Bài giảng di truyền thực vật - part 6 doc

56 Tái tổ hợp chiếm 6/12 b.Ch ứng minh di truyền về hiện tượng li ên k ết ho àn toàn và không hoàn toàn: - 1910, T. Morgan chứng minh hiện tượng di truyền liên kết và trao đổi chéo trên đối tượng ruồi giấm. (Hình 5.4 tr137) P. b + vg x  bvg + B + vg bvg + Xám, cách cụt đen, cách bình thường F 1 b + vg xám, cách bình thường b + vg + Tiến hành 2 phép lai phân tích: (1)  b + vg x  bvg bvg + bvg F b . 50% thân xám, cách cụt 50% thân đen, cách bình thường -> Liên kết hoàn toàn. (2)  F 1 x  đồng hợp tử lặn theo hai gen F b . 2 kiểu liên kết 2 kiểu trao đổi chéo (8,5% +8,5%= 17%) ->liên kết không hoàn toàn 4.9.2. Xác định tần số trao đổi chéo Gồm: + phương pháp dựa vào kết quả lai phân tích. + phương pháp dựa vào kết quả phân ly F 2 . a. Xác định tần số trao đổi chéo d ựa v ào k ết quả lai phân tích - Tần số trao đổi chéo được đo bằng tỷ lệ số lượng các cá thể có trao đổi chéo so với tổng các cá thể ở thế hệ sau khi lai phân tích. F b . AB Ab aB ab tổng số A1 a2 a3 a4 n +Trạng thái kết (AB/ab) 57 AB, ab - liên kết Ab, aB - tái tổ hợp 100 32    n aa rf + Trạng thái đẩy (Ab/aB) Ab, aB – liên kết AB, ab - tái tổ hợp 100 41    n aa rf b.Xác định tần số trao đổi chéo dựa v ào k ết quả phân ly F 2 (Hình 5.1 – tr139) Gồm: + Phương pháp gần đúng tối đa (Haldance –1919) + Phương pháp nhân (fisher, Balmukand – 1928) + Phương pháp khai căn (Kuspira, Bham,bhani – 1984) - Phương pháp khai căn: Dựa vào kiểu hình lặn xuất hiện ở quần thể F 2 : +Trạng thái kết n a rfrf n a rf n a 44 2 4 21)1( 2 1 )1( 2 1         Trạng thái đẩy: n a rfrf n a rf n a 44 2 4 2 2 1 2 1         4.9.3. S ơ đồ diễn tả trao đổi chéo v à gi ải thích cơ ch ế trao đổi ché o a. Di ễn tả tế b ào h ọc của trao đổi chéo - Thí nghiệm của Craton và b. Mc. Klintock ở ngô (Hình 5.6- tr142) - Kết luận: sự tái tổ hợp của các gen chính là kết quả của sự trao đổi các đoạn của các NST tương đồng trong pha đầu của giảm phân. b. S ơ đồ di ễn tả trao đổi chéo ở giai đ o ạn 4 sợi: (Hình 5.7- tr143) 58 - Trao đổi chéo xảy ra giữa 2 sợi không chị em – tái tổ hợp gen c. M ột số giả thiết giải thích cơ ch ế trao đổi chéo - Nhóm giả thiết 1: Trao đổi chéo xảy ra ở tiền kỳ 1 giảm phân - xảy ra ở giai đoạn sợi thô khi 2 NST tương đồng tiếp hợp với nhau và kết thúc vào cuối giai đoạn sợi thô. - Nhóm giả thiết 2: Trao đổi chéo xảy ra ở giai đoạn trước tiền kỳ 1 - Như vậy, kết quả trao đổi đoạn ADN ở giai đoạn sợi thô có thể được ấn định từ những giai đoạn trước đó. Sự trao đổi chéo được dẫn như một chương trình, ghi nhận từ những giai đoạn trước giảm phân, còn bản thân tiền kỳ 1 của giảm phân được xem như là giai đoạn cuối và hoàn thiện của quá trình trao đổi chéo. 4.10. Bản đồ NST 4.10.1. Nhóm gen liên k ết v à b ản đồ di truyền a. Nhóm gen liên k ết Các gen cùng nằm trên 1 NST luôn có xu hướng di truyền cùng nhau tạo nên một tập hợp gọi là nhóm liên kết. Số lượng nhóm gen liên kết bằng số lượng đơn bội (n) NST. Các nhóm gen liên kết