ΦΥΕ 43: ΓΕΝΕΤΙΚΗ ΟΔΗΓΟΣ ΕΠΙΛΥΣΗΣ ΑΣΚΗΣΕΩΝ ΚΩΣΤΑΣ ΜΠΟΥΡΤΖΗΣ ΑΝΑΠΛΗΡΩΤΗΣ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ ΤΜΗΜΑ ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗΣ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ ΚΑΙ ΦΥΣΙΚΩΝ ΠΟΡΩΝ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΙΩΑΝΝΙΝΩΝ 1
Χρήσιμες οδηγίες για την επίλυση ασκήσεων Γενετικής (α). Συμβολίζουμε τα γονίδια σύμφωνα με τα όσα αναφέρει η άσκηση ή χρησιμοποιώντας δικά μας «αυθαίρετα» σύμβολα, συνήθως γράμματα του ελληνικού ή του αγγλικού αλφαβήτου. Τα ίδια ακριβώς σύμβολα χρησιμοποιούμε για το γνώρισμα ιδιότητα που μελετάμε. (β). Σύμφωνα με τα δεδομένα της άσκησης, γράφουμε όλες τις δυνατές διασταυρώσεις, αν είναι δυνατόν από την πρώτη πατρική γενεά (P1) έως και τη δεύτερη θυγατρική γενεά (F2). Η διαδικασία αυτή παρουσιάζεται στα επόμενα βήματα. (γ). P1: σύμβολο της πρώτης πατρικής γενεάς. Είναι σημαντικό να παραθέσουμε σωστά τόσο τους γενοτύπους όσο και τους φαινοτύπους της πρώτης πατρικής γενεάς καθώς από αυτούς εξαρτάται όλη η πορεία επίλυσης της άσκησης. Κατά σύμβαση, αριστερά παραθέτουμε το θηλυκό γονέα ενώ δεξιά τον αρσενικό γονέα. Ανάμεσά τους τίθεται το σύμβολο x που αποτελεί το σύμβολο της διασταύρωσης. (δ). Το επόμενο βήμα είναι ο σχηματισμός (παραγωγή) γαμετών από τα άτομα (γονείς) της πρώτης πατρικής γενιάς. Η διαδικασία, που πρέπει να ακολουθείται για το σωστό σχηματισμό των γαμετών, παρουσιάζεται παρακάτω και συνοδεύεται με μια σειρά παραδειγμάτων. Το σημαντικό, που είναι και το προφανές, είναι το εξής: οι θηλυκοί γαμέτες να παρουσιάζονται κάτω από το θηλυκό γονέα ενώ οι αρσενικοί γαμέτες να παρουσιάζονται κάτω από τον αρσενικό γονέα. (ε). F1: σύμβολο της πρώτης θυγατρικής γενεάς. Είναι σημαντικό να παραθέσουμε σωστά τόσο τους γενοτύπους όσο και τους φαινοτύπους των απογόνων της πρώτης πατρικής γενεάς καθώς τα άτομα της F1 αποτελούν τα άτομα της δεύτερης πατρικής γενεάς (P2), δηλαδή τους γονείς από τη διασταύρωση των οποίων θα προκύψουν τα άτομα της δεύτερης θυγατρικής γενεάς (F2). 2
