Ćw. 5 Interakcja między genami nieallelicznymi PDF

Preview

Summary

Interferencje między genami nie allelicznymi...

Description

Ćwiczenie 5. Interakcje między genami nieallelicznymi Krzyżowanie dihybrydów pod względem genów dziedziczących się niezależnie daje w pokoleniu potomnym 9 różnych genotypów, a rozkład fenotypowy jest zgodny z II prawem mendla i wynosi 9:3:31. Odchylenia od tego stosunku świadczą o interakcji dwóch lub więcej genów w wytworzeniu fenotypów.

Wpływ dwóch par genów na kształtowanie tej samej cechy Różne geny mogą kontrolować tę sama cechę i wspólnie wpływają na kształtowanie nowego fenotypu, np. kształt grzebienia u kur. Cztery typy grzebieni są wynikiem interakcji alleli dominujących i recesywnych w dwóch loci R i P. Przy krzyżowaniu kur RR/pp o grzebieniach różyczkowych z kurami rr/PP o grzebieniach groszkowych, współdziałanie dwóch alleli dominujących R i P daje w F1 trzeci fenotyp, wszystkie osobniki o grzebieniu orzeszkowym (Rr/Pp). Czwarty fenotyp (kur z grzebieniem pojedynczym rr/pp) pojawi się dopiero w pokoleniu F2. Stosunek fenotypowy w F2 wynosi 9:3:3:1 i pasuje do stosunku mendlowskiego. Dominujące allele R i P muszą produkować czynnik, który zmianie kształt grzebienia od prostego do bardziej złożonego.

Epistaza Zjawisko współdziałania genów nieallelicznych. Polega na tym, ze jeden gen maskuje fenotypową ekspresję innych genów, zmieniając w ten sposób fenotyp. Gen który maskuje ekspresję innego genu nazywany jest genem epistatycznym, natomiast gen maskowany to gen hipostatyczny. Istnieją różne rodzaje epistazy: a) b) c) d) e)

Epistaza recesywna Podwójna epistaza recesywna (komplementacja genów) Epistaza dominująca Podwójna epistaza dominująca Epistaza dominująca i recesywna

Epistaza redukuje liczbę klas fenotypowych, zmiana frekwencji fenotypów prowadzi do odchyleń w podstawowym stosunku 9:3:3:1. Znając modyfikacje stosunku podstawowego, możemy próbować wyjaśnić przyczyny zmian poprzez interakcje procesów biochemicznych.

a) Epistaza recesywna 9:3:4 Polega na maskowaniu przez allele recesywne jednego genu efektu genu w innym locus, np. determinacja koloru sierści u gryzoni. Barwa sierści u myszy determinowana jest przez:  

Gen C warunkujący produkcję barwnika melatoniny (C barwny, c albinos) Gen A warunkujący czynnik agouti, tj. prążkowane włosy (A prążkowany, a jednolity)

Krzyżując linie czyste AACC z albinosami aacc, w pokoleniu F1 otrzymujemy wszystkie osobniki o kolorze sierści agouti AaCc. W pokoleniu F2 osobniki o genotypie A_cc i aacc maja identyczny fenotyp (albinosy). Stosunek fenotypowy w pokoleniu F2 wynosi 9:3:4 i odbiega od stosunku mendlowskiego, co może wskazywać na epistazę. Gen C jest epistatyczny w stosunku do genu A, ponieważ myszy cc są albinosami niezależnie od ich genotypu w locus A, fenotypowe ujawnianie się alleli genu A zależne jest od obecności allela C. Allel dominujący C koduje enzym tyrozynazę przekształcającą tyrozynę w melaninę, natomiast allel recesywny c koduje nieaktywny enzym, więc homozygota cc nie wytwarza barwnika. Tyrozyna jest potrzebna do wytwarzania wszystkich typów zabarwienia sierści, ponieważ melanina jest obecna u myszy czarnych i agouti. Agouti mają dodatkowo pigment faeomelaninę, dzięki której powstają żółte paski w włosach. Brak barwnika powoduje zabarwienie albinotyczne i jest wynikiem defektu enzymatycznego na szlaku syntezy melaniny.

b) Podwójna epistaza recesywna 9:7 Współdzielenie genów dominujących z różnych loci wymaga ich równoczesnej obecności (komplementacji, wzajemnego uzupełnienia się) aby ujawnił się określony fenotyp, np. barwnika kolb u kukurydzy Zea mays. Jeżeli skrzyżujemy dwie odmiany kukurydzy o kolbach białych, to u roślin z F1, pojawią się tylko kolby purpurowe.  

I odmiana AAbb kolby białe II odmiana aaBB kolby białe

Pokolenie F1 – AaBb – wszystkie kolby purpurowe Pokolenie F2 – rozszczepienie fenotypowe 9 – purpurowe : 7 białe Aby ujawniła się barwa purpurowa, musza być obecne allele dominujące z każdej pary (co najmniej jeden). Roślina o genotypie aaB_ wytwarza kolby białe, mimo obecności genu dominującego B, podobnie rośliny A_bb dają kolby białe. Mechanizm epistatycznego działania alleli a i b determinujących zabarwienie kolb kukurydzy:

c) Epistaza dominująca 12:3:1

Epistaza dominująca polega na tym, że allel dominujący w jednym locus maskuje efekt genu w innym locus, np. dziedziczenie barwy owoców u dyni lub barwy upierzenia u kurcząt. Biała barwa owoców dyni uwarunkowana jest genem dominującym W, za żółtą barwę odpowiedzialny jest allel dominujący G, a za zieloną recesywny g. Gen W jest epistatyczny w stosunku do genu G. Osobniki zawierające gen W, zarówno te, które mają dominujący G jak i recesywny g, są białe. Barwa owoców ujawni się tylko w obecności alleli w, allel W jest inhibitorem genu G. krzyżując linie czyste dyni o białych owocach WWGG z dynią o owocach zielonych wwgg, w pokoleniu F1 wszystkie rośliny będą o owocach białych WwGg. W pokoleniu F2 otrzymamy stosunek fenotypowy 12:3:1.

d) Podwójna epistaza dominująca 15:1 W tym rodzaju epistazy wystarczy tylko jeden dominujący allel jednego z dwu współdziałających genów, aby ujawnił się fenotyp dominujący, np. kolor ziarniaków pszenicy lub kształt owoców tasznika pospolitego. Gdy skrzyżowano linie czyste tej rośliny o owocach sercowatych AABB z roślinami o owocach podłużnych aabb, w pokoleniu F2 otrzymano zmieniony stosunek fenotypowy. Biochemiczne położenie tego typu epistazy nie jest jeszcze znane.

e) Epistaza dominująca i recesywna 13:3 Epistaza dominująca i recesywna polega na tym, że zarówno allel dominujący jednego ze współdziałających genów, jak i allel recesywny drugiego genu maskują efekt genu z innego locus, np. allele I i r warunkujące zabarwienie cebuli. Barwa lub jej brak uwarunkowany jest genami I i R:    

I – białe cebule ii – zabarwione cebule R – zabarwione cebule rr – białe cebule

Krzyżując cebule białe IIrr z cebulami zabarwionymi iiRR w pokoleniu F1 otrzymamy wszystkie cebule białe (IiRr). W pokoleniu F2, otrzymujemy stosunek fenotypowy 13:3 Wynika z tego, że zarówno allel dominujący I, jak i recesywne allele rr blokują ujawnienie się purpurowej barwy cebuli....