,067,0Минимальная варианта - Min7,012,00,0Нижний доверительный интервал - X-3Sx-7,96,6-10,2Верхний доверительный интервал - X+3Sx43,329,840,5 Показатель доминирования в F2-11,305

Частоты вариант (в % и числах) в классах со средними значениями: 2,99,315,622,028,434,841,247,553,9Акс. Усат 100,035,035,015,010,00,05,00,00,0F214,227,528,020,06,22,21,10,20,2Сармат0,04,852,442,90,00,00,00,00,0

Репетиторство

Нужна помощь по изучению какой-либы темы?

Наши специалисты проконсультируют или окажут репетиторские услуги по интересующей вас тематике.
Отправь заявку с указанием темы прямо сейчас, чтобы узнать о возможности получения консультации.

Подумайте!

Вопросы

1. Какие хромосомы называют половыми?

2. Что такое аутосомы?

3. Что такое гомогаметный и гетерогаметный пол?

4. Когда происходит генетическое определение пола у человека и чем это обусловлено?

5. Какие вам известны механизмы определения пола? Приведите примеры.

6. Объясните, что такое наследование, сцепленное с полом.

7. Как наследуется дальтонизм? Какое цветоощущение будет у детей, мать которых - дальтоник, а отец имеет нормальное зрение?

Объясните с позиции генетики, почему среди мужчин гораздо больше дальтоников, чем среди женщин.

Изменчивость - одно из важнейших свойств живого, способность живых организмов существовать в различных формах, приобретать новые признаки и свойства. Различают два вида изменчивости: ненаследственная (фенотипическая, или модификационная) и наследственная (генотипическая).

■ Ненаследственная (модификационная) изменчивость. Этот вид изменчивости представляет собой процесс появления новых признаков под влиянием факторов внешней среды, не затрагивающих генотип. Следовательно, возникающие при этом видоизменения признаков - модификации - по наследству не передаются. Два однояйцевых (монозиготных) близнеца, имеющие абсолютно одинаковые генотипы, но волею судьбы выросшие в разных условиях, могут сильно отличаться друг от друга. Классическим примером, доказывающим воздействие внешней среды на развитие признаков, является стрелолист. У этого растения развивается три вида листьев в зависимости от условий произрастания - на воздухе, в толще воды или на поверхности.

Под влиянием температуры окружающей среды изменяется окраска шерсти гималайского кролика. Эмбрион, развиваясь в утробе матери, находится в условиях повышенной температуры, которая разрушает фермент, необходимый для окраски шерсти, поэтому кролики рождаются совершенно белыми. Вскоре после рождения отдельные выступающие части тела (нос, кончики ушей и хвоста) начинают темнеть, потому что там температура ниже, чем в других местах, и фермент не разрушается. Если выщипать участок белой шерсти и охладить кожу, на этом месте вырастет черная шерсть.

В сходных условиях среды у генетически близких организмов модификационная изменчивость имеет групповой характер, например в летний период у большинства людей под влиянием УФ-лучей в коже откладывается защитный пигмент - меланин, люди загорают.

У одного и того же вида организмов под воздействием условий внешней среды изменчивость различных признаков может быть абсолютно разной. Например, у крупного рогатого скота удой молока, масса, плодовитость очень сильно зависят от условий кормления и содержания, а, например, жирность молока под влиянием внешних условий изменяется очень мало. Проявления модификационной изменчивости для каждого признака ограничены своей нормой реакции. Норма реакции - это пределы, в которых возможно изменение признака у данного генотипа. В отличие от самой модификационной изменчивости норма реакции наследуется, и ее границы различны для разных признаков и у отдельных индивидов. Наиболее узкая норма реакции характерна для признаков, обеспечивающих жизненно важные качества организма.

Благодаря тому, что большинство модификаций имеют приспособительное значение, они способствуют адаптации - приспособлению организма в пределах нормы реакции к существованию в изменяющихся условиях.

