QUY LUẬT PHÂN LI I Menđen giải thích kết thí nghiệm Trong thí nghiệm lai thuận lai nghịch hai giống đậu chủng hoa đỏ hoa trắng với F1 toàn hoa đỏ Các F1 tự thụ phấn cho F2 có phân li với tỉ lệ xấp xỉ hoa đỏ : hoa trắng Kết thí nghiệm Menđen cho thấy: lai bố, mẹ chủng khác cặp tính trạng tương phản hệ thứ hai có tỉ lệ xấp xỉ trội : lặn Khi giải thích kết thí nghiệm, Menđen cho tính trạng thể cặp nhân tố di truyền quy định mà sau gọi gen Sự phân li nhân tố di truyền chi phối di truyền biểu cặp tính trạng tương phản qua hệ II Nội dung quy luật phân li Từ thực nghiệm, Menđen phát quy luật phân li hiểu theo thuật ngữ đại là: “Mỗi tính trạng quy định cặp alen Do phân li đồng cặp alen giảm phân nên giao tử chứa alen cặp” III Cơ sở tế bào học quy luật phân li Trong tế bào lưỡng bội, nhiễm sắc thể tồn thành cặp tương đồng chứa cặp gen (alen) tương ứng Sự phân li cặp nhiễm sắc thể tương đồng phát sinh giao tử tổ hợp chúng qua thụ tinh đưa đến phân li tổ hợp cặp gen alen IV Điều kiện nghiệm quy luật phân li Số lượng cá thể hệ lai phải đủ lớn để số liệu thống kê xác Sự phân li nhiễm sắc thể tạo giao tử kết hợp ngẫu nhiên loại giao tử thụ tinh Các giao tử hợp tử có sức sống nhau, biểu tính trạng phải hồn tồn QUI LUẬT PHÂN LI ĐỘC LẬP I Menđen giải thích kết thí nghiệm Trong thí nghiệm lai thuận lai nghịch hai cặp tính trạng đậu Hà lan – Lai đậu Hà lan hạt vàng-trơn chủng với đậu hạt xanh-nhăn chủng – Menđen thu kết sau: -F1 100% hạt vàng-trơn F2 9/16 vàng-trơn : 3/16 vàng-nhăn : 3/16 xanh-trơn : 1/16 xanh-nhăn Kết thực nghiệm Menđen cho thấy lai bố mẹ chủng khác hai hay nhiều cặp tính trạng tương phản di truyền độc lập xác suất kiểu hình F2 tích xác suất tính trạng hợp thành Khi giải thích kết thí nghiệm, Menđen cho cặp tính trạng cặp nhân tố di truyền qui định Cặp nhân tố phân li độc lập tổ hợp tự trình phát sinh giao tử thụ tinh chi phối di truyền biểu cặp tính trạng tương phản qua hệ II Nội dung quy luật phân li độc lập Từ phân tích giải thích kết thí nghiệm, Menđen đưa quy luật phân li độc lập với nội dung: “Các cặp alen phân li độc lập với q trình hình thành giao tử” Cơng thức tổ hợp +Số lượng loại giao tử 2n +Số lượng loại kiểu hình 2n +Tỉ lệ phân li kiểu gen (1 + + 1)n +Tỉ lệ phân li kiểu hình (3 + 1)n III Cơ sở tế bào học quy luật phân li độc lập Mỗi cặp alen qui định cặp tính trạng tương phản nằm cặp nhiễm sắc thể tương đồng Sự phân li độc lập tổ hợp tự cặp nhiễm sắc thể tương đồng phát sinh giao tử dẫn đến phân li độc lập tổ hợp tự cặp alen, IV Điều kiện nghiệm quy luật phân li độc lập Số lượng cá thể hệ lai phải đủ lớn để số liệu thống kê xác Sự phân li nhiễm sắc thể tạo giao tử kết hợp ngẫu nhiên loại giao tử thụ tinh Các giao tử hợp tử có sức sống nhau, biểu tính trạng phải hồn tồn Mỗi cặp gen nằm cặp nhiễm sắc thể tương đồng SỰ TÁC ĐỘNG