Quy Luật Liên Kết Và Hoán Vị Gen - Hoc24

QUY LUẬT LIÊN KẾT VÀ HOÁN VỊ GEN

I. DI TRUYỀN LIÊN KẾT GEN HOÀN TOÀN

1. Đối tương nghiên cứu

- Ruồi giấm mang nhiều đặc điểm thuận lợi cho các nghiên cứu di truyền: Dễ nuôi trong ống nghiệm, đẻ nhiều, vòng đời ngắn , có nhiều biến dị dễ quan sát , số lượng NST ít (2n = 8).

2. Thí nghiệm

- Lai hai dòng ruồi giấm thuần chủng khác nhau về 2 cặp tính trạng tương phản: thân xám, cánh dài – thân đen, cánh cụt

Pt/c: ♀ Ruồi thân xám, cánh dài x ♂ Ruồi thân đen, cánh cụt

F1: 100% Ruồi thân xám, cánh dài

- Dùng phép lai phân tích để kiểm tra cấu trúc di truyền của ruồi ♂F1

Pa: Ruồi ♂ F1 thân xám, cánh dài x Ruồi ♀ thân đen, cánh cụt

Fa: 1 thân xám, cánh dài: 1 thân đen, cánh cụt

- Nhận xét tỉ lệ phân li kiểu hình ở F2:

• Thân xám x thân đen => thân xám => thân xám là trội.
• Cánh dài x cánh cụt => cánh dài => cánh dài là trội.
• Tính trạng thân xám luôn đi kèm với tính trạng cánh dài, tính trạng thân đen luôn đi kèm với tính trạng cánh cụt.
• Phép lai xét sự di truyền của các cặp tính trạng: màu thân và độ dài cánh => phép lai hai cặp tính trạng
• Số loại kiêu hình xuất hiện ở F2: 2 kiểu hình
• Xét tỉ lệ phân li kiểu hình tính trạng màu thân: Thân xám : Thân đen = 1: 1
• Xét tỉ lệ phân li kiểu hình tính trạng kích thước cánh: 1 cánh dài: 1 cánh cụt
• Tỉ lệ phân li kiểu hình chung: 1 xám, dài: 1 đen, cụt

=> Kết quả phân tích F2 cho thấy màu sắc thân và chiều dài cánh không tuân theo quy luật phân li độc lập của Mendel. Kết quả lai phân tích giống với kết quả lai phân tích một cặp tính trạng

3. Giải thích kết quả

- Đời F1 cho kết quả 100% ruồi thân xám, cánh dài => thân xám là trội so với thân đen, cánh dài là trội hơn so với cánh cụt.

- P thuần chủng, khác nhau về 2 cặp tính trạng tương phản

=> F1 dị hợp về 2 cặp gen, nếu lai phân tích thì sẽ cho tỉ lệ: 1: 1: 1: 1

- Nhưng F2 cho tỉ lệ 1: 1 => F1 chỉ tạo 2 loại giao tử với tỉ lệ ngang nhau

=> Hai cặp gen cùng nằm trên 1 NST

Quy ước: A: thân xám > a: thân đen; B: cánh dài > b: cánh cụt

Sơ đồ lai:

Pt/c:	♀\(\frac{AB}{AB}\)	x	♂ \(\frac{ab}{ab}\)
F1:	\(\frac{AB}{ab}\) (100% Thân xám, Cánh dài)
Pa:	♂ \(\frac{AB}{ab}\)	x	♀ \(\frac{ab}{ab}\)
Fa:	\(\frac{AB}{ab}:\frac{ab}{ab}\) (50% TX, CD): (50% TĐ, CC)

4. Cơ sở tế bào học của hiện tượng di truyền liên kết gen

Các gen quy định các tính trạng khác nhau (màu thân, dạng cánh) cùng nằm trên 1 NST và di truyền cùng nhau.

5. Kết luận

- Liên kết gen là hiện tượng các gen trên cùng 1 NST di truyền cùng nhau.

- Các gen nằm trên một NST tạo thành một nhóm gen liên kết.

- Số nhóm gen liên kết ở mỗi loài bằng số NST trong bộ đơn bội (n) của loài đó.