(στ). P2: σύμβολο της δεύτερης πατρικής γενεάς. Παρουσιάζουμε τη διασταύρωση των ατόμων της πρώτης θυγατρικής γενεάς (θηλυκό άτομο F1 x αρσενικό άτομο F1). (ζ). Το επόμενο βήμα είναι ο σχηματισμός (παραγωγή) γαμετών από τα άτομα (γονείς) της δεύτερης πατρικής γενιάς. Προσοχή στο σωστό σχηματισμό και παρουσίαση (με σύμβολα) των γαμετών. (η). F2: σύμβολο της δεύτερης θυγατρικής γενεάς. Παρουσιάζουμε τόσο τους γενοτύπους όσο και τους φαινοτύπους των απογόνων της δεύτερης πατρικής γενεάς. (θ). Ακολουθεί ο υπολογισμός της γενοτυπικής και φαινοτυπικής αναλογίας μεταξύ των απογόνων (και κατά φύλο αν είναι απαραίτητο π.χ. στα φυλοσύνδετα γνωρίσματα). Ανάλογα με το τι ζητά η άσκηση, οι υπολογισμοί αυτοί μπορεί να απαιτούνται και για την πρώτη θυγατρική γενεά. (η). Οι υπολογισμοί των γενοτυπικών και των φαινοτυπικών αναλογιών βασίζονται αποκλειστικά στις πιθανότητες, όπου πιθανότητα είναι πόσες φορές μπορεί να συμβεί ένα γεγονός. Για παράδειγμα, ποια είναι η πιθανότητα (p) στο ρίξιμο ενός ζαριού να έρθει το «τρία»; Προφανώς, η πιθανότητα είναι ίση με 1/6, γιατί το ζάρι έχει έξι πλευρές και μόνο μια από αυτές αντιστοιχεί στο «τρία». Συγκεκριμένα, οι υπολογισμοί των γενοτυπικών και των φαινοτυπικών αναλογιών στηρίζονται σε δύο βασικούς κανόνες των πιθανοτήτων: (α) τον κανόνα των γινομένων, που αφορά ανεξάρτητα γεγονότα και (β) τον κανόνα των αθροισμάτων, που αφορά ασυμβίβαστα γενονότα. (ι). Ανεξάρτητα γεγονότα: η πιθανότητα να συμβούν ταυτόχρονα δύο ανεξάρτητα γεγονότα ισούται με το γινόμενο των πιθανοτήτων τους. Για παράδειγμα, η πιθανότητα να ρίξουμε δύο ζάρια και να φέρουμε τριάρες ισούται με 1/6 x 1/6 = 1/36. 3
(κ). Ασυμβίβαστα γεγονότα: η πιθανότητα να συμβεί το ένα από δύο ασυμβίβαστα γεγονότα ισούται με το άθροισμα των πιθανοτήτων να συμβεί το καθένα από αυτά ξεχωριστά. Για παράδειγμα, η πιθανότητα να ρίξουμε δύο ζάρια και να φέρουμε τριάρες ή εξάρες ισούται με 1/36 + 1/36 = 2/36 = 1/18. 4
Σχηματισμός γαμετών Μελέτη κληρονόμησης ενός γονιδίου - Μονοϋβριδισμός Ας υποθέσουμε ότι μελετάμε ένα μονογονιδιακό γνώρισμα (συμβολίζεται με Κ) το οποίο απαντά σε δύο αλληλόμορφες καταστάσεις (Κ, κ). Διακρίνονται τρεις δυνατές περιπτώσεις ατόμων (όσον αφορά το γενότυπο): (α) ομόζυγα άτομα (ΚΚ), (β) ομόζυγα άτομα (κκ) και (γ) ετερόζυγα άτομα (Κκ). Τι είδους γαμέτες θα προκύψουν από αυτά τα άτομα; 1 η περίπτωση. Ομόζυγο άτομο ΚΚ Γαμέτες Κ (100%) 2 η περίπτωση. Ομόζυγο άτομο κκ Γαμέτες κ (100%) 3 η περίπτωση. Ετερόζυγο άτομο Κκ Γαμέτες Κ (50%) και κ (50%) 5
