§ 26. Наследование отдельного признака

Определения и обозначения

Аллель — один из вариантов гена, влияющих на развитие признака. Доминантный аллель обычно обозначают заглавной буквой, например A, а рецессивный — строчной, например a. Эти условные буквы позволяют кратко записывать, какие варианты гена есть у организма и какие он может передать потомству.

Гомозигота — организм, у которого два аллеля данного гена одинаковы: AA или aa. Если аллели одинаковы, гаметы этого организма несут один и тот же вариант гена. Обозначение помогает предсказать, какие сочетания аллелей могут возникнуть при скрещивании.

Гетерозигота — организм с двумя разными аллелями одного гена, например Aa. Она образует гаметы двух типов: одни несут A, другие — a. Это различие важно при прогнозировании потомства, потому что разные гаметы могут соединяться с гаметами партнёра разными способами.

Фенотип — совокупность наблюдаемых признаков организма. Его не следует путать с генотипом: генотип записывает аллели, а фенотип описывает проявившийся признак. При полном доминировании у гетерозиготы Aa виден доминантный признак, поэтому один фенотип может соответствовать генотипам AA и Aa.

Как это устроено

При скрещивании организмов, различающихся одной парой альтернативных признаков, исследуют наследование одного гена. Такое скрещивание называют моногибридным: приставка «моно» указывает, что рассматривают одну пару признаков. Ограничение одной парой удобно, потому что позволяет сначала проследить передачу аллелей без учёта других генов.

У каждой особи есть два аллеля данного гена, но в гамету попадает только один. Это происходит потому, что при образовании половых клеток пара аллелей разделяется, а при оплодотворении соединяются гаметы двух родителей. Поэтому гетерозигота Aa образует гаметы A и a, а не гаметы, содержащие оба аллеля сразу.

Если скрестить две гомозиготы AA и aa, первая родительская особь может передать только A, а вторая — только a. В результате каждый потомок получает по одному аллелю от каждого родителя и имеет генотип Aa. При полном доминировании у всех потомков F1 проявляется доминантный признак, поскольку рецессивный аллель не определяет внешний признак в гетерозиготе.

Затем можно скрестить между собой гибриды первого поколения: Aa × Aa. Каждый из родителей образует гаметы A и a, и при оплодотворении возможны четыре равновероятных сочетания: AA, Aa, Aa и aa. Два аллеля в каждом потомке возникают не из-за изменения генов, а в результате случайного соединения одной гаметы от каждого родителя.

В F2 генотипы распределяются как 1 AA : 2 Aa : 1 aa. При полном доминировании AA и Aa имеют доминантный фенотип, а aa — рецессивный, поэтому фенотипическое соотношение составляет 3:1. Это соотношение выражает вероятность для большого числа потомков: в небольшой группе реальные числа могут отличаться из-за случайности сочетания гамет.

Результаты моногибридных скрещиваний при полном доминировании

Сначала найдите в таблице скрещивание и запишите аллели родителей, затем определите типы их гамет. Сопоставляя гаметы, получите возможные генотипы потомков и уже по ним установите фенотипы. Прочерк означает, что строка описывает поколение или итоговое соотношение, а не отдельный набор родительских аллелей.

Разбор задач

Задача 1

У гороха жёлтая окраска семян доминирует над зелёной. Запишите скрещивание гомозиготного жёлтого растения с гомозиготным зелёным и укажите генотипы и фенотипы F1. В задаче оба родителя гомозиготны, поэтому каждый передаёт потомкам только один вид аллеля. По сочетанию этих аллелей можно определить результат для всего первого поколения.

1. Обозначим доминантный аллель жёлтой окраски A, а рецессивный аллель зелёной окраски a.
2. Запишем родителей: жёлтое растение AA, зелёное — aa. Их гаметы соответственно A и a.
3. Соединим аллели: каждый потомок получает A от первого родителя и a от второго, поэтому генотипы F1 — все Aa.

Ответ: AA × aa; гаметы A и a; в F1 все растения Aa с жёлтыми семенами. Жёлтый фенотип проявляется потому, что в гетерозиготе A доминирует над a.

Задача 2

Гибридные растения Aa скрестили между собой. Определите возможные генотипы и фенотипическое расщепление потомства. Здесь важно учитывать не только то, что оба родителя выглядят одинаково, но и то, что каждый из них несёт рецессивный аллель. Поэтому потомки могут унаследовать два разных аллеля или два одинаковых.

