Chuyên đề 2- Tương tác gen

DI TRUYỀN HỌC CHUYÊN ĐỀ: TƯƠNG TÁC GEN I. LÝ THUYẾT - Là sự tác động qua lại giữa các gen trong quá trình hình thành kiểu hình - Thực chất là sự tương tác giữa các sản phẩm của chúng (prôtêin) để tạo kiểu hình - Ý nghĩa: Tạo biến dị tổ hợp 1/ Tương tác bổ sung * Thí nghiệm: Ở loài Đậu thơm (Lathyrus odoratus) Pthuần chủng : Hoa đỏ x Hoa trắng F1 : 100% hoa đỏ F2 : 9 hoa đỏ : 7 hoa trắng * Giải thích - F2 gồm 16 kiểu tổ hợp → F1 khi giảm phân cho 4 loại giao tử và chứa 2 cặp gen cùng quy định 1 tính trạng → có hiện tượng tương tác gen. - Sự phân li KH ở F2 không theo tỉ lệ 9:3:3:1 mà là 9:7 chứng tỏ hai cặp gen không alen phân ly độc lập và tương tác bổ sung với nhau để xác định màu hoa * Quy luật tương tác bổ sung - Tương tác bổ sung là trường hợp hai hoặc nhiều gen không alen cùng tác động qua lại với nhau làm xuất hiện một kiểu hình mới - Tác động bổ sung thường là trường hợp tác động giữa các gen trội với nhau cho tỉ lệ kiểu hình đặc trưng ở đời sau: 9 : 3 : 3 : 1 hoặc 9 : 6 : 1 hoặc 9 : 7 * Cơ sở tế bào học của quy luật tương tác bổ sung - Các gen không tác động riêng rẽ - Các cặp gen không alen nằm trên các cặp NST tương đồng khác nhau, phân li độc lập và tổ hợp ngẫu nhiên trong giảm phân hình thành giao tử 2/ Tương tác cộng gộp * Thí nghiệm Khi lai hai thứ lúa mì thuần chủng hạt đỏ đậm và hạt trắng với nhau thu được ở F1 toàn hạt đỏ hồng và cho F1 tự thụ phấn thì thu được F2 có tỉ lệ hạt đỏ (từ đỏ đậm đến hồng) và hạt màu trắng * Giải thích - F2 gồm 16 kiểu tổ hợp → F1 khi giảm phân phải cho 4 loại giao tử → F1 dị hợp 2 cặp gen - Sự phân li KH ở F2 là 15:1 là một biến dạng của tỉ lệ 9:3:3:1 chứng tỏ hai cặp gen không alen đã phân ly độc lập và tương tác theo kiểu cộng gộp với nhau để cùng xác định tính trạng màu sắc hạt - Màu đỏ ở F2 đậm, nhạt khác nhau tùy thuộc vào số lượng gen trội trong kiểu gen, khi số lượng gen trội trong kiểu gen càng nhiều thì màu đỏ càng đậm, ngược lại càng ít gen trội thì màu đỏ nhạt dần * Quy luật tương tác cộng gộp - Là kiểu tác động của nhiều gen không alen trong đó mỗi gen có vai trò như nhau trong sự hình thành tính trạng - Một số tính trạng có liên quan tới năng suất của nhiều vật nuôi, cây trồng (tính trạng số lượng) thường bị chi phối bởi sự tác động cộng gộp của nhiều gen không alen * Cơ sở tế bào học của quy luật tương tác cộng gộp - Các gen không tác động riêng rẽ - Các cặp gen không alen nằm trên các cặp NST tương đồng khác nhau, phân li độc lập và tổ hợp ngẫu nhiên trong giảm phân hình thành giao