§ 32. Наследование одной пары признаков

Определения и обозначения

Моногибридное скрещивание — скрещивание организмов, различающихся по одной паре альтернативных признаков. Например, можно сравнивать растения с жёлтыми и зелёными семенами. Такой способ помогает проследить наследование одного признака отдельно от других. На его примере удобно разбирать основные закономерности передачи наследственной информации.

Доминантный признак — признак, проявляющийся у гетерозиготного организма. Гетерозигота содержит разные аллели одного гена, но при полном доминировании её внешний признак определяется доминантным аллелем. Это понятие помогает понять, почему у гибрида могут не проявляться оба родительских варианта одновременно. Доминантный признак не обязательно чаще встречается в природе.

Рецессивный признак — признак, который у гетерозиготы подавляется доминантным и проявляется при отсутствии доминантного аллеля. Поэтому при полном доминировании он виден у организма с двумя рецессивными аллелями. Это объясняет, как признак может не проявляться у родителей, но появиться у потомка. Для его проявления генотип должен быть aa.

Гомозигота и гетерозигота — организмы с одинаковыми (AA или aa) и разными (Aa) аллелями одного гена. Сочетание аллелей называют генотипом, а заглавной буквой обычно обозначают доминантный аллель, строчной — рецессивный. Различие этих генотипов важно для предсказания потомства. По одному доминантному внешнему признаку нельзя сразу понять, AA перед нами или Aa.

Как это устроено

Для записи скрещивания одному гену присваивают букву, например A. Заглавная A обозначает доминантный аллель, а строчная a — рецессивный вариант того же гена. Генотип записывают двумя буквами, поскольку у организма обычно есть две копии гена: одна получена от каждого родителя. Единая система обозначений помогает не смешивать наследственные варианты с наблюдаемыми признаками.

Если скрестить две гомозиготы AA и aa, первая образует гаметы только с A, а вторая — только с a. Гамета — половая клетка, несущая один аллель данного гена. При оплодотворении аллели объединяются, поэтому каждая зигота получает сочетание Aa. Все потомки F1 оказываются одинаковыми по генотипу и при полном доминировании проявляют доминантный признак.

У гетерозиготы Aa при образовании гамет аллели расходятся, поэтому одна гамета получает A, а другая — a. Это происходит потому, что в половую клетку попадает только одна копия каждого гена. В итоге образуются гаметы двух типов, и при оплодотворении они могут случайно сочетаться с гаметами другого родителя. Записывать в одну гамету одновременно A и a нельзя.

При скрещивании гибридов F1, то есть Aa × Aa, каждый родитель может передать потомку A или a. Возможные сочетания — AA, Aa, Aa и aa: два аллеля одного генотипа возникают в двух разных сочетаниях гамет. Поэтому доли генотипов относятся как 1:2:1. Два из четырёх вариантов — гетерозиготы, один — доминантная гомозигота, один — рецессивная.

При полном доминировании генотипы AA и Aa проявляются одинаково, а рецессивный признак виден только у aa. Поэтому три из четырёх возможных сочетаний дают доминантный фенотип, а одно — рецессивный: получается соотношение 3:1. Это не гарантия, что в каждой небольшой семье распределение будет именно таким. Соотношение показывает вероятности, которые становятся заметнее при большом числе потомков.

Наследование одной пары признаков при полном доминировании

Чтобы пользоваться таблицей, сначала определите генотипы родителей, затем перечислите аллели в их гаметах и составьте возможные сочетания. После этого отдельно подсчитайте генотипы и проявляющиеся признаки. При полном доминировании разные генотипы могут давать один и тот же фенотип.

Разбор задач

Задача 1

У гороха жёлтая окраска семян доминирует над зелёной. Скрестили гомозиготные растения AA и aa. Определите генотип и фенотип потомства F1. Обозначения уже заданы в условии: A — жёлтая окраска, a — зелёная. Нужно выяснить, какие аллели попадут в потомство.

1. Записываем родителей: AA × aa. Первое растение образует гаметы только с A, второе — только с a. Других типов гамет у этих гомозигот нет.
2. Соединяем аллели при оплодотворении: A + a = Aa. Каждый потомок получает по одному аллелю от каждого родителя. Следовательно, все растения F1 имеют генотип Aa.
3. Определяем внешний признак: у гетерозиготы проявляется доминантная окраска. Поэтому семена потомства будут жёлтыми. Ответ: генотип всех потомков Aa, фенотип — жёлтые семена.

