Giáo trình Thực hành Di truyền học thực vật: Phần 2

Nối tiếp nội dung phần 1, phần 2 của giáo trình Thực hành Di truyền học thực vật tiếp tục trình bày các nội dung của phần B và C. Phần B Quy luật di truyền của tính trạng: phân tích di truyền tính trạng chất lượng, di truyền liên kết, trao đổi chéo. Phần C Gây đột biến nhân tạo và di truyền quần thể: phương pháp gây tạo và phát hiện đột biến ở thực vật, di truyền quần thể.

PHẦN B - QUY LUẬT DI TRUYỀN CỦA TÍNH TRẠNG

Bài 5 PHÂN TÍCH DI TRUYỀN TÍNH TRẠNG CHẤT LƯỢNG

Mục đích nắm được đặc điểm của phương pháp phân tích di truyền để nghiên cứu bản chất di truyền ở mức cơ thể Phân tích di truyền tính trạng chất lượng nhằm đánh giá tính trạng do một gen kiểm soát và hai gen kiểm soát Áp dụng phép kiểm định Khi bình phương (χ 2

) để đánh giá kết quả

5.1 PHƯƠNG PHÁP VÀ NGUYÊN TẮC PHÂN TÍCH DI TRUYỀN

5.1.1 Nguyên tắc của phương pháp phân tích di truyền

Như đã biết phân tích lai là phương pháp cơ bản và đặc thù của di truyền học Phương pháp này bao gồm việc tiến hành lai và nghiên cứu sự di truyền các tính trạng

và tính chất riêng rẽ ở cơ thể lai qua các thế hệ Con cái thu được từ phép lai các dạng

bố mẹ khác nhau về các tính trạng và tính chất di truyền gọi là con lai, còn quá trình thu nhận các con lai gọi là sự lai

Gregor Mendel là người đầu tiên đã tiến hành các thí nghiệm về lai hữu tính trên thực vật vào những năm 1856 – 1865, cụ thể là ở đậu Hà Lan Ông theo dõi tỷ mỉ sự biểu hiện các tính trạng của các dạng bố mẹ, đem lai ở các thế hệ lai kế tiếp nhau và đã rút ra những quy luật cơ bản đặt nền móng cho sự ra đời của di truyền học sau này Sở

dĩ Mendel thu được kết quả như vậy vì ông đã không đi theo phương pháp nghiên cứu của các tác giả đương thời, mà tiến hành với các phương pháp nghiên cứu riêng, độc đáo của mình và sau đó đã trở thành cơ sở của phương pháp phân tích di truyền:

1 Để lai cần chọn các bố mẹ khởi đầu là những cây thuần chủng (được chọn lọc qua nhiều đời tự thụ phấn, các tính trạng nghiên cứu đã được ổn định) phân biệt theo một số tính trạng tương phản rõ nét Khi tiến hành lai và theo dõi qua các thế hệ, ông chỉ chú ý đến cặp tính trạng tương phản quan tâm, bỏ qua các tính trạng khác

2 Trong mỗi thế hệ lai, cần nghiên cứu mỗi cặp tính trạng tương phản một cách riêng rẽ, không tính đến những sai khác giữa các cây lai

3 Sử dụng toán thống kê để tính toán một cách chặt chẽ số lượng các con lai theo từng tính trạng tương phản ở các thế hệ

4 Tiến hành phân tích di truyền các tính trạng ở con lai theo từng cá thể một cách riêng rẽ qua các thế hệ

Sau khi phân tích các thí nghiệm, Mendel đã rút ra các quy luật cơ bản về sự truyền đạt các tính trạng qua các thế hệ, đó là sự di truyền theo các nhân tố tách biệt (không phải theo tính chất hòa hợp như trong thuyết Pangen của Darwin) Điều đó nói

lên tính trạng được kiểm tra bởi nhân tố di truyền mà sau này được gọi là gen

Mặc dù chưa có những minh chứng về tính kế thừa vật chất di truyền qua các thế

hệ, nhưng Mendel đã tiên đoán về quy luật này Đó là giả thuyết của ông về nhân tố di truyền tồn tại theo một ở giao tử và tồn tại theo hai ở cơ thể, từ đó đã đưa ra các sơ đồ diễn giải các quá trình di truyền Khoa học về sau đã phát hiện ra đôi nhiễm sắc thể tương đồng và cơ sở kế thừa vật chất di truyền qua các thế hệ

Những đóng góp to lớn của Mendel thể hiện ở sự thiết lập các quy luật cơ bản về

sự di truyền và đặt nền móng cho phát triển di truyền hiện đại Ngày nay trong phân tích

di truyền các tính trạng nhân loại vẫn tuân thủ và thực hiện theo các đặc điểm của phương pháp phân tích di truyền mà Mendel đưa ra

Các kí hiệu thường được sử dụng trong phân tích di truyền:

– Con lai lai lại với bố mẹ kí hiệu Fb

5.1.2 Nguyên tắc về kỹ thuật lai ở một số cây trồng

5.1.2.1 Nguyên tắc chung

Kỹ thuật lai ở thực vật được thực hiện bằng việc đưa phấn lên nhụy hoa do con người tiến hành Kỹ thuật chi tiết của việc lai tạo thường là khác nhau và có đặc trưng riêng, phụ thuộc vào từng đối tượng cụ thể Nhưng kỹ thuật lai của các loại cây trồng đều bao gồm các bước: Chọn cặp bố mẹ và chuẩn bị cây lai; khử đực và bao cách ly và thụ phấn

a Công việc chuẩn bị cho lai

Chuẩn bị các dụng cụ cần thiết như: Panh, kéo, thẻ đánh dấu, bao cách ly, lọ/túi màu đen đựng hạt phấn Bao cách ly có thể được làm từ giấy dầu hay những mảnh polyetylen cắt theo hình chữ nhật với kích thước cần thiết Gấp đôi, gấp các mép và dán hay khâu lại đối với giấy dầu, còn nếu dùng polyetylen thì có thể sử dụng một mỏ hàn nhiệt để dán lại Bao cách ly phải có độ trong cần thiết và đủ dai khi gặp mưa, nhanh khô khi bị ướt Thẻ đánh dấu có thể được làm từ giấy dầu, cắt thành các dải rộng 4 – 5cm Sau đó cắt dải giấy thành những đoạn từ 10 – 12 cm Sử dụng những đoạn giấy này làm thẻ, mỗi thẻ đục một lỗ ở mép và luồn một sợi dây nhỏ hay chỉ khâu để buộc

lên cây

b Chọn cây bố mẹ và chuẩn bị cây lai

Sau khi đã xác định được tổ hợp lai, chọn được cặp bố mẹ cần trồng cây để có vật liệu lai Thường thì cây lai được trồng ở ruộng riêng, được chăm sóc chu đáo để chúng sinh trưởng và phát triển bình thường Cần nghiên cứu kỹ vật liệu lai để bố trí sao cho

cây bố và cây mẹ nở hoa trùng khớp Nếu cần có thể sử dụng các biện pháp đặc biệt để điều chỉnh bố mẹ ra hoa cùng nhau như xử lý ánh sáng, xử lý nhiệt độ thấp, dùng chất điều tiết sinh trưởng… Chọn cây sinh trưởng tốt, khỏe mạnh, điển hình, trồng ở ruộng

kỹ thuật cao hoặc trồng trong chậu ở trong nhà kính để dễ chăm sóc và bảo quản Để khử đực thụ phấn có hiệu quả cần nghiên cứu cấu tạo hoa, thời gian nở hoa, sức sống hạt phấn, cấu tạo nhụy cái Điều chỉnh thời gian nở hoa bằng cách gieo lệch ngày (giống

ra hoa sớm gieo sau)

Chọn cây lai, cắt bỏ các cây không dùng cho phép lai, loại bỏ lá chết, lá vàng úa, cắt bỏ hoa thừa Trong các cây được dùng để lai chọn những chùm hoa, những hoa ra sớm nhất, loại bỏ các hoa phát triển không đầy đủ (chưa hoàn chỉnh) hay những hoa đã tàn, chỉ để lại những hoa dùng cho lai Ngoài ra còn bỏ tất cả các phần của cụm hoa và của hoa làm cản trở đến việc khử đực và thụ phấn Ví dụ: Với lúa, ở cây mẹ chỉ cần giữ một số hoa nhất định 15 – 20 hoa/bông, hoa không non, không già và có bao phấn mọc đến 2/3 vỏ trấu

c Khử đực và bao cách ly

Khử đực: Là việc tách tất cả các bao phấn ra khỏi hoa cây mẹ để phấn của nó không rơi vào đầu nhụy Việc khử đực được thực hiện cả ở cây tự thụ phấn và cây giao phấn Đối với các cây có hoa đơn tính mà ở chúng hoa đực hoàn toàn riêng rẽ thì không cần khử đực, công việc đơn giản là cắt bỏ hoa đực vào những lúc thích hợp (ví dụ ở ngô, bầu bí và ở các cây khác)

Các hoa ở cây mẹ phải được khử đực triệt để trước khi nhị đực tung phấn Đây là khâu quan trọng đặc biệt ở cây tự thụ phấn Khi khử đực không được làm tổn thương nhụy, không làm vỡ bao phấn và phải loại bỏ hết nhị Thông thường ở hầu hết các loài cây trồng đều tiến hành khử đực vào chiều hôm trước và thụ phấn vào sáng hôm sau Tuy nhiên, cần nghiên cứu kỹ đặc tính nở hoa của từng loài cây để xác định thời điểm khử đực tốt nhất sao cho bộ phận đực bị tiêu diệt nhưng bộ phận cái vẫn nguyên vẹn, sức sống bình thường Có rất nhiều phương pháp khử đực khác nhau được xếp thành 3

nhóm: 1) Khử đực bằng tay: Những loại cây có hoa đủ lớn, dễ phân biệt các bộ phận

của hoa (lúa, cà chua, đậu…) dùng panh gắp bỏ hết bao phấn ở hoa của cây mẹ, không

làm tổn thương đầu vòi nhụy; 2) Khử đực bằng máy: Dùng máy hút chân không có vòi nhỏ để hút bỏ các bao phấn và 3) Khử đực bằng hóa chất: Áp dụng cho những cây có

hoa rất nhỏ, xử lý hóa chất vào thời kỳ phân hóa hoa để diệt giao tử đực mà không làm ảnh hưởng đến giao tử cái Các loại hóa chất thường dùng là Hydrazid của axít malic, ester thơm

Nhìn chung, khi khử đực thường để lại bao hoa (vì nó đóng vai trò quan trọng trong việc nảy mầm của hạt phấn và sự lớn lên của ống phấn) Tuy nhiên, trong một số trường hợp cần thiết khi khó tách các bao phấn ở những cây có hoa rất bé (ví dụ hoa đậu tương) và với mục đích nâng cao hiệu suất lao động thì mới tiến hành khử đực đồng thời với việc tách cả bao hoa

