В настоящее время важное значение имеет разработка методов, позволяющих преодолевать генетические барьеры нескрещиваемости и получать жизнеспособное гибридное потомство.
Разработаны следующие методы преодоления генетических барьеров нескрещиваемости:
• обработка гибридных растений колхицином для изменения их плоидности, что нормализует фертильность гибрида;
• выделение образовавшегося зародыша и культивирование его на искусственной среде;
• подбор определенных сортов (например, сортов пшеницы с генами Кг в рецессивном состоянии) и использование реципрокных скрещиваний;
• регулирование температуры и относительной влажности воздуха при проведении скрещиваний и хранении пыльцы;
• воздействие на растения различными методами для синхронизации цветения (например, холодом на ирисы, эфиром на сирень и т.п.);
• воздействие на пыльцу и рыльце биологически активными веществами типа ауксинов, каротиноидов, цитокининов, модифицирующих рост пыльцевых трубок;
•снятие ферментативной блокировки прорастания пыльцы на рыльце путем удаления рыльца и части столбика и нанесение пыльцы на срез;
• изменение уровня плоидности растений перед скрещиванием;
•оплодотворение в пробирке (in vitro), при котором за несколько дней (около четырех) до раскрывания цветка извлекают семяпочки и помещают их на питательную среду и опыляют чужеродной пыльцой, добиваясь оплодотворения (например, опыты Терновского по скрещиванию видов табака).
Живой организм как саморегулирующаяся система.
Организм человека построен из клеток, из которых состоят ткани и органы. Деятельность каждого органа и организма в целом зависит от деятельности органов дыхания, пищеварения, кровообращения, выделения, которые обеспечивают нормальное течение процессов обмена веществ. Взаимосвязь между органами и системами органов осуществляется в организме через нервную систему и гуморальный. Любому организму нужны определенные условия существования, к которым у него вырабатывается приспособления в процессе развития. Средой обитания для клеток организма является внутренняя среда (кровь, лимфа, тканевая жидкость). Состав и свойства внутренней среды поддерживаются на относительно постоянном уровне, создает условия для жизнедеятельности всего организма. Постоянство химического состава и физико-химических свойств внутренней среды организма называют гомеостазом. Обеспечивают гомеостаз преимущественно две системы – нервная и эндокринная, которые вместе составляют нейрогуморальную систему регуляции функций организма.
Постоянство многих свойств организма обеспечивается саморегуляцией. Саморегуляция – универсальное свойство организма, которое включается тогда, когда возникает отклонение от определенного постоянного уровня любого жизненно важного фактора внешней или внутренней среды. Например, уровень глюкозы в крови может снижаться из-за недостаточного поступления ее с пищей или в результате расходов при интенсивной работе. Снижение количества глюкозы в крови, независимо от того, внешней или внутренней причиной оно вызвано, запускает физиологические механизмы, повышающие ее уровень. Таким образом, изменения состояния системы вызывают реакции, которые восстанавливают норму. Отклонение регулируемого параметра в другую сторону – увеличение количества глюкозы – приводит к включению понижающих ее уровень механизмов.
Конечно, саморегуляция возможна только при определенных внешних условиях. Так, при недостаточном поступлении пищи в организме расщепляются запасные питательные вещества, например, гликоген. Если же все внутренние источники глюкозы будут исчерпаны, а пища извне не будет поступать, организм может погибнуть.
Важнейшая роль в поддержании гомеостаза принадлежит нервной системе, которая регулирует деятельность органов и систем организма.
Благодаря этому в организме происходит саморегуляция физиологических функций, поддерживает необходимые для организма условия существования.
Задача 1
У флоксов белая окраска цветов доминирует над кремовой, а плоский венчик – над воронковидным. Растение с белыми воронковидными цветами скрещено с растением с кремовидными плоскими цветами. В потомстве ¼ растений с белыми плоскими, ¼ с белыми воронковидными, ¼ с кремовыми плоскими, ¼ с кремовыми воронковидными цветами. Определить генотипы родительских растений.
Белый венчик – А
Кремовый венчик – а
Плоский венчик – В
Воронковидный венчик – в
Р: ♀Аавв × ♂ааВв
бел. воронк. крем. плоск.
G: Ав ав аВ ав
F1:
| ♀ ♂ | Ав | ав |
| аВ | АаВв бел. плоск. | ааВв крем. плоск. |
| ав | Аавв бел. воронк. | аавв крем. воронк. |
В F1 получено расщепление по фенотипу 1:1:1:1.
Если бы родительские растения были гомозиготны, потомки были бы единообразны – АаВв, с белыми плоскими венчиками. Следовательно, одно из растений гетерозиготно по гену А (Аа), другое – по гену В (Вв).
Если бы родительские растения были дигетерозиготами, в потомстве было бы расщепление 9:3:3:1.
Расщепление 1:1:1:1 получается, когда родительские растения имеют гетерозиготный набор одного гена и гомозиготный рецессивный другого.
Т.е., генотипы родительских растений: Аавв (белый, воронковидный) и ааВв (кремовый, плоский).
Задача 2
У земляники наличие усов определяется взаимодействием доминантных генов. При отсутствии любого из них усы не образуются. Дигетерозиготное растение скрещено с гомозиготным по обоим парам рецессивных аллелей. Определить генотип и фенотип потомства.