được xếp thứ tự theo thứ tự của các cặp NST của kiểu nhân. Việc định vị gen nghiên cứu thuộc về nhóm liên kết nào đó là xác định nhóm gen liên kết của nó. Gồm các phương pháp: + Lai phân tích + Phân tích các thể lệch bội + Sử dụng những sai hình NST + Phương pháp marker phân tử b. Khái ni ện bản đồ di truyền Tần số trao đổi chéo được lấy làm đơn vị vật lý để diễn tả khoảng cách giữa các gen liên kết nằm theo một trật tự đường thẳng. Sơ đồ diễn tả các gen như vậy gọi là bản đồ di truyền của NST. 4.10.2. Phân tích ba locus 59 (Hình 5.8 - tr147) - Ở bộ gồm 3 gen liên kết có xảy ra 2 trao đổi chéo đơn độc lập và trao đổi chéo kép. Đơn (1) :x x+m y+m Đơn (2):y Trao đổi chéo kép : m a b c Ví dụ phân tích ba gen liên kết ở ngô (Bảng 5.2- tr 147) 4.10.3. Khái ni ệm bản đồ tế b ào h ọc, bản đồ chỉ thị phân tử li ên k ết gen a. Khái ni ệm bản đồ tế b ào h ọc - Định vị các gen nghiên cứu ở những vị trí nào đó trên 1NST cụ thể gọi là sự thiết lập bản đồ tế bào học của NST. - Để lập bản đồ tế bào học người ta dựa vào hiện tượng chuyển đoạn NST, các băng tối ổn định trên NST, NST khổng lồ b. S ự giống nhau v à khác nhau gi ữa bản đồ di truyền v à b ản đồ tế b ào h ọc của NST: + Tương đồng : trật tự sắp xếp tương đối theo đường thẳng của các gen + Không tương đồng: khoảng cách tương đối giữa các gen (Hình 5.13 – tr152) c. B ản đồ chỉ thị phân tử li ên k ết 4.11. Di truyền tế bào chất 4.11.1. Nh ững đặc đ i ểm về di truyền tính trạng do gen ở tế b ào ch ất kiểm tra - Di truyền theo dòng mẹ. Lai thuận, lai nghịch – con phụ thuộc vào dạng làm mẹ. ->là chỉ tiêu quan trọng để phân biệt gen nhân và gen tế bào chất kiểm soát. - Không có quy luật phân ly rõ ràng. - Có tính chất thể khảm. - Đột biến ở tế bào chất có thể được khác phục bằng cách loại bỏ đột biến thay bằng các cơ quan bình thường - đột biến tế bào chất có thể nhanh bị mất đi. 4.11.2. Di truy ền lục lạp a. Di truy ền tính trạng lá sọc ở cây hoa phấn (mirabilis jalapa) (Hình 7.1 – tr184) 60 Cây hoa phấn có 3 dạng lá: màu trắng, màu xanh và sọc  bạch tạng x  bình thường (xanh) - > toàn bạch tạng  xanh x  bạch tạng - > toàn màu xanh  sọc x  xanh - > xanh, sọc, bạch tạng  xanh x  sọc -> xanh - Tế bào chất của cây hoa phấn có 2 dạng lục lạp - dạng bình thường chứa chlorophyl và dạng bị hỏng không chứa chlorophyl. - Khi phân chia tế bào: nhân phân chia đều, còn tế bào chất phân chia không đều. - Nếu: nhiều lục lạp bình thường – lá xanh Nhiều lục lạp không bình thường - bạch tạng Cả hai lục lạp tương đương – lá sọc b. ADN l ạp thể - Nghiên cứu về genom lạp thể (lục lạp, sắc lạp, bột lạp) được tập trung vào cấu trúc ADN lục lạp (cp ADN). - Cp ADN: + Có cấu trúc dạng vòng, kích thước khác nhau. + Tồn tại nhiều bản sao trong 1 lục lạp. + Tự tái bản, tự tổng hợp protêin cho mình. + Sao mã : sao cả ADN đó, sau đó tách các gen -> gen nào cần tổng hợp protêin làm khuôn để ARN đọc – protêin. + Có một số gen chống chịu. + Có một số gen tham gia vào quá trình quang hợp. + Kém