"Биология. Введение в общую биологию и экологию", Каменский А.А., Крискунов Е.А., Пасечник В.В.
Взаимодействие генов — совместное влияние генов на признак. Оно объясняет, почему результат наследования не всегда сводится к привычным соотношениям 3:1 и 9:3:3:1. Аллели одного гена могут проявляться по-разному, а гены из разных участков хромосом — дополнять или подавлять друг друга. Понимание этих закономерностей помогает предсказывать фенотип потомства и разбирать задачи по генетике.
Текст подготовлен нейронной сетью по теме параграфа и не заменяет учебник — важные факты и формулировки сверяйте с ним.
Взаимодействие генов — это зависимость проявления признака от совместного действия одного или нескольких генов. Оно показывает, почему один и тот же генотип не всегда можно оценить, не учитывая другие гены. Это понятие нужно, чтобы объяснять разнообразие фенотипов и верно находить соотношения потомков в задачах. Например, окраска может определяться сразу несколькими генами.
Аллельное взаимодействие генов — взаимодействие разных аллелей одного гена, то есть вариантов, занимающих одинаковые участки парных хромосом. К нему относятся полное и неполное доминирование. При разборе важно установить, как именно проявляется гетерозигота: так можно понять, совпадает ли её признак с признаком одной из гомозигот или отличается от них. Обычно аллели обозначают одной буквой, например A и a.
Неаллельное взаимодействие генов — совместное влияние на признак генов, расположенных в разных участках хромосом. Каждый из таких генов имеет свои аллели, поэтому для записи генотипа используют разные буквы, например A/a и B/b. Это понятие необходимо, когда фенотип зависит от сочетания нескольких генов. К таким случаям относятся комплементарность, эпистаз и полимерия.
Эпистаз — взаимодействие неаллельных генов, при котором аллель одного гена подавляет проявление аллелей другого. Подавляющий ген называют эпистатическим, а подавляемый — гипостатическим. Эпистаз важно распознать, потому что генотип, который обычно влиял бы на признак, может оказаться незаметным в фенотипе. Поэтому при решении задачи нужно проверять сочетания генов в указанном условии порядке.
При полном доминировании у гетерозиготы Aa проявляется доминантный аллель A, а действие рецессивного a не видно. Поэтому Aa и AA имеют одинаковый фенотип, хотя их генотипы различаются. Причина в том, что одного доминантного аллеля достаточно, чтобы определить признак. При скрещивании Aa × Aa генотипы распределяются как 1 AA : 2 Aa : 1 aa, но первые две группы выглядят одинаково, и фенотипическое расщепление становится 3:1.
При неполном доминировании одного аллеля недостаточно, чтобы полностью скрыть действие другого. Поэтому гетерозигота Aa занимает промежуточное положение между AA и aa: например, при красной и белой окраске цветок Aa может быть розовым. При скрещивании Aa × Aa снова появляются генотипы AA, Aa и aa в соотношении 1:2:1. Но теперь все три генотипа различаются по фенотипу, поэтому расщепление по признаку также равно 1:2:1.
При комплементарности признак возникает только тогда, когда в генотипе есть нужные доминантные аллели нескольких генов. Например, если окраска требует сочетания A_B_, наличие доминантного аллеля лишь у одного гена не обеспечивает её проявления. В скрещивании AaBb × AaBb сочетание A_B_ встречается у 9/16 потомков, а остальные 7/16 не окрашены. Так происходит потому, что отсутствие необходимого звена в любой из двух генетических «ступеней» мешает получить окраску.
При эпистазе один ген изменяет или полностью скрывает результат действия другого. Например, рецессивное сочетание ee может задавать жёлтую окраску независимо от того, есть ли в гене B аллели B или b. Поэтому сначала выделяют потомков ee, а затем среди остальных различают группы B_E_ и bbE_. В таком случае при скрещивании дигетерозигот получается соотношение фенотипов 9:3:4, а не классическое 9:3:3:1.
При полимерии несколько генов сходного действия влияют на один признак, часто усиливая его проявление. Тогда выраженность признака зависит от общего числа аллелей, которые увеличивают его, а не только от наличия одного доминантного варианта. Например, чем больше таких аллелей у растения, тем интенсивнее может быть окраска. Поэтому потомство может образовывать ряд промежуточных вариантов, а не несколько чётко разделённых фенотипических групп.
| Вид взаимодействия | Какие гены взаимодействуют | Как проявляется признак у гетерозиготы или при сочетании генов | Пример расщепления при скрещивании |
|---|---|---|---|
| Полное доминирование | Аллели одного гена | Гетерозигота похожа на доминантную гомозиготу | 3:1 по фенотипу при Aa × Aa |
| Неполное доминирование | Аллели одного гена | У гетерозиготы промежуточный фенотип | 1:2:1 по фенотипу при Aa × Aa |
| Комплементарность | Неаллельные гены | Признак проявляется при наличии нужных доминантных аллелей, например A_B_ | 9:7 при AaBb × AaBb в стандартном случае |
| Эпистаз | Неаллельные гены, один подавляет другой | Подавляющее сочетание меняет проявление другого гена | 9:3:4 при рецессивном эпистазе в стандартном случае |
| Полимерия | Несколько генов сходного действия | Выраженность часто зависит от общего числа влияющих аллелей | При двух парах генов возможно 1:4:6:4:1 по степени выраженности |
В таблице сначала найдите тип взаимодействия, а затем проверьте, какие генотипы дают каждый фенотип. Указанные соотношения относятся к типовым условиям скрещивания, например к скрещиванию гетерозигот. В конкретной задаче руководствуйтесь её описанием признака и генотипами родителей.
