Εισαγωγή στη Δασική Γενετική Οι νόμοι της κληρονομικότητας

Transcript

1 Εισαγωγή στη Δασική Γενετική Οι νόμοι της κληρονομικότητας Χειμερινό εξάμηνο

2 Σύνοψη Κάθε Οι Τυχαία Τυχαίος Αναλογία άτομο έχει δύο σειρές αλληλομόρφων σε κάθε γονίδιο γαμέτες έχουν ένα από τα δύο αλληλόμορφα επιλογή αλληλόμορφου συνδυασμός αλληλομόρφων κατά το σχηματισμό των απογόνων 3:1 στην f2 στα πειράματα του Mendel 09/01/15 2

3 Χρωμοσώματα στη μείωση 09/01/15 3

4 Διϋβρίδια 09/01/15 4

5 Διϋβρίδια Σύνθετη Ανεξαρτησία Κάθε Σύνθετη αναλογία 9:3:3:1 των δύο χαρακτηριστικών κατά το σχηματισμό των γαμετών αλληλόμορφο ενός γονιδίου έχει ίσες πιθανότητες να περάσει σε ένα γαμέτη, δηλ. 50% = ½ περίπτωση δύο γονιδίων: κάθε συνδυασμός αλληλομόρφων θα έχει επίσης ίσες πιθανότητες να περάσει σε ένα γαμέτη = 25% = ¼ 09/01/15 5

6 Συνδυασμός πιθανοτήτων 09/01/15 6

7 Ομοιομορφία Ο Όλα Η πρώτος νόμος του Mendel: Οι απόγονοι στην f1 είναι όλοι ομοιόμορφοι ανεξάρτητα από την κατεύθυνση της διασταύρωσης (ΑΑ x αα ή αα x ΑΑ) τα άτομα της f1 γενιάς, που προέρχονται από γονείς που διαφέρουν σε ένα ζευγάρι αλληλομόρφων, είναι όμοια διασταύρωση δύο ομοζυγωτών γονέων δίνει πάντα ομοιόμορφη f1 γενιά 09/01/15 7

8 Διαχωρισμός Ο Ο δεύτερος νόμος του Mendel ή νόμος του διαχωρισμού: Τα μέλη ενός ζευγαριού αλληλομόρφων (Αα) διαχωρίζονται, όταν ένα άτομο σχηματίζει αναπαραγωγικά κύτταρα διαχωρισμός αυτός γίνεται με ίση πιθανότητα εμφάνισης κάθε αλληλόμορφου σε ένα γαμέτη 09/01/15 8

9 Αρχή του διαχωρισμού και μείωση 09/01/15 9

10 Ανεξαρτησία των συνδυασμών Ο Η τρίτος νόμος του Mendel ή νόμος του ελεύθερου και ανεξάρτητου συνδυασμού των χαρακτήρων Τα μέλη δύο ή περισσότερων ζευγαριών αλληλομόρφων συνδυάζονται ελεύθερα και ανεξάρτητα, όταν σχηματίζονται αναπαραγωγικά κύτταρα στοίχιση των χρωμοσωμάτων κατά την Πρόφαση Ι είναι τυχαία 09/01/15 10

11 Αρχή της ανεξαρτησίας των συνδυασμών και μείωση 09/01/15 11

12 Μενδελικό γονίδιο Αρχή του διαχωρισμού 09/01/15 12

13 Μενδελικό γονίδιο Αρχή της ανεξαρτησίας των συνδυασμών 09/01/15 13

14 Πιθανότητα απογόνων Ρίψη Ρ(Κ) ενός νομίσματος 3 φορές: κορώνα (Κ) / γράμματα (Γ): πιθανοί συνδυασμοί 8: ΚΚΚ, ΚΚΓ, ΚΓΚ, ΓΚΚ, ΓΓΚ, ΓΚΓ, ΚΓΓ, ΓΓΓ = ½ και Ρ(Γ) = ½ η πιθανότητα εμφάνισης κάθε συνδυασμού είναι (1/2)*(1/2)*(1/2) = 1/8 09/01/15 14