tử 3/ Tương tác át chế * Thí nghiệm Cho lai 2 nòi ngựa có tính di truyền ổn địng một nòi lông xám và một nòi lông đen được F1: 100% BIO TEAM – THPT CHUYÊN THOẠI NGỌC HẦU sưu tầm & biên soạn 1 DI TRUYỀN HỌC ngựa lông xám. Cho các con ngựa lông xám lai với nhau thì F2 xuất hiện 3 kiểu hình với tỉ lệ 12 ngựa lông xám : 3 ngựa lông đen : 1 ngựa lông nâu * Giải thích - F2 gồm 16 kiểu tổ hợp → F1 khi giảm phân phải cho 4 loại giao tử → F1 dị hợp 2 cặp gen - Sự phân li kiểu hình ở F2 là 12:3:1 là một biến dạng của tỉ lệ 9:3:3:1, chứng tỏ hai cặp gen không alen phân ly độc lập và có hiện tượng tương tác giữa các gen theo kiểu át chế để xác định tính trạng màu lông ở ngựa * Quy luật tương tác át chế - Tương tác át chế là kiểu tương tác mà sự có mặt của gen này sẽ kìm hãm sự biểu hiện của gen khác khi chúng cùng đứng trong một kiểu gen - Thường là tương tác át chế do gen trội (có TLKH đặc trưng 12:3:1; 13:3) có trường hợp át chế bởi gen trội và 1 cặp gen lặn (có tỉ lệ kiểu hình đặc trưng 9:4:3) 4/ Quy luật tác động đa hiệu của gen: tác động của một gen lên nhiều tính trạng * Một số ví dụ - Ở đậu Hà Lan, thứ hoa tím thì có hạt màu nâu, trong nách lá có một chấm đen. Thứ hoa trắng có màu nhạt, không có chấm đen - Ở ruồi giấm, gen quy định cánh cụt đồng thời quy định một số tính trạng: đốt thân ngắn, lông cứng hơn, đẻ ít, tuổi rút ngắn, ấu trùng yếu - Gen HbA ở người quy định sự tổng hợp chuỗi -hemôglôbin bình thường gồm 146 axit amin.Gen đột biến HbS cũng quy định sự tổng hợp chuỗi -hemôglôbin bình thường gồm 146 axit amin, nhưng chỉ khác một axit amin ở vị trí số 6 (axit amin glutamic thay bằng valin). Gen đột biến HbS gây bệnh hồng cầu hình liềm đồng thời làm xuất hiện hàng loạt rối loạn bệnh lí trong cơ thể: Hồng cầu dễ bị vỡ → Thể lực suy giảm, tiêu huyết, suy tim, rối loạn tâm thần; Các tế bào bị vón lại gây tắc mạch máu nhỏ dẫn đến → tổn thương não, thấp khớp, suy thận; lách bị tổn thương,… * Quy luật tác động đa hiệu của gen Hiện tượng đa hiệu của gen là hiện tượng một gen chi phối nhiều tính trạng * Cơ sở tế bào học của sự tác động đa hiệu của gen - Mỗi gen chi phối sự biểu hiện đồng thời của nhiều tính trạng - Khi giảm phân tạo giao tử, mỗi NST trong từng cặp tương đồng phân li đồng đều về các giao tử dẫn đến sự phân li của các alen tương ứng * Ý nghĩa: - Gen đa hiệu là cơ sở để giải thích hiện tượng biến dị tương quan II. SO SÁNH MỘT SỐ DẠNG TƯƠNG TÁC ĐẶC TRƯNG 1. Kiểu tương tác 9:6:1 và 9:7 * Giống nhau + Là kiểu tương tác của 2 gen không alen quy định 1 tính trạng + Vai