Sau khi khử đực, dùng thẻ ghi tên giống, người khử, ngày khử và cần bao cách ly

để tránh sự xâm nhập của hạt phấn lạ Đối với các cây có hoa đơn tính hoặc các dòng bất dục thì không cần khủ đực mà chỉ cần bao cách ly trước khi hoa nở từ 12 – 20 giờ Vật liệu cách ly thường dùng là túi giấy dầu hay polyetylen (kích thước của bao tùy thuộc vào đối tượng nghiên cứu), có độ trong cần thiết và đủ dai khi gặp mưa, nhanh khô khi bị ướt (như trình bày ở mục a) Ở chỗ buộc bao dưới lớp polyetylen hay giấy dầu cần lót một lớp bông mỏng để ngăn cản sự xâm nhập của côn trùng

d Thụ phấn

Thụ phấn là việc đưa vào vòi nhụy hoa cây mẹ phấn của hoa cây bố (cây cho), được tiến hành sau khi khử đực một vài ngày tùy thuộc vào đối tượng và điều kiện thời tiết Thời tiết lạnh, trời u ám và mưa nhiều làm chậm trễ sự chín của nhụy và các bao phấn, còn thời tiết khô và nóng thúc đẩy quá trình này nhanh hơn Việc thụ phấn phải tiến hành vào lúc nhụy hoa hoàn toàn chín và sẵn sàng tiếp nhận hạt phấn Tuổi của hạt phấn thích hợp nhất cho việc thụ phấn và thời gian sống của nó được xác định theo khả năng tạo hạt của nhụy Ở một số trường hợp đặc biệt sẽ tiến hành thụ phấn lặp lại (tức là đưa hạt phấn lên nhụy liên tục một số ngày)

Hoa của cây bố có phấn đã chín được thu thập cho vào một hộp, sau đó đưa hạt phấn lên đầu nhụy bằng bút lông mềm hoặc một dụng cụ khác nào đó Thời điểm thụ phấn tốt nhất là buổi sáng vào lúc hoa nở tự nhiên (khoảng từ 7 – 10 giờ) Không thụ phấn cho hoa vào lúc mưa hay những lúc quá nóng trong ngày Sau khi thụ phấn ghi vào thẻ tổ hợp lai, người thụ phấn, ngày thụ phấn sau đó đeo thẻ lên cây mẹ Nên lai với một số lượng nhất định để ở F1 có khoảng 100 cây lai, F2 có từ 500 – 1.000 cây Số lượng hoa lai này bảo đảm tạo được nhiều dạng lai Cây lai sau đó phải được theo dõi thường xuyên để phòng chống dịch hại cây, quả và hạt lai Bón đầy đủ dinh dưỡng để cây sinh trưởng phát triển tốt Khi hạt lai chín phải thu hoạch kịp thời, ghi ngày thu hoạch, bảo quản hạt lai cẩn thận để sử dụng trong các giai đoạn tiếp theo

5.1.2.2 Kỹ thuật lai ở ngô

Hạt ngô của các dạng bố mẹ được gieo với khoảng cách 60 × 70 × 30, sao cho cứ hai hàng cây mẹ thì có một hàng cây bố và sau đó cắm một bảng đánh dấu các dạng bố

mẹ ở gần hàng ngô đã gieo Đối với cây mẹ, khi cây mới nhú cờ thì cần loại bỏ ngay đi, không để cho bông cờ xòe ra và phơi màu Lúc bắp mới nhú khỏi bẹ lá trước khi phun râu thì phải dùng bao cách ly bao bắp lại

Cờ ngô cũng được bao cách ly bằng giấy dầu hay giấy bóng mờ (polyetylen) vào lúc bắt đầu nở hoa (tung phấn) và không muộn hơn 24 tiếng trước khi thụ phấn Khi cây

mẹ phun râu, tiến hành thu phấn từ cây bố, lấy phấn vào lúc 7 – 8 giờ sáng Nhẹ nhàng rung các phấn vào bao cách ly cờ, sau đó đem rắc lên các vòi nhụy (râu ngô)

Sau khi thụ phấn, dùng túi cách ly bao kín bắp lại, khi râu đã thâm hết thì bỏ bao cách ly đi Mỗi bắp buộc một thẻ ghi công thức lai, ngày thụ phấn Những hạt chín trên bắp ngô ở năm lai là thế hệ hạt lai F1 Trên chúng có thể quan sát được biểu hiện của

tính trạng trội Năm sau gieo hạt F1, mọc thành cây F1, cho chúng tự thụ phấn bắt buộc

sẽ thu được hạt lai F2 Tập trung các hạt F2 để phân tích sự di truyền của những tính trạng cần nghiên cứu

5.1.2.3 Kỹ thuật lai ở đậu Hà Lan

Hạt đậu Hà Lan của các dạng bố mẹ đã chọn được gieo trong vườn thí nghiệm với hàng cách hàng 50 – 60 cm, nếu gieo dày quá sẽ không thuận tiện cho việc tiến hành lai Sau đó, các cây con cần được buộc vào giàn/giá đỡ cứng (có thể làm bằng tre hay nứa)

Hình 5.1 Lai hữu tính ở đậu Hà Lan

Nguồn: https://hoc24.vn/ly–thuyet/quy–luat–phan–li.147/

Ở giai đoạn ra nụ: Khi các nụ non còn có màu xanh nhạt thì tiến hành khử đực Nếu các hoa đã mọc thành 2 – 3 chiếc một ở nách lá thì ở chúng đã xảy ra tự thụ phấn Những nụ hoa quá non cũng không thích hợp với việc khử đực cần loại bỏ

Thao tác tiến hành khử đực cho đậu Hà Lan như sau: Ngón tay trái giữ đài hoa, tay phải dùng panh tách cánh hoa để xuống dưới Sau đó vứt bỏ tất cả nhị Các hoa đã

được khử đực của cây mẹ được thụ phấn bằng phấn của cây cho (cây bố) Việc thụ phấn cho đậu Hà Lan có thể tiến hành ngay sau khi khử đực Nếu việc thụ phấn được tiến hành 1 – 2 ngày sau khi khử đực tức là lúc nhụy đã chín thì các hoa đã khử phải được phủ bao cách ly ngay

Mang bao phấn của cây bố để cho hạt phấn tiếp xúc với đầu nhụy của hoa đã được khử đực, cũng có thể tập trung các hạt phấn của các cây bố vào đĩa petri rồi dùng bút lông mềm đưa phấn vào đầu nhụy hoa mẹ Các hoa đã được khử đực và thụ phấn cần được bao bằng bao cách ly ngay

Vài ngày sau khi thụ phấn, khi hạt phấn bắt đầu hình thành cần bỏ bao cách ly Những hạt trong quả đậu ở năm lai đã là thế hệ lai thứ nhất (F1), trên chúng có thể quan sát sự biểu hiện của tính trạng trội Vụ sau/năm sau, gieo các hạt F1 mới thành cây F1,trong quả của chúng do tự thụ phấn tạo nên hạt lai F2.Tập trung các hạt lai F2 để phân tích sự di truyền của những tính trạng cần nghiên cứu

5.2 CÁC QUY LUẬT DI TRUYỀN

5.2.1 Lai theo một cặp tính trạng

5.2.1.1 Quy luật tính trội và phân ly tính trạng

Lai theo một cặp tính trạng là phép lai trong đó các dạng bố mẹ phân biệt bởi một cặp tính trạng tương phản

Từ những kết quả các thí nghiệm của Mendel nghiên cứu cho thấy, ở thế hệ F1 chỉ

có một tính trạng giống với bố mẹ được biểu hiện, đó là tính trạng trội Từ đó ông đưa

ra quy luật tính trội – quy luật 1, hay còn gọi là quy luật về sự biểu hiện đồng nhất của

con lai F1: ―Khi lai giữa các bố mẹ thuần chủng phân biệt bởi một cặp tính trạng tương phản, ở con lai F 1 chỉ biểu hiện tính trạng trội thuộc về bố hoặc mẹ”

Sau đó Mendel cho các con lai F1 tự thụ phấn thì ở thế hệ F2 ông thu được cả hai kiểu hình của bố mẹ ban đầu với tỷ lệ xấp xỉ 3/4 trội và 1/4 lặn Như vậy, tính trạng lặn

bị che khuất ở F1 đã thể hiện ở quần thể F2, hiện tượng này gọi là sự phân ly tính trạng

Từ kết quả trên Mendel đã đưa ra quy luật phân ly tính trạng – quy luật 2: ―Khi lai

giữa các bố mẹ thuần chủng phân biệt bởi một cặp tính trạng tương phản, ở con lai F 2

biểu hiện cả tính trạng trội và tính trạng lặn với tỷ lệ 3:1‖

Ví dụ: Đối với tính trạng màu sắc hoa, ký hiệu nhân tố di truyền kiểm tra hoa màu tím – A, màu trắng – a, từ đó sơ đồ diễn tả sự di truyền trong lai theo một cặp tính trạng được trình bày như hình 5.2

Ở con lai F1 (Aa), mặc dù nhân tố lặn không thể hiện, song nó (a) không bị hòa lẫn vào nhân tố trội (A), tới thế hệ sau tính trạng lặn được thể hiện ở kiểu phân ly (aa)

Rõ ràng con lai F1 có cấu trúc di truyền Aa đã tạo thành giao tử có theo một nhân tố di

truyền A và a với tỷ lệ tương đương Vấn đề này gọi là thuyết giao tử thuần khiết Về

sau, nhân tố di truyền kiểm tra tính trạng được W Johansen (1909) đề xuất gọi là gen

Hình 5.2 Sơ đồ lai của thí nghiệm lai theo một cặp tính trạng

Nguồn: http://bio1151.nicerweb.com/Locked/media/ch14/segregation.html

Trong thí nghiệm của Mendel, hạt của từng cây F2 được theo dõi riêng, đời F3 đã cho thấy rằng 1/4 cây của F2 sinh ra kiểu hình lặn tất cả đều là các cây lặn thuần chủng; điều đó có nghĩa là tất cả con cái của chúng là lặn Tuy nhiên, trong số 3/4 các cá thể biểu hiện kiểu hình trội (ví dụ, màu sắc hoa tím), có hai phần tiếp tục phân ly, còn một phần được ổn định dạng hoa tím Như vậy, kiểu hình trội ở F2 không đồng nhất về kiểu gen, có hai phần là dị hợp tử (2Aa), một phần là đồng hợp tử (1AA) Trong khi đó, hậu thế của dạng hạt nhăn có sự thể hiện đồng nhất là hạt nhăn, như thế, kiểu gen lăn thể hiện ở trạng thái đồng hợp tử (aa), toàn bộ chúng có kiểu gen tương ứng với kiểu hình

Hình 5.3 Sơ đồ phân ly tính trạng màu sắc hoa ở thế hệ F 3

Nguồn: https://hoc24.vn/ly–thuyet/quy–luat–phan–li.147/

Điều kiện nghiệm đúng quy luật phân ly tính trạng (theo kiểu hình 3 trội : 1 lặn;

theo kiểu gen 1AA : 2Aa : 1aa) như sau:

– Các dạng bố mẹ phải thuần chủng, phân biệt bởi các cặp tính trạng tương phản – Tính trạng nghiên cứu trội hoàn toàn (giao tử thuần khiết)

– Số lượng cá thể phân tích ở thế hệ lai phải đủ lớn

Ở trường hợp lai theo một cặp tính trạng, sự phân ly về kiểu hình (3:1), kiểu gen (1:2:1)… gọi là những kết quả trông chờ, hay lý thuyết Sự chênh lệch giữa kết quả thu được qua thực nghiệm với kết quả lý thuyết có thể ở mức nhỏ, mang tính ngẫu nhiên (có thể bỏ qua), hoặc sự chênh lệch này là lớn, mang tính quy luật, khi ấy cần tìm các nguyên nhân giải thích Để kiểm chứng sự tương ứng giữa kết quả thực tế thu được và kết quả lý thuyết trông chờ, giới nghiên cứu thường sử dụng phương pháp kiểm định χ2– khi bình phương