Μελέτη κληρονόμησης δύο μη συνδεδεμένων γονιδίων - Διϋβριδισμός Ας υποθέσουμε ότι μελετάμε δύο διακριτά γνωρίσματα. Το πρώτο γνώρισμα (συμβολίζεται με Κ) απαντά σε δύο αλληλόμορφες καταστάσεις (Κ, κ). Το δεύτερο γνώρισμα (συμβολίζεται με Λ) απαντά επίσης σε δύο αλληλόμορφες καταστάσεις (Λ, λ). Διακρίνονται εννέα δυνατές περιπτώσεις ατόμων (όσον αφορά το γενότυπο). Τι είδους γαμέτες θα προκύψουν από αυτά τα άτομα; 1 η περίπτωση. Γενότυπος ΚΚΛΛ Γαμέτες ΚΛ (100%) 2 η περίπτωση. Γενότυπος κκλλ Γαμέτες κλ (100%) 3 η περίπτωση. Γενότυπος ΚΚλλ Γαμέτες Κλ (100%) 4 η περίπτωση. Γενότυπος κκλλ Γαμέτες κλ (100%) 6
5 η περίπτωση. Γενότυπος ΚΚΛλ Γαμέτες ΚΛ (50%) και Κλ (50%) 6 η περίπτωση. Γενότυπος ΚκΛΛ Γαμέτες ΚΛ (50%) και κλ (50%) 7 η περίπτωση. Γενότυπος Κκλλ Γαμέτες Κλ (50%) και κλ (50%) 8 η περίπτωση. Γενότυπος κκλλ Γαμέτες κλ (50%) και κλ (50%) 9 η περίπτωση. Γενότυπος ΚκΛλ Γαμέτες ΚΛ (25%), Κλ (25%), κλ (25%) και κλ (25%) 7
ΟΔΗΓΟΣ ΕΠΙΛΥΣΗΣ ΑΣΚΗΣΕΩΝ ΓΕΝΕΤΙΚΗΣ Κληρονόμηση ενός γονιδίου - Μονοϋβριδισμός Οι συγκεκριμένες ασκήσεις αφορούν γενετικές διασταυρώσεις που αποσκοπούν στη μελέτη του τρόπου κληρονόμησης ενός γνωρίσματος (μιας ιδιότητας) η οποία καθορίζεται από ένα ζεύγος αλληλομόρφων γονιδίων. Έστω ότι μελετάμε το χρώμα των λουλουδιών ενός φυτού το οποίο καθορίζεται από ένα ζεύγος αλληλομόρφων γονιδίων (Κ, κ). Το υπερέχον αλληλόμορφο (Κ) καθορίζει το κόκκινο χρώμα των λουλουδιών ενώ το υποτελές (κ) καθορίζει το λευκό χρώμα των λουλουδιών του φυτού. Με βάση αυτά τα δεδομένα τα άτομα ενός πληθυσμού ανήκουν σε δύο φαινοτυπικές κατηγορίες (κόκκινα, λευκά) αλλά οι δύο αυτοί φαινότυποι εκδηλώνονται από τρεις διαφορετικούς γενότυπους (ΚΚ, Κκ και κκ). Συνεπώς, ανάμεσα στα άτομα αυτού του πληθυσμού μπορούν να προκύψουν έξι διαφορετικά είδη διασταυρώσεων. Οι διασταυρώσεις αυτές οδηγούν σε απογόνους με διαφορετικές φαινοτυπικές και γενοτυπικές αναλογίες στην πρώτη θυγατρική γενεά (F1) όπως αφενός σχηματικά και αφετέρου συγκεντρωτικά (με τη μορφή ενός πίνακα) παρουσιάζονται παρακάτω: ΣΧΗΜΑΤΙΚΑ 1 η περίπτωση. P1 γενεά ΚΚ x KK Γαμέτες Κ (100%) - K (100%) Γενοτυπική αναλογία: Φαινοτυπική αναλογία: KK 100% KK 100% κόκκινα 8
