Підручник з Біології і екології. 10 клас. Соболь - Нова програма

Аналіз — метод дослідження, що полягає в практичному або теоретичному розчленуванні цілого на складові частини.

Енциклопедія сучасної України

§ 36. ГІБРИДОЛОГІЧНИЙ АНАЛІЗ: ОСНОВНІ ТИПИ СХРЕЩУВАНЬ

Основні поняття й ключові терміни: ГІБРИДОЛОГІЧНИЙ АНАЛІЗ. СХРЕЩУВАННЯ. Аналізуюче схрещування.

Пригадайте! Що таке гібридологічний метод?

Поміркуйте!

Аналіз — вивчення об'єкта дослідження як сукупності елементів, що утворюють систему. У наукових дослідженнях він передбачає оцінювання поведінки об'єкта як системи з усіма чинниками, що впливають на його функціонування. Цей метод широко застосовується в економіці, психології, медицині, біохімії, математиці тощо і навіть у журналістиці. Що ж таке гібридологічний аналіз?

ЗМІСТ

Які принципи й значення гібридологічного аналізу?

ГІБРИДОЛОГІЧНИЙ АНАЛІЗ — це дослідження характеру успадкування ознак за допомогою системи схрещувань. Для здійснення цього аналізу отримують гібриди і вивчають результати успадкування їхніх ознак у ряді поколінь. При цьому потрібно враховувати взаємодії генів між собою, вплив умов середовища, внутрішні механізми мінливості тощо. Гібридологічний аналіз разом із молекулярно-генетичним та хромосомним є основними видами генетичного аналізу.

Основні принципи проведення гібридологічного аналізу сформулював ще Г. Мендель. Це: 1) добір матеріалу для отримання гібридів (отримання особин з чистих ліній, виділення ознаки чи декількох ознак для дослідження; 2) отримання гібридів (чітке дотримання умов та правил схрещування); 3) індивідуальний аналіз гібридів (з обов'язковим фіксуванням результатів для їхньої аналітичної обробки); 4) використання математичної статистики, складання схем схрещування.

Класична схема гібридологічного аналізу включає такі етапи, як виділення гомозиготних батьківських форм, отримання від їхнього схрещування гібридів та схрещування цих гібридів першого покоління між собою для отримання гібридів другого покоління.

Гібридологічний аналіз дає змогу визначити: а) характер успадкування ознаки (виявити тип взаємодії генів і встановити кількість генів, що беруть участь у прояві ознаки); б) розташування генів, що досліджуються (у гомологічних чи негомологічних, у статевих чи аутосомах); в) групи зчеплення й інформацію для побудови генетичних карт хромосом та ін.

Гібридологічний аналіз широко застосовується не лише в генетиці, а й у селекції у поєднанні з методами гібридизації та оцінювання плідників за нащадками, в генетичній інженерії — для отримання організмів із заданими властивостями, у систематиці — для виявлення філогенетичної спорідненості різних видів організмів тощо (іл. 87).

Іл. 87. Основні етапи гібридологічного аналізу успадкування ознаки забарвлення плодів у суниць

Отже, сутність гібридологічного аналізу полягає в схрещуванні особин з наступним аналізом результатів.

Які типи схрещувань застосовують для гібридологічного аналізу?

СХРЕЩУВАННЯ (у генетиці) — природне чи штучне поєднання генетичного матеріалу спадково різних клітин чи організмів з різними генотипами. Нащадків, що виникли від схрещування двох батьківських особин (позначають латинською літерою Р, від лат. parents — батьки), називають дочірніми особинами, або гібридами (позначають латинською літерою F, від лат. filia — дитина). У схемах схрещування на першому місці записують особину жіночої статі, позначають її знаком (дзеркало Венери), чоловічу стать позначають (щит і спис Марса). Схрещування між ними позначають знаком множення (х).

Схрещування є обов'язковим елементом усіх видів гібридологічного аналізу організмів із статевим розмноженням або статевими процесами. У роздільностатевих організмів схрещування здійснюється за участі спеціалізованих статевих клітин — гамет та з утворенням зиготи. У прокаріотів й одноклітинних еукаріотів (наприклад, інфузорії) схрещуванння здійснюється завдяки кон'югації, трансдукції й трансформації, за яких відбуваються зміни спадкового матеріалу.

Розрізняють моно-, ди- й полігібридні, прості й складні, зворотні й реципрокні, споріднені й неспоріднені схрещування та ін.

Таблиця 4. ХАРАКТЕРИСТИКА ОКРЕМИХ ВИДІВ СХРЕЩУВАННЯ

А. Залежно від кількості пар проявів ознак, за якими різняться батьківські форми

Моногібридне

Схрещування батьківських особин, які різняться за однією парою альтернативних проявів ознак

Дигібридне

Схрещування батьківських особин, які різняться за двома парами альтернативних проявів ознак

Полігібридне

Схрещування батьківських особин, які різняться за трьома і більше парами альтернативних проявів ознак

Б. Залежно від особливостей

Зворотне

Схрещування F1 з однією з батьківських форм

Реципрокне

Система двох схрещувань (прямого і зворотного), в одному з яких організми з ознаками, що вивчаються, використовують як материнські, в іншому — як батьківські: 1) АА х аа; 2) аа х АА

Завдяки схрещуванням отримують потомство від батьків для визначення закономірностей успадкування ознак, розташування генів, що контролюють ці ознаки, взаємодії генів, ролі навколишнього середовища у формуванні ознак тощо.