5.2.1.2 Lai phân tích

Sự phân ly ở F2 về kiểu hình (3A– : 1aa) và kiểu gen (1AA : 2Aa : 1aa) chỉ có thể thu được khi kiểu dị hợp tử F1 (Aa) tạo ra hai dạng giao tử với tỷ lệ tương đương (1A : 1a) Để kiểm tra sự phân ly này, đã tiến hành phép lai F1 với bố hoặc mẹ có kiểu gen đồng hợp tử lặn (aa), phép lai này gọi là lai phân tích (Hình 5.4) Như vậy có thể

hiểu: Lai phân tích là phép lai giữa cá thể có kiểu hình trội cần xác định kiểu gen (AA hoặc Aa) với một cá thể có kiểu hình lặn (aa), mục đích là kiểm tra (xác định) kiểu gen của cá thể có kiểu hình trội

Hình 5.4 Sơ đồ lai phân tích về tính trạng màu sắc hoa ở đậu Hà Lan

Nguồn: https://hoc24.vn/ly–thuyet/quy–luat–phan–li.147/

– Nếu cá thể có kiểu hình trội đem lai là thuần chủng (AA), con lai xuất hiện có tỉ

lệ 100% kiểu hình trội

– Nếu cá thể đem lai là dị hợp tử (Aa) sẽ xuất hiện tỉ lệ 1 : 1 (Hai kiểu hình phân

ly thu được ở đời Fb : hoa tím, hoa trắng có tỷ lệ bằng nhau, chứng tỏ kiểu dị hợp tử F1

đã tạo ra hai dạng giao tử với tỷ lệ tương đương) Tỷ lệ 1 : 1 là tỷ lệ đặc trưng của phép

lai phân tích

Như vậy, phép lai phân tích cho phép xác định được bản chất di truyền của con lai Thông qua kết quả phân ly về kiểu hình và kiểu gen ở F b , rút ra được các dạng giao

tử và tỷ lệ của chúng được hình thành từ kiểu gen đem phân tích Phép lai này có nhiều

ứng dụng trong phân tích di truyền

5.2.1.3 Di truyền trội không hoàn toàn (di truyền trung gian)

Một trường hợp khác với thí nghiệm của Mendel là cơ thể lai F1 mang tính trạng trung gian giữa bố và mẹ (di truyền trung gian hay di truyền trội lặn không hoàn toàn)

Ở trường hợp tính trạng thể hiện trội không hoàn toàn (kí hiệu chữ cái lớn có gạch ở trên – Ā) kiểu dị hợp tử (Āa) có biểu hiện kiểu hình khác với kiểu đồng hợp tử trội (ĀĀ) Ở đây, kết quả thu được sự tương ứng về phân ly kiểu gen và phân ly kiểu hình (nói cách khác đây là trường hợp tỷ lệ phân ly về kiểu gen tương ứng với tỷ lệ phân ly

về kiểu hình)

Ví dụ, ở cây hoa phấn (Mirabilis jalapa) lai giữa dạng hoa đỏ và dạng hoa trắng,

con lai F1 có dạng hoa hồng (trung gian) Ở F2 thu được sự phân ly theo 1 đỏ : 2 hồng :

1 trắng (Hình 5.5.)

Hình 5.5 Hiện tượng di truyền trội lặn không hoàn toàn ở cây hoa phấn

Trường hợp này có thể giải thích rằng, kiểu đồng hợp tử trội ĀĀ tạo sắc tố màu

đỏ, kiểu aa không có sắc tố thể hiện màu trắng, kiểu dị hợp tử Āa không đủ sắc tố màu

đỏ nên có màu hồng (trung gian)

Hiện tượng tính trạng thể hiện trội không hoàn toàn quan sát thấy ở nhiều đối tượng sinh vật, ví dụ: Tính trạng màu sắc hoa cây cẩm chướng hay màu sắc quả cà tím… (Hình 5.6)

(A)

(B)

Hình 5.6 (A) – Màu sắc hoa cẩm chướng (bên trái – đỏ; giữa – hồng; bên phải – trắng) và (B) –

màu sắc quả cà tím (bên trái – tím đậm; bên phải – tím nhạt)

5.2.1.4 Di truyền đồng trội

Di truyền đồng trội là đó là trường hợp khi trong kiểu gen của một cơ thể có hai gen trội alen với nhau cùng biểu hiện tính trạng Các alen như thế được gọi là các alen đồng trội Điển hình là trường hợp di truyền tính trạng nhóm máu AB của hệ nhóm máu ABO và nhóm máu MN của hệ nhóm máu M – N ở người (Hình 5.7)

Ví dụ 1 Ở người, trong hệ nhóm máu ABO, các alen IA

và IB át chế hoàn toàn alen IO (i) và giữa chúng có tác động ngang nhau (tức là IA, IB trội tương đương với nhau và trội hơn IO

)

Một cặp vợ chồng, trong đó người vợ có nhóm máu A với kiểu gen IA

IO (hoặc

IAi), còn người chồng có nhóm máu B với kiểu gen là IB

IO (hoặc IBi) Khả năng cặp vợ chồng này sinh ra các con có thể có các nhóm máu là: A (IA

i); B (IBi); AB (IAIB) và nhóm máu O (ii) Người con có nhóm máu AB, kiểu gen là IA

IB nhận đồng thời hai alen

trội tương đương: IA

từ mẹ và IB từ bố Hiện tượng này là gọi là di truyền đồng trội (Hình 5.7a)

Ví dụ 2 Trong hệ nhóm máu M – N (do một locus thuộc nhiễm sắc thể thường kiểm soát) có hai alen trội tương đương nhau là LM

và LN Như thế, trong một quần thể

sẽ có ba kiểu gen LM

LM, LMLN và LNLN, tương ứng với ba kiểu hình hay nhóm máu là

M, MN và N

Người vợ có nhóm máu M, kiểu gen là LM

LM lấy người chồng có nhóm máu N, kiểu gen là LN

LN Cặp vợ chồng này sinh ra người con có nhóm máu MN, kiểu gen là

LMLN Người con nhận đồng thời hai alen trội là LM

từ mẹ và LN từ bố Hiện tượng này gọi là di truyền đồng trội (Hình 5.7b)

(a)

(b)

Hình 5.7 Sơ đồ hiện tượng di truyền đồng trội nhóm máu ở người

(a) – Hệ nhóm máu ABO; (b) – Hệ nhóm máu M–N

Ngoài ra hai ví dụ trên còn quan sát thấy hiện tượng di truyền đồng trội trên thực vật như màu sắc hoa của cây Trà, màu sắc lông của một số động vật như gà, ngựa, bò… (Hình 5.8)

(c) (d)

Hình 5.8 Hiện tượng di truyền đồng trội ở thực vật và động vật

(a) – màu sắc hoa cây Trà; (b) – màu sắc lông ở gà; (c) màu sắc lông ở ngựa; (d) màu sắc lông ở bò

5.2.2 Lai theo hai hay nhiều cặp tính trạng

Phép lai giữa các dạng bố mẹ khác nhau về hai cặp tính trạng tương phản gọi là lai hai tính trạng; khác nhau về nhiều cặp tính trạng gọi là lai nhiều cặp tính trạng Trên cơ

sở phân tích các dẫn liệu của thí nghiệm về hai cặp tính trạng Mendel đã đưa ra quy luật thứ 3 – quy luật phân ly độc lập các tính trạng

5.2.2.1 Quy luật phân ly độc lập các tính trạng

Sau khi chứng minh các tính trạng tương phản nghiên cứu đều di truyền theo một phương thức (trội – lặn), Mendel quan tâm đến việc nghiên cứu sự phân ly đồng thời của hai cặp tính trạng trong cùng một phép lai Trong thí nghiệm kinh điển của Mendel

đã sử dụng các dòng bố mẹ phân biệt nhau đồng thời hai cặp tính trạng: Màu sắc tử diệp vàng (A) và màu sắc tử diệp xanh (a); Dạng hạt trơn (B) và dạng hạt nhăn (b) Bố mẹ là các đồng hợp tử: Vàng, trơn (AABB) và xanh, nhăn (aabb) được đưa vào tổ hợp lai, sơ

đồ quá trình di truyền trình bày ở hình 5.5

Hình 5.5 Lai theo hai cặp tính trạng ở đậu Hà Lan

Kết quả cho thấy, F1 dị hợp tử theo hai cặp gen (AaBb) thể hiện đồng nhất theo hai tính trạng trội hạt vàng, trơn Ở F2 Mendel đã thu được bốn kiểu hình phân ly với số liệu sau: 315 hạt vàng, trơn : 108 hạt xanh, trơn : 101 hạt vàng, nhăn : 32 hạt xanh, nhăn Kết quả này tương ứng với tỷ lệ trông chờ (lý thuyết) là 9/16 : 3/16 : 3/16 : 1/16(xử lý theo phương pháp χ2

thu được χ2TN = 0,51, sự tương ứng này là tin cậy)

Kết quả về phân ly kiểu hình ở đây cho phép nhận định rằng, trường hợp lai theo hai cặp tính trạng, xảy ra sự phân ly và tổ hợp của các alen đồng thời như sự phối hợp của hai lai đơn độc lập Có thể giải thích như sau:

– Nếu xét tỷ lệ phân ly của từng tính trạng ở F2, sẽ có: 315 + 101 = 416 vàng và

108 + 32 = 140 xanh, xấp xỉ 3 vàng : 1 xanh Tương tự, về hình dạng hạt, có 315 + 108

= 423 trơn và 101 + 32 = 133 nhăn, xấp xỉ 3 trơn : 1 nhăn Điều đó chứng tỏ mỗi tính trạng đều tuân theo quy luật phân ly 3 trội : 1 lặn

– Bằng cách áp dụng quy tắc nhân xác suất của các biến cố độc lập (xem mục 2.3.2c), dễ dàng chứng minh được rằng sự phân ly của hai tỷ lệ này là hoàn toàn độc lập

nhau như dự đoán ban đầu Thật vậy, (3 vàng :1 xanh)(3 trơn :1nhăn) = 9 vàng, trơn : 3 vàng, nhăn : 3 xanh, trơn : 1 xanh, nhăn

Thu được các kết quả về phân ly F2 như trên, chứng tỏ F1 dị hợp tử theo hai gen (AaBb) đã tạo ra bốn dạng giao tử: AB, Ab, aB và ab với tỷ lệ tương đương (hình 5.5)

Để kiểm tra sự kiện này Mendel đã tiến hành phép lai phân tích Kết quả thu được bốn kiểu hình phân ly ở Fb : 55 vàng, tròn : 51 vàng, nhăn, 49 xanh, tròn, 53 xanh, nhăn Xử lý theo phương pháp χ2

cho thấy kết quả này tương ứng với tỷ lệ 1 : 1 : 1 : 1 Cần lưu ý rằng tỷ lệ 9:3:3:1 này cũng được Mendel tìm thấy trong khi lặp lại thí

nghiệm với các tính trạng khác Từ đó ông xây dựng nên quy luật phân ly độc lập các

tính trạng hay quy luật 3: “Khi lai hai cơ thể bố mẹ thuần chủng phân biệt bởi hai cặp

tính trạng tương phản thì sự di truyền của cặp tính trạng này không phụ thuộc vào sự di truyền của cặp tính trạng kia, kiểu hình ở F 2 phân ly theo tỷ lệ 9:3:3:1”

Trong trường hợp này, các alen của từng cặp gen phân ly độc lập, ngẫu nhiên, tạo nên các tổ hợp giao tử khác nhau – hai dạng giống thế hệ xuất phát, hai dạng tổ hợp mới tái tổ hợp Những khả năng phối hợp khác nhau của các giao tử hình thành quần thể phân ly F2 : tỷ lệ phân ly kiểu hình 9 : 3 : 3 : 1, trong đó hai kiểu giống thế hệ xuất phát (9 vàng, tròn : 1 xanh, nhăn) và hai kiểu tổ hợp mới (3 vàng, nhăn : 3 xanh, tròn), gọi là các kiểu tái tổ hợp

