біологія 5 МСТУ, 04.02.21, урок№ 38

Урок № 38.

Тема програми:Спадковість і мінливість.

Тема уроку: Гібридологічний аналіз:основні типи схрещувань та їхні наслідки.

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

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?

Домашнє завдання

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.