Отже, схрещування є обов'язковим елементом гібридологічного аналізу, що є, в свою чергу, основним методом генетики.

Для чого в генетиці застосовують зворотні схрещування?

Зворотне схрещування, або беккрос (від англ. backcrossing, від back — знову і cross — схрещувати) — схрещування гібрида першого покоління з однією з батьківських форм. У генетиці використовується для визначення генотипу особини (аналізуюче схрещування), у селекції є основою методу зворотних схрещувань для підсилення в гібридів прояву одного з батьків, подолання стерильності віддалених гібридів, закріплення гетерозису в наступних поколіннях тощо.

Аналізуюче схрещування — це схрещування гібрида з невідомим генотипом (або АА, або Аа) з рецесивною гомозиготою, генотип якої завжди (аа). У схемах схрещування особин із домінантною ознакою у фенотипі й невідомим генотипом записують у вигляді так званого фенотипового радикала A-. Таке позначення означає, що організм точно має один алель, що визначає домінантний стан ознаки, а другий алель є невідомим. У разі схрещування такої особини із рецесивною гомозиготою можливі два варіанти.

I-й варіант. Якщо при схрещуванні особини з домінантною ознакою (А) з рецесивною гомозиготною (аа) особиною усе потомство виявиться одноманітним, значить, аналізована особина з домінантною ознакою гомозиготна (АА).

II-й варіант. Якщо при схрещуванні особини з домінантною ознакою (А) з рецесивною гомозиготою (аа) отримане потомство дає розщеплення 1:1, то досліджувана особина з домінантною ознакою гетерозиготна (Аа) (іл. 88).

Іл. 88. Схема аналізуючого схрещування

Отже, аналізуюче схрещування уможливлює визначення генотипу гібридів, типів гамет та їх співвідношення.

ДІЯЛЬНІСТЬ

Самостійна робота з таблицею

Проаналізуйте закономірності моногібридного схрещування і заповніть таблицю кількісної характеристики ди-, три- і полігібридних схрещувань.

Таблиця. КІЛЬКІСНІ ЗАКОНОМІРНОСТІ ЗА РІЗНИХ ТИПІВ СХРЕЩУВАННЯ

Параметр

Моногібридне

Дигібридне

Тригібридне

Полігібридне

Число типів гамет, утворених F1

2

Число комбінацій гамет у F2

4

Розщеплення за фенотипом у F2

(3 : 1)

Розщеплення за генотипом у F2

(1 : 2 : 1)

Число фенотипових класів

2

Кількість генотипових класів

3

Самостійна робота 4

Розв'язування типових вправ з генетики

Вправа 1*. Які типи гамет утворюють організми з такими генотипами: а) ААВВСС; б) ААВВСс; в) АаВbCC; г) АаВbСс?

Вправа 2*. У гороху жовтий колір насіння (А) домінує над зеленим, гладка форма насіння (В) — над зморшкуватою, біб простої форми (С) — над бобом із перетяжками. Схрещено рослину АаВbсс із рослиною ааbbСс. Визначте розщеплення в наступному поколінні за фенотипом.

Вправа 3*. Кароокий, темноволосий, резус-позитивний чоловік одружується з блакитноокою, світловолосою резус-негативною жінкою. Визначте ймовірність народження блакитноокої світловолосої дитини, якщо батько гетерозиготний за домінантними проявами ознак.

Біологія + Українська література. Метод посередника

«Мічурін нахилився над молодою рослиною, замислений і сумний, наче лікар над хворою дитиною.

— Ні! До персика нам, видно, ще далеко. Сашо, запиши: дикий мигдаль з культурним персиком не схрещується... Пошукаємо обхідних шляхів» (О. Довженко.Мічурін). І науковець знайшов цей шлях. Так з'явився в селекції рослин метод східчастого схрещування, або метод посередника, що його застосовують для подолання несхрещуваності видів. У чому полягає суть методу посередника?

СТАВЛЕННЯ

Біологія + Домашні тварини. Морські свинки

У живий куточок діти принесли двох чорних морських свинок (Cavia porcellus), вважаючи їх чистопородними. Проте в наступному поколінні серед їх потомства з'явились білі свинки. Установіть генотипи цих свинок, якщо відомо, що чорне забарвлення домінує над білим. Висловіть судження щодо практичного значення знань про види схрещувань.

РЕЗУЛЬТАТ

Оцінка

Завдання для самоконтролю

1—6

1. Що таке гібридологічний аналіз? 2. Назвіть основні галузі застосування гібридологічного аналізу. 3. Що таке схрещування в генетиці? 4. Назвіть основні типи схрещувань. 5. Що таке зворотні схрещування? 6. Що таке аналізуюче схрещування?

7—9

7. Які принципи й значення гібридологічного аналізу? 8. Які типи схрещувань застосовують для гібридологічного аналізу? 9. Для чого в генетиці застосовують зворотні схрещування?

10—12

10. На конкретному прикладі продемонструйте практичне значення знань про типи схрещувань.