5.2.2.2 Lai theo nhiều cặp tính trạng

Xuất phát từ phân tích sự di truyền của một đôi alen trong lai một cặp tính trạng,

có thể xây dựng mô hình di truyền của hai và nhiều cặp tính trạng độc lập

Giả sử bố mẹ tham gia vào tổ hợp lai được phân biệt đồng thời theo ba cặp tính trạng tương phản độc lập, sẽ có sơ đồ lai:

P AA BB CC x aa bb cc → F1: Aa Bb Cc

F1 dị hợp tử theo 3 gen tạo tám dạng giao tử với tỷ lệ tương đương:

1ABC : 1ABc : 1Abc : 1AbC : 1aBC : 1aBc : 1 abC : 1abc, số lượng các dạng giao tử tương ứng với 23

Kiểu hình phân ly F2 bao gồm 8 kiểu với tỷ lệ 27 : 9 : 9 : 9 : 3 : 3 : 3 : 1, tỷ lệ này ứng với triển khai của (3 : 1)3

Số lượng các kiểu gen ở F2 là 27 kiểu (3)3, có tỷ lệ tương ứng với triển khai (1:2:1)3

Các công thức tổng quát dùng để dự tính trong lai nhiều cặp tính trạng trình bày ở bảng 5.1 Cần lưu ý rằng, các tính toán này được thỏa mãn chỉ với điều kiện các cặp gen

di truyền độc lập, tức nằm trên các cặp nhiễm sắc thể tương đồng riêng biệt (Nguyễn Hồng Minh, 1999)

Bảng 5.1 Công thức tổng quát dự tính trong lai theo nhiều cặp tính trạng

Số cặp gen

dị hợp

Số dạng giao tử ở

5.2.3 Ứng dụng lý thuyết xác suất trong dự đoán và phân tích di truyền

Để hiểu rõ hơn các phát hiện của Mendel và các nguyên lý của di truyền học nói chung, cũng như để vận dụng các kiến thức này một cách có hiệu quả vào trong học tập, nghiên cứu và thực tiễn đời sống–sản xuất, cần nắm vững một vài khái niệm và nguyên

lý xác suất cơ bản dưới đây

5.2.3.1 Một số khái niệm và tính chất cơ bản của xác suất

Xác suất (probability) được định nghĩa là số lần xảy ra một biến cố hay sự kiện

(event) cụ thể chia cho tổng số cơ may mà biến cố đó có thể xảy ra Nếu ký hiệu xác suất của biến cố A là P(A), m là số lần xuất hiện của A và n là tổng số phép thử hay toàn bộ số khả năng có thể có, khi đó: P(A) = m / n; trong đó 0 ≤m ≤n, và n > 0 Như vậy, 0 ≤ P(A) ≤ 1

Phép thử là việc thực hiện một nhóm các điều kiện xác định, ví dụ một thí

nghiệm tung đồng xu hay gieo hột xúc xắc hoặc một phép lai cụ thể Các kết quả khác nhau có thể có từ phép thử gọi là các biến cố, được ký hiệu bằng các chữ cái in hoa như

A, B, C

Ví dụ: Khi tung một đồng xu, sự kiện xảy ra chỉ có thể là mặt sấp (S) hoặc ngửa (N) với xác suất tương đương là 0,5 Tương tự, kiểu gen dị hợp Aa có thể tạo ra hai loại giao tử mang A và a với xác suất ngang nhau là 0,5 trong khi các kiểu gen đồng hợp

như aa chẳng hạn chỉ cho một loại giao tử mang a; vì vậy đời con của phép lai phân tích

Aa × aa có tỷ lệ kỳ vọng là 0,5 Aa : 0,5 aa

Khi thực hiện phép thử có thể xuất hiện một trong các loại biến cố sau:

– Biến cố ngẫu nhiên (A) là sự kiện có thể xảy ra nhưng cũng có thể không, 0

≤P(A) ≤1

– Biến cố chắc chắn (Ω) là sự kiện nhất thiết xảy ra, P(Ω) = 1

– Biến cố không thể có (Ø) là sự kiện nhất thiết không xảy ra, P(Ø) = 0

– Biến cố xung khắc: Hai biến cố A và B được gọi là đôi xung khắc với nhau nếu tích của chúng là một biến cố không thể có: A∩B = Ø ⇒ P(A∩B) = 0 và P(A∪B) = P(A) + P(B)

– Biến cố đối lập: ―không A‖ (Ā) được gọi là biến cố đối lập của biến cố A khi Ā= Ω\ A và Ā∪A= Ω Khi đó P(Ā) = 1 − P(A)

– Nhóm đầy đủ các biến cố hay không gian biến cố sơ cấp (Ω) là tập hợp toàn bộ các biến cố sơ cấp (ω) của một phép thử mà khi được thực hiện thì nhất thiết một trong chúng phải xảy ra, và có hiện tượng xung khắc từng đôi

Ví dụ, dãy các biến cố B1, B2, , Bn lập thành một nhóm đầy đủ nếu thoả mãn hai điều kiện: (i) tổng của chúng là một biến cố chắc chắn: B1∪ B2 ∪ ∪ Bn= Ω; và (ii) chúng xung khắc từng đôi một: BiBj = Ø; i≠j (i, j = 1,2, , n)

5.2.3.2 Một số nguyên lý xác suất cơ bản

a Quy tắc cộng: Xác suất kết hợp của hai (hoặc nhiều) sự kiện xung khắc từng

đôi xảy ra là tổng các xác suất riêng rẽ của chúng

(i) Với A, B là hai biến cố bất kỳ, có P(A∪B) =P(A) + P(B) − P(A∩B)

(ii) Nếu A và B là hai biến cố xung khắc, thì: P(A∪B) =P(A) + P(B)

(iii) Hệ quả: Nếu Ā là biến cố đối lập của A, thì P(Ā) = 1 − P(A)

Ví dụ, với kiểu gen Yy, nếu ký hiệu xác suất của loại giao tử mang alen Y là P(Y)

và của loại giao tử mang alen y là P(y), theo lý thuyết sẽ có:

P(Y hoặc y) = P(Y) + P(y) = 1/2 +1/2 = 1

b Xác suất điều kiện: Nếu A, B là hai biến cố bất kỳ và P(A) > 0, thì xác suất điều

kiện của biến cố B với điều kiện biến cố A đã xảy ra là: P(B/A) = P(A∩B):P(A)

Ví dụ: Từ kết quả thí nghiệm lai giữa hai thứ đậu thuần chủng hạt vàng và hạt xanh của Mendel, hãy tìm xác suất để một cây đậu hạt vàng ở F2 là thể dị hợp (Vv)? – Bằng lập luận thông thường cho thấy trong số bốn kiểu tổ hợp ở F2 có 3 kiểu tổ hợp cho kiểu hình hạt vàng (V–) nhưng chỉ có 2 kiểu là dị hợp (Vv) Vì vậy xác suất cần tìm là 2/3

– Nếu giải theo định nghĩa xác suất, ký hiệu: A là sự kiện hạt vàng ở F2 và B là sự kiện hạt vàng dị hợp Theo lý thuyết, ở F2 có 4 sự kiện đồng khả năng với tỷ lệ là 1VV:

2Vv: 1vv Ở đây P(A) = 3/4 và P(A.B) = P(B) = 2/4 ⇒ P(B/A) = P(A∩B) : P(A) = 2/4 : 3/4 = 2/3

c Quy tắc nhân: Xác suất trùng hợp của cả hai biến cố độc lập bằng tích các xác

suất riêng rẽ của chúng Nghĩa là, nếu A và B là các biến cố độc lập thì: P(A∩B) =

P(A).P(B) Ở đây có thể hiểu hai biến cố A và B được gọi là độc lập với nhau nếu P(B/A) = P(B) hoặc P(A/B) = P(A) Nghĩa là sự xảy ra hay không xảy ra của biến cố này không ảnh hưởng đến sự xảy ra của biến cố kia

Ví dụ: Khi gieo một đồng xu hai lần liên tiếp hoặc gieo hai đồng xu cân đối và đồng chất cùng một lượt thì có 4 khả năng xảy ra là (SS), (SN), (NS), (NN) với xác suất ngang nhau Thật vậy, xác suất xuất hiện cả hai mặt sấp hoặc ngửa là: P(S,S) = P(N,N)

= 1/2 × 1/2 = 1/4; còn xác suất xuất hiện một mặt sấp và một mặt ngữa là P(S,N) = 2 × 1/2 × 1/2 = 1/2; và tổng các xác suất của tất cả các sự kiện đó đương nhiên bằng 1 Dựa trên cơ sở lý thuyết xác suất của phép thử độc lập và quy tắc nhân xác suất có thể xây dựng nguyên tắc giải bài toán lai hai hay nhiều cặp tính trạng Nguyên tắc này, chủ yếu dùng để kiểm tra xem quy luật di truyền chi phối đồng thời cả hai hay nhiều cặp tính trạng nào đó trong một phép lai là độc lập hay liên kết (có thể là liên kết hoàn toàn hay liên kết không hoàn toàn), hoặc một tính trạng nào đó có liên kết với giới tính hay không Nguyên tắc này như sau:

– Nếu các gen phân ly độc lập và tổ hợp tự do, thì tỷ lệ phân ly đồng thời của cả hai hay nhiều cặp tính trạng bằng tích các tỷ lệ phân ly riêng rẽ của các cặp tính trạng

đó, và ngược lại

Ví dụ: Kết quả của một phép lai hai cặp tính trạng có tỷ lệ phân ly là 3:3:1:1 và các tỷ lệ của từng cặp tính trạng là 3:1 và 1:1 Như vậy, các cặp tính trạng đó tuân theo quy luật phân ly độc lập, vì: 3:3:1:1 = (3:1)(1:1)

– Nếu tích các tỷ lệ phân ly riêng rẽ của các tính trạng khác với tỷ lệ phân ly đồng thời của cả hai tính, chứng tỏ các tính trạng đó tuân theo quy luật di truyền liên kết

Ví dụ: Kết quả của một phép lai cho thấy tỷ lệ phân ly của cả hai cặp tính trạng

là 1A–bb:2A–B–:1aabb hoặc 3A–B–:1aabb, trong khi tỷ lệ phân ly của mỗi cặp tính trạng vẫn là 3:1 Dễ dàng thấy rằng tích (3:1)(3:1) ≠ 1:2:1 hoặc 3:1, chứng tỏ các cặp tính trạng này tuân theo quy luật liên kết hoàn toàn, và kiểu gen của bố mẹ chúng đối với trường hợp đầu là Ab/aB × Ab/aB hoặc AB/ab × Ab/aB, và trường hợp sau là AB/ab × AB/ab

5.2.3.3 Phương pháp kiểm định khi bình phương (χ2)

Các số liệu thống kê thu được từ các thí nghiệm vốn sai khác ít nhiều so với các

số liệu mang tính chất lý thuyết, tuỳ thuộc chủ yếu vào mẫu thí nghiệm và phương pháp lấy mẫu Trong trường hợp đó, thường đặt ra câu hỏi rằng liệu sự giả định ―xấp xỉ‖ có thật chắc chắn không? Hay nói theo ngôn ngữ thống kê, ―giả thuyết tương đồng Ho được chấp nhận hay bị bác bỏ‖, nghĩa là kết quả thu được có thật là nghiệm đúng với tỷ

lệ của một quy luật nào đó hay không?