trò của 2 gen trội tương đương nhau. A- + B-  xuất hiện kiểu hình mới + Xuất hiện BDTH khác phân li độc lập * Khác nhau Đặc điểm phân biệt Tỉ lệ 9:6:1 1. Số loại KH 3 2. Lai phân tích 3 loại KH tỉ lệ 1:2:1 3. Lai AaBb x Aabb 4:3:1 2. Kiểu tương tác 9:6:1 và 13:3 * Giống nhau + Là kiểu tương tác của 2 gen không alen quy định 1 tính trạng. + Xuất hiện BDTH khác phân li độc lập Tỉ lệ 9:7 2 2 loại KH tỉ lệ 3:1 5:3 BIO TEAM – THPT CHUYÊN THOẠI NGỌC HẦU sưu tầm & biên soạn 2 DI TRUYỀN HỌC * Khác nhau Đặc điểm phân biệt Tỉ lệ 9:6:1 Tỉ lệ 13:3 1. Số loại KH 3 2 2. Lai phân tích 3 loại KH tỉ lệ 1:2:1 2 loại KH tỉ lệ 3:1 3. Lai AaBb x Aabb/aaBb 4:3:1 5:3/7:1 3. Kiểu tương tác 9:6:1 và 15:1 * Giống nhau + Là kiểu tương tác của 2 gen không alen quy định 1 tính trạng. + Nếu P thuần chủng, F1 đồng tính, F2 phân li theo tỉ lệ nhất định có tỉ lệ KG ở F2 giống nhau là: 1:2:1:2:4:2 :1:2:1 + Xuất hiện BDTH khác phân li độc lập * Khác nhau Đặc điểm phân biệt Tỉ lệ 9:6:1 Tỉ lệ 15:1 1. Số loại KH 3 2 2. Lai phân tích 3 loại KH tỉ lệ 1:2:1 2 loại KH tỉ lệ 3:1 3. Lai AaBb x Aabb 4:3:1 7:1 4. Vai trò của các gen trội Vai trò của các gen trội không Vai trò của các gen trội hoàn như nhau toàn như nhau. III. PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP TƯƠNG TÁC GEN Lưu ý: Khi xét sự di truyền của 1 tính trạng, điều giúp chúng ta nhận biết tính trạng đó được di truyền theo quy luật tương tác của 2 gen không alen là: + Tính trạng đó được phân li KH ở thế hệ sau theo tỉ lệ 9:3:3:1 hay biến đổi của tỉ lệ này + Tính trạng đó được phân li KH ở thế hệ sau theo tỉ lệ 3:3:1:1 hay biến đổi của tỉ lệ này + Kết quả lai phân tích xuất hiện tỉ lệ KH 1:1:1:1 hay biến đổi của tỉ lệ này Phương pháp chung: + Bước 1: Biện luận tính trạng di truyền theo quy luật tương tác gen * Khi lai F1 x F1 tạo ra F2 có 16 kiểu tổ hợp như: 9:3:3:1; 9:6:1; 9:7; 12:3:1; 13:3, 9:3:4; 15:1 hoặc có 1 kiểu hình chiếm tỉ lệ 1/16. (16 = 4 * 4 ) P giảm phân cho 4 loại giao tử * Khi lai F1 với cá thể khác tạo ra F2 có 8 kiểu tổ hợp như: 3:3:1:1; 4:3:1; 3:3:2; 5:3; 6:1:1; 7:1 (8 = 4 * 2 ) → một bên P cho 4 loại giao tử, một bên P cho 2 loại giao tử * Khi lai phân tích F1 tạo ra F2 có 4 kiểu tổ hợp như: 3:1; 1:2:1; 1:1:1:1. (4 = 4 * 1 ) → một bên P cho 4 loại giao tử, một bên P cho 1 loại giao tử + Bước 2: Biện luận kiểu tương tác. Quy ước gen + Bước 3: Xác định kiểu gen của P, F Loại tương tác 9:3:3:1 9:6:1 9:7 12:3:1 13:3 9:4:3 15:1 Tỉ lệ lai phân tích AaBb x aabb 1:1:1:1 1:2:1 1:3 1:2:1 3:1 1:2:1 3:1 Tỉ lệ AaBb x Aabb hoặc AaBb