§49. Моногибридное скрещивание

Определения и обозначения

Моногибридное скрещивание — скрещивание организмов, различающихся по одной паре альтернативных признаков. Такими признаками могут быть жёлтая и зелёная окраска семян. Метод нужен, чтобы проследить наследование одной пары признаков, не усложняя задачу другими генами.

Аллель — одна из альтернативных форм одного гена. Аллели обозначают одной латинской буквой: доминантный обычно прописной, например A, а рецессивный — строчной, например a. Такое обозначение помогает быстро записывать генотипы и отслеживать передачу аллелей потомкам.

Гомозигота — организм с двумя одинаковыми аллелями одного гена: AA или aa. В первом случае он несёт два доминантных аллеля, во втором — два рецессивных. Знание гомозиготности позволяет определить, какие аллели попадут в гаметы.

Гетерозигота — организм с двумя разными аллелями одного гена: Aa. Он имеет доминантный и рецессивный аллели, поэтому при полном доминировании проявляет доминантный признак. Гетерозиготность особенно важна при объяснении расщепления признаков во втором поколении.

Как это устроено

В моногибридном скрещивании выбирают одну пару альтернативных признаков, потому что так можно проследить судьбу только одного гена. Если одновременно учитывать несколько пар признаков, взаимные сочетания резко увеличивают число вариантов. Прописная и строчная буквы показывают не «силу» гена, а принятое различие между доминантным и рецессивным аллелями.

Состав гамет определяют по генотипу родителя. Гомозигота AA образует только гаметы A, гомозигота aa — только гаметы a, а гетерозигота Aa — гаметы A и a. В гамету попадает лишь один аллель из пары, потому что при образовании половых клеток число хромосом уменьшается вдвое.

При скрещивании AA и aa каждый потомок получает аллель A от первого родителя и аллель a от второго. Поэтому все зиготы имеют одинаковый генотип Aa. При полном доминировании у всех гибридов F1 проявляется доминантный фенотип, хотя каждый из них несёт также скрытый рецессивный аллель.

Если скрестить гибриды Aa между собой, каждый родитель образует гаметы двух типов: A и a. При их случайном сочетании возникают варианты AA, Aa, Aa и aa. Именно появление рецессивной гомозиготы aa означает расщепление признаков во втором поколении F2.

Четыре равновероятных сочетания дают один вариант AA, два варианта Aa и один вариант aa, поэтому генотипическое соотношение равно 1:2:1. При полном доминировании AA и Aa имеют один и тот же доминантный фенотип. Значит, три потомка из четырёх будут доминантными, а один — рецессивным, то есть фенотипическое соотношение составит 3:1.

Схема моногибридного скрещивания и результаты поколений

Таблицу удобно читать сверху вниз: сначала определяют генотипы родителей, затем их гаметы и возможные генотипы потомков. После этого генотипы переводят в фенотипы с учётом доминирования. При анализирующем скрещивании появление рецессивного потомства помогает выявить гетерозиготу.

Разбор задач

Задача 1

У гороха жёлтая окраска семян A доминирует над зелёной a. Определим генотипы и фенотипы потомства при скрещивании AA × aa.

1. Записываем гаметы: родитель AA образует только A, а родитель aa — только a.
2. Объединяем гаметы: A + a дают зиготу Aa. Все возможные зиготы одинаковы.
3. Переводим генотип в фенотип: у Aa проявляется доминантная жёлтая окраска.

Ответ: всё потомство имеет генотип Aa и жёлтые семена. Генотипического и фенотипического расщепления в F1 нет.

Задача 2

У морских свинок чёрная окраска шерсти B доминирует над белой b. Найдём расщепление при скрещивании Bb × Bb.

1. Каждый родитель образует гаметы B и b. Размещаем гаметы одного родителя по строке, другого — по столбцу решётки Пеннета.
2. Получаем сочетания BB, Bb, Bb и bb. Их доли равны 1, 2, 1.
3. BB и Bb дают чёрную шерсть, а bb — белую, поскольку рецессивный признак проявляется только в гомозиготе.

Ответ: генотипическое расщепление — 1 BB : 2 Bb : 1 bb, фенотипическое — 3 чёрных : 1 белая особь.

Задача 3

У растения с доминантным высоким стеблем неизвестен генотип: TT или Tt. При скрещивании с карликовым растением получено 50% высоких и 50% карликовых потомков.

1. Карликовое растение имеет рецессивный генотип tt. Неизвестное растение скрещивают с ним.
2. Если бы неизвестный родитель был TT, всё потомство получило бы T и было бы высоким.
3. Появление карликовых растений возможно только при передаче аллеля t от неизвестного родителя, значит, он образует гаметы T и t.

Ответ: неизвестное растение гетерозиготно, его генотип Tt. Скрещивание Tt × tt даёт 50% Tt высоких и 50% tt карликовых потомков.

Типичные ошибки

Смешивают генотип и фенотип: одинаковый доминантный фенотип может соответствовать AA и Aa. Ошибка возникает, когда внешний признак принимают за точную запись наследственного материала. Проверка: для доминантного признака всегда рассматривайте два возможных генотипа.

Записывают в гаметы оба аллеля родительской пары. Так делают, забывая о сокращении числа хромосом при образовании половых клеток. Проверка: в каждой гамете должен быть только один аллель данного гена.

Считают соотношение 1:2:1 фенотипическим. При полном доминировании Aa и AA выглядят одинаково, поэтому фенотипы соотносятся как 3:1. Проверка: сначала выпишите генотипы, затем объедините одинаковые фенотипы.

Забывают, что соотношения 3:1 и 1:2:1 вероятностны. В небольшой группе потомков фактические числа могут отличаться от теории из-за случайности. Проверка: воспринимайте эти числа как ожидаемые доли, особенно хорошо заметные в многочисленном потомстве.

Связь с другими темами

Для понимания темы нужны знания о строении клетки и роли хромосом, а также понятия «ген», «признак», «гамета» и «зигота». Моногибридное скрещивание служит основой для изучения дигибридного скрещивания и других закономерностей наследования. Его методы применяют при решении генетических задач и расчёте вероятности передачи признаков.

Что запомнить

• Моногибридное скрещивание изучает наследование одной пары альтернативных признаков.
• Аллели одного гена обозначают одной буквой: доминантный — прописной, рецессивный — строчной.
• Гомозигота содержит одинаковые аллели, а гетерозигота — разные.
• При скрещивании AA × aa всё поколение F1 имеет генотип Aa.
• При скрещивании Aa × Aa генотипическое расщепление равно 1:2:1.
• При полном доминировании фенотипическое расщепление в F2 равно 3:1.
• Анализирующее скрещивание проводят с рецессивной гомозиготой aa.