Để có được câu trả lời thỏa đáng cho vấn đề này chỉ có cách là sử dụng trắc nghiệm khi bình phương (χ2) Đây là phương pháp lượng hóa độ lệch giữa giá trị quan sát thực tế với giá trị lý thuyết mong muốn Có 3 loại kiểm định χ2 được áp dụng trong nghiên cứu di truyền học là kiểm định phù hợp, kiểm định đồng nhất và kiểm định độc lập

a Kiểm định χ 2 phù hợp

Trắc nghiệm khi bình phương là một công cụ toán thống kê thông dụng cho

phép kiểm tra độ phù hợp giữa các trị số thực tế quan sát được (observed, ký hiệu: O)

và các trị số lý thuyết được kỳ vọng (expected, ký hiệu: E) của một giả thuyết hay phân phối thực nghiệm khoa học nào đó, hoặc để kiểm tra tính độc lập của hai đại lượng ngẫu nhiên Nhờ đó có thể rút ra quy luật, hoặc hiệu quả của hai phương pháp thí nghiệm nào đó

Các bước tiến hành kiểm định khi bình phương (χ 2

) thực hiện như sau:

– Bước 1 Đưa ra được giả thuyết (Ho), từ đó biết được tỷ lệ giả định về sự phân

Trong đó: O – số liệu thực nghiệm;

E – số liệu lý thuyết trông chờ;

∑ – Tổng số theo tất cả các lớp so sánh trong thực nghiệm

– Bước 3 So sánh χ2TN vớiχ2LT (Khi bình phương lý thuyết) để khẳng định giả thuyết đưa ra có phù hợp hay không? Ở đây χ2LT là giá trị cho sẵn (tra bảng 5.2), được

xác định dựa vào độ tự do k (k = n – 1, trong đó n là số lớp kiểu hình) và mức ý nghĩa α

Mức α = 0,05 thường được dùng làm ranh giới phân chia giữa miền ấn định chấp nhận giả thuyết Ho và miền ấn định bác bỏ giả thuyết Ho Nguyên tắc kiểm định sau:

+ χ2TN < χ2LT – sai khác có tính ngẫu nhiên, kết quả thực nghiệm phù hợp với giả thuyết đưa ra (chấp nhận giả thiết Ho);

+ χ2TN > χ2LT – sai khác mang tính quy luật, kết quả thực nghiệm không phù hợp với giả thuyết đưa ra, cần tìm giải thích khác

/E KH1

KH2

…

Tổng

* Lưu ý:

Bởi vì χ2 là một hàm phân phối liên tục, do vậy để giảm thấp nhất sai số có thể xảy ra khi kiểm định χ2 với kích cỡ mẫu (số lượng cá thể nghiên cứu) nhỏ, cần sử dụng

Tùy thuộc vào đặc điểm của từng thí nghiệm cụ thể mà đưa ra quy định về ―kích

cỡ mẫu nhỏ‖ khác nhau Trong các mô hình thí nghiệm của chương trình thực hành này,

kích cỡ mẫu nhỏ được qui định là: Số lượng mẫu (số lượng cá thể) N ≤ 100 và độ tự do

k = 1

Ví dụ: Trong thí nghiệm lai hai cặp tính trạng của Mendel, kết quả thu được về

phân ly kiểu hình ở F2 là: 315 hạt vàng, trơn: 108 hạt xanh, trơn: 101 hạt vàng, nhăn: 32 hạt xanh, nhăn Ta có thể xác định tỷ lệ phân ly như sau:

– Kết quả thu được ở F2 cho thấy sự phân ly về kiểu hình xấp xỉ tỷ lệ 9:3:3:1 Đó chính là giả thuyết Ho cần kiểm tra

phương diện thống kê

Bảng 5.2 Bảng phân phối các giá trị chuẩn của χ 2

Đồng thời, mục đích của kiểm định χ2 đồng nhất là kiểm định tính đồng nhất của các kết quả thí nghiệm riêng lẻ

* Công thức tính χ 2 đồng nhất:

χ 2 đồng nhất = ∑ χ 2 thành phần – χ 2

tổng số

k đồng nhất = ∑ kthành phần – ktổng số

Trong đó:

∑ χ 2

thành phần : Là tổng các giá trị χ2 thành phần từ các kết quả của các thí nghiệm

riêng lẻ (không sử dụng hệ số hiệu chỉnh Yates trong trường hợp mẫu nhỏ)

χ 2

tổng số : Là giá trị χ2 tính từ tổng cộng số liệu ở các thí nghiệm riêng lẻ

*Ví dụ: Kiểm định tính đồng nhất của sự phân ly kiểu hình hình dạng hạt của các

cây đậu Hà Lan F1

Ho: Các cá thể F1 đồng nhất phân ly theo tỷ lệ kiểu hình ¾ hạt trơn : ¼ hạt nhăn

Kết luận: Chấp nhận giả thuyết với độ tin cậy 50% < P < 75%

Như vậy, tất cả các cây F1 đều đồng nhất phân ly theo tỷ lệ 3 trơn: 1 nhăn

b Kiểm định χ 2 độc lập

Trong một số trường hợp, thí nghiệm có thể được tiến hành ở những điều kiện khác nhau, do đó kết quả có thể có một số sai khác Vấn đề được đặt ra là những sai khác này có thực sự quan trọng hay nói cách khác là môi trường có thực sự làm cho kết qủa thí nghiệm trở nên khác nhau? Kiểm định tính độc lập giữa sự biểu hiện tính trạng

và môi trường thí nghiệm sẽ được thực hiện

* Ví dụ: Khảo sát kết quả phân ly ở thế hệ F2 tại hai địa điểm thí nghiệm khác nhau khi các cá thể dị hợp tử F1 tự thụ:

Như vậy, sự biểu hiện tính trạng phân ly theo tỷ lệ 3 trội: 1 lặn của các cây F1

không phụ thuộc vào môi trường thí nghiệm

5.2.4 Tương tác giữa các gen không cùng alen

Sau khi ra đời các quy luật di truyền của Mendel, đã xuất hiện nhiều công trình nghiên cứu trên các đối tượng khác nhau như: Bí ngô, đậu thơm, ớt ngọt, ngô, ruồi

giấm, gà, chuột, chó, ngựa Một số kết quả thu được từ các thí nghiệm lai một cặp tính trạng đó cho thấy tỷ lệ phân ly khác với các tỷ lệ 3:1 Các trường hợp cho tỷ lệ phân ly 9:3:3:1 hoặc một dạng biến đổi của nó được lý giải là do sự tương tác qua lại giữa các gen không alen phân ly độc lập

Có hai kiểu tương tác gen, đó là: Tương tác giữa các gen alen, tức tính trạng được kiểm tra bởi một gen, với các trạng thái alen của nó Thể hiện kiểu hình của tính trạng như kết quả tác động thẳng của sản phẩm gen (đã trình bày ở trên) và tương tác giữa các

gen không alen (thường được gọi tắt là tương tác gen) Do các gen không alen có thể

nằm trên cùng một cặp nhiễm sắc thể hoặc trên các cặp nhiễm sắc thể tương đồng khác nhau, cho nên về nguyên tắc sẽ có hai dạng tương tác gen không alen tương ứng là tương tác gen phân ly độc lập và tương tác liên kết (liên kết gen) và dạng sau phải là chủ yếu bởi vì số lượng gen của một sinh vật nhiều hơn số lượng nhiễm sắc thể của nó rất nhiều

Phần này đề cập tới các kiểu tương tác giữa các gen không cùng alen (chúng phân

ly độc lập) theo phương thức bổ sung, ức chế và cộng gộp dẫn tới sự biến đổi về thể hiện kiểu hình, cho những tỷ lệ phân ly khác với trường hợp lai đối với hai cặp tính trạng theo Mendel Các ví dụ nêu ra dưới đây là những thí nghiệm kinh điển của di truyền học

5.2.4.1 Tương tác bổ sung giữa các gen không cùng alen

Hoạt động bổ sung của các gen xảy ra khi các gen trội cùng có mặt trong kiểu gen phối hợp với nhau gây xuất hiện một biểu hiện kiểu hình mới khác với trường hợp chúng ở trạng thái riêng rẽ Khi các gen trội ở trạng thái riêng rẽ, chúng có thể có những hiệu quả biểu hiện kiểu hình khác nhau, dẫn tới nhiều kiều phân ly ở F2 Dưới đây là các trường hợp cơ bản thường gặp (tỷ lệ F2: 9:3:3:1; 9:6:1 và 9:7):

Hình 5.6 Sự di truyền tính trạng màu sắc quả ớt ngọt

1) Hai gen trội ở trạng thái riêng rẽ có hiệu quả biểu hiện kiểu hình khác nhau (P1

≠ P2), khi chúng cùng có mặt trong kiểu gen xảy ra hiệu quả tương tác bổ sung, thu được một biểu hiện kiểu hình mới (P) Ở trường hợp này, sự phân ly F2 có tỷ lệ 9:3:3:1

Có nhiều tính trạng di truyền theo phương thức này

– Ví dụ 1: + Sự di truyền tính trạng hình dạng mào gà;

+ Sự di truyền tính trạng màu sắc quả ớt ngọt;

2) Hai gen trội ở trạng thái riêng rẽ có biểu hiện kiểu hình giống nhau (P1 = P2), khi chúng cùng có mặt trong kiểu gen, kết quả tương tác bổ sung giữa chúng gây một biểu hiện kiểu hình khác với trạng thái riêng rẽ Ở đây, sự phân ly F2 có tỷ lệ 9:6:1

– Ví dụ: Sự di truyền tính trạng hình dạng quả bí đỏ:

Khi nghiên cứu đặc điểm di truyền của tính trạng hình dạng quả của bí đỏ, đã tiến hành phép lai giữa hai dòng quả hình tròn có nguồn gốc khác nhau, con lai F1 có quả dạng dẹt, F2 phân ly với tỷ lệ 9 hình dẹt: 6 hình tròn: 1 hình dài (hình 5.7)

Hai gen trội ở trạng thái riêng rẽ không gây biểu hiện kiểu hình, có thể chúng tạo

ra các sản phẩm trung gian, sự phối hợp giữa chúng gây hiệu quả biểu hiện kiểu hình mới (P) khác với trạng thái riêng rẽ Ở trường hợp này, sự phân ly F2 có tỷ lệ 9:7 Nhiều tính trạng di truyền theo kiểu tương tác này

– Ví dụ 1: Sự di truyền tính trạng màu sắc hoa ở cây đậu thơm – Lathyrus

odoratus(thí nghiệm kinh điển của Bateson và Punnett) Khi lai hai dạng hoa trắng với nhau, F1 xuất hiện toàn hoa đỏ, F2 phân ly theo tỷ lệ 9 đỏ: 7 trắng (Hình 5.8) Ở đây, để hình thành sắc tố đỏ, cần sự phối hợp của hai sản phẩm (hai dạng sản phẩm này có mặt

ở hai bố mẹ đưa vào tổ hợp lai)

– Tỷ lệ phân ly KG: 1 :2 :1 : 2: 4 : 2 : 1 :2 : 1 – Tỷ lệ phân ly KH: 9 (A–B–): Hoa đỏ: 7 (A–bb, aaB–, aabb): Hoa trắng

Hình 5.8 Sự di truyền tính trạng màu sắc hoa ở cây đậu thơm (Lathyrus odoratus)

– Ví dụ 2: Ở cỏ ba lá đã phát hiện ra dạng không chứa chất xianit và dạng chứa

nhiều xianit (chất này gây hại cho người và gia súc)

Khi lai hai dạng không chứa xianit có nguồn gốc khác nhau, con lai F1 thể hiện có xianit, F2 phân ly theo tỷ lệ 9 có xianit: 7 không xianit