x aaBB 3:3:1:1 4:3:1 5:3 6:1:1 / 4:3:1 5:3 / 7:1 3:3:2 / 4:3:1 7:1 BIO TEAM – THPT CHUYÊN THOẠI NGỌC HẦU sưu tầm & biên soạn 3 DI TRUYỀN HỌC 1. Dạng toán thuận: cho biết kiểu tương tác, kiểu gen (kiểu hình) của P, tìm tỉ lệ phân li về kiểu gen và kiểu hình ở đời con. + Bước 1: Quy ước gen. + Bước 2: Xác định kiểu gen, kiểu hình ở đời con thông qua sơ đồ lai. VD1: Ở một loài thực vật, tính trạng chiều cao của cây do 3 cặp gen không alen là A, a ; B, b ; D, d cùng quy định theo kiểu tương tác cộng gộp. Trong kiểu gen nếu cứ có một alen trội thì chiều cao cây sẽ tăng thêm 5cm. Cho cây cao nhất giao phấn với cây thấp nhất thu được F1. Cho F1 giao phấn với nhau, thu được F2. Biết rằng không xảy ra đột biến, theo lí thuyết, tỉ lệ phân li kiểu hình ở đời F2 là: A. 20 : 15 : 6 : 1 : 15 : 1 : 6 B. 15 : 20 : 6 : 1 : 15 : 1 : 1 C. 1 : 6 : 15 : 20 : 1 : 6 : 6 D. 15 : 15 : 6 : 1 : 15 : 1 : 6 VD2: Cho lai hai dòng vẹt thuần chủng lông vàng với lông xanh, được F1 toàn màu hoa thiên lý(xanhvàng). F2 gồm 9/16 màu thiên lý : 3/16 lông vàng : 3/16 lông xanh : 1/16 lông trắng. Tính trạng này di truyền theo quy luật: A. Phân li độc lập C.Trội không hoàn toàn B. Tương tác gen D. Liên kết gen VD3: Ở một loài thực vật chỉ có 2 dạng màu hoa là đỏ và trắng. Trong phép lai phân tích một cây hoa màu đỏ đã thu được thế hệ lai phân li kiểu hình theo tỉ lệ: 3 cây hoa trắng : 1 cây hoa đỏ. Có thể kết luận, màu sắc hoa được quy định bởi: A. Một cặp gen, di truyền theo quy luật liên kết với giới tính. B. Hai cặp gen liên kết hoàn toàn. C. Hai cặp gen không alen tương tác bổ trợ (bổ sung) D. Hai cặp gen không alen tương tác cộng gộp. VD4: Ở thực vật lưỡng bội, alen A quy định hoa đỏ trội hoàn toàn so với alen a quy định hoa tím. Sự biểu hiện màu sắc của hòa còn phụ thuộc vào một gen có 2 alen (B và b) nằm trên một cặp NST khác. Khi trong kiểu gen có alen B thì hoa có màu, khi trong kiểu gen không có alen B thì hoa không có màu (hoa trắng). Cho giao phấn giữa hai cây đều dị hợp về 2 cặp gen trên. Biết không có đột biến xảy ra. Tính theo lí thuyết, tỉ lệ kiểu hình ở đời con là: A. 9 cây hoa đỏ : 3 cây hoa tím : 4 cây hoa trắng B. 12 cây hoa tím : 3 cây hoa đỏ : 1 cây hoa trắng C. 12 cây hoa đỏ : 3 cây hoa tím : 1 cây hoa trắng D. 9 cây hoa đỏ : 4 cây hoa tím : 3 cây hoa trắng ĐÁP ÁN 1 A 2 B 3 C 4 A 2. Dạng toán nghịch: cho biết kiểu hình của P, tỉ lệ phân li đời con, xác định kiểu gen của P. * Bước 1: Biện luận tính trạng di truyền theo quy luật tương tác gen - Thường dựa vào kết quả phân tính ở thế hệ lai