На этой неделе в ФМШ прошло занятие по подготовке к областной олимпиаде, на котором мы разбирали задачи по генетике из олимпиад прошлых лет. Приведу некоторые решения для тех участников, кто не смог на нем присутствовать.

Здесь рассмотрены задачи, предлагавшиеся на теоретических турах.    

Часть задач из областной олимпиады прошлого года разбиралась раньше – их повторять не буду.   

Если вы неуверенно чувсвтвуете себя с терминологией – посмотрите статью Основы генетики – термины и символика

В обозначениях генотипов запись А_ означает, что на месте прочерка может стоять любой аллель. Например, такая запись используется, если нам надо обозначить фенотипический класс особей с доминантным признаком.

Не будем рассматривать обычное моногибридное скрещивание - оно достаточно подробно разобрано в школьных учебниках, начнем с дигибридных.

Дигибридное скрещивание и взаимодействие неаллельных генов

Задача 1

РЕШЕНИЕ

Отметим сразу, что в условии задачи есть неопределенность - неизвестны генотипы родителей. Но в таких случаях по умолчанию имеется ввиду F₂ от скрещивания двух гомозиготных линий: АА BB × aa bb.

 Число классов при полигибридном скрещивании определяется так: разбиваем на моногибридные, определяем число классов по каждому из моногибридных и полученные числа перемножаем. (Почему так - здесь мы применяем закон теории вероятности: вероятность нужного генотипа по нескольким генам равна произведению вероятностей по каждому из генов, потому что эти события независимые) 

При этом обращаем внимание, спрашивают нас о генотипических классах или фенотипических - их число может быть разным.

По гену с полным доминированием будет два фенотипических класса - А_ и аа.
По гену с неполным - три фенотипических класса - BB, Bb и bb.
Умножаем - получаем 6 классов.

Задача 2

РЕШЕНИЕ

То, что потомки получились одинаковыми говорит о том, что родители были гомозиготами. Теперь рассмотрим все предложенные варианты ответа.

Г) При моногибридном скрещивании потомки могут отличаться от обоих родителей только при неполном доминировании - но тогда родители должны быть разными, АА и аа, а по условию они имеют одинаковый фенотип.

Все остальные случаи относятся к взаимодействию двух пар неаллельных генов, влияющих на один и тот же признак.

В) Рецессивный эпистаз. По определению если ген b эпистатичен по отношению к гену A, то особи генотипа _ _ bb будут иметь фенотип b независимо от генотипа по гену А. Сокращенная запись: b > A,a
Рассмотрим варианты скрещиваний. Если оба родителя имеют генотип bb (при любом генотипе по гену А), то и потомки будут иметь такой же генотип, а значит не будут отличаться по фенотипу от родителей.
Если один из родителей aa BB (фенотип a), а другой - АА bb (фенотип b), то все потомки будут иметь генотип Аa Bb и фенотип А, т.е., отличаться от обоих родителей - это подходит к условию. Но здесь мы должны сделать еще дополнительное предположение - что фенотипы a и b совпадают. Таким образом этот ответ может быть правильным и задача поставлена некорректно, поскольку, как мы увидим дальше, есть еще один верный ответ.

А) Доминантный эпистаз. По определению: если ген B эпистатичен по отношению к гену а, то особи генотипа _ _ B_ будут иметь фенотип B при любом генотипе по гену А. Сокращенная запись: B > A,a. Этот вариант рассмотрите самостоятельно и убедитесь, что он не проходит.

Остается Б). Собственно, формулировка задачи - это и есть определение комплементарности: появление нового фенотипа у носителей сразу двух доминантных аллелей разных генов. Иными словами, если гены А и В определяют значение признака так: генотип А_ bb имеет значение А, а генотип aa B_ - значение В, то у генотипа А_ В_ будет некоторое новое значение признака, не совпадающее ни с А, ни с B.

Таким образом, здесь надо выбирать ответ Б, поскольку он - наиболее верный. При этом мы предполагаем, что А и B по отдельности дают одинаковый фенотип, и родители были АА bb × aa BB.

