§ 39. Закономерности наследования. Моногибридное скрещивание

Определения и обозначения

Моногибридное скрещивание — скрещивание организмов, различающихся по одной паре альтернативных признаков. Например, можно сравнить растения с жёлтыми и зелёными семенами. Такой подход позволяет изучить наследование одного признака отдельно от остальных.

Доминантный признак — признак, проявляющийся у гибрида при наличии соответствующего аллеля. В записи Aa аллель A условно обозначает доминантный вариант. Это понятие нужно, чтобы предсказывать, какой признак будет виден у организма с разными аллелями.

Рецессивный признак — признак, который не проявляется у гибрида при наличии доминантного аллеля. При полном доминировании он проявляется, когда организм получает два рецессивных аллеля, то есть имеет генотип aa. Это помогает отличать видимый признак от того, который может быть скрыт в генотипе.

Генотип — совокупность аллелей организма; при разборе скрещиваний его записывают, например, как AA, Aa или aa. Одинаковые аллели обозначают генотипы AA и aa, а разные — Aa. Такая запись показывает, какие варианты гена организм может передать потомству.

Как это устроено

Чтобы проследить наследование одного признака, выбирают родительские организмы чистых линий, различающиеся по нему. Чистая линия в такой задаче означает, что особи имеют одинаковые аллели выбранного гена: например, AA и aa. Благодаря этому заранее известно, какие варианты гена могут попасть в потомство. Другие различия организмов в этом скрещивании не рассматривают.

При образовании гамет аллели одной пары расходятся, поэтому каждая гамета получает только один из них. Причина в том, что в процессе образования половых клеток пары хромосом разделяются. Поэтому организм AA передаёт только A, а организм aa — только a. Гетерозигота Aa способна образовать гаметы двух типов: с A и с a.

При скрещивании AA × aa все гаметы первого родителя несут A, а второго — a. При оплодотворении аллели соединяются, и каждый потомок получает генотип Aa. Все гибриды F1 одинаковы по этому гену, потому что родители передают им один и тот же набор вариантов. При полном доминировании у них проявляется доминантный признак.

Затем гибриды F1 скрещивают между собой: Aa × Aa. Каждый родитель образует гаметы A и a, и любая гамета одного родителя может случайно соединиться с любой гаметой другого. Возможны сочетания AA, Aa, aA и aa; записи Aa и aA обозначают один и тот же генотип. Поэтому на четыре равновероятных сочетания приходятся один AA, два Aa и один aa.

Это даёт генотипическое расщепление 1:2:1. Фенотипическое соотношение при полном доминировании отличается, потому что генотипы AA и Aa проявляют доминантный признак. Только aa проявляет рецессивный признак, поэтому три из четырёх сочетаний дают доминантный фенотип, а одно — рецессивный. Получается расщепление 3:1.

Результаты моногибридного скрещивания при полном доминировании

Читайте таблицу сверху вниз: сначала определите генотипы родителей, затем укажите их гаметы и возможные сочетания аллелей. Для F2 отдельно записывайте генотипы и признаки, которые видны у потомков. Соотношение фенотипов 3:1 верно при полном доминировании.

Разбор задач

Задача 1. У гороха жёлтая окраска семян доминирует над зелёной. Скрестите растения AA и aa, определите генотипы и фенотипы F1. Буквой A обозначим аллель жёлтой окраски, буквой a — зелёной. Поскольку родители — чистые линии, каждый из них образует гаметы только одного типа.

1. Первый родитель AA образует гаметы A, а второй родитель aa — гаметы a.
2. Соединяем гаметы: каждый потомок получает A и a, значит, имеет генотип Aa.
3. При полном доминировании у Aa проявляется жёлтая окраска, поэтому все растения F1 будут одинаковыми по рассматриваемому признаку.

Ответ: генотипы всех потомков F1 — Aa, семена жёлтые.

Задача 2. Скрестите гибриды F1 из предыдущей задачи и найдите соотношения в F2. Оба родителя имеют генотип Aa, поэтому каждый образует гаметы A и a. Чтобы не пропустить ни одного сочетания, удобно представить гаметы одного родителя в строке, а другого — в столбце решётки Пеннета.

1. Записываем скрещивание Aa × Aa и типы гамет: A, a у каждого родителя.
2. Сочетаем гаметы: A с A даёт AA, A с a — Aa, a с A — Aa, a с a — aa.
3. Считаем генотипы: один AA, два Aa и один aa, то есть соотношение 1:2:1.
4. Определяем признаки: AA и Aa имеют жёлтые семена, а aa — зелёные. Значит, фенотипическое соотношение равно 3:1.

Ответ: в F2 генотипы распределяются как 1 AA : 2 Aa : 1 aa, а фенотипы — как 3 жёлтых : 1 зелёный.

Задача 3. Растение с жёлтыми семенами скрестили с растением aa. Половина потомков оказалась жёлтой, половина — зелёной. Нужно определить генотип жёлтого родителя. Растение aa образует только гаметы a, поэтому результат зависит от того, какие гаметы даёт жёлтый родитель.

1. Если бы жёлтый родитель имел генотип AA, все его гаметы несли бы A, а все потомки от скрещивания с aa были бы Aa и жёлтыми.
2. Наблюдение зелёных потомков исключает генотип AA: зелёный признак проявляется только у aa.
3. При генотипе Aa половина гамет несёт A, а половина — a. При скрещивании Aa × aa получаются Aa и aa в равных долях.

Ответ: генотип жёлтого родителя — Aa; скрещивание с aa является анализирующим.

Типичные ошибки

Ошибка: считать, что доминантный аллель обязательно чаще встречается в популяции. Её допускают, смешивая слово «доминантный» с понятием распространённости, хотя оно описывает проявление признака у гетерозиготы. Проверьте себя: доминирование можно определить по фенотипу Aa, а частоту аллеля — только по данным о популяции.

Ошибка: записывать генотипическое расщепление F2 как 3:1. Так происходит, когда соотношение видимых признаков принимают за соотношение генотипов. Сверьте результат с четырьмя сочетаниями гамет: они дают AA, Aa, Aa и aa, то есть 1:2:1; 3:1 относится к фенотипам при полном доминировании.

Ошибка: считать, что гетерозигота Aa образует только гаметы A. Иногда аллели в генотипе воспринимают как единое целое, но при образовании гамет они расходятся. Проверьте запись, указав оба возможных типа — A и a; если их не два, рассуждение для гетерозиготы неверно.

Ошибка: применять соотношения 3:1 и 1:2:1 к любому скрещиванию. Эти числа получают при полном доминировании и равной вероятности сочетания гамет, но не при любых условиях наследования. Перед решением установите, что рассматривается одна пара признаков, родители дают ожидаемые гаметы, а доминирование полное.

Связь с другими темами

Для изучения наследования нужно знать, что признаки связаны с генами, а один ген может быть представлен разными аллелями. Представления о мейозе объясняют, почему аллели одной пары расходятся при образовании гамет. Полученные закономерности используют при анализирующем скрещивании и при изучении дигибридного скрещивания, где рассматривают две пары признаков. Эти же основы помогают разбирать наследование признаков у человека.

Что запомнить

• Моногибридное скрещивание рассматривает наследование одной пары альтернативных признаков.
• Аллели одной пары расходятся при образовании гамет.
• При скрещивании чистых линий AA × aa все гибриды F1 имеют генотип Aa.
• При полном доминировании у гибридов F1 проявляется доминантный признак.
• При скрещивании Aa × Aa генотипическое расщепление в F2 составляет 1:2:1.
• При полном доминировании фенотипическое расщепление в F2 составляет 3:1.