2 η περίπτωση. P1 γενεά κκ x κκ Γαμέτες κ (100%) - κ (100%) Γενοτυπική αναλογία: Φαινοτυπική αναλογία: κκ 100% κκ 100% λευκά 3 η περίπτωση. P1 γενεά ΚΚ x κκ Γαμέτες Κ (100%) - κ (100%) Γενοτυπική αναλογία: Φαινοτυπική αναλογία: Kκ 100% Kκ 100% κόκκινα 4 η περίπτωση. P1 γενεά ΚΚ x Kκ Γαμέτες Κ (100%) - K (50%), κ (50%) KK, Κκ Γενοτυπική αναλογία: 50% KK, 50% Κκ (δηλαδή 1:1) Φαινοτυπική αναλογία: 100% κόκκινα 9
5 η περίπτωση. P1 γενεά Κκ x κκ Γαμέτες Κ (50%), κ (50%) - κ (100%) Kκ, κκ Γενοτυπική αναλογία: 50% Kκ, 50% κκ (δηλαδή 1:1) Φαινοτυπική αναλογία: 50% κόκκινα, 50% λευκά (δηλαδή 1:1) 6 η περίπτωση. P1 γενεά Κκ x Κκ Γαμέτες Κ (50%), κ (50%) - Κ (50%), κ (50%) ΚΚ, Kκ, κκ, κκ Γενοτυπική αναλογία: 25% ΚΚ, 50% Kκ, 25% κκ (δηλαδή 1:2:1) Φαινοτυπική αναλογία: 75% κόκκινα, 25% λευκά (δηλαδή 3:1) ΣΥΓΚΕΝΤΡΩΤΙΚΑ ΔΙΑΣΤΑΥΡΩΣΕΙΣ ΑΝΑΛΟΓΙΕΣ ΣΤΗΝ F1 Γενότυποι Φαινότυποι Γενότυποι Φαινότυποι 1 η ΚΚ x ΚΚ κόκκινο x κόκκινο 100% ΚΚ 100% κόκκινο 2 η κκ x κκ λευκό x λευκό 100% κκ 100% λευκό 3 η ΚΚ x κκ κόκκινο x λευκό 100% Κκ 100% κόκκινο 4 η ΚΚ x Κκ κόκκινο x κόκκινο 50% ΚΚ και 50% Κκ 100% κόκκινο 5 η Κκ x κκ κόκκινο x λευκό 50% Κκ και 50% κκ 50% κόκκινο και 50% λευκό 6 η Κκ x Κκ κόκκινο x κόκκινο 25% ΚΚ, 50% Κκ και 25% κκ 75% κόκκινο και 25% λευκό 10
Κληρονόμηση δύο μη συνδεδεμένων γονιδίων - Διϋβριδισμός Οι ασκήσεις διϋβριδισμού αφορούν γενετικές διασταυρώσεις που αποσκοπούν στη μελέτη του τρόπου κληρονόμησης δύο διακριτών γνωρισμάτων που καθορίζονται από δύο μη συνδεδεμένα ζεύγη αλληλομόρφων γονιδίων (δηλαδή γονιδίων που βρίσκονται σε διαφορετικά μη ομόλογα χρωμοσώματα). Έστω ότι μελετάμε το χρώμα των λουλουδιών ενός φυτού το οποίο καθορίζεται από ένα ζεύγος αλληλομόρφων γονιδίων (Κ, κ). Το υπερέχον αλληλόμορφο (Κ) καθορίζει το κόκκινο χρώμα των λουλουδιών ενώ το υποτελές (κ) καθορίζει το λευκό χρώμα των λουλουδιών του φυτού. Ταυτόχρονα μελετάμε και το ύψος του φυτού το οποίο καθορίζεται από ένα άλλο ζεύγος αλληλομόρφων γονιδίων (Λ, λ) το οποίο εδράζει σε διαφορετικό χρωμόσωμα. Το υπερέχον αλληλόμορφο (Λ) καθορίζει το μεγάλο ύψος του φυτού ενώ το υποτελές (λ) καθορίζει το μικρό του μέγεθος. Συνεπώς, ανάμεσα στα άτομα αυτού του πληθυσμού υπάρχει πληθώρα διαφορετικών γενοτύπων και συνεπώς μπορεί να προκύψει ένα πλήθος διαφορετικών διασταυρώσεων. Οι διασταυρώσεις αυτές οδηγούν σε απογόνους με διαφορετικές φαινοτυπικές και