15 Πιθανότητα απογόνων Πιθανότητα Για εμφάνισης δύο (Κ) και ενός (Γ) αθροίζουμε τις πιθανότητες όλων των συνδυασμών με δύο (Κ) και ένα (Γ): Ρ(2(Κ) & 1(Γ)) = Ρ(ΚΚΓ) + Ρ(ΚΓΚ) + Ρ(ΓΚΚ) = 3/8 τις πιθανότητες εμφάνισης των γεγονότων ισχύει: Ρ(γεγονός x σε σύνολο Ν γεγονότων) = Cp x q N-x C = N!/x!(N-x)! 09/01/15 15

16 Πιθανότητα αναλογιών Στο Σε παράδειγμά μας είναι: C = 3! / 2! (3-2)! = (1 2 3) / (1 2) (1) = 3 Ρ(2(Κ) σε 3 προσπάθειες) = 3 (1/2) 2 (1/2) 3-2 = 3 (1/4) (1/2) = 3/8 προβλήματα αναλογίας απογόνων: Υπολογίζουμε την πιθανότητα εμφάνισης των φαινοτύπων / γενοτύπων Υπολογίζουμε το C Υπολογίζουμε την πιθανότητα εμφάνισης του ζητούμενου συνδυασμού 09/01/15 16

17 Παράδειγμα Η εμφάνιση νανωδών ατόμων στο καλαμπόκι οφείλεται σε ένα υποτελές αλληλόμορφο (κ). Το κυρίαρχο αλληλόμορφο (Κ) δίνει κανονικά φυτά. Ένας γεωργός σπέρνει 4 σπόρους από ετεροζυγωτό φυτό, που εξωτερικά φαίνεται κανονικό. Τι πιθανότητα έχει να πάρει τα παρακάτω αποτελέσματα; και τα 4 φυτά κανονικά και τα 4 νανώδη δύο και δύο; 09/01/15 17

18 Αποκλίσεις από το κλασικό μενδελικό πρότυπο 09/01/15 18

19 Πλειοτροπισμός Ένα γονίδιο είναι υπεύθυνο για έναν αριθμό διαφορετικών και άσχετων χαρακτήρων Π.χ. το γονίδιο που καθορίζει το χρώμα και την επιβίωση στα ποντίκια Σταχτύ = ομοζυγωτή μορφή του γονιδίου (yy) Κίτρινο = ετεροζυγωτή μορφή (Yy) Θανατηφόρο = (YY) Κανονικό Χ κίτρινο ποντίκι = 1:1 κίτρινα / κανονικά yy x Yy = ½ yy και ½ Yy Δύο κίτρινα ποντίκια = 2/3 κίτρινα / 1/3 κανονικά Yy x Yy = ¼ YY (νεκρά) ½ Yy (κίτρινα) ¼ yy (κανονικά) 09/01/15 19

20 Πλειοτροπισμός 09/01/15 20

21 Αυτοασυμβατότητα Ένα Εξελικτικά Σύστημα φυτό δεν μπορεί να αποκτήσει απογόνους από την ένωση των δικών του γαμετών γονιμοποιείται μόνο με ξένη γύρη. διαμορφωμένη τακτική αποτρέπει μείωση της γενετικής ποικιλότητας από συνεχή αυτογονιμοποίηση ή γονιμοποίηση μεταξύ συγγενών ατόμων (ομομειξία) αυτοασυμβατότητας: σύστημα αποτροπής της αυτογονιμοποίησης μπορεί να είναι ένας μηχανισμός που να κανονίζει διαφορετική εποχή ανθοφορίας ή ωριμότητας των θηλυκών από τα αρσενικά άνθη του ίδιου φυτού 09/01/15 21

22 Ένα Γονίδιο S από τα συστήματα αυτοασυμβατότητας είναι και η ύπαρξη του γονιδίου S πολλά αλληλόμορφα πολλοί δυνατοί συνδυασμοί γενοτύπων δεν σχηματίζεται γυρεοσωλήνας όταν η γύρη φέρει αλληλόμορφο που περιέχεται στο γενότυπο του μητρικού φυτού 09/01/15 22

