З Закономерности наследования признаков, установленные Г. Менделем. Моногибридное скрещивание

Определения и обозначения

Моногибридное скрещивание — скрещивание организмов, различающихся по одной паре альтернативных признаков. Например, у гороха можно сравнивать жёлтую и зелёную окраску семян, не учитывая другие различия. Такой подход нужен, чтобы изучать наследование одного признака и не путать его с влиянием других.

Доминантный признак — признак, проявляющийся у гибрида первого поколения при наличии альтернативного ему признака. Его обозначают заглавной буквой, например A. Это обозначение помогает увидеть, какой вариант определяет внешний вид гибрида.

Рецессивный признак — признак, который не проявляется у гибрида первого поколения при сочетании с доминантным. Его обозначают строчной буквой той же буквы, например a. Такое обозначение напоминает, что признак может сохраняться в наследственном материале, даже если его не видно.

Гибриды первого поколения (F₁) — потомство, полученное от скрещивания родительских организмов (P). В схемах скрещивания P обозначает родителей, G — образуемые ими гаметы, а F₁ и F₂ — первое и второе поколения потомства. Эти обозначения показывают, от какого скрещивания получено каждое поколение.

Как это устроено

Мендель выбрал горох, потому что у него легко различать чёткие варианты признаков, например жёлтые и зелёные семена. Растения можно было скрещивать контролируемо и получать достаточно много потомков для сравнения результатов. Если бы одновременно учитывались многие различия, было бы сложнее понять, с какой особенностью связаны наблюдаемые изменения. Поэтому сначала учёный прослеживал только одну пару альтернативных признаков.

В схемах скрещивания P означает родительские организмы, а G — гаметы, то есть половые клетки, несущие наследственный материал. Буквами F₁ и F₂ отмечают первое и второе поколения потомства. Такая запись помогает шаг за шагом отделить признаки родителей от вариантов, которые передаются через гаметы, и от результатов их сочетания у потомков.

Представим чистые линии растений с противоположными признаками: AA и aa. Первая родительская линия образует гаметы только с A, вторая — только с a, поэтому каждый потомок получает по одному аллелю от каждого родителя и имеет генотип Aa. Все гибриды F₁ одинаковы по этому признаку и проявляют доминантный вариант. Доминантный аллель определяет фенотип гибрида, а рецессивный остаётся в его генотипе.

Когда гибрид образует гаметы, парные аллели расходятся: каждая гамета получает только один из них. Поэтому у Aa возникают гаметы двух типов — с A и с a. При скрещивании двух гибридов эти гаметы сочетаются случайно, и потомки могут получить AA, Aa или aa. Рецессивный вариант снова виден у aa, потому что в такой паре нет доминантного аллеля, который бы его маскировал.

Для скрещивания Aa × Aa возможны четыре равновероятных сочетания гамет: AA, Aa, aA и aa. Поскольку Aa и aA имеют одинаковый генотип, сочетания дают соотношение 1AA:2Aa:1aa. При полном доминировании генотипы AA и Aa проявляют доминантный признак, а aa — рецессивный. Поэтому по внешним признакам получается соотношение 3:1.

Результаты моногибридного скрещивания

Читайте таблицу сверху вниз: сначала проследите, кого скрещивают, затем сравните генотипы и проявляющиеся признаки в каждом поколении. Прочерк означает, что в этой строке указаны генотипы или признаки именно потомства, а не исходных родителей. Соотношение 3:1 относится к фенотипам F₂ при полном доминировании.

Разбор задач

Задача 1. У гороха жёлтая окраска семян доминирует над зелёной. Скрестили чистые линии YY и yy; нужно определить генотипы и окраску семян у F₁. Заглавная Y обозначает доминантный аллель, строчная y — рецессивный. Поскольку линии чистые, каждый родитель образует гаметы только одного типа.

1. Записываем родителей: P: YY × yy.
2. Определяем гаметы: G: Y и y. Каждая гамета несёт только один аллель.
3. Сочетаем аллели: все потомки получают Y от первого родителя и y от второго, поэтому их генотип — Yy.