Các nghiên cứu cho thấy, xianit được tổng hợp khi trong tế bào có mặt hai sản phẩm: Cơ chất linamarin (một loại glycozit) và enzym linamarase Chúng được kiểm tra

bởi hai gen trội tương ứng là H và L Khi hai gen trội này cùng có mặt trong kiểu gen thì chất xianit được tạo thành

Sơ đồ lai như sau:

– Ví dụ 3 Sự di truyền tính trạng màu sắc hạt ở ngô:

– Tỷ lệ phân ly KG: 1:2:1:2:4:2:1:2:1 – Tỷ lệ phân ly KH: 9 (A–B–) – Hạt tím: 7 [(A–bb), (aaB–), (aabb)] – Hạt vàng

Hình 5.9 Sự di truyền tính trạng màu sắc hạt ở ngô

Nguồn: https://hoc24.vn/ly–thuyet/quy–luat–tuong–tac–gen–va–tinh–da–hieu–cua–gen.149/

5.2.4.2 Tương tác ức chế giữa các gen không cùng alen

Trong sự tương tác giữa các gen, hoạt động của gen này có thể bị chi phối bởi gen khác không cùng alen với nó, dẫn tới sự ức chế thể hiện của tính trạng (nói cách khác

tương tác ức chế giữa các gen không cùng alen là hiện tượng một gen này kìm hãm sự biểu hiện của một gen khác không alen với nó) Gen gây ức chế có thể là gen trội (ức

– Ví dụ 1: Ở gà gen C quy định thể hiện lông có màu, trội so với c – không màu

Biểu hiện lông có màu chỉ thu được khi gen ức chế ở trạng thái lặn (ở đây, gen ức chế

có thể kí hiệu I, i) Khi lai hai dạng gà trắng (không màu) với nhau, gà F1 vẫn thể hiện màu trắng, F2 phân ly với tỷ lệ 13 trắng : 3 có màu Sơ đồ lai như sau:

Để giải thích kết quả này, quy ước: (C–I–) , (ccI–) và (ccii): Lông trắng và (C–ii):

Có màu Theo đó, alen trội C – gen sản xuất chất tạo màu (chromogen) là trội so với alen c – không có khả năng tạo màu và alen trội I (inhibitor) át chế gen không alen với

nó (C, c) và nó cũng không có khả năng tạo màu, còn alen i không có khả năng át chế lẫn tạo màu

Hình 5.10 Sự di truyền tính trạng màu sắc lông ở gà

– Ví dụ 2: Ở cây lanh, phân tích di truyền tính trạng dạng cánh hoa cho thấy, khi lai

hai dòng có cánh hoa dạng phẳng (bình thường), F1 có cánh hoa bình thường, F2 phân ly

13 bình thường : 3 dạng gợn sóng Ở đây, gen trội B kiểm tra dạng cánh hoa gợn sóng thể hiện khi gen ức chế ở trạng thái lặn (Giải thích tương tự như ví dụ 1 ở trên)

Sơ đồ lai như sau:

2) Khi gen ức chế trội có hiệu quả biểu hiện kiểu hình, biểu hiện này có tác động

ức chế (che khuất) biểu hiện kiểu hình của cặp gen thứ hai Cặp gen thứ hai này chỉ thể hiện kiểu hình khi gen ức chế ở trạng thái lặn Trường hợp này cho kết quả phân ly F2

theo 12:3:1

Ví dụ, ở ngô gen R kiểm tra hạt màu đỏ thể hiện át gen Y – hạt màu vàng, các

alen lặn gây biểu hiện hạt không màu Khi lai dạng hạt đỏ với dạng hạt không màu, F1

có hạt màu đỏ, F2 phân ly theo 12 hạt đỏ: 3 hạt vàng : 1 hạt không màu

Sơ đồ lai như sau:

Để giải thích kết quả này, quy ƣớc: (R–Y–) và (R–yy): Hạt đỏ; (rrY–): Hạt vàng

và (rryy): Hạt không màu Theo đó, alen trội Y quy định hạt màu vàng là trội so với y – hạt không màu Các kiểu gen (R–Y–) và (R–yy) cho kiểu hình hạt đỏ trong khi chúng có chứa Y và yy, bởi vì gen trội R át chế các gen không alen (Y, y) và đồng thời nó còn có khả năng tạo màu hạt đỏ, còn alen r không có cả hai khả năng đó

3) Khi gen ức chế không gây biểu hiện kiểu hình, nhƣng alen lặn của gen bị ức chế vẫn cho biểu hiện kiểu hình, F2 có tỷ lệ phân ly 12:3:1

– Ví dụ 1: Ở chó, khi lai chó có màu lông trắng với chó có màu lông nâu, F1 có màu lông trắng, F2 phân ly 12 lông trắng: 3 lông đen: 1 lông nâu Ở đây, cặp gen bị ức chế B– lông màu đen trội so với b– lông màu nâu, cặp này thể hiện khi gen ức chế ở trạng thái lặn

Sơ đồ lai nhƣ sau:

– Ví dụ 2: Sự di truyền tính trạng màu sắc quả bí (hình 5.12)

Hình 5.12 Sự di truyền tính trạng màu sắc quả bí

Nguồn: http://ppdhsinhhoc12.weebly.com

Để giải thích kết quả này, quy ước: (A–B–) và (A–bb): Bí màu trắng; (aaB–): Bí màu vàng và (aabb): Bí màu xanh Theo đó, alen trội B quy định màu vàng là trội so với

b – màu xanh Và sở dĩ (A–B–) và (A–bb) cho kiểu hình bí màu trắng trong khi chúng

có chứa B và bb, bởi vì gen trội A át chế các gen không alen với nó (B, b), còn alen a không có khả năng đó

b Ức chế lặn

Trong hoạt động tương tác giữa các gen không cùng alen, thường quan sát thấy trường hợp: Thể hiện kiểu hình của cặp gen nào đó (B, b) phụ thuộc vào kết quả hoạt động của cặp gen kia (A, a) Cặp gen A, a không gây biểu hiện kiểu hình, mà sản phẩm của gen trội A là nền tảng để cặp gen B, b thể hiện Khi gen này ở trạng thái lặn (aa), hoặc bổ sung (ảnh hưởng của A) Ở đây sự phân ly F2 có tỷ lệ 9:3:4 Nhiều tính trạng di truyền theo phương thức này

Ví dụ: + Sự di truyền tính trạng màu sắc lông ở chuột

+ Sự di truyền tính trạng màu sắc vỏ củ hành tây (Hình 5.13)

Khi lai hành dạng vỏ củ màu trắng với dạng vỏ củ màu vàng, F1 thu được dạng vỏ

củ màu đỏ Thế hệ lai F2 phân ly theo tỷ lệ 9 hành vỏ củ màu đỏ: 3 hành vỏ củ màu vàng: 4 hành vỏ củ màu trắng Sơ đồ lai như sau:

Hình 5.13 Sự di truyền tính trạng màu sắc vỏ củ hành tây

Có thể giải thích kết quả này như sau: Gen trội C quy định màu vỏ củ là màu vàng, gen lặn c quy định màu vỏ củ trắng Gen trội R không quy định (biểu hiện) tính trạng và cũng không có khả năng át chế cặp gen (C, c), nhưng alen của nó là r có khả

năng át chế cặp gen (C, c) khi chúng ở trạng thái đồng hợp lặn (rr) Kết quả (C–R–) biểu hiện kiểu hình vỏ củ màu đỏ; (C–rr) biểu hiện kiểu hình vỏ củ màu vàng; (ccR–) và ccrr

biểu hiện kiểu hình vỏ củ màu trắng (hình 5.13)

5.3 THỰC HÀNH PHÂN TÍCH DI TRUYỀN CÁC TÍNH TRẠNG

Có thể thấy rằng, những khó khăn cho việc tổ chức các bài thực tập nhỏ về các quy luật di truyền và cơ sở của chọn giống chủ yếu ở việc toàn bộ chu trình các bước tiến hành không thể hoàn thành trong vòng một buổi thí nghiệm với khuôn khổ thời gian 3 – 4 giờ Cho nên đa số các bài đòi hỏi phải tiếp tục ở những tuần hoặc tháng, thậm chí cả những năm sau Ví dụ để nghiên cứu sự di truyền các tính trạng bố mẹ ở F1

và F2 của cây một năm thì phải tiến hành lai ở năm đầu và vào những năm thứ 2 mới có cây lai F1 và chỉ thu được cây lai F2 vào năm thứ 3 để phân tích đặc trưng phân ly Do vậy sinh viên tiến hành thực tập phải đặt các thí nghiệm cần thiết và làm đầy đủ các khâu nhưng phân tích kết quả lại phải dựa vào kết quả của sinh viên các khóa trước hay dựa vào kết quả các thí nghiệm do giảng viên cung cấp

Để nghiên cứu sự di truyền của một tính trạng các đối tượng thường được sử dụng

là đậu Hà Lan, cà chua, ngô và một số cây trồng khác

5.3.1 Phân tích con lai F 1 và F 2 trường hợp lai theo một cặp tính trạng

Mục đích: Làm quen với các quy luật di truyền cơ bản (quy luật tính trội và phân

ly tính trạng) khi lai một tính trạng Củng cố những kiến thức về sử dụng các ký hiệu di truyền và các thuật ngữ ứng dụng trong lai Vận dụng kiến thức để phân tích các mô hình thí nghiệm nhằm làm rõ tính trạng do 1 gen kiểm soát

5.3.1.1 Sự di truyền tính trạng màu sắc hạt của đậu Hà Lan

Phân tích màu sắc các hạt lai F1 (tất cả các hạt đều là hạt màu vàng theo tính trạng trội) Quan sát các hạt lai F2 phân chúng thành hai lớp vàng và xanh Đếm số lượng hạt thuộc mỗi lớp và xác định tỷ lệ của chúng

Kết quả phân tích, các hạt lai F2 thu được từ tất cả sinh viên trong toàn nhóm được cộng lại và ghi vào bảng để xác định độ tin cậy theo phương pháp χ2 (mục 2.3.3a)

5.3.1.2 Sự di truyền tính trạng màu sắc hạt khi lai phân tích đậu Hà Lan

F1 đều là vàng theo tính trạng trội)

Phân tích màu sắc hạt của các cây lai từ phép lai các cây lai F1 với dạng bố mẹ màu hạt vàng Đếm số lượng các hạt và ghi số liệu vào bảng dưới đây:

Phân tích: Màu sắc hạt lai từ các cây F1 với dạng bố mẹ hạt xanh Đếm riêng các hạt vàng và xanh Các số liệu ghi vào bảng

Xác định tỷ lệ số lượng hạt vàng và hạt xanh so sánh các số liệu thu được với tỷ lệ

dự đoán lý thuyết Khi lai phân tích, sự phân ly xảy ra theo tỷ lệ 1:1 cho tỷ lệ số lượng hạt vàng – xanh theo tỷ lệ dự đoán lý thuyết là 50%: 50%

Kiểm tra lại tỷ lệ số lượng hạt vàng và hạt xanh khi lai phân tích với số lượng lớn các cây thu nhận số liệu từ tất cả sinh viên

5.3.2 Phân tích con lai F 1 và F 2 trường hợp lai theo hai và nhiều cặp tính trạng

5.3.2.1 Mục đích

Làm quen với các quy luật di truyền cơ bản (quy luật tính trội và phân ly tính trạng và quy luật phân ly độc lập khi lai hai tính trạng