■ Наследственная (генотипическая) изменчивость . Этот вид изменчивости связан с изменениями генотипа, и признаки, приобретенные вследствие этого, передаются по наследству следующим поколениям. Существует две формы генотипической изменчивости: комбинативная и мутационная.

Комбинативная изменчивость заключается в появлении новых признаков в результате образования иных комбинаций генов родителей в генотипах потомков. В основе этого вида изменчивости лежит независимое расхождение гомологичных хромосом в первом мейотическом делении, случайная встреча гамет у одной и той же родительской пары при оплодотворении и случайный подбор родительских пар. Также приводит к пе-рекомбинации генетического материала и повышает изменчивость обмен участками гомологичных хромосом, происходящий в первой профазе мейоза. Таким образом, в процессе комбинативной изменчивости структура генов и хромосом не изменяется, однако новые сочетания аллелей, приводят к образованию новых генотипов и, как следствие, к появлению потомков с новыми фенотипами.

Мутационная изменчивость выражается в появлении новых качестве организма в результате образования мутаций. Впервые термин «мутация» ввел в 1901 г. голландский ботаник Гуго де Фриз. Согласно современным представлениям мутации - это внезапные естественные или вызванные искусственно наследуемые изменения генетического материала, приводящие к изменению тех или иных фенотипических признаков и свойств организма. Мутации имеют ненаправленный, т. е. случайный, характер и являются важнейшим источником наследственных изменений, без которых невозможна эволюция организмов. В конце XVIII в. в Америке родилась овца с укороченными конечностями, давшая начало новой анконской породе. В Швеции в начале XX в. на звероводческой ферме родилась норка с платиновой окраской меха. Огромное разнообразие признаков У собак и кошек - это результат мутационной изменчивости. Мутации возникают скачкообразно, как новые качественные изменения: из остистой пшеницы образовалась безостая, у дрозофилы появились короткие крылья и полосковидные глаза, у кроликов из естественной природной окраски агути в результате мутаций возникла белая, коричневая, черная окраска.

По месту возникновения различают соматические и генеративные мутации. Соматические мутации возникают в клетках тела и не передаются при половом размножении следующим поколениям. Примерами таких мутаций являются пигментные пятна и бородавки кожи. Генеративные мутации появляются в половых клетках и передаются по наследству.

По уровню изменения генетического материала различают генные, хромосомные и геномные мутации. Генные мутации вызывают изменения в отдельных генах, нарушая порядок нуклеотидов в цепи ДНК, что приводит к синтезу измененного белка.

Хромосомные мутации затрагивают значительный участок хромосомы, приводя к нарушению функционирования сразу многих генов. Отдельный фрагмент хромосомы может удвоиться или потеряться, что вызывает серьезные нарушения в работе организма, вплоть до гибели эмбриона на ранних стадиях развития.

Геномные мутации приводят к изменению числа хромосом в результате нарушений расхождения хромосом в делениях мейоза. Отсутствие хромосомы или наличие лишней приводит к неблагоприятным последствиям. Наиболее известным примером геномной мутации является синдром Дауна, нарушение развития, которое возникает при появлении лишней 21-й хромосомы. У таких людей общее количество хромосом равно 47.

У простейших и у растений часто наблюдается увеличение числа хромосом, кратное гаплоидному набору. Такое изменение хромосомного набора носит название полиплоидия . Возникновение полиплоидов связано, в частности, с нерасхождением гомологичных хромосом в мейозе, в результате чего у диплоидных организмов могут образовываться не гаплоидные, а диплоидные гаметы.

