§ 24. Моногибридное скрещивание. Закон доминирования

Определения и обозначения

Моногибридное скрещивание — скрещивание организмов, различающихся по одной паре альтернативных признаков. Например, можно сравнить растения с жёлтыми и зелёными семенами. Такое ограничение помогает проследить наследование именно этой пары признаков, не отвлекаясь на другие.

Аллель — один из вариантов гена, определяющих развитие альтернативных признаков. Например, один аллель может быть связан с жёлтой окраской семян, а другой — с зелёной. Аллели обозначают буквами, чтобы записывать наследственную информацию и разбирать скрещивания.

Доминантный аллель — аллель, проявляющийся в признаке гетерозиготного организма. Гетерозигота имеет два разных аллеля одного гена, например Aa. Доминантный аллель обычно обозначают заглавной буквой, и это помогает понять, какой признак будет виден.

Рецессивный аллель — аллель, проявляющийся в признаке только при отсутствии доминантного аллеля. Его обозначают строчной буквой, например a. Благодаря этому обозначению можно отличить скрытый у гетерозиготы аллель от проявившегося признака.

Как это устроено

Для моногибридного опыта выбирают организмы, у которых различается одна пара признаков, например окраска семян. Сначала определяют, какие именно варианты сравнивают, и условно называют их альтернативными. Затем аллели обозначают одной и той же буквой: заглавной для доминантного варианта, строчной для рецессивного. Так запись показывает, что речь идёт об одном гене, а не о двух разных признаках.

Родительские организмы должны устойчиво передавать выбранный признак потомству, то есть быть гомозиготами. У такой особи два одинаковых аллеля: доминантная гомозигота записывается AA, рецессивная — aa. Если бы у родителя были разные аллели, он мог бы передать потомкам разные варианты гена. Гомозиготность делает исходные генотипы понятными и позволяет связать результат опыта с конкретными аллелями.

При скрещивании AA и aa первый родитель образует гаметы только с аллелем A, а второй — только с аллелем a. Гаметы — половые клетки, каждая из которых несёт один аллель данного гена. После их слияния каждый гибрид получает генотип Aa. В гетерозиготе доминантный аллель проявляется, поэтому все гибриды имеют одинаковый доминантный фенотип.

Закон доминирования формулируют так: при скрещивании гомозиготных организмов, различающихся по одной паре альтернативных признаков, гибриды первого поколения единообразны и проявляют доминантный признак. Проявившийся признак называют доминантным, а скрытый у гибридов — рецессивным. Такой вывод относится к указанным условиям скрещивания, а не ко всем возможным сочетаниям родителей. По внешнему виду F₁ можно установить, какой признак доминирует, если известно, что родители были гомозиготны.

Единообразие гибридов не означает, что рецессивный аллель исчез. Генотип Aa содержит и A, и a, хотя фенотип определяется доминантным аллелем. При образовании гамет аллели разделяются, поэтому рецессивный вариант может перейти к потомству. Значит, фенотип показывает проявившийся признак, а генотип — сочетание аллелей организма.

Моногибридное скрещивание гомозиготных родителей

Читайте таблицу сверху вниз: сначала записаны генотипы родителей, затем аллели, которые попадают в гаметы, и результат их сочетания. Обозначения AA и aa показывают гомозиготность родителей, а Aa — гетерозиготность гибридов. Генотип описывает аллели, а признак в последнем столбце — то, что проявляется внешне.

Разбор задач

Задача 1. У гороха жёлтая окраска семян доминирует над зелёной. Нужно обозначить аллели и записать скрещивание гомозиготного жёлтого растения с гомозиготным зелёным. Начинаем с того, что связываем оба варианта окраски с аллелями одного гена.

1. Обозначим A — доминантный аллель жёлтой окраски, a — рецессивный аллель зелёной окраски.
2. Запишем генотипы родителей: жёлтое гомозиготное растение — AA, зелёное — aa.
3. Укажем гаметы: первое растение образует гаметы A, второе — a. При скрещивании AA × aa все потомки получают генотип Aa.

Ответ: P: AA × aa; гаметы: A и a; F₁: 100% Aa. У всех гибридов семена будут жёлтыми, поскольку A доминирует над a. Зелёный аллель при этом присутствует в генотипе каждого гибрида.