để suy ra số kiểu tổ hợp giao tử và số loại giao tử của bố mẹ => số cặp gen tương tác. - Sau khi xác định được số cặp gen tương tác, đồng thời xác định được kiểu gen của bố mẹ và suy ra sơ đồ lai có thể có của phép lai đó để thấy tỉ lệ KG thuộc dạng nào, đối chiếu với kiểu hình của đề bài để dự đoán kiểu tương tác. * Bước 2: Biện luận kiểu tương tác. Quy ước gen. * Bước 3: Xác định kiểu gen của P, F. * Bước 4: Lập sơ đồ lai. VD5: Ở đậu thơm, sự có mặt của 2 gen trội A, B trong cùng kiểu gen qui định màu hoa đỏ, các tổ hợp gen khác chỉ có 1 trong 2 loại gen trội trên, cũng như kiểu gen đồng hợp lặn sẽ cho kiểu hình hoa màu trắng. Cho biết các gen phân li độc lập trong quá trình di truyền. lai 2 giống đậu hoa trắng thuần chủng, F1 thu BIO TEAM – THPT CHUYÊN THOẠI NGỌC HẦU sưu tầm & biên soạn 4 DI TRUYỀN HỌC được toàn hoa màu đỏ. Cho F1 giao phấn với hoa trắng thu được F2 phân tính theo tỉ lệ 37.5% đỏ: 62,5% trắng. Kiểu gen hoa trắng đem lai với F1 là: A. Aabb hoặc aaBb B. Aabb hoặc AaBB C. aaBb hoặc AABb D. AaBB hoặc AABb VD6 : Lai 2 dòng bí thuần chủng quả tròn, thu được F1 toàn quả dẹt; cho F1 tự thụ phấn F2 thu được 271 quả dẹt : 179 quả tròn : 28 quả dài. Kiểu gen của bố mẹ là: A. Aabb x aaBB C. AaBb x AaBb B. AaBB x Aabb D. AABB x aabb VD7: (Đề thi THPT Quốc gia 2015) Ở một loài thực vật lưỡng bội, xét 2 cặp gen (A, a; B, b) phân li độc lập cùng quy định màu sắc hoa. Kiểu gen có cả hai loại alen trội A và B cho kiểu hình hoa đỏ, kiểu gen chỉ có một loại alen trội A cho kiểu hình hoa vàng, các kiểu gen còn lại cho kiểu hình hoa trắng. Cho cây hoa đỏ (P) tự thụ phấn, thu được F1 gồm 3 loại kiểu hình. Biết rằng không xảy ra đột biến, sự biểu hiện của gen không phụ thuộc vào môi trường. Theo lí thuyết, trong các kết luận sau, có bao nhiêu kết luận phù hợp với kết quả của phép lai trên? (1) Số cây hoa trắng có kiểu gen dị hợp tử ở F1 chiếm 12,5%. (2) Số cây hoa trắng có kiểu gen đồng hợp tử ở F1 chiếm 12,5%. (3) F1 có 3 loại kiểu gen quy định kiểu hình hoa trắng. (4) Trong các cây hoa trắng ở F1, cây hoa trắng đồng hợp tử chiếm 25%. A. 4. B. 1. C. 2. D. 3. VD8: Ở một loài màu sắc hoa do hai cặp gen (Aa và Bb) không cùng lôcut tương tác bổ sung hình thành nên. Trong đó, nếu có cả hai gen trội A và B hoa sẽ biểu hiện màu đỏ, nếu chỉ có 1 trong 2 alen trội hoặc không có alen trội nào thì cây hoa có màu trắng. Khi lai hai gống đậu hoa trắng thuần chủng được F1 toàn đậu hoa đỏ. Kiểu gen của các cây đậu thế hệ P là A. AABB x aaBB. B. AAbb x aaBB. C. AABB x aabb. D. AAbb x Aabb