Как составить генотип растений

Данная статья будет немного занудная, но решила сокращать информацию по минимуму, каждый сам запомнит, что ему нужно, а лишнее пролистает.

При селекции растений используются генетические законы, включая закон доминирования и рецессивности.

Закон доминирования гласит, что в случае гетерозиготы (то есть у растения есть две разные аллели данного гена) доминантный аллель будет проявляться в фенотипе растения, а рецессивный аллель не будет проявляться.

Закон рецессивности гласит, что рецессивный аллель будет проявляться в фенотипе только в том случае, если он присутствует в гомозиготном состоянии (то есть растение имеет два одинаковых аллеля данного гена).

В схеме доминантных и рецессивных расцветок при селекции растений, каждый цвет определяется двумя аллелями – доминантным и рецессивным. Буквенные обозначения используются для представления каждого аллеля, где большая буква обозначает доминантный аллель, а маленькая буква – рецессивный аллель.

Например, для гибридизации двух растений с разными цветами цветков – красным и белым, используются буквы R и r, где R обозначает доминантный аллель для красного цвета, а r – рецессивный аллель для белого цвета.

Если оба родителя гетерозиготны, т.е. имеют генотипы Rr, и произойдет скрещивание, то генотипы потомков будут: RR, Rr, Rr и rr в соотношении 1:2:1. При этом растения с генотипами RR и Rr будут иметь красные цветки, а растения с генотипом rr будут иметь белые цветки. Таким образом, красный цвет является доминантным, а белый – рецессивным.

Задаток, определяющий развитие доминантного признака, Мендель обозначал заглавной буквой (А), а рецессивный — прописной (а). Сочетание АА и Аа в зиготе определяет развитие у гибрида доминантного признака. Рецессивный признак проявляется только при комбинации аа.

Схема доминантных и рецессивных расцветок при селекции растений может использоваться для определения, какие комбинации генотипов могут привести к желаемому цвету цветков.

С помощью такой схемы можно рассчитать вероятность появления определенного цвета цветков у потомства и подобрать родительские растения для получения желаемого результата.

В открытом доступе в интернете уже полно информации с подобными схемами. Приведу их ниже.

Генетика цветения растений очень сложна и может зависеть от многих факторов, таких как наличие генов для определенных пигментов, условия окружающей среды и другие факторы.

Поэтому, для понимания процессов следует узнать о законах наследования поподробнее.

При селекции цветов с помощью генетических методов используются схемы доминантных и рецессивных расцветок. Эти схемы основаны на том, как наследуются гены, ответственные за цвета.

Схема доминантных и рецессивных расцветок подразумевает наличие двух аллелей гена, который контролирует цвет цветка.

Доминантный аллель доминирует над рецессивным аллелем и определяет окраску цветка, когда присутствует хотя бы один копия доминантного аллеля.

Рецессивный аллель проявляется только в том случае, если оба аллеля являются рецессивными.

Например, в теории, для получения сорта оранжевого цвета при селекции фиалок необходимо скрестить растения с розовыми или красными цветками с растениями, которые имеют желтый цветок. Розовый цвет у фиалок определяется генами, которые кодируют пигмент антоцианин, а желтый цвет – генами, которые кодируют пигмент каротиноид. Оранжевый цвет образуется, когда в цветке присутствуют оба этих пигмента.

При скрещивании розовых или красных фиалок с желтыми фиалками, потомство будет иметь гетерозиготный генотип (то есть два разных аллеля гена), что может привести к тому, что цветки будут оранжевого цвета. Однако, нужно помнить, что не все гены влияют на окраску цветков, поэтому не всегда возможно точно предсказать цвет потомства.

К сожалению, у фиалок отсутствует оранжевый пигмент.

Чешский исследователь Грегор Мендель (1822–1884) считается основателем генетики, так как он первым, еще до того как оформилась эта наука, сформулировал основные законы наследования.

Мендель начал анализ с самого простого типа скрещивания — моногибридного, при котором у родительских особей имеются различия по одной паре признаков.

Первой закономерностью наследования, обнаруженной Менделем, было то, что все гибриды первого поколения имели одинаковый фенотип и наследовали признак одного из родителей. Этот признак Мендель назвал доминантным.

Альтернативный ему признак другого родителя, не проявившийся у гибридов, был назван рецессивным.

Открытая закономерность получила названия I закона Менделя, или закона единообразия гибридов I-го поколения.

В ходе анализа второго поколения была установлена вторая закономерность: расщепление гибридов на два фенотипических класса (с доминантным признаком и с рецессивным признаком) в определенных числовых отношениях.