23 Γονίδιο S 09/01/15 23

24 Γονίδιο S Μπορεί ένα γονίδιο αυτοασυμβατότητας S να βρίσκεται σε ομοζυγωτή μορφή; 09/01/15 24

25 Πολλαπλά γονίδια Πολλά διαφορετικά γονίδια που επηρεάζουν το ίδιο χαρακτηριστικό Αποκλίσεις από τις αναμενόμενες μενδελικές αναλογίες σε συγκεκριμένα χαρακτηριστικά 09/01/15 25

26 Χρώμα τριχώματος θηλαστικών γονίδιο γονίδιο ΑΑββ AABB Α: (ΑΑ) και (Αα) = γκριζωπό χρώμα (agouti) (αα) = ολόμαυρο τρίχωμα. Β: (ΒΒ) και (Ββ) = χρώμα παραμένει όπως καθορίζεται από το γονίδιο Α (ββ) = κανελί χρώμα όταν συνδυάζεται με τους γενότυπους (ΑΑ) και (Αα) του πρώτου γονιδίου και καφέ όταν συνδυάζεται με τον (αα) (κανελί) x ααββ (μαύρο) 100% ΑαΒβ (γκρί) στην f1 (γκρί) x ααββ (καφέ) 100% ΑαΒβ (γκρί) στην f1 09/01/15 26

27 Χρώμα τριχώματος θηλαστικών Για το σχηματισμό της f2 γενιάς: ΑαΒβ (γκρί) x ΑαΒβ (γκρί) 9/16 (Α_Β_) γκρί 3/16 (Α_ββ) κανελί 3/16 (ααβ_) μαύρο 1/16 (ααββ) καφέ Δηλαδή αναλογία 9:3:3:1 09/01/15 27

28 Επίσταση το αλβινισμός Π.χ. φαινόμενο της αλληλεπίδρασης μεταξύ δύο διαφορετικών γονιδίων στην έκφραση ενός χαρακτηριστικού η επίσταση δεν δρα αθροιστικά. στα θηλαστικά: ένα ακόμα γονίδιο για το χρώμα του τριχώματος (cc) εμποδίζει την έκκριση μελανίνης. ΒΒcc (αλβινικό) Χ ββcc (καφέ) f1 ΒβCc (μαύρο) f2 από διασταύρωση δύο ατόμων f1 9/16 (Β_C_) μαύρο 3/16 (ββc_) καφέ 3 (B_cc) και 1 (ββcc) αλβινικά 9:3:4 - υποτελής επίσταση 09/01/15 28

29 Υποτελής επίσταση Μαύρο λαμπραντόρ B_E_ Σοκολατί λαμπραντόρ bbe_ Χρυσό λαμπραντόρ ee 09/01/15 29

30 Τροποποιητικό γονίδιο Τροποποιητικό Γονίδιο Τα γονίδιο D (dd) δίνει φαινότυπο με χρώμα θολό χρώμα καθορίζεται από τα υπόλοιπα γονίδια S (ss) δίνει κηλίδες γονίδια αυτά, που τροποποιούν τη δράση των άλλων λέγονται τροποποιητικά γονίδια 09/01/15 30

31 Τροποποιητικό γονίδιο D 09/01/15 31

32 Τροποποιητικό γονίδιο S 09/01/15 32

33 Συμπληρωματικά γονίδια Συμπληρωματικά ΑΑββ γονίδια (Α και Β) για να προκύψει μωβ χρώμα χρειάζεται να υπάρχει ο γενότυπος (Α_Β_), δηλαδή το κυρίαρχο αλληλόμορφο και στα δύο γονίδια (λευκό) x ααββ (λευκό) F1: 100% ΑαΒβ (μωβ) F2: 9 Α_Β_ (μωβ) 3 Α_ββ (άσπρο) 3 ααβ_ (άσπρο) 1 ααββ (άσπρο) 09/01/15 33

34 Συμπληρωματικά γονίδια Αν υπάρχει ένα γονίδιο μόνο, τότε η διασταύρωση άσπρου με άσπρο θα είναι: (αα) x (αα) και η f1 γενιά θα είχε 100% (αα) = λευκό. Στην περίπτωση δύο γονιδίων: (ΑΑββ) x (ααββ) με f1 με 100% (ΑαΒβ) = μωβ. 09/01/15 34