II. DI TRUYỀN LIÊN KẾT KHÔNG HOÀN TOÀN – HOÁN VỊ GEN

1. Thí nghiệm của Morgan

Pt/c:	♀ thân xám, cánh dài	x	♂ thân đen, cánh cụt
F1:	100% thân xám, cánh dài
Pa:	♀ thân xám, cánh dài	x	♂ thân đen, cánh cụt
F2:	965 con xám, dài (41,5 %): 944 con đen, ngắn (41,5 %): 206 con xám, ngắn (8,5 %): 185 con đen, dài (8,5 %)

2. Nhận xét tỉ lệ phân li kiểu hình ở F2

Phương pháp thí nghiệm 2 giống với thí nghiệm 1. Tuy nhiên có môt số điểm khác đãn đến kết quả thí nghiệm 1 và 2 khác nhau:

Đặc điểm so sánh	Thí nghiệm 1	Thí nghiệm 2
Các thể đem lai phân tích:	Đực F1	Cái F1
Số loại kiểu hình phép lai phân tích Fa:	2 kiểu hình	4 kiểu hình
Tỉ lệ phân li kiểu hình:	1:1	41,5: 41,5: 8,5: 8,5

=> Kết quả phân tích các thể cái F1 cho thấy cho thấy gen quy định màu sắc thân và chiều dài cánh cùng nằm trên 1 NST nhưng ở giải cái đã xảy ra hoán vị gen, giwois đực không xảy ra hiện tương hóa vị gen

3. Sơ đồ lai

- Quy ước: A: thân xám > a: thân đen; B: cánh dài > b: cánh cụt

- Sơ đồ lai:

Pt/c:	♀ AB	x	♂ ab
Gp:	AB	\(\downarrow\)	ab
F1:	AB/ab (100% Thân xám, cánh dài)
Pa:	♀ AB/ab	x	♂ ab/ab

Fa:

♀ ♂	AB 41.5%	ab 41.5%	Ab 8.5%	aB 8.5%
ab 100%	AB/ab 41.5%	Ab/ab 41.5%	Ab/ab 8.5%	aB/ab 8.5%
	Thân xám cánh dài	Thân đen, cánh cụt	Thân xám, cánh cụt	Thân đen, cánh dài

4. Cơ sở tế bào học của hiện tượng di truyền liên kết không hoàn toàn

- Trong quá trình phân bào, ở kỳ trước 1 của quá trình giảm phân đã xảy ra hiện tượng bắt chéo giữa 2 crômatit khác nguồn trong 4 crômatit của cặp NST kép tương đồng. Sau đó ở một vài tế bào đôi khi xảy ra hiện tượng trao đổi đoạn làm cho các gen trên 2 đoạn NST cũng trao đổi chỗ cho nhau => hoán vị gen.

- Trong quá trình phân bào, ở kỳ trước 1 của quá trình giảm phân đã xảy ra hiện tượng bắt chéo giữa 2 crômatit khác nguồn trong 4 crômatit của cặp NST kép tương đồng. Sau đó ở một vài tế bào đôi khi xảy ra hiện tượng trao đổi đoạn làm cho các gen trên 2 đoạn NST cũng trao đổi chỗ cho nhau à hoán vị gen

Hình vẽ cơ chế tiếp hợp và trao đổi chéo ở kỳ trước 1 của giảm phân:

- Tần số hoán vị:

• Là tỉ lệ % số cá thể có tái tổ hợp (% các giao tử mang gen hoán vị)​:
• Tần số phản ánh khoảng cách tương đối giữa 2 gen không alen trên cùng một NST. Khoảng cách càng lớn thì lực liên kết càng nhỏ và tần số hoán vị gen càng cao. Dựa vào đó người ta lập bản đồ di truyền.
• Tần số hoán vị gen dao động từ 0 \(\rightarrow\) 50%. 2 gen nằm càng gần nhau thì tần số trao đổi chéo càng thấp.
• Tần số hoán vị gen không vượt quá 50% vì hiện tượng trao đổi chéo chỉ xảy ra giữa 2 trong 4 crômatit trong cặp NST kép tương đồng.

​Ví dụ: Trong cơ quan sinh dục của một loài có 100 tế bào tiến hành giảm phân, trong đó có 20 tế bào có xảy ra trao đổi chéo. Tính tần số hoán vị gen?

• 1 tế bào mẹ qua giảm phân tạo được 4 tế bào con => 100 tế bào giảm phân tạo thành 400 giao tử
• 1 tế bào xảy ra hoán vị sẽ tạo được 2 loại giao tử hoán vị => 20 tế bào hoán vị sẽ tạo được 40 giao tử hoán vị

5. Kết luận

- Do các gen có xu hướng liên kết hoàn toàn nên hiện tượng hoán vị gen ít xảy ra.

- Các giao tử hoán vị gen chiếm tỉ lệ thấp.

- Tần số hoán vị gen thể hiện lực liên kết và khoảng cách tương đối của các gen.

III. BẢN ĐỒ DI TRUYỀN

1. Khái niệm

- Là sơ đồ sắp xếp vị trí tương đối của các gen trong nhóm liên kết.

- Khi lập bản đồ di truyền, cần phải xác định số nhóm gen liên kết, trình tự và khoảng cách của các gen trong nhóm gen liên kết trên nhiễm sắc thể.