Мутагенные факторы . Способность мутировать - это одно из свойств генов, поэтому мутации могут возникать у всех организмов. Одни мутации несовместимы с жизнью, и получивший их эмбрион гибнет еще в утробе матери, другие вызывают стойкие изменения признаков, в разной степени значимые для жизнедеятельности особи. В обычных условиях частота мутирования отдельного гена чрезвычайно мала (10 -5), но существуют факторы среды, значительно увеличивающие эту величину, вызывая необратимые нарушения в структуре генов и хромосом. Факторы, воздействие которых на живые организмы приводит к увеличению числа мутаций, называют мутагенными факторами или мутагенами.

Все мутагенные факторы можно разделить на три группы.

Физическими мутагенами являются все виды ионизирующих излучений (у-лучи, рентгеновские лучи), ультрафиолетовое излучение, высокая и низкая температуры.

Химические мутагены - это аналоги нуклеиновых кислот, перекиси, соли тяжелых металлов (свинца, ртути), азотистая кислота и некоторые другие вещества. Многие из этих соединений вызывают нарушения в редупликации ДНК. Мутагенное действие оказывают вещества, используемые в сельском хозяйстве для борьбы с вредителями и сорняками (пестициды и гербициды), отходы промышленных предприятий, отдельные пищевые красители и консерванты, некоторые лекарственные препараты, компоненты табачного дыма.

В России и в других странах мира созданы специальные лаборатории и институты, проверяющие на мутагенность все новые синтезированные химические соединения.

Грегор Мендель – основоположник генетики! Краткая История жизни.

22 июля 1822 года – в небольшой деревушке на территории современной Чехии родился ученый Г. Мендель, который при крещении был назван Иоганном.

В 1843 году Мендель был принят в августинский монастырь святого Томаша и выбрал орденское имя Грегориус.

В 1854 году Менделю был выдан участок земли (35х7 м), на котором он весной впервые посеял горох.

В 1865 году Мендель изложил результаты своих опытов в работе «Опыты над растительными гибридами» и доложил о ней на заседании Брюннского общества естественных наук.

Весной 1868 года Мендель был избран новым аббатом августинского монастыря святого Томаша.

В январе 1884 года вследствие тяжелой болезни сердца и почек основатель генетики Иоганн Грегор Мендель умер.

Горох посевной – как объект генетики.

Первые свои опыты Мендель проводил на таком растении, как Горох посевной. Почему именно этот объект он выбрал? Ниже приведены признаки, по которым можно считать, что выбранный объект был удачным:

- Удобство в культивировании гороха;

- Самоопыление;

- Четко выраженные признаки;

- Крупные цветки, хорошо переносящие кострирование и защищенные от чужой пыльцы;

- Плодовитые гибриды.

Мендель выделил 7 пар альтернативных признаков:

Форма семян,

Окраска кожуры семян,

Форма бобов,

Окраска незрелого боба,

Расположение цветка,

Длина стебля.

Гибридологический метод Менделя. Законы Менделя при моногибридном скрещивании.

Гибридологический метод – это система скрещиваний, позволяющая проследить закономерности наследования и изменения признаков в ряду поколений.

Предпосылки создания метода.

Предпосылки

Отличительные особенности опытов Менделя

Клеточная теория (1838-1839 гг) Т. Шванн, М. Шлейден

Теория естественного отбора (Ч. Дарвин),

Элементы математической статистики и теория вероятности.

Изучал наследование отдельных альтернативных (взаимоисключающих) признаков, тогда как его предшественники изучали наследственность, как единое целое.

Допускал к скрещиванию родительских особей, являющихся чистыми линиями (ГМЗ) с постоянным значением исследуемых альтернативных признаков. Чистоту линий неоднократно проверял в ходе анализирующего скрещивания.

Для исследований выбрал горох посевной, имеющий несколько пар альтернативных признаков, для которых установленные Менделем закономерности имели наиболее простой вид.

Вел строгий количественный учет гибридов растений от каждой родительской пары и по каждой паре контрастных альтернативных признаков, что дало возможность выявить статистические закономерности.

Моногибридное скрещивание – это скрещивание особей, отличающихся по одной паре контрастных альтернативных признаков.