Ответ: все растения F₁ имеют генотип Yy и жёлтые семена. Зелёный аллель у них сохраняется, но не проявляется из-за доминирования Y.

Задача 2. Гибриды гороха с жёлтыми семенами из F₁ скрестили между собой: Yy × Yy. Нужно найти возможные генотипы и соотношение признаков у F₂. Важно не считать все семена одинаковыми только потому, что родители жёлтые: каждый гибрид образует гаметы Y и y. Сочетания гамет удобно записать в решётку.

1. Записываем гаметы обоих родителей: Y и y у каждого.
2. Составляем сочетания: YY, Yy, yY и yy. Два средних сочетания соответствуют одному генотипу Yy.
3. Получаем генотипическое соотношение 1YY:2Yy:1yy. YY и Yy дают жёлтые семена, а yy — зелёные.

Ответ: по генотипу F₂ расщепляется как 1:2:1, а по фенотипу — как 3 жёлтых к 1 зелёному. Разделение двух соотношений помогает не перепутать наследственные сочетания с видимыми признаками.

Задача 3. От скрещивания двух гибридов получили 320 растений, из них 80 с рецессивным признаком. Нужно проверить ожидаемое расщепление и указать возможные генотипы потомков. Если родители — гибриды Aa, теоретически четверть их потомства имеет генотип aa. Рассчитаем эту долю и сопоставим с наблюдаемым числом.

1. Находим ожидаемую долю рецессивных особей: 320 ÷ 4 = 80.
2. Сравниваем результат с условием: получено 80 растений, значит, доля составляет ровно четверть и соответствует ожидаемому отношению 3:1.
3. Для скрещивания Aa × Aa возможны генотипы AA, Aa и aa в соотношении 1:2:1. Из 320 при таком соотношении ожидаются 80 AA, 160 Aa и 80 aa.

Ответ: результат соответствует ожидаемому расщеплению; возможные генотипы потомков — AA, Aa и aa в соотношении 1:2:1. Совпадение в этой задаче точное, хотя в реальных небольших группах числа могут отклоняться от ожидания.

Типичные ошибки

Ошибка — считать, что рецессивный признак исчезает в F₁. Его не видно у гибрида Aa, поэтому кажется, будто он утрачен, но аллель a остаётся в генотипе и может передаться потомку. Проверка: запишите генотип F₁ и убедитесь, что в нём присутствуют оба аллеля.

Ошибка — путать генотипическое соотношение 1:2:1 с фенотипическим 3:1. Первое учитывает сочетания аллелей, а второе — наблюдаемые признаки, поэтому два генотипа AA и Aa объединяются в одну группу по фенотипу. Проверка: сначала перечислите генотипы потомков, затем определите, какие признаки проявляет каждый.

Ошибка — записывать гамету гибрида Aa как Aa. Так записывают генотип организма, а не гамету: при её образовании парные аллели расходятся, и каждая гамета получает только A или только a. Проверка: в записи одной гаметы от одной пары аллелей должна быть одна буква.

Ошибка — применять расщепление 3:1 к скрещиванию чистых линий. При AA × aa все гибриды F₁ имеют генотип Aa, поэтому проявляют доминантный признак; соотношение 3:1 ожидают в F₂ при скрещивании гибридов. Проверка: определите, какое поколение получают в условии задачи и какие организмы скрещивают.

Связь с другими темами

Для понимания темы нужно знать, что признаки наследуются и что при половом размножении потомок получает наследственный материал от обоих родителей. Представление о гаметах объясняет, как этот материал передаётся и почему потомок может отличаться от родителей. Закономерности Менделя служат основой для изучения наследования нескольких пар признаков и генетики человека. Они также помогают строить схемы и решать задачи, оценивая вероятные результаты скрещиваний.

Что запомнить

• Моногибридное скрещивание изучает наследование одной пары альтернативных признаков.
• При скрещивании чистых линий, различающихся по одной паре признаков, гибриды F₁ единообразны.
• У гибридов F₁ проявляется доминантный признак.
• При образовании гамет аллели одной пары расходятся.
• При скрещивании Aa × Aa генотипы F₂ соотносятся как 1:2:1.
• При полном доминировании фенотипы F₂ соотносятся как 3:1.