Эпистатическое взаимодействие генов Е и А

Здравствуйте, уважаемые читатели блога репетитора биологии по Скайпу  biorepet-ufa.ru.

Сразу должен оговориться, хотя во всех предлагаемых к рассмотрению ниже решениях задач по генетике фигурирует слово «хорек», совершенно неправомочно нашими российскими хорьководами воспринимать эту информацию серьезно.

Некоторых  окрасов, приводимых в задачах как модели конкретных скрещиваний,   у «наших» хорьков  не существует. Но когда-то в Европе не было ни картофеля, ни колорадского жука (но они же были).

Так вот,  видимо  данные обозначения окрасов хорьков «выплыли» из англоязычных источников, но я уверен, что  они никогда не будут столь популярны в наших задачниках по генетике как задачи про  рогатых коров, гималайских кроликов или лысых гемофиликов и дальтоников.

Но поскольку эти задачи предлагаются к решению  по генетике  для студентов  по теме взаимодействия неаллельных генов, я, как репетитор по биологии,  должен помочь разьяснить как их надо решать.

1. Может ли родиться рыжий «хорек» у родителей другого окраса? Может ли родиться не рыжий хорек у рыжих родителей? Напишите генотипы предполагаемых родителей и тем самым обоснуйте свой ответ.

2. При скрещивании «хорька» с окрасом «Агути» с «хорьком» со сплошным окрасом получили потомство  «Агути». Какие окрасы следует ожидать от скрещивания между собой потомков первого поколения? Каково будет расщепление по фенотипам и генотипам?

3. При скрещивании рыжего «хорька» с «хорьком» окраса агути в первом поколении все щенки имели окрас агути. Какое следует ожидать потомство от скрещивания «хорьков» второго поколения между собой? Каковы генотипы родителей и потомков?

4. При скрещивании двух «хорьков» окраса «Агути» в первом поколении все щенки были «Агути». Во втором поколении появились рыжие «хорьки». Как это можно объяснить? Какова доля рыжих «хорьков»? Каковы генотипы родителей и потомства?

5. При скрещивании двух «хорьков» с протяженным (сплошным) не рыжим окрасом в потомстве было получено 9 щенят с двумя типами окраса: протяженного не рыжего окраса и окраса «Gold» (рыжие). Предположите, сколько было щенят каждого окраса. Каковы генотипы родителей и потомства?

                                    В чем суть решения подобных задач

Дело в том, что  за окраску меха (масти) у животных (признак один — цвет шерсти) могут отвечать разные пары генов. И проявление окраски уже будет зависеть не только от взаимодействия аллельных генов между собой (доминантность, рецессивность, неполное доминирование), но и от взаимодействия друг с другом этих разных неаллельных генов.

То есть, получается, что хотя мы и изучаем наследование какого-то одного признака (как при могогибридном скрещивании), но поскольку он представлен разными парами аллельных генов,  расщепление в потомстве в случае скрещивания дигетерозигот друг с другом будет происходить как при дигибридном скрещивании, но по формуле, отличной от  9 : 3 : 3 : 1.

Так вот, рассматриваемые ниже решения задач  по наследованию окраски меха у  хорьков,  помогут лучше разобраться в одном из типов доминантного эпистаза, протекающего при скрещивании дигетерозигот по формуле расщепления  признака  по фенотипу  9 : 3 : 4.

                                          Гены локуса Extension

Известно, что окрасы меха многих видов млекопитающих определяются сочетанием двух основных типов пигмента — темного и рыжего.

Темный пигмент зависит от наличия в организме белка эумеланина. Синтез эумеланина определяется доминантным геном Е, расположенном в локусе Extension. При наличии одного или двух генов Е рождается особь со сплошным темным мехом.

Рыжий пигмент зависит от наличия белка феомеланина, синтез которого определяется рецессивным геном е, расположенным в том же локусе. При наличии двух генов е (ее) рождаются особи с рыжей окраской шерсти.

Таким образом, возможны следующие сочетания генов локуса Extension:
ЕЕ или Ее — сплошной темный окрас;
ее — рыжий окрас.

                                            Гены локуса Агути

Гены, расположенные в локусе агути, отвечают за проявление неравномерного распределения темного пигмента в шерсти разных участков тела животного.

Доминатный аллель А при наличии гена Е в процессе эмбриогенеза переключает часть меланоцитов на синтез рыжего пигмента и шерсть станет неоднородная по окраске — агути.

