1. Xây dựng các công thức xác định tần số trao đổi chéo Phương pháp 1: Dựa vào kết quả của phép lai phân tích.
- Khi lai phân tích về cặp gen không alen chi phối 2 cặp tính trạng mà ở đời lai xuất hiện 4 phân lớp kiểu hình không bằng nhau, trong đó có 2 phân lớp kiểu hình chiếm tỉ lệ > 50%, còn 2 phân lớp khác chiếm tỉ lệ < 50%, sẽ là 2 phân lớp tạo ra do trao đổi chéo. Dựa vào lý thuyết, tần số trao đổi chéo được tính theo công thức:
Ví dụ, nếu trong đời lai phân tích thu được kết quả 4 phân lớp kiểu hình như sau: A_B_ = aabb = m ; A_bb = aaB_ = n mà m > n thì cơ thể lai phân tích có kiểu gen dị hợp đều
và 2 phân lớp kiểu hình A_bb , aaB_ được tạo ra do trao đổi chéo và có tần số trao đổi chéo: (1)
Nếu n > m thì có thể đưa lai phân tích dị hợp tử chéo: (2)
Tất nhiên nếu cùng một giả thiết thì giá trị (1) bằng giá trị (2).
- Khi lai nhiều cặp tính trạng ta cũng lần lượt xác định tần số trao đổi chéo đối với 2 cặp tính trạng một. Sau đó dựa trên qui luật phân bố gen theo đường thẳng mà xác định vị trí phân bố gen NST.
Phương pháp 2: Phân tích kết quả lai F2 khi lai các cá thể F1 dị hợp tử. Trường hợp 1: Khi F1 dị hợp tử đều về cả 2 cặp gen không alen.
a) Nếu trao đổi chéo xảy ra ở 2 giới tính: Căn cứ vào phần trăm số cá thể mang cả 2 tính trạng lặn thu
được ở F2, lấy căn bậc 2 của giá trị đó, xác định được một loại giao tử mang cả 2 gen lặn (giả sử bằng i %). Ta có tần số các loại giao tử có trao đổi chéo là 2i%. Vậy tần số các loại giao tử có trao đổi chéo: f% = 100% - 2i%
b) Nếu trao đổi chéo xảy ra ở 1 giới tính:
Giả sử cơ thể F1 đưa lai kiểu gen
thì ở cơ thể có trao đổi chéo tạo 4 loại giao tử:
AB = ab (giao tử bình thường), aB = Ab (giao tử hoán vị gen), còn cá thể kia có 2 loại giao tử: AB = ab = 0,5, Nếu % số cá thể mang 2 cặp gen lặn thu được là k ta có kết quả:
ab x 0,5 = k Suy ra:
Vậy tần số trao đổi chéo:
Trường hợp 2: Khi một trong 2 cá thể đưa lai là dị hợp tử chéo:
a) Trao đổi chéo xảy ra ở 2 giới tính:
Giả sử kiểu gen của phép lai:
Ở cá thể cái tạo ra 4 loại giao tử AB = ab (giao tử bình thường), Ab = aB (giao tử có trao đổi chéo). Còn cá thể đực cũng tạo nên 4 loại AB = ab (giao tử có trao đổi chéo), Ab = aB (giao tử bình thường). Nếu % số cá thể mang 2 tính trạng lặn là h. Theo lý thuyết ta có hệ phương trình (đặt giao tử cái ab = x, giao tử đực ab = y).
Ta có:
Giải hệ phương trình trên bằng phương pháp thế sẽ tính được giá trị x và y từ đó xác định được tần số các loại giao tử có trao đổi chéo (nếu giả sử tính được y = t):
f% = 2t
b) Trao đổi chéo xảy ra ở cá thể có kiểu gen
cách xác định giống trường hợp 1 phần b.
Phương pháp 3: Xác định tần số trao đổi chéo trong trường hợp di truyền 3 cặp gen tồn tại trên 2 cặp NST.
Đặt giá trị hai loại giao tử có trao đổi chéo BC = bC = x thì 2 loại giao tử bình thường BC = bc = 0,5 – x. Cặp gen Aa cho 2 loại giao tử A = a = 0,5. Giả sử % số cá thể mang kiểu hình lặn trong phép lai phân tích là g theo lý thuyết ta có phương trình:
0,5 (0,5 – x) = g
Suy ra tần số các loại giao tử có trao đổi chéo:
b) Phân tích kết quả lai F2: Giả sử kiểu gen F1 đưa lai:
* Trao đổi chéo xảy ra ở 2 giới tính:
Nếu qui ước mỗi loại giao tử có trao đổi chéo và giao tử bình thường như ở phần a). % số cá thể có kiểu hình lặn về các tính trạng là l dựa vào lý thuyết và theo giả thiết ta có phương trình:
0,5 (0,5 – x) . 0,5 (0,5 – x) = l
Rút gọn phương trình ta có: 0,25x2 – 0,25x + 0,0625 – l = 0
Giải phương trình trên sẽ xác định được giá trị của x. Nếu cho giá trị x = Q ta có tần số các loại giao tử có trao đổi chéo: f% = 2Q.