Задача 2. Скрещивают гомозиготное высокое растение с гомозиготным низким; высокий рост доминирует. Нужно определить генотип и фенотип F₁. Решаем так же, как задачу об окраске: заменяем обозначения признаков, сохраняя схему наследования.

1. Обозначим A — аллель высокого роста, a — аллель низкого роста.
2. Запишем генотипы родителей: AA × aa, так как оба растения гомозиготны.
3. Гаметы несут соответственно A и a, поэтому все гибриды получают генотип Aa. В каждом таком генотипе проявляется высокий рост.

Ответ: генотип всего потомства F₁ — Aa, фенотип — высокие растения. Рецессивный аллель низкого роста у гибридов есть, но он не определяет их внешний признак. Единообразие результата следует из гомозиготности родителей и доминирования высокого роста.

Задача 3. При скрещивании красноцветковых и белоцветковых растений всё F₁ оказалось красноцветковым; красная окраска доминирует. По результату нужно объяснить наследование и установить возможные генотипы. Условие о гомозиготности родителей здесь прямо не дано, поэтому сначала проверим, какой вывод позволяет сделать единообразие потомства.

1. Обозначим A — доминантный аллель красной окраски, a — рецессивный аллель белой.
2. Если родители гомозиготны, их генотипы AA и aa. Они образуют гаметы A и a, поэтому каждый гибрид F₁ имеет генотип Aa.
3. У всех гибридов проявляется красная окраска, так как A доминирует. Наличие аллеля a объясняет, почему единообразие по фенотипу не означает утраты белой окраски как наследственного варианта.

Ответ: при стандартной схеме закона доминирования родители имеют генотипы AA и aa, а гибриды F₁ — Aa и красные цветки. Наблюдение за одним только фенотипом не всегда доказывает точный генотип родителей: вывод AA × aa следует делать при условии, что родительские растения гомозиготны. Рецессивный аллель a сохраняется у красных гибридов.

Типичные ошибки

Ошибка: считать, что доминантный признак обязательно чаще встречается в природе. Её допускают потому, что слово «доминантный» звучит как указание на распространённость, хотя оно описывает проявление аллеля у гетерозиготы. Проверьте себя: доминирование устанавливают сравнением фенотипа Aa с фенотипом aa, а не подсчётом организмов в природе.

Ошибка: называть рецессивный признак слабым и думать, что он исчезает. Такое представление возникает из-за того, что у гетерозиготы рецессивный аллель не виден. Проверка проста: запишите генотип гибрида Aa — в нём сохраняются оба аллеля, хотя проявляется только доминантный признак.

Ошибка: записывать гибрид F₁ как гомозиготу, потому что все гибриды выглядят одинаково. Одинаковый фенотип показывает лишь общий внешний признак, но не означает одинакового сочетания аллелей с точки зрения гомозиготности. Проверьте схему: от родителей AA и aa потомок получает A и a, значит, его генотип — Aa.

Ошибка: считать, что закон доминирования гарантирует единообразие потомства при любом скрещивании. Её допускают, забывая условия, при которых сформулирован закон: родители должны быть гомозиготными и различаться одной парой альтернативных признаков. Перед выводом проверьте генотипы родителей и число рассматриваемых пар признаков.

Связь с другими темами

Для понимания скрещивания нужно знать, что признаки связаны с генами, а потомки получают наследственный материал от обоих родителей. Это помогает объяснить, почему у гибрида есть два аллеля одного гена. Моногибридная схема станет основой для изучения расщепления признаков во втором поколении и других правил Менделя. Обозначения аллелей и генотипов также используют при решении задач и составлении схем скрещивания.

Что запомнить

• Моногибридное скрещивание рассматривает одну пару альтернативных признаков.
• Аллели одного гена обозначают буквами, например A и a.
• Доминантный аллель проявляется у гетерозиготы.
• Рецессивный признак проявляется при отсутствии доминантного аллеля.
• При скрещивании гомозиготных родителей, различающихся одной парой альтернативных признаков, гибриды F₁ единообразны по этому признаку.
• Единообразие фенотипа F₁ не означает, что рецессивный аллель утрачен.