Еще одна похожая задача:

Задача 3

РЕШЕНИЕ

Сумма отношений 9 + 7 = 16 сразу указывает на то, что скрещивание дигибридное, поэтому ответ А) сразу отпадает.

Б). При сцепленном наследовании двух генов мы бы имели четыре фенотипических класса, так что этот ответ тоже отбрасываем.

Два следующих ответа связаны с взаимодействием генов.
Во всех задачах на расщепление в дигибридном надо помнить, что соотношение генотипов в потомстве от скрещивания дигетерозигот Аа Bb друг на друга всегда одно и то же:

Взаимодействие генов влияет только на фенотипы этих классов - так, что некоторые классы могут иметь одинаковый фенотип.

Теперь вернемся к задаче. Что значит 9 : 7?
9 - это единственный генотипический класс А_ B_ , а 7 - все остальные. Значит все остальные должны иметь одинаковый фенотип. Это возможно только при комплементарности.
При доминантном эпистазе ( B > A,a) одинаковый фенотип имели бы классы А_ B_ и aа B_.
Выбираем ответ Г).

Задача 4

РЕШЕНИЕ

Нам надо найти вероятность генотипа A_ B_ C_ (соответствует фенотипу первого родителя) Разбиваем скрещивание на три моногибридных и находим вероятность нужного генотипа в каждом из них по отдельности.
AA × aa - вероятность А_ равна 1.
Bb × bb - вероятность B_ равна 1/2.
Cc × CC - вероятность C_ равна 1.
Теперь умножаем полученные вероятности: 1 × 1/2 × 1 = 1/2.
Выбираем ответ Г).

Следующие аналогичные задачи решите сами:

 Задача 5

Способ решения - тот же, что в предыдущей задаче. Только там мы считали вероятность фенотипа, а здесь - генотипа. Нужно посчитать эту вероятность для каждого из приведенных скрещиваний, сравнить и выбрать наибольшую.

Ответ на задачу 5

Задача 6

Эта задача совершенно аналогична предыдущей. Решите ее сами, посчитав вероятность нужного гентипа для каждого из скрещиваний.

Ответ на задачу 6

Задача 7

Фенотипы трех экспериментальных популяций растений показаны на следующих графиках.
Три популяции X, Y и Z представляют соответственно поколения:
	а) F1, F2 и F3	б) P, F1 и F2	в) F2, P и F1	г) F3, F1 и F2

РЕШЕНИЕ

Это задача на еще один тип взаимодействия неаллельных генов - полимерию. Об этом можно догадаться, поскольку речь о количественном признаке (высота растения) и в одном из поколений у нас 5 фенотипических классов - а нечетное число классов характерно для полимерии.

Определение полимерии: значение признака определяется общим числом доминантных аллелей в двух или более локусах. В данном случае на признак влияет два гена, обозначим их А и B. Тогда 5 фенотипических классов - это генотипы с количеством доминантных аллелей в двух локусах равным 0 (aa bb), 1 (Aa bb или aa Bb), 2 (АА bb или Аа Bb), 3 и 4.

Что здесь будет F₁ легко догадаться - где только один фенотипический класс. Соответственно Y – родители (aa bb × AA BB),  Z - первое поколение (Аа Bb), а X - второе поколение. Ответ - В.

Задача 8

РЕШЕНИЕ

Это дигибридное скрещивание, но не стандартное. Мы видим, что расщепление не 9 : 3 : 3 : 1, а значит это НЕ потомство двух дигетерозигот Аа Bb.

Первый шаг - определяем, какое же это расщепление. В дигибридном скрещивании максимальное число ячеек решетки Пеннета равно 16, а значит нам надо определить, какое число потомков приходится на одну ячейку.

Считаем общую численность потомства и делим на 16.   81 : 16 = 5 (округлили до целых) Теперь делим на это число численность каждого класса - и получим расщепление 6 : 6 : 2 : 2, или что то же - 3 : 3 : 1 : 1.

Опять мысленно разбиваем на моногибридные и смотрим отдельно по каждому признаку. По цвету (желтый-зеленый) расщепление 3 : 1, по морщинистости - 1 : 1. А это значит, что по гену Y оба родителя были гетерозиготами, а по гену R - анализирующее скрещивание.
Ответ - А.