γενοτυπικές αναλογίες τόσο στην πρώτη (F1) όσο και στη δεύτερη θυγατρική γενεά (F2). Στο σημείο αυτό όμως, εμείς θα εξετάσουμε την κληρονόμηση των δύο παραπάνω γνωρισμάτων θεωρώντας ότι έχουμε στη διάθεσή μας δύο αμιγείς ποικιλίες φυτών οι οποίες διαμέσου των γενεών (αυτογονιμοποίηση) σχηματίζουν απογόνους με ίδια φαινοτυπικά χαρακτηριστικά όσον αφορά το χρώμα των λουλουδιών και το ύψος του φυτού. Η διαδικασία των γενετικών διασταυρώσεων που πρέπει να πραγματοποιηθούν για τη μελέτη του τρόπου κληρονόμησης αυτών των δύο γνωρισμάτων καθώς και οι γενοτυπικές και οι φαινοτυπικές αναλογίες που παρατηρούνται τόσο στην πρώτη (F1) όσο και στη δεύτερη θυγατρική γενεά (F2) παρουσιάζονται παρακάτω 11
παραθέτοντας δύο διαφορετικές εκδοχές των διασταυρώσεων της πρώτης πατρικής γενεάς (P1): 1 η περίπτωση. P1 γενεά ΚΚΛΛ (κόκκινα ψηλά) x κκλλ (λευκά χαμηλά) Γαμέτες P1 ΚΛ (100%) - κλ (100%) KκΛλ Γενοτυπική αναλογία: 100% KκΛλ Φαινοτυπική αναλογία: 100% ψηλά φυτά με κόκκινα άνθη P2 γενεά KκΛλ x KκΛλ Γαμέτες P2 ΚΛ, κλ, Κλ, κλ (25% καθένας) - ΚΛ, κλ, Κλ, κλ (25% καθένας) F2 γενεά Γενοτυπική αναλογία: 1KKΛΛ : 1κκΛΛ : 2KKΛλ : 2ΚκΛΛ : 4ΚκΛλ : 2Κκλλ : 2κκΛλ : 1ΚΚλλ : 1κκλλ Φαινοτυπική αναλογία: 9 κόκκινα και ψηλά : 3 κόκκινα και χαμηλά : 3 λευκά και ψηλά : 1 λευκά και χαμηλά 12
Η αναλογία 9:3:3:1 αποτελεί το χαρακτηριστικό φαινοτυπικό αποτέλεσμα μιας διασταύρωσης διϋβριδισμού. 2 η περίπτωση. P1 γενεά κκλλ (λευκά ψηλά) x ΚΚλλ (κόκκινα χαμηλά) Γαμέτες P1 κλ (100%) - Κλ (100%) KκΛλ Γενοτυπική αναλογία: 100% KκΛλ Φαινοτυπική αναλογία: 100% ψηλά φυτά με κόκκινα άνθη P2 γενεά KκΛλ x KκΛλ Γαμέτες P2 ΚΛ, κλ, Κλ, κλ (25% καθένας) - ΚΛ, κλ, Κλ, κλ (25% καθένας) F2 γενεά Γενοτυπική αναλογία: 1KKΛΛ : 1κκΛΛ : 2KKΛλ : 2ΚκΛΛ : 4ΚκΛλ : 2Κκλλ : 2κκΛλ : 1ΚΚλλ : 1κκλλ Φαινοτυπική αναλογία: 9 κόκκινα και ψηλά : 3 κόκκινα και χαμηλά : 3 λευκά και ψηλά : 1 λευκά και χαμηλά 13
Παρατηρείται και πάλι η αναλογία 9:3:3:1 που αποτελεί το χαρακτηριστικό φαινοτυπικό αποτέλεσμα μιας διασταύρωσης διϋβριδισμού. Θα πρέπει να τονιστεί ότι στις περιπτώσεις που μελετάμε γενετικές ασκήσεις διϋβριδισμού ενδείκνυται όπως οι απόγονοι της δεύτερης θυγατρικής γενεάς (F2) να προκύπτουν μέσω της χρησιμοποίησης ενός πίνακα διπλής εισόδου που είναι γνωστός ως το «αβάκιο του Punnet». Συνεπώς, η απεικόνιση της F2 γενεάς έχει ως εξής: ΚΛ Κλ κλ κλ Γαμέτες ΚΛ ΚΚΛΛ ΚΚΛλ ΚκΛΛ ΚκΛλ Κλ ΚΚΛλ ΚΚλλ ΚκΛλ Κκλλ κλ ΚκΛΛ ΚκΛλ κκλλ κκλλ κλ ΚκΛλ Κκλλ κκλλ κκλλ 14