CỦA NHIỀU GEN VÀ TÍNH ĐA HIỆU CỦA GEN Mối quan hệ gen tính trạng hay kiểu gen kiểu hình phức tạp: gen qui định tính trạng, tác động nhiều gen lên tính trạng tác động gen chi phối nhiều tính trạng I Tác động nhiều gen lên tính trạng Tương tác bổ sung gen không alen Khi lai hai thứ đậu thơm (Lathyrus odoratus) chủng hoa đỏ thẫm hoa trắng với thu F1toàn hoa đỏ thẫm cho F1 tự thụ phấn thu F2 có tỉ lệ 9/16 đỏ thẫm 7/16 trắng Kết phân tích cho thấy màu hoa gen không alen xác định Nếu kiểu gen: Có mặt loại gen trội A B cho màu đỏ thẫm Có mặt loại gen trội A B hay khơng có gen trội (toàn gen lặn) cho màu trắng Hai cặp alen Aa Bb phân li độc lập với khơng tác động riêng rẽ mà có tác động qua lại để xác định màu hoa Nếu xét cặp gen mà cặp gồm alen khác phân li độc lập tổ hợp tự tùy theo tương tác gen khơng alen theo kiểu bổ trợ hay át chế mà cho tỉ lệ kiểu hình biến dạng khác tỉ lệ : : : hệ lai xuất kiểu hình khác P Tác động bổ trợ thường trường hợp kiểu gen có loại gen trội tác động bổ sung với cho kiểu hình riêng biệt Ví dụ: tác động bổ trợ (A+B) cho tỉ lệ kiểu hình F2 : : : : : : Tác động át chế trường hợp gen át chế biểu hay tác động gen khơng alen Thường có loại át chế: Tác động át chế gen lặn với gen không alen (aa > B, b bb > A, a) thường cho tỉ lệ kiểu hình F2 9: : Tác động át chế gen trội với gen không alen (A> B,b B>A,a) thường cho tỉ lệ kiểu hình F2 12 : : 13 : Tác động cộng gộp Phép lai hai thứ lúa mì chủng hạt đỏ đậm với hạt trắng thu kết : F1 100% đỏ hồng F2 15 đỏ : trắng Màu đỏ F2 đậm, nhạt khác tùy thuộc vào số lượng gen trội kiểu gen, số lượng gen trội kiểu gen nhiều màu đỏ đậm Hiện tượng gọi tác động cộng gộp gen không alen hay tác động đa gen, nghĩa tính trạng bị chi phối hay nhiều cặp gen, gen loại (trội lặn) có vai trị hình thành tính trạng Một số tính trạng có liên quan tới suất nhiều vật nuôi, trồng thường bị chi phối tác động cộng gộp nhiều gen không alen Tác động gen lên nhiều tính trạng Trường hợp gen chi phối nhiều tính trạng gọi tính đa hiệu gen hay gen đa hiệu Gen đa hiệu sở để giải thích tượng biến dị tương quan Khi gen đa hiệu bị đột biến đồng thời kéo theo biến dị số tính trạng mà chi phối DI TRUYỀNLIÊN KẾT I Di truyền liên kết hồn tồn Thí nghiệm Moocgan Kết phép lai cho thấy gen chi phối màu sắc thân hình dạng cánh liên kết với nhau, nghĩa nằm nhiễm sắc thể Các gen nằm nhiễm sắc thể phân li tổ hợp với trình giảm phân thụ tinh đưa đến di truyền đồng thời nhóm tính trạng chúng quy định Các gen nằm nhiễm sắc thể tạo thành nhóm gen liên kết Số nhóm gen liên kết loài số nhiễm sắc thể đơn bội (n) lồi Số nhóm tính trạng tương ứng với số nhóm gen liên kết II Di truyền liên kết khơng hồn tồn Thí nghiệm Moocgan Kết phép lai cho thấy gen chi phối màu sắc thân hình dạng cánh diễn hốn vị gen alen, đưa đến tái tổ hợp gen không