Фермент инвертаза
Фермент инвертаза гидролизует сахарозу с образованием глюкозы и фруктозы. У фасоли (Phaseolus vulgaris) одна из изоформ фермента обнаруживается в семенной кожуре. В этом случае она обеспечивает зародыш семени глюкозой и фруктозой, которые поглощаются из внешней среды. При мутации по гену, который кодирует данную изоформу, инвертаза в семенной кожуре не активна, и зародыш недостаточно обеспечен продуктами фотосинтеза. В результате семя недостаточно развивается, и получаются «миниатюрные семена». За эту особенность ген одной из изоформ инвертазы получил название MINIATURE SEEDS (MS). Если в этом генетическом локусе происходит мутация (ms), то семена становятся миниатюрными.
Другой ген (не сцепленный с локусом MS) отвечает за накопление фазеолина (одного из запасных защитных белков в зародыше фасоли). У фазеолина есть несколько аллельных разновидностей. Если в зародыше накапливается фазеолин Т (аллель PHT), то семя имеет нормальный размер. Если в зародыше накапливается фазеолин В (аллель PHВ), то зародыш меньше, чем в норме (миниатюрное). При взаимодействии аллелей фазеолина Т и фазеолина В наблюдается кодоминирование. Гетерозиготы образуют семена среднего размера.
Вы скрещиваете две линии фасоли с миниатюрными семенами, используя в качестве материнского растение из линии ms c аллелем PHT, а в качестве отцовского – растение MS c аллелем PHB.
А) Какими по генотипу и фенотипу будут потомки первого поколения гибридов?
Б) Изменится ли фенотип потомков, если материнская линия станет отцовской, а отцовская – материнской? Почему?
В) Рассчитайте расщепление по генотипам и фенотипам среди потомков второго поколения, полученного при самоопылении растений F1 (см. пункт А).
Обратите внимание, что указан генотип зародышей семян. Но на размеры также влияет и генотип семенной кожуры – в данном случае msms PHT PHT от материнского растения (кожура развивается из интегументов – покровов семязачатка, у которых генотип материнского растения). При генотипе материнского растения msms зародыши будут плохо снабжаться сахарами, и независимо от их генотипа окажутся миниатюрными.
Б) Фенотип изменится, все семена будут средними. Так как кожура семени у материнского растения имеет генотип MSMS PHBPHB, зародыши смогут нормальнообеспечиваться сахарами, и размер будет теперь зависеть только от генотипа зародыша.
Все зародыши будут с генотипом MSms PHT PHB, а гетерозиготы по гену фазеолина имеют средний размер (кодоминирование – см. условие). 5 баллов
В) При самоопылении растений F1, расщепление по генотипам у зародышей будет следующим:
Поскольку у всех материнских растений генотип MSms, они нормально снабжают зародыши сахарами. Поэтому на расщепление по фенотипам повлияет только генотип зародыша, а именно – какая комбинация аллелей гена фазеолина достанется тому или иному зародышу. Фактически здесь можно свести задачу к моногибридному скрещиванию с кодоминирование:
25% PHTPHT (нормальные), 50% PHTPHB (средние), 25% PHBPHB (миниатюрные).
Расщепление по генотипам зародышей:
3 MS– PHTPHT (или 1 MSMS PHTPHT : 2 MSms PHTPHT )
6MS– PHTPHB (или 2 MSMS PHTPHB : 4 MSms PHTPHB****)
3MS– PHBPHB (или 1 MSMS PHBPHB : 2 MSms PHBPHB )
2msms PHTPHB
1msms PHTPHT
1msms PHBPHB
7 баллов