Путем подсчета количества особей в каждом фенотипическом классе Мендель установил, что расщепление в моногибридном скрещивании соответствует формуле 3 : 1 (на три растения с доминантным признаком, одно — с рецессивным). Эта закономерность получила название II закона Менделя, или закона расщепления.

Открытые закономерности проявлялись при анализе всех семи пар признаков, на основании чего автор пришел к выводу об их универсальности.

При самоопылении гибридов F2 Мендель получил следующие результаты. Растения с белыми цветами давали потомство только с белыми цветками. Растения с красными цветками вели себя по-разному. Лишь третья часть их давала единообразное потомство с красными цветами. Потомство остальных расщеплялось в отношении красной и белой окраски в соотношении 3 : 1.

Проведя анализ результатов дигибридного скрещивания по каждой паре признаков отдельно, Мендель установил третью закономерность: независимый характер наследования разных пар признаков (III закон Менделя). Независимость выражается в том, что расщепление по каждой паре признаков соответствует формуле моногибридного скрещивания 3 : 1. Таким образом, дигибридное скрещивание можно представить как два одновременно идущих моногибридных.

Реципрокное скрещивание родительских форм – использование одной и той же особи сначала в качестве материнского родителя (прямое скрещивание), а затем в качестве отцовского (обратное скрещивание).

Все пары признаков, которые были использованы Менделем, наследовались по типу полного доминирования. В этом случае рецессивный ген в гетерозиготе не действует, и фенотип гетерозиготы определяется исключительно доминантным геном. Однако большое число признаков у растений и животных наследуются по типу неполного доминирования. В этом случае гибрид F1 полностью не воспроизводит признак того или другого родителя. Выражение признака является промежуточным, с большим или меньшим уклонением в ту или другую сторону.

Примером неполного доминирования может быть промежуточная розовая окраска цветков у гибридов ночной красавицы, полученных при скрещивании растений с доминантной красной и рецессивной белой окраской

Как видно из схемы, в скрещивании действует закон единообразия гибридов первого поколения. Все гибриды имеют одинаковую окраску — розовую — в результате неполного доминирования гена А. Во втором поколении разные генотипы имеют ту же частоту, что и в опыте Менделя, а изменяется только формула расщепления по фенотипу. Она совпадает с формулой расщепления по генотипу — 1 : 2 : 1, так как каждому генотипу соответствует свой признак. Это обстоятельство облегчает проведение анализа, так как отпадает надобность в анализирующем скрещивании.

Итого, можно сделать вывод, что используя знание законов Менделя и приведенные таблицы доминантных и рецессивных признаков, можно составить свой индивидуальный примерный план гибридизации фиалок (либо любых других растений).

Главное не торопитесь выбрасывать неудачные сеянцы. Ведь согласно законов Менделя, рецессивные признаки родителей чаще повторяются уже во втором и последующих поколениях. Пробуйте скрещивать гибридные сеянцы из первого поколения, и у вас обязательно получится то, что хотели.

Кстати, если вы, например, хотите усилить у сеянца 1-го поколения какую-то характеристику от родителя (например сильную рюшу от “мамы”), попробуйте этот сеянец еще раз опылить пыльцой “мамы”.

Следует отметить, что сегодняшние новинки в фиалочном мире, не являются продуктом завершенной классической селекционной работы. Все сорта фиалок являются Гибридами.

Растите цветы с удовольствием, подписывайтесь на канал.

Мой сайт с цветами

https://violets-shop.ru

Мой телеграмм для общения

https://t.me/fialkomir

Более подробно про Законы Менделя по ссылке

https://licey.net/free/6-biologiya/73-genetika_i_selekciya_teoriya_zadaniya_otvety/stages/4393-tema_2_zakony_mendelya.html

#селекция #селекция_фиалок #селекция_растений #Законы_Менделя #цветы #фиалкомир #Мария_Соловьева

Keywords:
genotyping, genotype, MAS, PCR, molecular markers, breeding

Important Note:
All contributions to this Research Topic must be within the scope of the section and journal to which they are submitted, as defined in their mission statements. Frontiers reserves the right to guide an out-of-scope manuscript to a more suitable section or journal at any stage of peer review.

Генотип и фенотип, связь между ними

Любая черта организма, то есть любое его свойство или особенность, по которым он отличается от других экземпляров, называется признаком в генетике и селекции. Примером признака у растений может служить форма венчика (симметричный, асимметричный), окраска венчика цветка (розовый, белый), время созревания плодов у растений (скороспелые, позднеспелые). Помимо этого, признаком является способность или неспособность растения к продуцированию определенного вещества, к примеру, крахмала, масла, фитонцидов, а также стойкость к каким-либо болезням или восприимчивость к ним и т.п.