У растения красная окраска неполно доминирует над белой; скрестили два растения с розовыми цветками. Нужно определить генотипы родителей и соотношение красных, розовых и белых потомков. Обозначим аллель красной окраски буквой A, белой — a. При неполном доминировании розовый цвет соответствует гетерозиготе Aa.
Ответ: генотипы родителей Aa и Aa; ожидаемое соотношение красных, розовых и белых растений — 1:2:1.
Для появления окраски необходимы доминантные аллели обоих генов: A_B_. Скрещивают AaBb × AaBb; требуется найти соотношение окрашенных и неокрашенных потомков. Здесь недостаточно проверить только ген A или только ген B. Окрашенный фенотип возможен, лишь если у потомка есть хотя бы один A и хотя бы один B.
Ответ: окрашенные и неокрашенные потомки ожидаются в соотношении 9:7.
У животных B_E_ соответствует чёрной шерсти, bbE_ — коричневой, а ee — жёлтой независимо от аллелей гена B. При скрещивании BbEe × BbEe нужно определить расщепление по окраске. Сначала следует найти сочетание ee, которое скрывает влияние гена B. Затем среди остальных животных разделить генотипы с E_ на чёрные и коричневые.
Ответ: чёрные : коричневые : жёлтые = 9:3:4.
Ошибка — считать, что любая гетерозигота фенотипически похожа на доминантную гомозиготу. Так рассуждают, перенося правило полного доминирования на все случаи. При неполном доминировании гетерозигота имеет промежуточный фенотип. Проверьте себя: если в условии сказано, что признак промежуточный, нельзя объединять гетерозиготу с доминантной гомозиготой.
Ошибка — автоматически записывать для любого скрещивания расщепление 3:1 или 9:3:3:1. Эти соотношения относятся к определённым условиям и не учитывают объединение фенотипов или подавление генов. При взаимодействии генов, например, может получиться 9:7 или 9:3:4. Проверьте, какие генотипы соответствуют каждому фенотипу, прежде чем считать итоговые доли.
Ошибка — считать эпистаз другим названием доминирования. Такое смешение возникает потому, что в обоих случаях один аллель может скрывать действие другого. Но доминирование относится к аллелям одного гена, а эпистаз — к разным генам. Для проверки посмотрите на обозначения: A и a — аллели одного гена, A/a и B/b — разные гены.
Ошибка — определять фенотип только по одному гену, не проверяя остальные. Так можно упустить необходимое условие комплементарности или подавление при эпистазе. В результате генотип будет отнесён не к той фенотипической группе. Перед ответом выпишите правило для каждого фенотипа и проверьте все участвующие гены.
Чтобы разбирать взаимодействие генов, нужно знать, что такое ген, аллель, генотип, фенотип, гомозигота и гетерозигота. Также пригодятся правила записи скрещиваний и умение составлять гаметы. Решение задач опирается на навыки моногибридного и дигибридного скрещивания: сначала находят возможные генотипы потомства, а затем устанавливают их фенотипы. Позже эти знания помогают изучать количественные признаки, генетику человека и причины разнообразия фенотипов.
Чем взаимодействие аллельных генов отличается от взаимодействия неаллельных?
Аллельные гены — это разные варианты одного гена, занимающие соответствующие участки хромосом. Их взаимодействие проявляется, например, в полном или неполном доминировании. Неаллельные гены находятся в разных участках и совместно влияют на признак, как при комплементарности или эпистазе.
Почему при неполном доминировании фенотипическое расщепление у потомства равно 1:2:1?
При скрещивании двух гетерозигот каждый родитель образует гаметы с одним из двух аллелей. Потомство получает генотипы в соотношении 1:2:1: две гомозиготы и гетерозигота. Поскольку все три генотипа имеют разные фенотипы, такое же соотношение получается по признаку.
Почему при взаимодействии генов меняются привычные соотношения 3:1 и 9:3:3:1?
Эти соотношения возникают при определённых условиях и предполагают, что генотипы можно различить по отдельным признакам без влияния других генов. При взаимодействии несколько генотипических классов могут давать один фенотип или один ген подавляет проявление другого. Поэтому группы потомков объединяются, и фенотипическое соотношение меняется.
Как понять, какой ген подавляет другой при эпистазе?
Сравнивают, какие сочетания генотипов соответствуют каждому фенотипу в условии задачи. Если наличие определённого аллеля одного гена меняет или скрывает эффект другого гена, это аллель первого гена выступает подавляющим. Например, генотип ee может задавать жёлтую окраску независимо от аллелей B.
Как определить фенотип потомка, если на признак влияют сразу несколько генов?
Сначала определяют генотип потомка по каждому из участвующих генов, а затем применяют правило их взаимодействия. При комплементарности проверяют, есть ли необходимые доминантные аллели во всех генах; при эпистазе — не присутствует ли подавляющее сочетание. При полимерии учитывают число аллелей, усиливающих признак.
Взаимодействие генов