ĐÁP ÁN 5 A 6 A 7 D (1,2,3) 8 B 3. Vận dụng toán xác suất trong giải bài tập tương tác gen I. Phương pháp giải * Phương pháp chung - Bản chất toán xác suất trong di truyền tương tác gen là xác định đúng tỉ lệ loại tương tác và quy ước gen  vận dụng dữ kiện đề bài để thực hiện yêu cầu. + Qui tắc cộng xác suất Khi hai sự kiện không thể xảy ra đồng thời (hai sự kiện xung khắc), nghĩa là sự xuất hiện của sự kiện này loại trừ sự xuất hiện của sự kiện kia thì qui tắc cộng sẽ được dùng để tính xác suất của cả hai sự kiện: P (A hoặc B) = P (A) + P (B) + Qui tắc nhân xác suất Khi hai sự kiện độc lập nhau, nghĩa là sự xuất hiện của sự kiện này không phụ thuộc vào sự xuất hiện của sự kiện kia thì qui tắc nhân sẽ được dùng để tính xác suất của cả hai sự kiện: P (A và B) = P (A) . P (B) BIO TEAM – THPT CHUYÊN THOẠI NGỌC HẦU sưu tầm & biên soạn 5 DI TRUYỀN HỌC VD9: Chiều cao thân ở một loài thực vật do 4 cặp gen nằm trên NST thường qui định và chịu tác động cộng gộp theo kiểu sự có mặt một alen trội sẽ làm chiều cao cây tăng thêm 5cm. Người ta cho giao phấn cây cao nhất có chiều cao 190cm với cây thấp nhất, được F1 và sau đó cho F1 tự thụ. Nhóm cây ở F2 có chiều cao 180cm chiếm tỉ lệ: A. 28/256 B. 56/256 C. 70/256 D. 35/256 VD10: Lai hai thứ bí quả tròn có tính di truyền ổn định, thu được F1 đồng loạt bí quả dẹt. Cho giao phấn các cây F1 người ta thu được F2 tỉ lệ 9 dẹt : 6 tròn : 1 dài. Cho giao phấn 2 cây bí quả dẹt ở F2 với nhau.Về mặt lí thuyết thì xác suất để có được quả dài ở F3 : A. 1/81 B. 3/16 C. 1/16 D. 4/81 VD11 (Đề thi minh họa THPT Quốc gia 2015) Ở một loài thực vật, tính trạng chiều cao cây do nhiều gen phân li độc lập (mỗi gen đều có 2 alen) tương tác với nhau theo kiểu cộng gộp. Cứ mỗi alen trội trong kiểu gen làm cây cao thêm 10cm. Cho cây cao nhất giao phấn với cây thấp nhất có chiều cao 120cm, thu được F1. Cho F1 giao phấn với nhau, thu được F2 gồm 7 loại kiểu hình. Biết rằng không xảy ra đột biến, theo lí thuyết, cây có chiều cao 130cm ở F2 chiếm tỉ lệ A. 1/64. B. 3/32. C. 9/64 D. 15/64. VD12 : Tính trạng chiều cao cây ngô do 4 cặp gen tác động qua lại với nhau theo kiểu cộng gộp quy định. Cho các cá thể thân cao 10 cm có kiểu gen là aabbccdd lai với cá thể thân cao 26cm có kiểu gen là AABBCCDD thu được F1. Cho F1 tự thụ phấn, số loại kiểu hình ở F2 khác nhau về chiều cao và tỉ lệ kiểu hình cây cao 18cm lần lượt là: A. 16 và 0,2734. B. 10 và 0,5469. C. 9 và 0,2734. D. 8 và 0,5468. ĐÁP ÁN 9 A 10 A 11 B 12 C BIO TEAM – THPT CHUYÊN THOẠI NGỌC HẦU sưu tầm & biên soạn 6