35 09/01/15 35

36 Κατασταλτικά γονίδια η (KKdd) f1: f2: 13:3 κληρονόμηση της ικανότητας ενός φυτού του γένους Primula να παράγει τη χημική ουσία μαλβιδίνη (Κ_) παραγωγή ουσίας (D_) καταστέλει τη δράση του (Κ) = μαλβιδίνη x (kkdd) = όχι μαλβιδίνη 100% (KkDd) = όχι μαλβιδίνη 9 (K_D_) = όχι μαλβιδίνη 3 (K_dd) = μαλβιδίνη 3 (kkd_) = όχι μαλβιδίνη 1 (kkdd) = όχι μαλβιδίνη = καταστολή 09/01/15 36

37 Διπλή δράση γονιδίων Πιθανόν βρίσκονται εις διπλούν στο γένωμα Έστω και ένα κυρίαρχο αλληλόμορφο είναι αρκετό για την έκφραση του χαρακτήρα 15:1 09/01/15 37

38 Σύνοψη αλληλεπιδράσεων Τύπος αλληλεπίδρασης μεταξύ Α και Β Α_Β_ Α_β β ααβ_ ααβ β Καμία (9:3:3:1) Συμπληρωματική δράση (9:7) Καταστολή του Β από το Α (13:3) Υποτελής επίσταση του αα (9:3:4) Κυρίαρχη επίσταση του A_ (12:3:1) Διπλά γονίδια (15:1) /01/15 38

39 Παράδειγμα Ομοζυγωτές τοματιές για κόκκινο βλαστό διασταυρώνονται με φυτά με πράσινο βλαστό και η f1 γενιά έχει όλη κόκκινους βλαστούς. Διασταυρώνοντας της f1 με φυτά με πράσινο βλαστό έδωσε 482 φυτά με κόκκινο βλαστό και 526 με πράσινο. Τα δεδομένα αυτά ανταποκρίνονται στην αναμενόμενη αναλογία 1:1; 09/01/15 39

40 Ένας γεωργός έσπειρε τον σπόρο από ένα αυτογονιμοποιημένο φυτό τομάτας και πήρε 100 νέα φυτά. Κάποια είχαν κόκκινους καρπούς και κάποια άλλα κίτρινους. Επίσης διαπίστωσε ότι κάποια φυτά είχαν χνουδωτούς βλαστούς, άλλα λιγότερο χνουδωτούς και άλλα λείους. Συνδυάζοντας τα γνωρίσματα αυτά κατέληξε στις παρακάτω κατηγορίες: 37 κόκκινα λίγο χνούδι, 19 κόκκινα χωρίς χνούδι 18 κόκκινα πολύ χνούδι 13 κίτρινα λίγο χνούδι 7 κίτρινα πολύ χνούδι 6 κίτρινα χωρίς χνούδι Με ποιο τρόπο κληρονομούνται τα δύο γνωρίσματα και ποιος ήταν ο γενότυπος του μητρικού φυτού; 09/01/15 40

41 Παράδειγμα Οι λεύκες είναι φυτά δίοικα. Αν από μια διασταύρωση πάρουμε 8 σπόρους, ποια η πιθανότητα να έχουμε: α) 2 φυτά αρσενικά και 6 θηλυκά, β) 8 φυτά αρσενικά, γ) ποιος συνδυασμός αρσενικών - θηλυκών είναι ο πιο πιθανός; 09/01/15 41

42 Παράδειγμα Μια ποικιλία πιπεριάς με καστανούς καρπούς διασταυρώθηκε με μια άλλη που έκανε κίτρινους καρπούς. Τα φυτά της f1 είχαν όλα κόκκινους καρπούς. Στην f2, από τα 322 φυτά, 182 είχαν κόκκινους καρπούς, 59 καστανούς, 61 κίτρινους και 20 πράσινους. Ποια είναι η γενετική βάση της κληρονόμησης του χρώματος στην πιπεριά; 09/01/15 42