Наличие усов – АВ
Отсутствие усов – А, В, а, в
Р: ♀АаВв × ♂аавв
есть усы без усов
G: АВ Ав аВ ав ав
F1:
| ♀ ♂ | АВ | Ав | аВ | ав |
| ав | АаВв есть усы | Аавв без усов | ааВв без усов | аавв без усов |
В потомстве расщепление по генотипу 1:1:1:1.
Расщепление по фенотипу 1:3 (1 есть усы: 3 нет усов).
Задача 3
Скрещивали гомозиготное растение томата с доминантными генами высокорослости и шаровидной формы плодов с растением, имеющим карликовый рост и грушевидную форму плода. В F1 получили 118 растений, в F2 – 1124. Сколько растений в F2 могли иметь карликовый рост и грушевидные плоды?
Высокорослость – А
Шаровидные плоды – В
Карликовость – а
Грушевидные плоды – в
Р: ♀ААВВ × ♂аавв
высок. карлик.
шаровид. груш.
G: АВ ав
F1:
| ♀ ♂ | АВ |
| ав | АаВв высок. шар. |
Р: ♀АаВв × ♂АаВв
высок. шар. высок. шар.
G: АВ Ав аВ ав АВ Ав аВ ав
F2:
| ♀ ♂ | АВ | Ав | аВ | ав |
| АВ | ААВВ высок. шар. | ААВв высок. шар. | АаВВ высок. шар. | АаВв высок. шар. |
| Ав | ААВв высок. шар. | ААвв высок. груш. | АаВв высок. шар. | Аавв высок. груш. |
| аВ | АаВВ высок. шар. | АаВв высок. шар. | ааВВ карлик. шар. | ааВв карлик. шар. |
| ав | АаВв высок. шар. | Аавв высок. груш. | ааВв карлик. шар. | аавв карлик. груш. |
Карликовый рост и грушевидные плоды имеют рецессивные дигомозиготы. Таких растений, согласно II закону Менделя, 1/16 часть потомства F2.
1124: 16 = 70,25 = 70 растений карликовых, с грушевидными плодами.
Задача 4
Отсутствие потовых желез передается у людей по наследству как рецессивный признак, сцепленный с полом. Юноша, не страдающий этой аномалией, женился на девушке, отец которой лишен потовых желез, а мать здорова. От этого брака родилось 4 ребенка. Будут ли в этой семье девочки полностью лишенные гена отсутствия потовых желез?
Отсутствие потовых желез – Ха
Здоровые – ХА
Р: ♀ХАХа × ♂ХАУ
носительница здоров.
G: ХА Ха ХА У
F1:
| ♀ ♂ | ХА | Ха |
| ХА | ХАХА здор. | ХАХа здор., носительница |
| У | ХАУ здор. | ХаУ отсутст. пот. ж. |
Вероятность рождения девочки без гена отсутствия потовых желез – 1:4.
Т.е. из четверых детей у этой пары может быть одна девочка без потовых желез.
Задача 5
У кур рыжую окраску оперения определяет ген А при отсутсвии гена I. Если хоть одно из этих условий не выполняется – окраска белая. Скрестили две породы белых кур: одна имеет оба доминантных гена, другая – оба рецессивных. Каково будет расщепление по окраске оперения в F2.
Рыжие – А
Белые – I, a, i
Р: ♀ААII × ♂ааii
бел. бел.
 | |
G: AI аi
F1: АаIi
белые
| ♀ ♂ | AI |
| аi | АаIi белые |
Р: ♀АаIi × ♂АаIi
бел. бел.
G: АI Аi аI аi АI Аi аI аi
F2:
| ♀ ♂ | АI | Аi | аI | аi |
| АI | ААII бел. | AAIi бел. | AaII бел. | AaIi бел. |
| Аi | AAIi бел. | AAii рыж. | AaIi бел. | Aaii рыж. |
| аI | AaII бел. | AaIi бел. | aaII бел. | aaIi бел. |
| аi | AaIi бел. | Aaii рыж. | aaIi бел. | aaii бел. |
Расщепление по окраске оперения в F2 13:3, характер наследования генов – доминантный эпистаз.
Список литературы
1 Шишкина, Т. В. Генетика растений и животных: учебное пособие / Т. В. Шишкина. – Пенза: ПГАУ, 2018. – 182 с. – Текст: электронный // Лань: электронно-библиотечная система. – URL: https://e.lanbook.com/book/131076.
2 Дьяченко, В. В. Учебно-методическое пособие по генетике: учебно-методическое пособие / В. В. Дьяченко. – Брянск: Брянский ГАУ, 2019. – 128 с. – Текст: электронный // Лань: электронно-библиотечная система. – URL: https://e.lanbook.com/book/133103.
3 Пухальский, В. А. Введение в генетику: Учебное пособие/Пухальский В. А. – М.: НИЦ ИНФРА-М, 2015. – 224 с.
4 Физиология с основами анатомии. Практические занятия: учебное пособие / В. Б. Брин, Р. И. Кокаев, Ж. К. Албегова, Т. В. Молдован. – 2-е изд., стер. – Санкт-Петербург: Лань, 2020. – 492 с. – ISBN 978-5-8114-5216-3. – Текст: электронный // Лань: электронно-библиотечная система. – URL: https://e.lanbook.com/book/136179.