Взаимодействие генов

Цель: выяснить закономерности наследования признаков при взаимодействии аллельных и неаллельных генов.

Проблема 1. Каковы причины и результаты взаимодействия аллельных генов?
Взаимодействие генов – совместное действие нескольких генов, приводящее к появлению признака, отсутствующего у родителей, или усиливающее проявление уже имеющегося признака.
Вступать во взаимодействие могут как аллельные, так и неаллельные гены.

Взаимодействие генов
Аллельных
Полное доминирование
Неполное доминирование
Множественный аллелизм
Кодоминирование
Сверхдоминирование
Неаллельных
Комплементарность
Эпистаз
Полимерия
Плейотропия

Полное доминирование
Наследование признаков окраски и формы семян у гороха

Неполное доминирование
Наследование окраски цветка у ночной красавицы

Кодоминирование
Кодоминирование – явление независимого проявления двух доминантных аллелей в фенотипе зиготы, т.е. отсутствие доминантно-рецессивных отношений между аллелями.
Например, при наследовании групп крови у человека.
Ген I имеет три аллеля: IА и IВ кодирует два разных фермента, i0 – не кодирует никакого. При этом аллель i0 рецессивен по отношению к IA и IB , а между двумя последними нет доминантно-рецессивных отношений

Варианты взаимодействия трех аллельных генов
Генотипы различных групп крови у человека
Фенотипы групп крови у человека

Задачи
1. У матери I группа крови, у отца IV. Могут ли дети унаследовать группу крови одного из родителей?
2. Родители имеют II и III группы крови, а их дочь – I группу. Определите генотипы крови родителей и ребенка. Возможно ли переливание крови родителей их ребенку?
3. В родильном доме перепутали двух мальчиков. У одного ребенка I группа крови, а у другого – II группа. Анализ показал, что одна супружеская пара имеет I и II группы, а другая – II и IV. Определите, какой супружеской паре принадлежит тот или иной ребенок.

Дополнительные задачи
1. Определите возможные генотипы и фенотипы детей, если мать имеет вторую группу крови, не страдает нарушением цветного зрения, но является гетерозиготой по обоим признакам, а у отца третья группа крови и нормальное зрение (гомозигота по обоим признакам). Дальтонизм – рецессивный признак, сцепленный с Х-хромосомой.
2. Определите возможные генотипы и фенотипы детей, если мать имеет четвертую группу крови и гетерозиготна по гену альбинизма, у отца – первая группа крови, он гетерозиготен по гену альбинизма. Альбинизм – рецессивный аутосомный признак.

Множественный аллелизм

Вывод:

Проблема 2: Каковы результаты взаимодействия неаллельных генов?
Комплементарность.
– взаимодействие неаллельных генов, при котором они дополняют действие друг друга, и признак формируется при одновременном действии обоих генов.

Расщепление по фенотипу при комплементарности:
9:3:3:1 – каждый доминантный ген имеет самостоятельное фенотипическое проявление, сочетание в генотипе двух этих генов обусловливает развитие нового фенотипического проявление, а их отсутствие – не даёт развитие признака.
9:7 – доминантные и рецессивные аллели комплементарных генов не имеют самостоятельного фенотипического проявления.
9:3:4 – доминантные и рецессивные аллели комплементарных генов имеют самостоятельные фенотипические проявления.
9:6:1 – сочетание доминантных аллелей комплементарных генов обеспечивает формирование одного признака, сочетание рецессивных аллелей этих генов – другого, а сочетание в генотипе только одного из доминантных генов – третьего признака.

Комплементарность
Например, у душистого горошка ген А обуславливает синтез пропигмента – предшественника пигмента, а ген В определяет синтез фермента, который переводит пропигмент в пигмент, поэтому окрашенные цветки могут быть только при наличии обоих генов.
Задача: Каковы фенотипы родителей и потомства при скрещивании растений душистого горошка с генотипами ААвв и ааВВ?

Эпистаз.
Эпистаз – взаимодействие неаллельных генов, при котором один из генов полностью подавляет действие другого гена.
Ген, подавляющий действие другого гена, называется геном-супрессором (ингибитором, эпистатичным геном).
Подавляемый ген называется гипостатичным.
Эпистаз может быть как доминантным, так и рецессивным.

Доминантный эпистаз.
Например, у тыквы доминантный ген Y вызывает появление желтой окраски плодов, а его рецессивная аллель y – зеленой. Кроме того, имеется доминантный ген W, подавляющий проявление любой окраски, в то время как его рецессив w не мешает окраске проявляться, поэтому растения, имеющие в своем генотипе хотя бы один доминантный ген W, будут образовывать белые плоды независимо от аллели Y – y.
Задача: определить фенотипы тыкв с генотипами
Y Y W W - Y Y W w - Y Y w w –
Y y W W - Y y W w - Y y w w –
y y W W - y y W w - y y w w -

Рецессивный эпистаз.
Например, у домовых мышей рыжевато-серая окраска шерсти (агути) определяется доминантным геном А, его рецессивная аллель а в гомозиготном состоянии определяет черную окраску. Доминантный ген другой пары С определяет развитие пигмента, а гомозиготы по его рецессивному аллелю с являются альбиносами (отсутствие пигмента в шерсти и радужной оболочке глаз).
Задача: определить фенотипы мышей с генотипами
ААСС - ААСс - ААсс -
АаСС - АаСс - Аасс -
ааСС - ааСс - аасс -
Если А – ген рыжевато-серой окраски (агути)
а – ген черной окраски
С – ген наличия пигмента
с – ген отсутствия пигмента

Полимерия.
Полимерия – взаимодействие неаллельных генов, при котором на проявление одного признака влияет одновременно несколько генов (при этом, чем больше в генотипе доминантных генов, тем более выражен признак).
Например, у человека количество меланина в коже определяется тремя неаллельными генами А1А2А3. Наибольшее количество меланина характерно для генотипа А1А1А2А2А3А3, что обуславливает темно-коричневый цвет кожи представителей негроидной расы. Для европеоидов характерен генотип а1а1а2а2а3а3. Промежуточные варианты будут определять различную интенсивность пигментации. При этом чем больше доминантов в генотипе, тем темнее кожа.