Διασταύρωση ελέγχου Διασταύρωση ελέγχου είναι η διασταύρωση που πραγματοποιείται μεταξύ ενός ατόμου με άγνωστο γενότυπο με ένα άτομο που είναι ομόζυγο για τα υποτελή αλληλόμορφα γονίδια (ενός ή περισσοτέρων γενετικών τόπων). Η διασταύρωση ελέγχου πραγματοποιείται ώστε να «αποκαλυφθεί» ο άγνωστος γενότυπος του υπό μελέτη ατόμου. Θα διακρίνουμε δύο περιπτώσεις: μονοϋβριδισμού και διϋβριδισμού. Μονοϋβριδισμός Σε μια άσκηση μονοϋβριδισμού, άτομα με διαφορετικό γενότυπο (ΚΚ, Κκ) έχουν τον ίδιο φαινότυπο (κόκκινα άνθη). Πως μπορούμε να διακρίνουμε τη γενοτυπική τους σύσταση; Ο μόνος τρόπος είναι να τα διασταυρώσουμε με ένα άτομο που είναι ομόζυγο για τα υποτελή αλληλόμορφα γονίδια (κκ). Τα αποτελέσματα μιας τέτοιας διασταύρωσης θα είναι διαφορετικά αν το άτομο είναι ομόζυγο (ΚΚ) ή ετερόζυγο (Κκ) όπως φαίνεται στην παρακάτω σχηματική απεικόνιση. 1 η περίπτωση. P1 γενεά ΚΚ x κκ Γαμέτες Κ (100%) - κ (100%) Kκ Γενοτυπική αναλογία: 100% Kκ Φαινοτυπική αναλογία: 100% κόκκινα 15
2 η περίπτωση. P1 γενεά Κκ x κκ Γαμέτες Κ (50%), κ (50%) - κ (100%) Kκ, κκ Γενοτυπική αναλογία: 50% Kκ, 50% κκ (δηλαδή 1:1) Φαινοτυπική αναλογία: 50% κόκκινα, 50% λευκά (δηλαδή 1:1) Συνεπώς, διαπιστώνουμε ότι δύο άτομα που διαφέρουν ως προς τη γενοτυπική τους σύσταση (ΚΚ, Κκ) όταν διασταυρωθούν με άτομα ομόζυγα για το υποτελές αλληλόμορφο (κκ) δίνουν διαφορετική φαινοτυπική αναλογία: (α) 100% κόκκινα άνθη όταν η διασταύρωση γίνεται με το ομόζυγο άτομο (ΚΚ) και (β) 50% κόκκινα άνθη και 50% λευκά άνθη όταν η διασταύρωση γίνεται με το ετερόζυγο άτομο (Κκ). Διϋβριδισμός Σε μια άσκηση διϋβριδισμού, άτομα με διαφορετικό γενότυπο (ΚΚΛΛ, ΚκΛλ) έχουν τον ίδιο φαινότυπο (ψηλά φυτά με κόκκινα άνθη). Πως μπορούμε να διακρίνουμε τη γενοτυπική τους σύσταση; Ο μόνος τρόπος είναι να τα διασταυρώσουμε με ένα άτομο που είναι ομόζυγο για τα υποτελή αλληλόμορφα γονίδια (κκλλ). Τα αποτελέσματα μιας τέτοιας διασταύρωσης θα είναι διαφορετικά αν το άτομο είναι ομόζυγο (ΚΚΛΛ) ή διπλά ετερόζυγο (ΚκΛλ) όπως φαίνεται στην παρακάτω σχηματική απεικόνιση. 1 η περίπτωση. P1 γενεά ΚΚΛΛ (κόκκινα ψηλά) x κκλλ (λευκά χαμηλά) 16