В то же время наличие этого доминантного аллеля А в генотипе рыжей особи никак не отразится на изменении её фенотипа!

Рецессивный аллель а-малое не мешает распределению сплошной темной окраски по всему телу. Поэтому с учетом влияния на проявление окраски меха двух разных генов Е и А, генотипы особей с разной окраской будут записываться так:

ЕЕаа или Ееаа — сплошной темный окрас (то есть в общем виде Е-аа);

ЕЕАА, ЕЕАа, ЕеАА, ЕеАа — агути (в общем виде Е—А-);

ееАА, ееАа, ееаа — рыжий (ее— -).

Так к какому же типу взаимодействия неаллельных генов относится такой тип наследования?

Очевидно, что это доминантный эпистаз. Речь идет о доминантном ЭПИСТАТИЧЕСКОМ действии гена А (локуса «Агути«) на ген Е. Ген Е ответственен за проявление сплошной темной окраски меха, а в присутствии с А  происходит снижение синтеза пигмента темного цвета и местами окраска будет какая-то светлая, может быть рыжая (только местами, то есть не однотонная, которую и называют в этом случае «агути«).

Ген Е в рецессивном состоянии, то есть ее — дает рыжую шерсть, поэтому даже при наличии в  генотипе организмов с двумя ее еще и аллеля А-большое фенотипически ничего не изменится — шерсть останется рыжая).

Для лучшего понимания закономерностей наследования окраски шерсти у животных, рассмотрим решение некоторых конкретных заданий.

1. Может ли родиться рыжий «хорек» у родителей другого окраса? Может ли родиться не рыжий хорек у рыжих родителей? Напишите генотипы предполагаемых родителей и тем самым обоснуйте свой ответ.

а) Может ли родиться рыжий от любых не рыжих?   Может:

1) если оба родителя агути гетерозиготные по гену Е, например ЕеА— х ЕеА— , то от такого скрещивания одна четвертая часть потомства будет ееА— , то есть рыжие;

2) если оба родителя со сплошным окрасом и оба гетерозиготы по гену Е, например Ееаа х Ееаа, то четвертая часть потомства будут ееаа — рыжие;

3) если один из родителей со сплошным окрасом, а второй агути, но оба гетерозиготны по гену Е, например Ееаа х ЕеА— , то четвертая часть потомства будут ее— —  — рыжие.

б) Может ли родиться не рыжий у рыжих родителей?

Нет, не может, так как все рыжие обязательно несут аллельные гены ее в гомозиготном состоянии и поэтому от скрещивания ее— —  х  ее— — никак не появится аллель Е.

2. При скрещивании «хорька» с окрасом «Агути» с «хорьком» со сплошным окрасом получили потомство  «Агути». Какие окрасы следует ожидать от скрещивания между собой потомков первого поколения? Каково будет расщепление по фенотипам и генотипам?

…..Так как от скрещивания агути Е—А— с «хорьком» со сплошным окрасом Е-аа получили только агути Е—А-, то второй аллель гена А у потомства мог быть только а-малое, то есть генотип потомства Е—Аа.

Какие окрасы следует ожидать от скрещивания между собой потомков первого поколения?

а) Если оба родителя были гомозиготны по гену Е, то от скрещивания ЕЕАа х ЕЕАа, получим: 1ЕЕАА : 2ЕЕАа : 1ЕЕаа, то есть 1 : 2 : 1 по генотипу и 3 : 1 по фенотипу (на 3 особи с окраской агути приходится 1 особь со сплошным окрасом).

б) Если один из родителей гетерозиготен по гену Е, то от скрещивания ЕеАа х ЕЕАа получим: гаметы первого родителя ЕА, Еа, еА, еа. Гаметы второго — ЕА, Еа.

Потомство 1ЕЕАА : 2ЕЕАа : 1ЕеАА : 2ЕеАа : 1ЕЕаа : 1 Ееаа, то есть 1:2:1:2:1:1 по генотипу и (6:2), то есть 3:1 по фенотипу (на 3 особи с окраской агути приходится 1 особь со сплошным окрасом).