đa dạng. Ví dụ: tảo lục đơn bào chlamydomonas (Di truyền theo dòng mẹ, tính kháng steptomysin do gen ở lục lạp kiểm tra) 4.11.3. Di truy ền ty thể a. Đột biến khuẩn lạc nhỏ ở nấm men Nấm men (Saccharomycer cerevisiae) là đối tượng thuận lợi cho nghiên cứu di truyền ty thể. Pet + - kiểu dại: khuẩn lạc phát triển có kích thước lớn bình thường 61 Pet - - đột biến khuẩn lạc nhỏ do thiếu hụt enzim hô hấp cytochrom oxydase. TH 1 : pet + x pet - -> pet + -> 2pet + :2 pet - TH 2 : pet + x pet - -> pet + -> 4 pet + : 0 pet - TH 1 đột biến khuẩn lạc nhỏ xảy ra ở NST của nhân tế bào TH 2 xảy ra ở tế bào chất - Phân lập đột biến khuẩn lạc nhỏ có nguồn gốc bào chất để phân tích ty thể của pet - : + mt ADN có xảy ra mất đoạn với những độ dài khác nhau – ty thể mất khả năng thực hiện chức năng năng lượng của tế bào -> đột biến pet - có nguồn gốc bào chất liên quan đến ty thể. b. ADN ty th ể - Có cấu trúc dạng vòng, kích thước khác nhau. - Tồn tại nhiều bản sao trong 1 ty thể. Số lượng ty thể rất khác nhau ở các tế bào của cơ thể. - mt ADN rất đa dạng. - ADN ty thể tái bản độc lập. - ADN ty thể mã hoá cho một số nhóm gen: protêin, tham gia vào chuỗi hô hấp. - Có mối quan hệ với gen nhân. 4.11.4. Di truy ền các thể ký sinh, công sinh ở b ào ch ất a. Vi khu ẩn cộng sinh ở tế b ào ch ất của thảo tr ùng (paramecium) (Hình 7.8 – tr199) b. Xo ắn khuẩn cộng sinh ở ruồi d. Virus  ở ruồi mẫn cảm với k hí CO 2 4.11.5. Ảnh hưởng của hệ mẹ, hiện tượng tiền định tế b ào ch ất - Khái niệm: Hiện tượng tiền định tế bào chất là khi sản phẩm do gen ở nhân tạo ra (trước khi thụ tinh) tồn tại qua tế bào chất của bào trứng tác động đến sự biểu hiện kiểu hình của tính trạng ở đời sau. - Ví dụ: di truyền tính trạng hướng xoắn ở vỏ ốc sên (Limnaea) (Hình 7.8 – tr200) 62 Chương 5: Các nguyên lý về biến dị Mục tiêu: - Phân loại. - Biết rõ nguyên nhân và cơ chế hình thành. - Ý nghĩa ứng dụng của biến dị trong phân tích di truyền và trong chọn giống. 5.1. Khái niệm biến dị, phân loại 5.1.1.Khái ni ệm về biến dị, phân loại các biến dị a. Khái ni ệm : Biến dị là những biến đổi mới mà cơ thể sinh vật thu được do tác động của các yếu tố môi trường và do quá trình tái tổ hợp di truyền. b. Phân lo ại biến dị. Biến dị Biến dị di truyền Biến dị không di truyền Biến dị đột biến biến dị tổ hợp (sắp xếp các gen) 5.1.2. Khái ni ệm đột biến, phân loại các đột biến a. Khái ni ệm: Đột biến là những biến đổi có tính chất hóa học vật liệu di truyền, xảy ra do tác động của yếu tố môi trường và bên trong tế bào. b. Phân lo ại đột biến - Đột biến gen - Đột biến cấu trúc NST : + Mất đoạn 63 + Thêm đoạn + Đảo đoạn + Chuyển đoạn - Đột biến số lượng NST - Đột biến gen ở tế bào chất Ngoài ra còn có nhiều cách phân loại khác (SGK) 5.2. Quy luật về dãy biến dị tương đồng của Vavilov - Các loài (chi), họ gần nhau (theo nguồn gốc phát sinh) được đặc trưng bởi các dãy biến dị di truyền theo một nguyên tác chung là: nếu biết dãy các biến dị ở phạm vi một loài nào đó thì có thể