Γαμέτες P1 ΚΛ (100%) - κλ (100%) KκΛλ Γενοτυπική αναλογία: 100% KκΛλ Φαινοτυπική αναλογία: 100% ψηλά φυτά με κόκκινα άνθη 2 η περίπτωση. P1 γενεά ΚκΛλ (κόκκινα ψηλά) x κκλλ (λευκά χαμηλά) Γαμέτες P1 ΚΛ, κλ, Κλ, κλ (25% καθένας) - κλ (100%) Γενοτυπική αναλογία: 1KκΛλ : 1Kκλλ : 1κκΛλ : 1κκλλ Φαινοτυπική αναλογία: 1 κόκκινα και ψηλά : 1 κόκκινα και χαμηλά : 1 λευκά και ψηλά : 1 λευκά και χαμηλά Συνεπώς, διαπιστώνουμε ότι δύο άτομα που διαφέρουν ως προς τη γενοτυπική τους σύσταση (ΚΚΛΛ, ΚκΛλ) όταν διασταυρωθούν με άτομα ομόζυγα για το ζεύγος των υποτελών αλληλομόρφων (κκλλ) δίνουν διαφορετική φαινοτυπική αναλογία: (α) 100% ψηλά φυτά με κόκκινα άνθη όταν η διασταύρωση γίνεται με το ομόζυγο άτομο (ΚΚΛΛ) και (β) 25% ψηλά φυτά με κόκκινα άνθη, 25% χαμηλά φυτά με κόκκινα άνθη, 25% ψηλά φυτά με λευκά άνθη και 25% χαμηλά φυτά με λευκά άνθη όταν η διασταύρωση γίνεται με το ετερόζυγο άτομο (ΚκΛλ). 17
Συμπερασματικά λοιπόν, όταν γνωρίζουμε το φαινότυπο ενός ατόμου και αναζητούμε το γενότυπο του, πραγματοποιούμε τη διασταύρωσης ελέγχου ώστε να προσδιορίσουμε ουσιαστικά πόσα διαφορετικά είδη γαμετών παράγονται από αυτό το άτομο άγνωστης γενοτυπικής ταυτότητας μέσω των απογόνων του. 18
Λυμένη άσκηση (μονοϋβριδισμός) Ένα φυτό με κίτρινα άνθη διασταυρώνεται με ένα φυτό (ίδιου είδους) που σχηματίζει πράσινα άνθη. Όλα τα φυτά της πρώτης θυγατρικής γενεάς σχηματίζουν άνθη κίτρινου χρώματος. Τα φυτά της πρώτης θυγατρικής γενεάς διασταυρώνονται μεταξύ τους. Οι απόγονοι της δεύτερης θυγατρικής γενεάς αποτελούνται από 2010 φυτά με κίτρινα άνθη και 665 φυτά με πράσινα άνθη. Ποιοι είναι οι γενότυποι της πατρικής και της πρώτης θυγατρικής γενεάς; Επίλυση: Ας υποθέσουμε ότι το γονίδιο Χ ελέγχει το χρωματισμό των λουλουδιών του φυτού. Το γονίδιο αυτό υπάρχει σε δυο διαφορετικές αλληλόμορφες καταστάσεις: η μια καθορίζει το κίτρινο χρώμα ενώ η άλλη καθορίζει το πράσινο χρώμα των λουλουδιών. Τα δεδομένα της άσκησης δείχνουν ότι όλα τα φυτά της πρώτης θυγατρικής γενεάς σχηματίζουν άνθη κίτρινου χρώματος και συνεπώς το αλληλόμορφο γονίδιο για το κίτρινο χρώμα (έστω Χ) είναι υπερέχον ενώ το αλληλόμορφο είναι για το πράσινο χρώμα (έστω x) είναι υποτελές. Με βάση αυτό το σκεπτικό τα αρχικά φυτά (της πατρικής γενεάς) με τα κίτρινα και πράσινα άνθη θα είναι ομοζυγωτικά για τα αντίστοιχα αλληλόμορφα (XX και xx). Η επίλυση της άσκησης παρουσιάζεται σχηματικά ως εξής: P1 γενεά XX x xx (κίτρινα άνθη) (πράσινα άνθη) Γαμέτες X (100%) - x (100%) 19