I закон Менделя (закон единообразия гибридов первого поколения, закон доминирования):

При скрещивании двух родительских особей, относящихся к разным чистым линиям (ГМЗ) и отличающихся по одной паре контрастных альтернативных признаков, все гибриды первого поколения будут единообразны как по генотипу, так и по фенотипу.

Следствия:

1. Доминирование – это явление преобладания признаков одного из родителя у гибридов первого поколения. Признак, проявляющийся у гибридов первого поколения называется, доминантным, а подавляемый – рецессивным.

2. Если при скрещивании двух родительских особей с противоположными признаками в фенотипе, в их потомстве все гибриды одинаковы или единообразны, то исходные родительские особи были ГМЗ.

3. Гипотеза чистоты гамет:

Гаметы чисты, т. к. несут только 1 ген (наследственный фактор) из пары. Гибриды получают оба наследственных фактора – один от матери, второй – от отца.

II закон Менделя (закон расщепления признаков):

Рецессивный признак не исчезает бесследно, а находится в подавленном состоянии у гибридов первого поколения и проявляется у гибридов второго поколения в соотношении 3:1.

Следствия:

1. Расщепление признаков – это явление появления в потомстве разных фено- и генотипических классов.

2. Если при скрещивании двух родительских особейс одинаковыми признаками в фенотипе, в потомстве произошло расщепление в соотношении 3:1, то исходные особи были ГТЗ.

Цитологический механизм:

1. Соматические клетки диплоидны и содержат парные аллельные гены, отвечающие за развитие каждой пары контрастных признаков.

2. в результате мейоза в гаметы попадает 1 ген из каждой пары, т.к. гаметы гаплоидны.

3. при оплодотворении происходит слияние гамет и восстановление диплоидного набора хромосом (восстанавливается парность генов)

Анализирующее скрещивание.

Это скрещивание, проводимое с целью установления генотипа исследуемой особи с доминантными признаками в фенотипе.

Для этого исследуемую особь скрещивают с рецессивной ГМЗ и по потомству судят о генотипе исследуемой особи:

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ АЛЛЕЛЬНЫХ ГЕНОВ:

Полное доминирование,

Неполное доминирование,

Сверхдоминирование,

Кодоминирование,

Множественный аллелизм.

Взаимодействие генов – явление, когда за развитие признака отвечает несколько генов (аллелей).

Если взаимодействуют гены одной аллельной пары, такое взаимодействие называется аллельным, а если разных аллельных пар – неаллельным.

ПОЛНОЕ ДОМИНИРОВАНИЕ – такое взаимодействие, при котором 1 ген полностью подавляет (исключает) действие другого признака.

Механизм:

1. Доминантный аллель в ГТЗ состоянии обеспечивает синтез продуктов достаточный для проявления признака такого же качества и интенсивности, как и в состоянии доминантной ГМЗ у родительской формы.

2. Рецессивный аллель либо совсем неактивен, либо продукты его активности не взаимодействуют с продуктами активности доминантного аллеля.

НЕПОЛНОЕ ДОМИНИРОВАНИЕ - промежуточный характер наследования. Это такой тип взаимодействия аллельных генов, при котором доминантный ген не полностью подавляет действие рецессивного гена, в следствие чего гибриды первого поколения (ГТЗ) имеют промежуточныймежду родительскими формами фенотипический вариант.

При этом во втором поколении расщепление по генотипу и фенотипу совпадает и равно 1:2:1.

Механизм:

1. Рецессивный аллель не активен.

2. Степень активности доминантного аллеля достаточна, чтобы обеспечить уровень проявления признака, как у доминантной ГМЗ.

КОДОМИНИРОВАНИЕ - это явление, при котором оба гена находят свое проявление в фенотипе потомства, при этом ни один из них не подавляет действие другого гена. Кодоминантные гены являются равнозначными. (Например, чалая окраска крупного рогатого скота формируется при одновременном присутствии в генотипе генов рыжей и белой масти. ; группа крови у человека). При кодоминировании 1:2:1.