dự đoán được sự tồn tại của các dạng song song của các loài, họ khác nhau. Những loài càng gần nhau (về chủng loại phát sinh) thì càng có sự giống nhau hơn trong dãy biến dị di truyền của chúng. - Cả 1 họ thực vật trọn vẹn, nhìn chung được đặc trưng bởi 1 chu kỳ xác định về các biến dị thấu suốt các loài, các chi của họ nó. G1(a, b, c) G1a1 G2a2 G3a2 G2(a, b, c) G2a1 G2a2 G3a3 G3(a, b, c) G3a1 G3a2 G3a3 5.3. Đột biến gen 5.3.1. Nh ững nguy ên nhân và c ơ ch ế gây n ên đột biến gen - Đột biến gen là những biến đổi hóa học trong cấu trúc phân tử của gen dẫn tới biến đổi hoạt động chức năng của nó. - Nguyên nhân: Những biến đổi ở phân tử ADN là nguyên nhân dẫn tới đột biến gen. + Chuyển đổi cặp bazơ: AT  GC ; TA  CG + Đảo ngược cặp bazơ: AT  TA ; GC CG + Thêm một hoặc một số cặp bazơ vào phân tử ADN. + Mất một hoặc một số cặp bazơ. -> nó xảy ra ngẫu nhiên hay do tác động của các yếu tố gây đột biến. - Cơ chế gây nên các đột biến gen 64 + Sai sót trong sao chép: ghép đôi sai -> đột biến đột biến dịch khung ngẫu nhiên trong sao chép + Thay thế ngẫu nhiên các bazơ: Trường hợp mất nhóm amino Trường hợp do hỗ biến + Đột biến gen do tác dụng của phóng xạ và hóa học - Một số trường hợp: + Adenin bình thường tồn tại ở dạng amino và kết cặp với T Do hiện tượng hỗ biến adenin chuyển sang dạng imino và kết cặp với X-> cặp TA thay bằng cặp XG. TA (dạng ban đầu amino) XA (dạng imino) XG + Timin thường tồn tại ở dạng keto và kết cặp với adenin. T chuyển sang dạng enol và kết cặp với G: AT -> GX AT (dạng keto) GT (dạng enol) GX + 5 - bromuraxin (BU) (Hình 8.2- tr210) AT GC : đồng hoán hai chiều Nếu BU kết cặp với A: AT-> GC BU kết cặp với G: GC-> AT + HNO 2 : AT-> GC: đồng hoán hai chiều (Hình 8.4- tr211) + Hydroxylamin (NH 2 OH) GC -> AT - đồng hoán 1 chiều + Acridin: xen vào 1 vị trí của sợi khuôn -> thêm một cặp bazơ xen vào một vị trí của sợi đạng tổng hợp: mất một cặp bazơ (Hình 8.5 a,b- tr212) 5.3.2. Tái b ản, sửa chữa ADN v à phát sinh các đột biến - Sửa chữa ADN + Quang phục hoạt (quang hoạt hóa) Quang hoạt hóa là quá trình phục hồi các dimer pyrimidin do tia cực tím gây nên, dưới tác động của ánh sáng. l ần tái bản 1 L ần tái bản 2 L ần tái bản 1 L ần tái bản 2 65 (Hình 8.6 – tr215) Quá trình hồi biến được xúc tác bởi enzim photolyase, enzim này có tác dụng đơn phân hóa các dimer sau khi nó được hoạt hóa bởi phôton áng sáng - 320 –370nm. - Sửa chữa bằng cắt bỏ: (Hình 8.6b – tr215) + Ngay sau khi ADN bị tổn hại, enzim UF nhận biết chỗ tổn hại và tạo một điểm cắt ở liên kết photphodieste ngay cạch dimer ở đầu 5 ’ . + Enzim exonuclease cắt bỏ đoạn hỏng theo chiều 5 ’ –3 ’ +Tổng hợp ADN mới theo chiều 5 ’ – 3 ’ lấy mạch nguyên làm khuôn +Khe hở được gắn liền nhờ enzim ligase - Sửa chữa sau tái bản: (Hình 8.6c – tr215) Ở ADN mang dimer vẫn xảy ra tái bản. Khi tái bản ở sợi mới bị hở một đoạn trống đối diện với vị trí dimer. Chỗ trống này lập tức được lấp bằng 1 đoạn tương ứng chuyển từ 1 sợi của ADN theo cơ chế