1. Записываем скрещивание: Aa × Aa. Каждый родитель образует гаметы A и a.
2. Составляем сочетания гамет: A с A даёт AA, A с a — Aa, a с A — Aa, a с a — aa.
3. Подсчитываем генотипы: один AA, два Aa и один aa, то есть 1:2:1. При полном доминировании AA и Aa имеют доминантный фенотип, а aa — рецессивный.

Ответ: возможные генотипы — AA, Aa, Aa и aa; генотипическое расщепление 1:2:1, фенотипическое — 3:1. Иными словами, ожидаются три потомка с доминантным признаком на одного с рецессивным, но в небольшой группе это не обязательно будет точным числом.

Задача 3

При скрещивании растения с доминантным фенотипом и рецессивной гомозиготы появились растения с рецессивным признаком. Определите генотип растения с доминантным фенотипом и ожидаемое расщепление. По одному внешнему признаку нельзя сразу узнать, гомозиготен ли доминантный родитель: им может быть как AA, так и Aa. Потомство от скрещивания с aa помогает это выяснить.

1. Запишем рецессивную гомозиготу как aa, а проверяемое растение с доминантным признаком — как A_.
2. Если бы проверяемое растение было AA, все его гаметы несли бы A, и при скрещивании AA × aa все потомки были бы Aa с доминантным признаком.
3. Рецессивные потомки имеют генотип aa, значит, они получили a от каждого родителя. Проверяемое растение способно передавать a, следовательно, его генотип Aa.
4. При скрещивании Aa × aa возможны Aa и aa в равных долях. Ожидаемое фенотипическое расщепление — 1:1.

Ответ: растение с доминантным фенотипом — гетерозигота Aa; ожидаются половина потомков с доминантным и половина с рецессивным признаком. Такой способ проверки генотипа называют анализирующим скрещиванием.

Типичные ошибки

Ошибка — считать, что доминантный аллель обязательно встречается в природе чаще. Такое заключение путает силу проявления аллеля с его распространённостью: доминирование описывает только результат у гетерозиготы. Чтобы проверить себя, спросите, говорит ли условие о частоте аллеля в популяции; если нет, вывод о его распространённости сделать нельзя.

Ошибка — записывать генотип Aa как фенотип. Эту путаницу допускают, потому что в задачах рядом часто указывают и буквенную запись, и признак организма. Проверка простая: генотип отвечает на вопрос «какие аллели есть?», а фенотип — «какой признак наблюдается?». При полном доминировании одному фенотипу могут соответствовать AA и Aa.

Ошибка — помещать в гамету гетерозиготы сразу A и a. Так рассуждают, если забывают, что при образовании гаметы аллели пары расходятся. Проверьте запись: в каждой гамете для данного гена должен стоять один аллель, поэтому у Aa возможны гаметы A и a, но не гамета Aa.

Ошибка — ожидать ровно три доминантных потомка на одного рецессивного при любом скрещивании Aa × Aa. Соотношение 3:1 задаёт вероятности сочетаний, а не обязательный результат маленькой выборки. Чтобы проверить себя, отличайте ожидаемую долю от фактического подсчёта: чем больше потомков, тем вероятнее приближение к расчётному соотношению.

Связь с другими темами

Для понимания моногибридного скрещивания нужны знания о генах, хромосомах, гаметах и оплодотворении. Ген передаётся через гаметы, а при их слиянии потомок получает аллель от каждого родителя. Также важно различать наследуемый генетический вариант и его проявление — фенотип.

Закономерности наследования одного признака дают основу для решения генетических задач и изучения нескольких признаков одновременно. Когда понятны образование гамет и сочетание аллелей, можно переходить к более сложным схемам скрещивания. При этом для каждого гена по-прежнему отдельно учитывают, какие аллели получил потомок.

Что запомнить

• При моногибридном скрещивании рассматривают наследование одного признака.
• Гомозигота имеет одинаковые аллели, гетерозигота — разные.
• В каждую гамету попадает один аллель пары.
• При полном доминировании гетерозигота проявляет доминантный признак.
• При скрещивании AA × aa все потомки F1 имеют генотип Aa.
• При скрещивании Aa × Aa ожидаемое расщепление генотипов в F2 — 1:2:1, фенотипов — 3:1.