Задача 2

Скрестили два растения гороха с жёлтыми семенами, каждое гетерозиготно (Aa). Определите возможные генотипы и соотношение фенотипов потомства. Оба родителя внешне одинаковы, но каждый может передать один из двух аллелей. Поэтому рассматриваем сочетания всех типов их гамет.

1. Записываем скрещивание Aa × Aa. Каждый родитель образует гаметы A и a. В решётке скрещивания по горизонтали и вертикали указываем эти гаметы.
2. Сочетаем их попарно: A с A даёт AA, A с a и a с A дают Aa, а a с a даёт aa. Получаются четыре равновероятных сочетания. Генотипическое соотношение — 1 AA : 2 Aa : 1 aa.
3. Переводим генотипы в признаки: AA и оба варианта Aa дают жёлтые семена, aa — зелёные. Три сочетания из четырёх доминантные, одно рецессивное. Ответ: фенотипическое соотношение жёлтых и зелёных семян — 3:1.

Задача 3

Жёлтосеменное растение скрестили с зелёнозерным и получили половину жёлтых и половину зелёных потомков. Определите возможный генотип жёлтосеменного родителя. Зелёный цвет рецессивен, значит, зелёнозерное растение имеет генотип aa. Проверим оба генотипа, которые могут давать жёлтый фенотип.

1. Если жёлтый родитель AA, его гаметы несут только A. При скрещивании AA × aa все потомки будут Aa и жёлтыми. Такой результат не совпадает с условием.
2. Если жёлтый родитель Aa, он образует гаметы A и a, а зелёный родитель aa — только a. Потомки получат сочетания Aa и aa в равных долях. Это даёт половину жёлтых и половину зелёных растений.
3. Сравниваем расчёт с наблюдаемым результатом. Подходит гетерозиготный генотип Aa. Ответ: жёлтосеменной родитель — Aa; такой способ проверки называют анализирующим скрещиванием.

Типичные ошибки

Ошибка — считать, что доминантный признак обязательно чаще встречается в природе. Так думают, потому что слово «доминантный» звучит как «самый распространённый», но оно описывает проявление аллелей у гетерозиготы. Распространённость признака зависит от того, как часто встречаются соответствующие аллели в популяции. Проверьте себя: доминирование не сообщает, сколько особей несёт аллель.

Ошибка — путать генотипическое соотношение 1:2:1 с фенотипическим 3:1. Первое считают по сочетаниям аллелей, а второе — по внешним признакам. Их смешивают, если не объединяют одинаковые фенотипы AA и Aa. Для проверки переведите каждый генотип в признак: при полном доминировании три сочетания доминантные и одно рецессивное.

Ошибка — записывать в гамету гетерозиготы Aa оба аллеля. Она возникает, если забыть, что половая клетка получает только одну копию гена. Поэтому у Aa есть гаметы A и гаметы a, но нет гамет Aa. Проверьте запись: в каждой гамете должен быть один аллель этой пары.

Ошибка — ожидать точное соотношение 3:1 в любой небольшой семье. Теоретические доли воспринимают как обещание конкретного числа потомков, хотя каждое оплодотворение — отдельное случайное сочетание гамет. На небольшом числе потомков отклонение особенно заметно. Чтобы проверить себя, помните: 3:1 — вероятность, а не обязательный итог каждого скрещивания.

Связь с другими темами

Для понимания скрещивания нужно знать, что признаки связаны с наследственной информацией, а варианты одного гена могут различаться. Эти знания объясняют, почему один признак может иметь альтернативные проявления. Тема также опирается на представление о половых клетках и оплодотворении: гаметы передают аллели, а в зиготе они объединяются. Позже закономерности моногибридного скрещивания помогут разбирать наследование нескольких признаков и решать более сложные генетические задачи.

Что запомнить

• При моногибридном скрещивании рассматривают одну пару альтернативных признаков.
• При полном доминировании гетерозигота проявляет доминантный признак.
• Гамета получает только один аллель каждой пары.
• При скрещивании AA × aa всё поколение F1 имеет генотип Aa.
• При скрещивании Aa × Aa генотипическое соотношение F2 равно 1:2:1.
• При полном доминировании расщепление F2 по фенотипу обычно составляет 3:1.
• Соотношения потомства показывают вероятности, а не гарантируют точное число особей каждого типа.