tái tổ hợp. - Sửa chữa cấp cứu (SOS) - Hiệu quả gây tăng và kháng cự phát sinh đột biến của kiểu gen. Những trạng thái khác nhau của ADN - polimerase làm cho nó có hoạt tính 3 ’ –5 ’ exonuclease bị yếu đi hoặc tăng nên – gây tăng hay kháng cự phát sinh đột biến của kiểu gen. Trường hợp yếu -> tăng phát sinh đột biến: kiểu gen có hoạt tính gây tăng sự đột biến (mutator). Trường hợp hoạt tính 3 ’ – 5 ’ exonuclease tăng -> giảm phát sinh đột biến: kiểu gen có hoạt tính gây giảm hoặc kháng cự sự phát sinh đột biến (antimutator). Hoạt tính của các gen kiểm tra ADN - lygase, các protein trong hệ thống tái bản cũng ảnh hưởng tới hiệu quả răng hay giảm sự phát sinh đột biến. Những biến đổi của 1 số gen chịu trách nhiệm về quá trình sửa chữa ADN -> gây hiệu quả tăng hoặc kháng cự sự phát sinh đột biến. 5.3.3. Phân l ập các thể đột biến Tách các thể đột biến phải dựa vào đối tượng sinh vật và dạng đột biến [...]... quang học Ví dụ: Màu mắt, hình dạng cách, màu thân ở ruồi giấm Màu lông ở động vật Màu cách hoa ở thực vật Khuẩn lạc xù xì so với khuẩn lạc trơn nhẵn ở nấm men Khuẩn lạc nhỏ so với khuẩn lạc lớn do đột biến thiểu năng hô hấp Khuẩn lạc màu hồng (mất khả năng tổng hợp adenin) thay vì màu trăng sữa ở nấm mem b Đột biến sinh trưởng - Dùng phương pháp đánh dấu để phát hiện đột biến khuyết dưỡng Dịch huyền... thạch có môi truờng đủ -> mọc thành khuẩn lạc riêng rẽ Sau đó áp mặt con dấu nhung nên mặt thạch môi trường đủ in các khuẩn lạc nên mặt nhung Dùng con dấu này in nên mặt thạch có môi trường tối thiểu, ủ nhiệt độ thích hợp Những khuẩn lạc mọc trên môi truờng đủ mà không mọc trên môi trường tối thiểu chính là các đột biến khuyết dưỡng - Phương pháp làm giàu môi trường một cách hạn chế -> phát hiện đột biến... biến và các tế bào không đột biến được cấy lên môi trường thạch thiểu có chứa 1 số hạn chế các chất dinh dưỡng cần thiết sao cho mỗi tế bào mọc thành một khuẩn lạc riêng rẽ Sau khi ủ 1-2 ngày xuất hiện các khuẩn lạc to và nhỏ Khuẩn lạc nhỏ: là các thể đột biến vì sau khi dùng hết số lượng hạn chế chất dinh dưỡng cần thiết trong môi trường chúng không thể mọc thêm được nữa Khuẩn lạc to: không đột biến... biến vẫn sinh trưởng tiếp c Đột biến có điều kiện Đột biến mẫn cảm với nhiệt độ: mọc không tốt hoặc hoàn toàn không mọc ở nhiệt độ cao hoặc thấp -> dễ dàng phân tách bằng phương pháp đánh dấu rồi sau đó ủ các khuẩn lạc đã đánh dấu ở nhiệt độ cao hoặc thấp 66 . Di truyền tế bào chất 4.11.1. Nh ững đặc đ i ểm về di truyền tính trạng do gen ở tế b ào ch ất kiểm tra - Di truyền theo dòng mẹ. Lai thuận, lai nghịch – con phụ thuộc vào dạng làm mẹ. -& gt;là. hô hấp cytochrom oxydase. TH 1 : pet + x pet - -& gt; pet + -& gt; 2pet + :2 pet - TH 2 : pet + x pet - -& gt; pet + -& gt; 4 pet + : 0 pet - TH 1 đột biến khuẩn lạc nhỏ xảy ra ở NST. 56 Tái tổ hợp chiếm 6/ 12 b.Ch ứng minh di truyền về hiện tượng li ên k ết ho àn toàn và không hoàn toàn: - 1910, T. Morgan chứng minh hiện tượng di truyền liên kết và trao