- Khoảng cách giữa các gen trên NST được tính bằng đơn vị cM (centiMorgan).

- Dựa vào việc xác định tần số hoán vị gen, người ta xác lập trình tự và khoảng cách của các gen trên nhiễm sắc thể: 1% HVG xấp xĩ 1cM.

2. Ý nghĩa

- Dự đoán trước tính chất di truyền của các tính trạng mà gen được sắp xếp trên bản đồ.

- Giúp nhà tạo giống rút ngắn thời gian tạo giống mới.

IV. Ý NGHĨA CỦA HIỆN TƯỢNG DI TRUYỀN LIÊN KẾT

1. Ý nghĩa của liên kết hoàn toàn

- Nhiều nhóm gen quý cùng nằm trên NST thì di truyền cùng nhau tạo nên nhóm tính trạng tốt giúp cho sự ổn định loài.

- Trong công nghiệp chọn giống, chuyển các gen có lợi cùng trên 1 NST để tạo được các giống như mong muốn.

2. Ý nghĩa của liên kết không hoàn toàn

- Tăng biến dị tổ hợp, tạo nguồn nguyên liệu cho tiến hoá và chọn giống.

- Các gen quý có cơ hội được tổ hợp lại tạo thành nhóm gen liên kết mới -> Rất có ý nghĩa trong tiến hóa và chọn giống.

- Thiết lập được khoảng cách tương đối của các gen trên nhiễm sắc thể -> thiết lập bản đồ gen có thể dự đoán trước tần số các tổ hợp gen mới trong các phép lai, có ý nghĩa trong chọn giống (giảm thời gian chọn đôi giao phối một cách mò mẫm) và nghiên cứu khoa học. Bản đồ di truyền là sơ đồ phân bố các gen trên NST của một loài. Khi lập bản đồ di truyền cần phải xác định số nhóm gen liên kết cùng với việc xác định trình tự và khoảng cách phân bố cùa các gen trong nhóm gen liên kết trên NST. Khoảng cách giữa các gen trên NST được tính bằng đơn vị cM (centiMorgan) [1cM = 1%]

V. PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP HOÁN VỊ GEN

1. Dạng 1: Các phương pháp xác định quy luật hoán vị gen

- Phương pháp giải:

- Trong điều kiện mỗi gen quy định một tính trạng trội, lặn hoàn toàn. Khi xét sự di truyền về hai cặp tính trạng, nếu xảy ra một trong các biểu hiện sau, ta kết luận sự di truyền hai cặp tính trạng đó, tuân theo quy luật di truyền hoán vị gen của Morgan

• Khi tự thụ phần hoặc giao phối giữa hai cặp gen, nếu kết quả thế hệ lai xuất hiện 4 kiểu hình tỉ lệ khác 9:3:3:1 ta kết luận hai cặp tính trạng đó được di truyền tuân theo quy luật hoán vị gen: P: (Aa,Bb) x (Aa,Bb) → F1 có 4 kiểu hình tỉ lệ ≠ 9:3:3:1 => Quy luật hoán vị gen
• Khi lai phân tích cá thể dị hợp về hai cặp gen, nếu FB xuất hiện 4 kiểu hình tỉ lệ khác 1:1:1:1, ta kết luận hai cặp tính trạng đó được di truyền theo quy luật hoán vị gen: P: (Aa,Bb) x (aa,bb) → FB có 4 kiểu hình, tỉ lệ ≠ 1:1:1:1 => Quy luật hoán vi gen

=> Tổng quát: Nếu tỉ lệ chung của cả hai tính trạng biểu hiện tăng biến dị tổ hợp, mặt khác không bằng tích các nhóm tỉ lệ khi xét riêng, ta suy ra hai cặp tính trạng đó được di truyền theo quy luật hoán vị gen

- Ví dụ: Khi lai cây thân cao, chín sớm (dị hợp tử hai cặp gen) với cây thân thấp, chín muộn (đồng hợp lặn) Fa thu được 35% cây thân cao, chín sớm: 35% cây thân thấp, chín muộn: 15% cây thân cao, chín muộn: 15% cây thân thấp, chín sớm. Xác định quy luật di truyền các gen nói trên?

Giải:

- Fa xuất hiện 4 loại kiểu hình; tỷ lệ phân li kiểu hình là 35: 35: 15:15

- Nhận thấy tỷ lệ khác 1:1:1:1 và 1:1 => các gen không phân li độc lập với nhau

=> Vậy hai cặp gen quy định tính trạng di truyền theo hoán vị gen.