alen Sự trao đổi chéo đoạn tương ứng cặp nhiễm sắc thể tương đồng phát sinh giao tử đưa đến hoán vị gen tương ứng, tổ hợp lại gen không alen nhiễm sắc thể, làm xuất loại giao tử mang gen hoán vị qua thụ tinh làm xuất biến dị tổ hợp Tỉ lệ loại giao tử mang gen hoán vị phản ánh tần số hoán vị gen Tần số hoán vị gen tính tổng tỉ lệ loại giao tử mang gen hoán vị.Tần số hoán vị gen thể khoảng cách tương đối gen nhiễm sắc thể Dựa vào người ta lập đồ di truyền III Bản đồ di truyền Bản đồ di truyền sơ đồ phân bố gen nhiễm sắc thể loài Khi lập đồ di truyền cần phải xác định số nhóm gen liên kết với việc xác định trình tự khoảng cách phân bố gen nhóm liên kết nhiễm sắc thể IV Ý nghĩa di truyền liên kết Di truyền liên kết hoàn toàn Hạn chế xuất biến dị tổ hợp Đảm bảo di truyền bền vững nhóm tính trạng Di truyền liên kết khơng hồn tồn Làm tăng xuất biến dị tổ hợp Nhờ hoán vị gen mà gen quý nhiễm sắc thể tương đồng có dịp tổ hợp lại với làm thành nhóm gen liên kết Là sở để lập đồ di truyền qua rút ngắn thời gian tạo giống DI TRUYỀN LIÊN KẾTVỚI GIỚITÍNH - Trên nhiễm sắc thể giới tính, ngồi gen qui định tính trạng thuộc giới tính cịn có gen qui định tính trạng thường Sự di truyền tính trạng gọi di truyền liên kết với giới tính - Cặp nhiễm sắc thể XY phân hóa thành đoạn tương đồng đoạn khơng tương đồng, đoạn không tương đồng, gen nhiễm sắc thể khơng có alen tương ứng nhiễm sắc thể I Gen nằm nhiễm sắc thể X Thí nghiệm Moocgan Kết thí nghiệm Moocgan giải thích màu mắt gen nhiễm sắc thể X qui định, khơng có alen tương ứng nhiễm sắc thể Y Như vậy, sở tế bào học phép lai phân li cặp nhiễm sắc thể giới tính giảm phân tổ hợp chúng thụ tinh đưa đến phân li tổ hợp cặp gen qui định màu mắt Trong phép lai nghịch, tính trạng ruồi mẹ truyền cho ♂, tính trạng ruồi bố truyền cho ♀ Như màu mắt di truyền chéo Phép lai thuận nghịch nêu cho kết khác nhau, không giống lai thuận nghịch cặp tính trạng quy định cặp gen nằm nhiễm sắc thể thường cho kết giống giới II Gen nằm nhiễm sắc thể Y Thường nhiễm sắc thể Y loài chứa gen Gen đoạn không tương đồng nhiễm sắc thể Y truyền trực tiếp cho giới dị giao tử (XY), tính trạng gen quy định truyền cho 100% số cá thể dị giao tử : di truyền thẳng III Ý nghĩa di truyền liên kết giới tính Người ta dựa vào tính trạng liên kết với giới tính để sớm phân biệt đực cái, điều chỉnh tỉ lệ đực theo mục tiêu sản xuất DI TRUYỀN NGOÀI NHIỄM SẮC THỂ I Di truyền theo dòng mẹ Ở loài lưỡng bội, giao tử đực giao tử mang nhiễm sắc thể đơn bội (n) nhân, khối tế bào chất giao tử lớn gấp nhiều lần khối tế bào chất giao tử đực Sự khác biệt có ảnh hưởng định tới di truyền số tính trạng Kết hai phép lai thuận nghịch cho thấy lai mang tính trạng mẹ, tượng di truyền giải thích di truyền tế bào chất (hay di truyền nhân ngồi nhiễm sắc thể) Do lai mang tính trạng