Определение понятий

Как же определить генотип и фенотип? Ниже приводится понятие о генотипе и фенотипе. Комплекс всех признаков экземпляра растения, включая внешние черты и особенности структуры, функционирования клеток и тканей, называется фенотипом. Данное обозначение можно употреблять и относительно одного из альтернативных (противоположных) признаков.

Генотипом регулируется развитие всех наследственных признаков и свойств организма. Таким образом, генотип – это совокупность всех носителей наследственной информации данной клетки и организма в целом. При скрещивании экземпляров растений наблюдается расщепление как по генотипу, так и по фенотипу.

При становлении генетических принципов о связи между геном и признаком считалось, что в соответствии с каждым признаком имеется специальный наследственный фактор. Но позднее было выяснено, что прямые однозначные связи гена с признаком обычно являются исключением, а не правилом. Ученые доказали, что имеется множество свойств и признаков растений, развитие которых контролируется двумя, тремя либо даже несколькими парами генов. Может быть и наоборот, когда одним геном определяется ряд признаков. Поэтому четкое соотношение генотипа и фенотипа установить сложно. Также воздействие гена может подвергаться изменениям в связи с соседством с другими генами и влиянием факторов внешней среды. Так, в онтогенезе работают не отдельные гены, а весь геном как цельная исторически сложившаяся система, характеризующаяся сложными связями и взаимоотношениями между генами и окружающей средой. Кроме того, данная система непрерывно изменяется и совершенствуется с течением времени.

Биологическое значение кроссинговера невозможно переоценить. Генетическая рекомбинация дает возможность производить новые, не существовавшие ранее комбинации генов. Это позволяет обеспечить увеличение выживаемости организмов в ходе эволюции.

Похожие статьи:

Написание формулы скрещивания при кроссинговере

Схема кроссинговера у ковыля 

Задача 157.
Растение ковыля, выросшее из окрашенного гладкого семени, было опылено пыльцой растения, выросшего из неокрашенного морщинистого семени. В результате было получено 311 неокрашенное морщинистое семя, 317 окрашенных гладких, 22 неокрашенных гладких и 17 окрашенных морщинистых. Определить генотипы обоих растений и рассчитать величину кроссинговера.
Решение:
Определим общее число фенотипов, получим:
N_общ. = 311 + 317 + 22 + 17 = 667.
Определим соотношение фенотипов в данном скрещивании, получим:
неокрашенное морщинистое : окрашенное гладкое семя : неокрашенное гладкое семя : окрашенное морщинистое семя =
= 311/667 : 327/667 : 22/667 : 17/667 = 0,4663 : 0,4753 : 0,0330 : 0,0255 = 46,63% : 47,53% : 3,30% : 2,55%.
Такое расщепление по фенотипу возможно при скрещивании дигетерозиготы и дигомозиготы по обоим рецессивным генам со сцепленными генами, расположенными в одной аутосоме. Так как общее число фенотипов с перекрестом составляет 6% (3,30% + 2,55% = 5,85 приблизительно 6% ), то расстояние между генами А и В составляет 6%  или 6 морганид.
Расстояние между генами 6 м показывает, что кроме некроссоверных гамет есть кроссоверные, причем последних будет 6%. Тогда у гетерозиготного организма будут образовываться гаметы некроссоверные: АВ|, аb|; их соотношение [(100% — 6%) : 2 = 47%] по 47%, а кроссоверные гаметы: *Аb|, aB|*; их соотношение [6% : 2 = 3%] по 3%. 

Схема скрещивания
Р: АВ||ab       x      ab||ab
Г: АВ|; ab|             ab|
   некросс.          
   гаметы           
   *Аb|; *aB|        
   кросс.            
   гаметы
F₁:  АВ||ab — 47%;   ab||ab   —  47%;   *Аb||ab  — 3%;  *aB||ab  — 3%.
Наблюдается 4 типа генотипа. Расщепление по генотипу — 47% : 3% : 3% : 47%.
Фенотип:
АВ||ab — окрашенное гладкое растение — 47%; 
ab||ab  — неокрашенное морщинистое растение —  47%;   
*Аb||ab —  окрашенное морщинистое растение — 3%;  
*aB||ab — неокрашенное гладкое растение  — 3%.
Наблюдается 4 типа фенотипа. Расщепление по фенотипу — 47% : 3% : 3% : 47%.

Выводы:
1) генотип первого растения ковыля — АВ||ab, второго растения —  ab||ab;
2) величина кроссинговера составляет 6 морганид.
 