5.3.2.2 Sự di truyền tính trạng màu sắc và hình dạng hạt của đậu Hà Lan

a Vật liệu: Các cây đậu Hà Lan dạng bố mẹ xuất phát có hạt vàng, trơn và hạt

xanh, nhăn; các cây có hạt F1 và F2

b Các bước tiến hành: Lấy 4 loại đậu Hà Lan; các giống bố mẹ có hạt vàng, trơn

và xanh nhăn Các cây có hạt lai hạt F1 và F2

Kẻ vào vở bảng phân tích các cây theo màu sắc hạt:

Quan sát các hạt lai F1 (tất cả đều theo tính trạng trội hạt vàng, trơn)

Phân tích các hạt lai F2 chia chúng thành 4 lớp: vàng, trơn; vàng, nhăn; xanh, trơn; xanh, nhăn Đếm số hạt thuộc mỗi lớp và xác định tỷ lệ số lượng giữa chúng

Cộng các số lượng phân ly tính trạng ở thế hệ lai F2 thu được từ tất cả các nhóm sinh viên và đưa vào bảng để xác định mức độ tin cậy của các kết quả thí nghiệm theo phương pháp χ2

Xác định đặc trưng di truyền độc lập của hai cặp tính trạng: Màu sắc và hình dạng hạt Để thực hiện việc này cần đếm riêng hạt đậu vàng và xanh; trơn và nhăn Xác định

tỷ lệ số lượng đối với mỗi cặp tính trạng Tỷ lệ dự đoán theo lý thuyết là 3:1

5.3.3 Các bước thực hiện trong phân tích di truyền các tính trạng

Để nâng cao kỹ năng trong phân tích các thí nghiệm về sự di truyền các tính trạng thì cần lưu ý các bước thực hiện sau:

– Bước 1 Quy ước gen:

+ Nếu đã cho biết tính trạng trội, tính trạng lặn, chỉ việc đặt quy ước Ví dụ, ở cà chua cây cao trội so với cây lùn, quả tròn trội so với quả dạng lê Chỉ việc đặt quy ước là: A – cây cao > a – cây lùn; B – quả tròn > b – quả dạng lê

+ Nếu chưa cho biết tính trạng nào là trội, tính trạng nào là lặn, phải dựa vào dữ liệu của bài để phân tích, từ đó quy ước Ví dụ: Ở đậu thơm, khi lai cây hoa đỏ có râu với cây hoa trắng không râu, F1 thu được tất cả các cây đậu thơm hoa đỏ, có râu Như vậy có thể thấy rõ, tính trạng hoa đỏ, có râu là tính trạng trội (dựa vào quy luật 1 Mendel) Từ đó chúng ta đặt quy ước

– Bước 2 Xác định quy luật di truyền của các tính trạng và kiểu gen của bố mẹ: Trong trường hợp yêu cầu chỉ xét một cặp tính trạng thì dựa vào các quy luật của Mendel để phân tích Nhưng thông thường sẽ phải xét đồng thời nhiều cặp tính trạng trong các mô hình phân tích di truyền Khi đó phải tách các cặp tính trạng để xét riêng

rẽ, sau đó mới xét sự di truyền đồng thời của các cặp tính trạng đó, cụ thể như sau:

+ Xét sự di truyền riêng rẽ của từng cặp tính trạng Dựa vào các quy luật 1, 2 của Mendel và tỷ lệ phân ly của phép lai phân tích để xác định tỷ lệ phân ly của từng tính trạng (phương thức di truyền); kiểu gen của bố mẹ

+ Xét sự di truyền đồng thời của các cặp tính trạng Dựa vào quy luật phân ly độc lập của Mendel và một số nguyên lý xác suất cơ bản để xác định phương thức di truyền của các cặp tính trạng, từ đó xác định kiểu gen của bố mẹ

Thông thường khi phân nhóm con cái thu được cần nhìn vào kết quả để dự đoán kiểu phân ly và dùng χ2 để kiểm tra xem kết quả phân ly thực tế có phù hợp với phân ly theo lý thuyết hay không để kết luận giả thuyết đúng hay sai

Lưu ý: Trong trường hợp không yêu cầu xử lý kết quả bằng thống kê (kiểm định bằng χ 2

) thì coi như các cặp tính trạng phân ly độc lập với nhau và nhân các tỷ lệ riêng

rẽ của các tính trạng này lại sẽ thu được tỷ lệ phân ly chung của các tính trạng Sau đó

so sánh với tỷ lệ thực tế đề bài cho để đưa ra kết luận

– Bước 3 Viết sơ đồ lai:

Dưới đây trình bày hướng dẫn chi tiết một số mô hình thí nghiệm để sinh viên thành thạo trong thực hiện phân tích di truyền các tính trạng:

Bài 1 Ở cà chua dạng thân nâu (có sắc tố anthocyanin) trội so với thân trắng;

dạng lá bình thường (phân thùy) trội so với lá nguyên Khi lai cà chua thân nâu, lá phân thùy với cà chua thân trắng, lá phân thùy Thế hệ lai thu được kết quả sau: 103 Thân nâu, lá nguyên: 325 Thân nâu, lá phân thùy: 107 Thân trắng, lá nguyên: 315 Thân trắng,

lá phân thùy Hãy xác định kiểu gen của bố mẹ (có xử lý thống kê)?

Hướng dẫn:

Quy ước gen: A – thân nâu > a – thân trắng; B – lá phân thùy > b – lá nguyên

* Xét sự di truyền riêng rẽ của từng cặp tính trạng:

* Xét sự di truyền đồng thời của hai cặp tính trạng:

– Ho: Giả sử hai cặp tính trạng trên di truyền phân ly độc lập

– Thế hệ lai thu được tỷ lệ: (1 thân nâu : 1 thân trắng) x (3 lá phân thùy : 1 lá nguyên) = 3 thân nâu, lá phân thùy : 1 thân nâu, lá nguyên : 3 thân trắng, lá phân thùy :

/E

– Và kiểu gen của bố mẹ sẽ là AaBb × aaBb

– Có sơ đồ lai như sau:

P: Thân nâu, lá phân thùy (AaBb) × Thân trắng, lá phân thùy (aaBb)

F:

aB

AaBB Thân nâu,

lá phân thùy

AaBb Thân nâu,

lá phân thùy

aaBB Thân trắng,

lá phân thùy

aaBb Thân trắng,

lá phân thùy

ab

AaBb Thân nâu,

lá phân thùy

Aabb Thân nâu,

lá nguyên

aaBb Thân trắng,

lá phân thùy

aabb Thân trắng,

lá nguyên

3 (A–B–) Thân nâu, lá phân thùy : 1 (A–bb) Thân nâu, lá nguyên

3 (aaB–) Thân trắng, lá phân thùy : 1 (aabb) Thân trắng, lá nguyên

Trong trường hợp nếu không yêu cầu xử lý thống kê thì thực hiện như sau:

Bài 2 Ở cà chua dạng thân nâu (có sắc tố anthocyanin) trội so với thân trắng;

dạng lá bình thường (phân thùy) trội so với lá nguyên Khi lai cà chua thân nâu, lá phân thùy với cà chua thân trắng, lá phân thùy Thế hệ lai thu được kết quả sau: 103 Thân nâu, lá nguyên : 325 Thân nâu, lá phân thùy : 107 Thân trắng, lá nguyên : 315 Thân trắng, lá phân thùy Hãy xác định kiểu gen của bố mẹ?

Hướng dẫn:

Các bước thực hiện cũng tương tự như ở trường hợp trên, bao gồm quy ước gen, xét sự di truyền riêng rẽ và đồng thời của các cặp tính trạng Nhưng khi xét sự di truyền đồng thời các cặp tính trạng cách trình bày có đôi chút khác biệt, cụ thể như sau:

Quy ước gen: A – thân nâu > a – thân trắng; B – lá phân thùy > b – lá nguyên

* Xét sự di truyền riêng rẽ của từng cặp tính trạng:

* Xét sự di truyền đồng thời của hai cặp tính trạng:

Thế hệ lai phân ly theo tỷ lệ: (1 thân nâu : 1 thân trắng) x (3 lá phân thùy : 1 lá nguyên) = 3 thân nâu, lá phân thùy : 1 thân nâu, lá nguyên : 3 thân trắng, lá phân thùy :

1 thân trắng, lá nguyên (viết ngắn gọn là (1:1) x (3:1) = 3:1:3:1) Kết quả thu được phù hợp với tỷ lệ đề cho

Như vậy hai cặp tính trạng trên di truyền phân ly độc lập và kiểu gen của dạng bố

mẹ là: AaBb × aaBb

Bài 3 Ở cà độc dược, khi cho tự thụ phấn cây có hoa màu nâu sẫm thu được 60

cây có hoa nâu sẫm, 19 cây có hoa màu trắng Hãy xác định đặc điểm di truyền của tính trạng màu sắc hoa? Trong số cây có hoa màu nâu sẫm ở đời tự thụ có bao nhiêu phần trăm không phân ly theo tính trạng này?

Bài 4 Ở ngô, khi cho lai giữa hai dòng thuần có hạt vàng và hạt tím với nhau, sau

đó cho F1 tự thụ thì kết quả thu được ở F2 là 117 hạt tím, 86 hạt vàng Hãy giải thích kết quả thu được

Bài 5 Cho tự thụ đậu Hà Lan hạt vàng, ở thế hệ lai thu được 165 hạt vàng, 50 hạt

xanh Kết quả này tương ứng với phân ly lý thuyết hay không? Viết kiểu gen của các dạng trên

Bài 6 Tỷ lệ phân ly F2 trong lai theo một cặp tính trạng sẽ thế nào khi:

a) Sức sống của giao tử cái được hình thành với tần số 0,6A:0,4a; của giao tử đực 0,8A:0,2a

b) Ở giai đoạn phát triển sớm của phôi hợp tử Aa bị chết 20%, hợp tử AA – 80%

Bài 7 Ở đậu Hà Lan, hạt vàng trội so với hạt xanh; hạt dạng tròn trội so với dạng

hạt nhăn; kiểu mọc hoa ở nách lá trội so với kiểu mọc hoa ở ngọn Phép lai giữa cây hạt vàng, nhăn, hoa nách lá với cây hạt vàng, tròn, hoa ở ngọn cho kết quả phân ly sau đây:

59 vàng, tròn, hoa nách lá; 60 vàng, nhăn, hoa nách lá

22 xanh, tròn, hoa nách lá; 20 xanh, nhăn, hoa nách lá

Hãy xác định kiểu gen của bố mẹ

Bài 8 Ở cà chua dạng thân nâu (có sắc tố anthocyanin) trội so với thân trắng (a);

dạng lá bình thường (phân thùy) trội so với lá nguyên (kiểu lá khoai tây) (c) Theo kết quả của 5 phép lai dưới đây, hãy xác định kiểu gen của bố mẹ cho từng trường hợp (có

xử lý thống kê)

Cặp

Hậu thế Thân nâu

Bài 9 Ở cà độc dược dạng thân nâu (P) trội so với thân xanh (p) khi có ánh sáng

đầy đủ, ở điều kiện ánh sáng yếu P thể hiện trội không hoàn toàn (kiểu Pp có màu đỏ) Dạng hoa màu nâu sẫm (N) trội so với dạng màu trắng (n) và không phụ thuộc vào điều kiện chiếu sáng Màu sắc về thân và hoa của hậu thế ở điều kiện bình thường và điều kiện ánh sáng yếu sẽ như thế nào, khi:

a) Tự thụ kiểu dị hợp tử theo hai tính trạng nêu trên?

b) Dòng thuần chủng thân nâu, hoa trắng lai với dòng dị hợp tử theo hai tính trạng trên?

