Задача
У некоторого вида пчёл синтез пигмента тела происходит из бесцветного предшественника через жёлтый промежуточный продукт. Далее в некоторых частях тела жёлтый предшественник превращается в тёмно-коричневый пигмент, и пчела приобретает полосатую окраску. За каждый из этапов биосинтеза отвечает определённый ген (см. схему).
На первый год полосатая царица-пчела встретила трутня с белым телом (P). При этом половина рабочих пчёл оказались с белым телом, а другая половина – с полосатым. На второй год из этого улья вылетела молодая полосатая царица (F1). Она встретила другого трутня с белым телом, но в потомстве (F2) от него оказались не только белые и полосатые, но и 48% жёлтых рабочих пчёл.
А) Предложите все возможные генотипы родителей в обоих скрещиваниях. Мутантные аллели обозначьте как w и y.
Б) Рассчитайте долю рабочих пчёл с белым и полосатым телом среди потомков F2.
В) Определите расстояние в морганидах между генами W и Y.
У пчёл царица и рабочие пчёлы являются диплоидными организмами (два набора хромосом, каждый ген представлен двумя аллелями). Трутни гаплоидны, поскольку они развиваются из неоплодотворенных яиц. У трутней один набор хромосом, и только по одному аллелю каждого гена.
Поэтому любая мутация по генам из задачи проявится в фенотипе у трутней.
У белого трутня обязательно должен быть аллель w, а второй ген может быть представлен как функциональным (Y), так и мутантным (y) аллелем.
Таким образом, можно предложить 2 варианта генотипов для белого трутня:
1) w Y
2) w y
Полосатая царица-пчела несёт хотя бы по одному функциональному аллелю каждого из генов. Таким образом, её генотип W- Y-.
Поскольку в скрещивании с белым трутнем половина рабочих оказалась белыми, это означает, что царица гетерозиготна по гену W: Ww Y-.
Еще часть рабочих пчёл были полосатыми. Это возможно только в том случае, если хотя бы от одного из родителей получен аллель Y.
1) Полосатая царица (Р) – Ww Yy; Белый трутень (Р) – w Y.
2) Полосатая царица (Р) – Ww YY; Белый трутень (Р) – w y.
3) Полосатая царица (Р) – Ww YY; Белый трутень (Р) – w Y.
Поскольку сказано, что у царицы F1 в потомстве появились не только полосатые и белые, но и желтые рабочие пчелы, это означает, что она является носительницей обоих мутантных аллелей: w и y (иначе хоть по какому-то из признаков не было бы расщепления). Трутень F1 должен также нести аллель y, иначе желтых пчёл в потомстве не получится. таким образом, генотипы особей в F1:
Царица – Ww Yy; Белый трутень – w y.
Это позволяет уточнить генотипы родителей царицы F1. Хотя бы один из них должен нести аллель y.
Ответ А.
Вариант 1. Полосатая царица (Р) – Ww Yy;
Белый трутень (Р) – w Y.
Полосатая царица (F1) – Ww Yy.
Белый трутень (F1) – w y.
Вариант 2. Полосатая царица (Р) – Ww YY;
Белый трутень (Р) – w y.
Полосатая царица (F1) – Ww Yy.
Белый трутень (F1) – w y.
Так как наблюдается заметное отклонение от соотношения 2 : 1 : 1 среди потомков от первого скрещивания, мы можем предположить, что гены наследуются сцеплено. Возьмём пару генов, представленных двумя аллелями. Допустим, что нам неизвестно распределение мутантных аллелей и расстояние между генами на хромосоме.
Должна наблюдаться следующая картина (см. рисунок)
Принимая, что (100% – N%) : 2 = 48%, найдём, что N = 4%. Таким образом, расстояние от гена W до гена Y равно 4 морганидам.
Ответ В: Расстояние между генами W и Y – 4 морганиды. - 4 балла
Для решения части Б потребуется узнать, какие аллели находились на одной хромосоме.
Поскольку желтых рабочих особей было 48%, они не являются рекомбинантными (см. рисунок). Таким образом, W(1) – 'это доминантныq аллель W, тогда как Y(1) – 'это рецессивный аллель y.
Подставляя в схему соответствующие аллели и расстояние между генами, получим следующее расщепление по генотипам среди рабочих:
Ww yy – 48% (желтое тело);
ww Yy – 48% (белое тело);
Ww Yy– 2% (полосатое тело);
ww yy – 2% (белое тело).
Ответ Б:
Суммируя по фенотипам, получим 50% с белым телом; 48% с желтым телом; 2% полосатых рабочих особей.