---

Определение генотипов обоих гетерозиготных родителей и величину кроссинговера

Задача 158.
У растения окрашенный цветок доминирует над белым, а желтая окраска венчика рецессивна по отношению к зеленой. Два гетерозиготных растения скрещены с рецессивной гомозиготной формой, в результате получено следующее потомство:
Окрашенность цветка Окраска венчика F₁ от первого скрещивания F₁ от второго скрещивания
Окрашенный. Зеленая: 88, 23
Окрашенный. Желтая: 12, 170
Белый. Зеленая: 8, 190
Белый. Желтая: 92, 17
Определить генотипы обоих гетерозиготных родителей и рассчитать величину кроссинговера
Решение:
А — окрашенный цветок;
а — белый цветок;
В — зеленая окраска венчика;
b — жёлтая окраска венчика
AaBb — дигетерозигота — окрашенный цветок, зеленая окраска венчика;
aabb — рецессивная дигомозигота — белый цветок, жёлтая окраска венчика.
Число растений с окрашенным цветоком и зеленым венчиком — 111 штук (88 + 23 = 111) — 18,5%;
число растений с окрашенным цветоком и желтым венчиком — 182 штук (12 + 170 = 182) — 30,33%;
Число растений с белым цветоком и зеленым венчиком — 198 штук (8 + 190 = 198) — 33%;
число растений с белым циветком и жёлтым венчиком — 109 штук (17 + 92 = 109 — 18,2);
общее число второй группы растений — 600 штук (111 + 182 + 198 + 109 = 600).
При скрещивании дигетерозиготного растения с окрашенным цветком и зеленым венчиком с дигомозиготным растением с белым цветком и жёлтым венчиком должно получиться 4 типа генотипа в соотношении — 25%:25%:25%25% = 1:1:1:1.

Схема скрещивания (1)
Р: АаBb     X aabb
Г: AB; Ab;    ab
   aB; ab
F₁: AaBb — 25%; Aabb — 25%; aaBb — 25%; aabb — 25%.
Наблюдается 4 типа генотипа. Расщепление по генотипу — 1:1:1:1.
Но в нашем случае получено тоже 4 генотипа но в соотношении — 18,5%:33,33%:18,17%:33% приблизительно 1,8:1:1:1,8, что указывает на то, что гены А и В сцеплены и лежат в одной хромосоме. Отсюда генотип дигетерозиготы — АB||ab, а рецессивной дигомозиготы — ab||ab. Общее число растений с окрашенными цветками и желтыми венчиками и с белыми цветками и зелеными венчиками — 380 штук, что составляет 63% [(380 ^. 100%)/600 = 63,33%], а растений с окрашенными цветками и зелеными венчиками с растениями с белыми цветками и желтыми венчиками — 220 штук, что составляет 37% [(220 * 100%)/600 = 36,67%]. Все это указывает на то что кроссинговер между генами А и В составляет 63% или 31,5 морганид.
Расстояние между генами 63 м показывает, что кроме некроссоверных гамет есть кроссоверные гаметы, причем последних будет 63%. Гаметы некроссоверные: AB| и ab|; их соотношение [(100% — 37%) : 2 = 18,5%] по 18,5%. Кроссоверные гаметы: *Аb| и *aB|, их соотношение [63% : 2 = 31,5%] по 31,5%.
Значит, дигетерозиготные растения будут иметь следующий набор гамет:  АB| — 31,5%; ab| — 31,5%; *Ab| и *aВ| по 18,5%, а у дигомозиготных по рецессивным призпкам, образуется один вид гамет: ab|.

Схема скрещивания (2)
Р: АB||ab    х   ab||ab
Г: АB|; ab|;     ab|
   некросс.
   гаметы
   *Аb|; *aВ| 
   кросс.    
   гаметы 
F₁: АB||ab — 18,5%%; ab||ab — 18,5%%; *Аb||ab — 31,5%; *aB||ab — 31,5%.
Наблюдается 4 типа генотипа. Расщепление по генотипу — 31,5%% : 18,5% : 18,5% : 31,5%%.
Фенотип:
АB||ab — окрашенный цветок, зеленый венчик — 18,5%%; 
ab||ab — белый цветок, жёлтая окраска венчика — 18,5%%; 
*Аb||ab — окрашенный цветок, жёлтая окраска венчика — 31,5%%; 
*aB||ab — белый цветок, зеленая окраска венчика — 31,5%%.
Наблюдается 4 типа фенотипа. Расщепление по фенотипу — 31,5%% : 31,5%% : 18,5% : 18,5%.

Таким образом, расщепление и по генотипу и по фенотипу совпадает, растояние между генами 63 морганиды.

---