2. Dạng 2: Xác định tỉ lệ giao tử

- Lí thuyết cần nhớ:

• Tần số hoán vị gen (TSHVG) là tỉ lệ phần trăm các loại giao tử hoán vị, tính trên tổng số giao tử được sinh ra (< 50%)
• Gọi f là TSHVG, trong trường hợp xét hai cặp alen:
  • Tỉ lệ giao tử hoán vị = \(\frac{f}{2}\)
  • Tỉ lệ giao tử không hoán vị = \(\frac{1-f}{2}\)

- Cách giải:

• Tính số loại giao tử được tạo ra
• Xác định giao tử hoán vị và giao tử liên kết dựa vào kiểu gen
• Tính tỉ lệ kiểu giao tử theo công thức .

- Ví dụ: Quá trình giảm phân xảy ra hoán vị gen giữa A và B với f = 40% và giữa B và D với f = 20%. Xác định số loại giao tử, thành phần các loại giao tử, tỉ lệ các loại giao tử trong các trường hợp sau:

a. \(\frac{Ab}{aB}\); b. \(\frac{ABe}{abE}\); c. \(Aa\frac{BD}{bd}\); d. \(\frac{Ab}{aB}\frac{De}{dE}\)

3. Dạng 3: Biết gen trội lặn, kiểu gen P và tần số hoán vị xác định kết quả lai

- Phương pháp giải

• Xác định tỉ lệ từng loại giao tử của P
• Lập bảng, suy ra tỉ lệ kiểu gen, tỉ lệ kiểu hình ở thế hệ con

- Ví dụ: Cho phép lai P: \(\frac{AB}{ab}\times\frac{ab}{ab}\) (tần số hoán vị gen là 30%). Các cơ thể lai mang hai tính trạng lặn chiếm tỷ lệ bao nhiêu?

Bài giải

Ta có A>> a ; B>>b

Xét phép lai \(\frac{AB}{ab}\times\frac{ab}{ab}\) có \(\frac{AB}{ab}\) , f = 30% cho các giao tử: AB = ab = 35%; Ab = aB = 15%

\(\frac{ab}{ab}\) chỉ tạo ra một loại giao tử ab

=> Vậy các cơ thể lai mang 2 tính trạng lặn chiếm tỉ lệ: = 0,35(ab) * 1(ab) = 0,35 = 35%

4. Dạng 4: Phương pháp xác định tần số hoán vị gen khi biết tỉ lệ kiểu hình ở đời con

- Trường hợp xảy ra hoán vị cả hai bên:

• Được áp dụng cho thực vật, dòng tự thụ phấn và hầu hết các loại động vật ( trừ ruồi giấm, bướm, tằm…)
• Trường hợp này ta căn cứ vào tỷ lệ xuất hiện kiểu hình mang hai tính trạng lặn ở thế hệ sau suy ra tỷ lệ % giao tử mang gen lặn ab => f .
  • Nếu loại giao tử ab lớn hơn 25% thì đây phải là giao tử liên kết gen và các gen liên kết cùng (A liên kết với B, a liên kết với b).
  • Nếu loại giao tử ab nhỏ hơn 25% thì đây phải là giao tử hoán vị gen và các gen liên kết chéo (A liên kết b, a liên kết B)

- Trường hợp xảy ra hoán vị gen ở một trong hai bên bố hoặc mẹ (ruồi giấm, bướm, tằm):

• Trường hợp này tỷ lệ giao tử giới đực và giới cái không giống nhau.
• Từ tỷ lệ kiều hình mang hai tính trạng lặn ở thế hệ sau ta phân tích hợp lí về tỷ lệ giao tử mang gen ab của thế hệ trước => f:
  • Nếu ab là giao tử hoán vị thì f = ab .2
  • Nếu ab là giao tử liên kết thì f = 100% - 2 . ab

- Ví dụ: Khi lai giữa P đều thuần chủng, đời F1 chỉ xuất hiện kiểu hình cây quả tròn, ngọt. Cho F1 tự thụ phấn thu được F2 có 4 kiểu hình theo tỷ lệ như sau:

• 66% cây quả tròn, ngọt
• 9% cây quả tròn, chua
• 9% cây quả bầu dục, ngọt
• 16% cây quả bầu dục, chua

Biết mỗi cặp gen quy định một cặp tính trạng. Xác định tần số hoán vị gen?

Giải:

- Quy ước: A – quả tròn >>a bầu dục; B – quả ngọt >> b quả chua

- Đời con xuất hiện 4 loại kiểu hình; Tỉ lệ kiểu phân li kiểu hình ở đời con là: 33: 3: 2: 2 => các gen nằm trên cùng một NST và có hiện tượng hoán vị gen

- Kiểu hình lặn có kiểu gen \(\frac{ab}{ab}\) = 16% = 0.4 ab x 0.4 ab => ab phải là giao tử liên kết => f = 100% - 40% x 2 = 20%