* Trao đổi chéo xảy ra ở một giới tính:
Vẫn kí hiệu các loại giao tử của cá thể có hoán vị gen như phần a), cá thể không có trao đổi chéo tạo nên 4 loại giao tử:
(0,5A : 0,5a) (0,5BC : 0,5 bc) = 0,25ABC : 0,25Abc : 0,25aBC : 0,25abc. % số cá thể mang 2 tính trạng lặn là s. Vậy ta có phương trình:
0,5 (0,5 – x).0,25 = s
Vậy tần số các loại giao tử có trao đổi chéo.
Trường hợp cơ thể đưa lai dị hợp tử chéo hoặc các gen liên kết trên NST giới tính cũng được xác định tương tự. Nếu di truyền về 2 cặp gen thì trong phép lai phân tích có thể sử dụng các phân lớp kiểu hình thuộc mỗi tính. Nếu có nhiều cặp gen liên kết không hoàn toàn thì dựa vào các phân lớp kiểu hình tạo ra ở giới dị giao tử.
2. Cách thiết lập các công thức để giải bài tập trong di truyền quần thể
a) Tần số gen và tần số kiểu gen ở một locut có 2 alen:
* Cách tính tần số kiểu gen:
Thông thường dùng mô hình toán học đơn giản đối với locut có 2 alen. Ví dụ, xét tới gen Aa trong quần thể tồn tại 3 kiểu gen: AA, Aa. aa.
Nếu gọi: N là tổng số cá thể D là tổng số cá thể mang gen AA H là tổng số cá thể mang gen Aa R là tổng số cá thể mang gen aa Ta có: N = D + H + R
Gọi tần số tương đối của kiểu gen AA là d Gọi tần số tương đối của kiểu gen Aa là h
* Cách tính tần số gen:
Từ tần số tuyệt đối của kiểu gen, có thể tính được tần số truyệt đối của gen. Vì mỗi cá thể trong quần thể mang 2 alen. Gọi tần số gen A là P, gen a là q:
PA + qa = 2N PA = 2D + H qa = 2R + H
Khi chia tần số tuyệt đối của alen cho 2N ta tính được tần số tuyệt đối của alen:
b) Định luật Hacđi – Vanbec
- Nếu một locut có 2 alen ta có PA + qa = 1. Sự kết hợp ngẫu nhiên của trứng và tinh trùng: (PA + qa) (PA + qa) sẽ tạo sự phân bố kiểu gen: P2(AA) + 2Pq(Aa) + q2(aa) = 1.
- Nếu ở 1 locut có nhiều alen khác nhau thì sự phân bố kiểu gen trong quần thể sẽ tuân theo luật giao phối. Ví dụ, ở một locut có 3 alen: A1, A2, A3:
PA1 + qA2 + rA3 = 1
P2A1A1 + q2A2A2 + r2A3A3 + 2PqA1A2 + 2PrA1A3 + 2qrA2A3 = 1
Nếu các gen nằm trên NST giới tính thì tần số của 1 trong 2 alen không bao giờ đạt tới 0,5.
c) Những yếu tố ảnh hưởng đến trạng thái cân bằng của quần thể. * Áp lực của đột biến:
- Trường hợp xảy ra đột biến thuận A đột biến thành a với tần số là u thì tần số alen A sau n thế hệ sẽ là: Pn = [Po(1 – u)n]
trong đó Po là tần số đột biến ban đầu của alen A
- Trường hợp xảy ra cả đột biến thuận va` đột biến nghịch A đột biến thành a với tần số u
a đột biến thành A với tần số v
Nếu u = v hoặc u = v = 0 thì trạng thái cân bằng của các alen không thay đổi.
Nếu v = 0 và u > 0 thì alen A có thể do áp lực đột biến mà cuối cùng bị loại thải khỏi quần thể. Tần số Pn của gen A sau n đời so với tần số Po khởi đầu có thể tính theo công thức:
Pn = Po(1 – u)n
* Áp lực của chọn lọc:
Hệ số chọn lọc S nói lên cường độ chọn lọc, đa`o thải những kiểu gen không có lợi, kém thích nghi. Nếu 1 gen nào đó chịu cường độ chọn lọc S thì giá trị thích ứng n của kiểu gen đó là:
W = 1 - S
Chương IV :
ỨNG DỤNG DI TRUYỀN VÀO CHỌN GIỐNG GIỐNG