СВЕРХДОМИНИРОВАНИЕ – это такой тип взаимодействия аллельных генов, когда доминантный ген в ГТЗ состоянии демонстрирует более яркое проявление признака, чем этот же ген в ГМЗ состоянии.

МНОЖЕСТВЕННЫЙ АЛЛЕЛИЗМ – это внутриаллельное взаимодействие генов, при котором за развитие одного признака отвечает не одна аллель, а несколько, при этом кроме основных доминантного и рецессивного аллеля появляются промежуточные, которые по отношению к дом. ведут себя как рецесивные, а по отношению к рецессивным, как доминантные.

(например, у сиамских кошек, у кроликов:С – дикий тип, С/ - сиамские, С// - альбинос; группы крови у человека)

Множественными называют аллели, которые представлены в популяции более, чем двумя аллельными состояниями, возникающими в результате многократного мутирования одного и того же локуса хромосомы.

Законы Менделя при дигибридном скрещивании.

Дигибридное скрещивание – это скрещивание особей, отличающихся по двум парам контрастных альтернативных признаков.

Комбинативная изменчивость – это появление новых комбинаций генов и признаков в результате скрещивания. Причины:

Коньюгация и кроссинговер, случайные расхождения хромосом и хроматид в анафазы мейоза, случайное слияние гамет при оплодотворении.

III закон Менделя (закон свободного независимого комбинирования признаков):

Отдельные пары признаков при дигибридном скрещивании ведут себя независимо, свободно сочетаясь друг с другом во всех возможных комбинациях.

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ НЕАЛЛЕЛЬНЫХ ГЕНОВ:

Неаллельное взаимодействие – это взаимодействие генов разных аллельных пар.

КОМПЛЕМЕНТАРНОСТЬ – это такой тип взаимодействия неаллельных генов, при котором они взаимно дополняют друг друга и при совместном нахождении в генотипе (А-В-) обуславливают развитие качественно нового признака по сравнению с действием каждого гена в отдельности (А-вв, ааВ-).

Комплементарные гены – это взаимодополняющие гены.

ЭПИСТАЗ -это тип взаимодействия неаллельных генов, при котором один неаллельный ген подавляет действие другого неаллельного гена.

Ген, который подавляет называется эпистатическим, геном-супрессором или ингибитором.

Ген, подавляемый, называется гипостатическим.

ПОЛИМЕРИЯ – это обусловленность развития определенного, обычно количественного признака, несколькими эквивалентными полимерными генами.

ПОЛИМЕРИЯ:

Некумулятивная

Когда неважно количество доминантных генов в генотипе, а важно их присутствие)

Кумулятивная (суммирующая)

Когда число доминантных аллелей влияет на степень выраженности данного признака, и чем больше доминантных аллелей, тем ярче выражен признак

Например, окраска кожи у человека, рост, масса тела, величина артериального давления.

Доминантные гены, одинаково влияющие на развитие одного признака, называются генами с однозначными действиями (А1, А2, А3..), а признаки называются полимерными.

Пороговый эффект- это минимальное количество полимерных генов, при которых проявляется признак.

СЦЕПЛЕННОЕ НАСЛЕДОВАНИЕ ГЕНОВ.

Группа сцепления – это совокупность генов, локализованных в одной хромосоме и наследующихся, как правило, совместно.

Полное сцепление – это явление, при котором группа сцепления не нарушается кроссинговером и гены, локализованные в одной хромосоме передаются совместно.

У потомства проявляются только родительские признаки.

Неполное сцепление – это явление, при котором группа сцепления нарушается кроссинговером. Гены, локализованные в одной хромосоме не всегда будут передаваться вместе. И в потомстве появляются новые сочетания признаков, наряду с известными родительскими.

Возможно, будет полезно почитать: