Моногибридное скрещивание, первый закон Менделя: единообразия гибридов первого поколения, или доминирования
Когда Мендель скрещивал чистые линии растений с белыми и пурпурными венчиками, у гибридов не было цветов смешанной окраски, как происходит при промежуточном наследовании. Вместо этого в каждом случае цветы были окрашены одинаково, как у одного из родителей (полное доминирование). Эти потомки обычно упоминаются в качестве первого поколения F1. При скрещивании белоцветкового гороха с растениями с пурпурными цветами всё потомство F1 имело пурпурные цветы. Такие же результаты получали и другие исследователи, работающие до Менделя.
Мендель назвал форму признака, выраженного в поколении F1 доминирующей по отношению к его альтернативной форме, которая была экспрессированной – рецессивной. У каждого из 7 исследуемых Менделем пар признаков один его вариант оказался доминантным, другой –рецессивным.
Моногибридное скрещивание: закон расщепления, второй закон Менделя
После того как гибриды первого поколения самоопылились и образовали плоды, Мендель собрал их семена и посадил. Затем он произвёл перекрёстное опыление выросших растений и обнаружил, что большинство распустившихся цветков имели пурпурный цвет, но у меньшей части проявился рецессивный признак – белый цвет венчиков. Скрытый в первом поколении, он снова показал себя во второй волне потомков.
Полагая, что пропорции числа потомков F2 помогут понять механизмы наследственности, Мендель подсчитал количество особей с каждым проявленным признаком. Из 929 наблюдаемых растений 705 (75,9%) имели пурпурные цветы, а 224 (24,1%) – белые. Таким образом, примерно ¼ часть исследуемых особей демонстрировала рецессивную форму признака.
Те же результаты Мендель наблюдал при исследовании всех остальных 6 признаков гороха: из растений F2 ¾ части достались доминантные признаки, ¼ части – рецессивные. Другими словами, доминантно-рецессивное соотношение всегда было близко к соотношению 3:1.
Соотношение 1:2:1 на самом деле представляет собой расщепление 3:1
Мендель продолжал наблюдать, как растения F2 передают черты последующим поколениям при самоопылении. Он обнаружил, что горох с белыми цветами производит только растения с белыми венчиками. Напротив, 1/3 часть растений с доминантным признаком – пурпурными цветами в поколении F3 снова демонстрировала расщепление в соотношении 3:1, где ¼ часть снова украсилась белыми цветами.
Этот результат показал, что расщепление признаков, полученное в поколении F2, было «неистинным». Настоящие показатели соответствуют соотношению 1:2:1, ¼ — «истинно доминантных», ½ часть «не истинно доминантных» особей и ¼ «истинных рецессивных» особей.
Современные генетики объяснили бы это явление соотношением аллелей гена. При самоопылении гетерозиготных растений (Аа) образуются гаметы с аллелями «А» и «а», они то и дают расщепление по фенотипу признаков в соотношении 3:1, как при скрещивании гибридов F1. Тогда как гомозиготные растения с генотипами АА и аа дают только один тип гамет и проявляют один признак.
Закон расщепления объясняет результаты моногибридного скрещивания
Из своих экспериментов Мендель смог понять о природе наследственности четыре закономерности.
· Растения, которые он скрещивал, не давали в потомстве промежуточных признаков, иначе наследование было бы предсказуемым. Напротив, каждый родительский признак передавался отдельно (дискретно).
· Из каждой пары альтернативных признаков один не был выражен у гибридов поколения F1, хотя он вновь появлялся у особей поколения F2. Черта, которая исчезала в первом поколении, была просто временно скрытой (подавленной).
· Изученные пары альтернативных признаков были разделены среди потомства растений, взятых для скрещивания. Одни особи проявляли одну черту, вторые – другую.
· Эти альтернативные черты были выражены в поколении F2 в соотношении ¾ доминантные, ¼ рецессивные. Эта характеристика (3:1) называется менделевским соотношением моногибридного скрещивания.