mẹ nên di truyền tế bào chất xem di truyền theo dòng mẹ Cơ sở tế bào học di truyền tế bào chất là: +Tính trạng gen nằm tế bào chất qui định +Tế bào chất hợp tử chủ yếu tế bào chất giao tử lai nhận gen từ mẹ biểu tính trạng mẹ Ở thực vật, tượng bất thụ đực di truyền theo dòng mẹ Người ta sử dụng bất thụ đực chọn giống trồng để tạo hạt lai mà khỏi tốn công hủy bỏ phấn hoa mẹ II Sự di truyền gen ti thể lục lạp Gen tế bào chất tập trung chủ yếu ADN ti thể (mtADN) ADN lục lạp (cpADN) Các ADN có dạng xoắn kép, trần, mạch vịng, mã hóa cho hệ thống sinh tổng hợp prôtêin thành phần ti thể lạp thể số prôtêin tham gia chuỗi truyền electron hô hấp quang hợp mtADN cpADN có khả đột biến Sự di truyền ti thể lục lạp chủ yếu thuộc dạng di truyền theo dịng mẹ III Đặc điểm di truyền ngồi nhiễm sắc thể Kết lai thuận lai nghịch khác nhau, lai thường mang tính trạng mẹ, nghĩa di truyền theo dòng mẹ Trong di truyền tế bào chất, vai trò chủ yếu thuộc tế bào chất giao tử tạo từ mẹ Các tính trạng di truyền khơng tuân theo quy luật di truyền nhiễm sắc thể, tế bào chất khơng phân phối cho tế bào nhiễm sắc thể ẢNH HƯỞNG CỦA MÔI TRƯỜNG ĐẾN SỰ BIỂU HIỆN CỦA GEN I Mối quan hệ kiểu gen, môi trường kiểu hình Bố mẹ khơng truyền đạt cho tính trạng hình thành sẵn mà truyền đạt kiểu gen Kiểu gen quy định khả phản ứng thể trước mơi trường Kiểu hình kết tương tác kiểu gen môi trường Tác động yếu tố môi trường đến hoạt động gen thể mối quan hệ: gen với (tương tác gen alen không alen), gen nhân tế bào chất giới tính thể Các yếu tố mơi trường ngồi có tác động đến biểu tính trạng ánh sáng, nhiệt độ, độ pH, chế độ dinh dưỡng… Tác động mơi trường cịn tùy thuộc vào loại tính trạng Loại tính trạng chất lượng phụ thuộc chủ yếu vào kiểu gen, chịu ảnh hưởng mơi trường tính trạng số lượng thường tính trạng đa gen, chịu ảnh hưởng nhiều mơi trường II Thường biến Thường biến biến đổi kiểu hình kiểu gen, phát sinh đời cá thể ảnh hưởng môi trường, không biến đổi kiểu gen Thường biến loại biến dị đồng loạt theo hướng xác định nhóm cá thể có kiểu gen sống điều kiện giống Các biến đỏi tương ứng với điều kiện môi trường Thường biến không di truyền Tuy nhiên, nhờ có thường biến mà thể phản ứng linh hoạt kiểu hình đảm bảo thích nghi trước thay đổi thời theo chu kỳ môi trường III Mức phản ứng Mức phản ứng tập hợp kiểu hình khác kiểu gen tương ứng với môi trường khác Sự phản ứng thành kiểu hình khác kiểu gen trước môi trường khác gọi mềm dẻo kiểu hình (bản chất tự điều chỉnh kiểu gen giúp sinh vật thích nghi với điều kiện sống) Mức phản ứng di truyền Trong kiểu gen, gen có mức phản ứng riêng Tính trạng chất lượng có mức phản ứng hẹp, tính trạng số lượng có mức phản ứng rộng Kiểu gen quy định khả suất giống vật nuôi hay trồng Kỹ thuật sản xuất quy định suất cụ thể giống mức phản ứng kiểu gen quy định