Xx Γενοτυπική αναλογία: 100% Xx Φαινοτυπική αναλογία: 100% κίτρινα άνθη P2 γενεά Xx x Xx Γαμέτες X (50%), x (50%) - X (50%), x (50%) F2 γενεά XX, Xx, xx, xx Γενοτυπική αναλογία: 25% XX, 50% Xx, 25% xx (δηλαδή 1:2:1) Φαινοτυπική αναλογία: 75% κίτρινα, 25% πράσινα (δηλαδή 3:1) 2010 κίτρινα, 665 πράσινα (περίπου 3:1) 20
Λυμένη άσκηση (διϋβριδισμός) Ας υποθέσουμε ότι στους σκύλους υπάρχει ένα ζεύγος αλληλομόρφων γονιδίων το οποίο καθορίζει το χρώμα του τριχώματός τους (Κ>κ) από τα οποία το υπερέχον Κ είναι υπεύθυνο για το μαύρο χρώμα ενώ το υποτελές κ είναι υπεύθυνο για το γκρι χρώμα. Επίσης, υπάρχει ένα δεύτερο ζεύγος αλληλομόρφων γονιδίων το οποίο καθορίζει τη μορφή του τριχώματος των σκύλων (Λ>λ) από τα οποία το υπερέχον Λ είναι υπεύθυνο για το λείο τρίχωμα ενώ το υποτελές λ είναι υπεύθυνο για το κατσαρό τρίχωμα. Με βάση τα παραπάνω δεδομένα, να αναφέρετε τις φαινοτυπικές αναλογίες που αναμένονται στους απογόνους της πρώτης θυγατρικής γενεάς (F1) μιας διασταύρωσης μεταξύ διπλά ετεροζυγωτικών ατόμων (δηλαδή ετεροζυγωτικών ατόμων και για τα δύο γνωρίσματα). Επίλυση: Με βάση τα δεδομένα της άσκησης, η διασταύρωση της πατρικής γενεάς έχει ως εξής: P1 γενεά KκΛλ x KκΛλ Γαμέτες P1 ΚΛ, κλ, Κλ, κλ (25% καθένας) - ΚΛ, κλ, Κλ, κλ (25% καθένας) Γενοτυπική αναλογία: 1KKΛΛ : 1κκΛΛ : 2KKΛλ : 2ΚκΛΛ : 4ΚκΛλ : 2Κκλλ : 2κκΛλ : 1ΚΚλλ : 1κκλλ Φαινοτυπική αναλογία: 9 μαύρο και λείο τρίχωμα: 3 γκρι και λείο τρίχωμα: 21
3 μαύρο και κατσαρό τρίχωμα: 1 γκρι και κατσαρό τρίχωμα Όπως αναφέρθηκε και παραπάνω, καλό είναι να χρησιμοποιείτε το «αβάκιο του Punnet». Συνεπώς, η απεικόνιση της πρώτης θυγατρικής γενεάς (F1) γίνεται ως εξής: ΚΛ Κλ κλ κλ Γαμέτες ΚΛ ΚΚΛΛ ΚΚΛλ ΚκΛΛ ΚκΛλ Κλ ΚΚΛλ ΚΚλλ ΚκΛλ Κκλλ κλ ΚκΛΛ ΚκΛλ κκλλ κκλλ κλ ΚκΛλ Κκλλ κκλλ κκλλ Συνεπώς, η φαινοτυπική αναλογία που παρατηρείται στους απογόνους της πρώτης θυγατρικής γενεάς (F1) από μια διασταύρωση δύο ετεροζυγωτικών σκύλων με φαινότυπο μαύρο και λείο είναι η 9:3:3:1, μια αναλογία που αποτελεί το χαρακτηριστικό φαινοτυπικό αποτέλεσμα μιας διασταύρωσης διϋβριδισμού. 22