в) Если оба родителя гетерозиготны по гену Е, то от скрещивания ЕеАа  х  ЕеАа получим по четыре сорта гамет и для удобства наблюдения расщепления в потомстве необходимо построить решетку Пеннета 4х4:

Потомство: 1ЕЕАА:2ЕЕАа:2ЕеАА:4ЕеАа:1ЕЕаа:2Ееаа:1ееАА:2ееАа:1ееаа, то есть 1:2:2:4:1:2:1:2:1 по генотипу и 9Е-А— : 3Е-аа : 4ее— —  по фенотипу (9 агути : 3 со сплошным окрасом : 4 рыжие).

3. При скрещивании рыжего «хорька» с «хорьком» окраса агути в первом поколении все щенки имели окрас агути. Какое следует ожидать потомство от скрещивания «хорьков» второго поколения между собой? Каковы генотипы родителей и потомков?

Так как от скрещивания рыжего ее— —  х агути Е-А— получились все агути Е-А—, то второй аллель гена у Е мог быть только е-малое. Поэтому генотип потомства запишется так: ЕеА-.

Это задание сходное со вторым, тоже надо рассматривать три возможных случая. Только здесь, видимо, опечатка в слове «второго» поколения, так как скрещивать то мы будем потомков первого поколения друг с другом, как и в предыдущем задании.

а) если оба родителя были гомозиготны по гену А, то от скрещивания ЕеАА х ЕеАА, получим 1ЕЕаа : 2ЕеАА : 1ееАА, то есть 1 : 2 : 1 по генотипу и 3 :1 по фенотипу (3 агути : 1 рыжие);

б) если один из родителей был гетерозиготой по гену А, то от скрещивания ЕеАа х ЕеАА получим 1ЕЕАА : 2ЕеАА : 2ЕеАа : 1ЕЕАа : 1ееАА : 1ееАа, то есть 1 : 2 : 2 : 1 : 1 : 1 по генотипу и 3 : 1 по фенотипу (3 агути : 1 рыжий).

в) если оба родителя гетерозиготы по гену А, то от скрещивания ЕеАа х ЕеАа, получим ту же самую решетку Пеннета, что и в предыдущей задаче и ответ такой же:  9 : 3 : 4.

4. При скрещивании двух «хорьков» окраса «Агути» в первом поколении все щенки были «Агути». Во втором поколении появились рыжие «хорьки». Как это можно объяснить? Какова доля рыжих «хорьков»? Каковы генотипы родителей и потомства?

Так как во втором поколении появились рыжие «хорьки» с генотипом ее— -, то их родители («хорьки» первого поколения) хотя и были все агути, но должны были обязательно иметь ген Extension в гетерозиготном состоянии, то есть их генотип был ЕеА-.

Таким образом, мы находим генотипы исходной пары родителей: один был обязательно гетерозиготой по гену Extension (иначе у их детей не появился бы аллель е-малое), а второй обязательно гомозиготой по гену Extension (так как если бы оба были гетерозиготы по этому гену, что у них   были бы и рыжие щенки, но сказано, что щенки в первом поколении все были агути).

Так же понятно, что ген Агути хотя бы у одного из родителей должен был быть в гомозиготном состоянии АА, так как если бы оба были Аа, у них в потомстве появились бы щенки со сплошной окраской меха.

Ответ:

а) генотипы исходных родителей ЕеА— и ЕЕАА.
б) генотип хорьков первого поколения ЕеА-.
в) генотипы хорьков второго поколения Е-А— и ееА-, по фенотипу агути — 75% и рыжих 25%.

5. При скрещивании двух «хорьков» с протяженным (сплошным) не рыжим окрасом в потомстве было получено 9 щенят с двумя типами окраса: протяженного не рыжего окраса и окраса «Gold» (рыжие). Предположите, сколько было щенят каждого окраса. Каковы генотипы родителей и потомства?

Так как от скрещивания Е-аа с Е-аа в потомстве были обнаружены щенки не только с исходной родительской окраской Е-аа, но и рыжие, а генотип рыжих мог быть только ееаа, то исходные родители обязательно оба были гетерозиготы по гену Extension, то есть их генотипы были Ееаа.

В потомстве от Ееаа х Ееаа будет расщепление по фенотипу 3 : 1 (3 со сплошным окрасом : 1 рыжему), поэтому из 9 щенков не более 2 могли быть рыжими.

                                                           ************************************

У кого будут вопросы  к репетитору биологии по Скайп, обращайтесь в комментарии. У меня на блоге вы можете приобрести  ответы на все тесты ОБЗ ФИПИ за все годы проведения экзаменов  по ЕГЭ и ОГЭ (ГИА).