Bài 10 Ở người, tính mẫn cảm vị đắng của dung dịch FTC (feniltiocarbamit) trội

so với không mẫm cảm Nhóm máu MN di truyền tương đương (di truyền đồng trội) a) Người đàn ông có nhóm máu M, mẫn cảm FTC lấy vợ có nhóm máu N không mẫn cảm FTC Con của họ có nhóm máu MN và không mẫn cảm với FTC Xác định kiểu gen của cặp vợ chồng này?

b) Mẹ có nhóm máu MN, mẫn cảm FTC đã sinh người con có nhóm máu N không mẫn cảm FTC Hãy xác định một trong hai người đàn ông sau là bố của cháu bé: Người thứ nhất có nhóm máu MN, mẫn cảm FTC; người thứ hai có nhóm máu M và không mẫn cảm FTC

Bài 11 Phân ly kiểu gen và kiểu hình ở hậu thế sẽ như thế nào khi lai các cây có

kiểu gen: Dd EE Aa x dd Ee aa D – dạng cây cao, d – thấp; E – dạng củ phẳng, e – nhăn; A – kiểu chùm hoa đơn giản, a – chùm hoa phức tạp

Bài 12 Cho phép lai: ♀ aaBbccDdee × ♂ AaBbCcDdEe Hãy cho biết:

a) Tỉ lệ đời con mang cả 5 tính trạng trội?

b) Tỉ lệ đời con có kiểu hình giống mẹ?

c) Tỉ lệ đời con có kiểu hình giống bố?

Bài 13 Cho ba cây đậu ký hiệu là A, B và C mọc từ các hạt vàng, trơn lai với một

cây đậu mọc từ hạt lục, nhăn Mỗi phép lai đều thu được 100 hạt, có kiểu hình phân bố như sau:

A: 51 hạt vàng, trơn : 49 hạt lục, trơn

B: 100 hạt vàng, trơn

C: 24 hạt vàng, trơn : 26 hạt vàng, nhăn : 25 hạt lục, trơn : 25 hạt lục, nhăn Xác định kiểu gen của A, B và C Kiểm định χ2

Bài 14 Một người phụ nữ nhóm máu AB sinh con có nhóm máu A Cô ta kiện ra

toà rằng người hàng xóm là cha đứa bé Dựa trên dữ liệu xét nghiệm máu của 4 người hàng xóm, có thể xác định người nào là cha đứa bé hay không?

Người thứ 1: Nhóm A; Người thứ 2: Nhóm B;

Người thứ 3: Nhóm O; Người thứ 4: Nhóm AB

5.3.4 Phân tích con lai để xác định tính trạng do 2 gen kiểm soát

Nhìn chung, phương pháp xác định đặc điểm di truyền trường hợp tương tác giữa các gen không cùng alen cũng không khác nhiều so với phương pháp chung về phân tích di truyền nêu trên Tuy nhiên ở phần này cần nhận biết rõ đặc điểm của tương tác gen là gì? Thuộc dạng tương tác nào? Từ đó mới quy ước gen và đưa ra sơ đồ lai Để thực hiện tốt phân tích di truyền trường hợp các gen tương tác cần lưu ý các điểm sau: – Muốn kết luận một tính trạng nào đó được di truyền theo quy luật tương tác gen

ta phải chứng minh tính trạng đó do hai hay nhiều cặp gen chi phối

– Dựa vào biểu hiện kiểu hình ở F1 chúng ta có thể liên tưởng ngay đến hiện tượng tương tác gen (các gen tương tác với nhau để cùng biểu hiện ra kiểu hình mới, khác biệt so với khi chúng ở trạng thái riêng rẽ)

– Dựa vào tỷ lệ phân ly kiểu hình ở F2 để xác định được đặc điểm kiểu gen của F1,

từ đó có thể khẳng định tính trạng do mấy gen quy định và tương tác thuộc dạng nào? – Cuối cùng là quy ước gen và viết sơ đồ lai

Dưới đây trình bày các thí nghiệm điển hình trong phân tích di truyền trường hợp các gen tương tác bổ sung và tương tác ức chế Sinh viên nắm vững cách phân tích và tiến hành thực tập theo số liệu từ các mô hình thí nghiệm tham khảo phía dưới:

5.3.4.1 Tính trạng do hai gen kiểm soát có tương tác bổ sung

Bài 15 Khi lai cây ớt có quả màu vàng với cây ớt có quả màu đỏ tươi, F1 xuất hiện 100 % ớt có quả màu đỏ thẫm Ở đời phân ly F2 thu được dẫn liệu sau: 182 cây quả

đỏ thẫm, 59 – cây quả đỏ tươi, 20 – cây quả màu xanh, 61 – cây quả màu vàng Hãy giải thích đặc điểm di truyền của tính trạng màu sắc quả ớt?

Hướng dẫn:

Khi lai cây ớt có quả màu vàng với cây ớt có quả màu đỏ tươi, F1 xuất hiện tất

cả ớt có quả màu đỏ thẫm (ớt quả đỏ thẫm là tính trạng mới xuất hiện không có ở dạng bố mẹ)

Ở đời phân ly F2 thu được tỷ lệ: 182 cây quả đỏ thẫm: 59 – cây quả đỏ tươi: 61 –

cây quả màu vàng: 20 – cây quả màu xanh ≈ 9:3:3:1 (tỷ lệ dự đoán, có thể kiểm tra sự phù hợp bởi χ 2 )

Kết quả cho thấy F2 có 9 + 3 + 3 + 1 = 16 = 4 × 4 kiểu tổ hợp giao tử Như vậy, mỗi bên con lai F1 phải cho 4 loại giao tử, tức là F1 dị hợp về hai cặp gen Điều đó có nghĩa là tính trạng màu sắc quả ớt do hai cặp gen quy định (hai cặp gen quy định một tính trạng) và di truyền tuân theo quy luật tương tác gen, kiểu bổ sung

Quy ước:

(A–B–): Quả đỏ thẫm;

(A–bb): Quả màu đỏ tươi;

(aaB–): Quả màu vàng;

(aabb): Quả màu xanh

AaBB Quả đỏ thẫm

AaBb Quả đỏ thẫm

Quả đỏ thẫm

AAbb Quả đỏ tươi

AaBb Quả đỏ thẫm

Aabb Quả đỏ tươi

Quả đỏ thẫm

AaBb Quả đỏ thẫm

aaBB Quả màu vàng

aaBb Quả màu vàng

Quả đỏ thẫm

Aabb Quả đỏ tươi

aaBb Quả màu vàng

aabb Quả màu xanh

9 (A–B–) – quả đỏ thẫm: 3 (A–bb) – quả màu đỏ tươi

3 (aaB–) – quả màu vàng: 1 (aabb) – quả màu xanh

5.4.3.2 Tính trạng do hai gen kiểm soát có tương tác ức chế

a Ức chế trội

Bài 16 Lai dòng lanh dạng cánh phẳng với dòng lanh dạng cánh hoa phẳng (bình

thường) F1 có dạng cánh hoa phẳng F2 thu được kết quả sau: 235 cây cánh hoa phẳng;

52 cây cánh hoa dạng vân kẻ Xác định kiểm soát di truyền của tính trạng hình dạng cánh hoa?

Kết quả cho thấy F2 có 13 + 3 = 16 = 4 × 4 kiểu tổ hợp giao tử Như vậy, mỗi bên con lai F1 phải cho 4 loại giao tử, tức là F1 dị hợp về hai cặp gen Điều đó có nghĩa là tính trạng hình dạng cánh hoa do hai cặp gen quy định (hai cặp gen quy định một tính trạng) và di truyền tuân theo quy luật tương tác gen, kiểu ức chế trội

Quy ước: B – dạng cánh vân kẻ > b – dạng cánh phẳng và A ức chế gen B nên trong kiểu gen có mặt gen A sẽ biểu hiện dạng cánh hoa phẳng

AaBB Dạng cánh phẳng

AaBb Dạng cánh phẳng

Dạng cánh phẳng

AAbb Dạng cánh phẳng

AaBb Dạng cánh phẳng

Aabb Dạng cánh phẳng

Dạng cánh phẳng

AaBb Dạng cánh phẳng

aaBB

Dạng cánh vân kẻ

aaBb

Dạng cánh vân kẻ

Dạng cánh phẳng

Aabb Dạng cánh phẳng

aaBb

Dạng cánh vân kẻ

aabb Dạng cánh phẳng

13 = [9 (A–B–) + 3 (A–bb) + 1(aabb)] – Dạng cánh phẳng: 3(aaB–) – Dạng cánh vân kẻ

b Ức chế lặn

Bài 17 Lai dòng hành có củ màu vàng với dòng củ không màu, F1 thu được toàn

bộ củ màu đỏ Phân tích quần thể F2 thu được kết quả sau: 875 – đỏ; 298 – vàng; 386 – không màu Xác định đặc điểm di truyền của tính trạng màu sắc củ hành?

Hướng dẫn:

Khi lai dòng hành có củ màu vàng với dòng củ không màu, F1 thu được toàn bộ củ màu đỏ Ở đời phân ly F2 thu được tỷ lệ: 875 – củ màu đỏ; 298 – củ màu vàng; 386 – củ

màu không màu ≈ 9:3:4 (tỷ lệ dự đoán, có thể kiểm tra sự phù hợp bởi χ 2 )

Kết quả cho thấy F2 có 9 + 3 + 4 = 16 = 4 × 4 kiểu tổ hợp giao tử Như vậy, con lai F1 phải cho 4 loại giao tử, tức là F1 dị hợp về hai cặp gen Điều đó có nghĩa là tính trạng màu sắc củ hành do hai cặp gen quy định và di truyền tuân theo quy luật tương tác gen, kiểu ức chế lặn

Quy ước: B – màu đỏ > b – màu vàng và aa ức chế cặp gen (B,b) nên trong kiểu gen có aa sẽ biểu hiện củ không màu

(A–B–): Củ màu đỏ;

(A–bb): Củ màu vàng;

(aaB–): Củ không màu;

(aabb): Củ không màu;

9 (A–B–) – Củ màu đỏ: 3 (A–bb) – Củ màu vàng: 4 = [3(aaB–) + 1(aabb)] – Củ không màu

Bài 18 Ở đậu thơm, khi nghiên cứu sự di truyền của tính trạng màu hoa, đã tiến

hành các tổ hợp lai sau:

Diễn tả sơ đồ và giải thích cho từng trường hợp trên (có xử lý thống kê)

Bài 19 Ở hành, lai dòng có củ màu vàng với dòng có củ không màu, F1 có củ màu đỏ F2 thu được kết quả sau: 886 cây củ màu đỏ, 302 cây có củ màu vàng, 391 – không màu

a) Xác định đặc điểm di truyền của tính trạng màu sắc củ hành?

b) Khi cho tự thụ dạng không màu của F2, hậu thế sẽ có biểu hiện kiểu hình như thế nào?

Bài 20 Ở đậu ngựa màu sắc của vỏ quả có các dạng nâu, vàng, không màu Dưới

tác động của gen A cơ chất không màu chuyển thành sắc tố màu nâu Dưới tác động của gen B hợp chất này chuyển thành dạng gây màu vàng: Không màu

Hãy xác định thể hiện màu sắc ở hậu thế từ các tổ hợp lai sau:

1) Aa Bb x Aa Bb: 2) Aa Bb x aa bb: 3) Aa Bb x aa Bb:

Bài 21 Ở ngô gen R quy định màu đỏ của hạt; gen Y – màu vàng Khi trong kiểu

gen có mặt R thì Y không thể hiện, trường hợp hai gen đồng hợp tử lặn – hạt không màu a) Lai dòng có hạt màu đỏ với dạng không màu, ở F1 có xuất hiện dạng hạt không màu Xác định các kiểu gen có thể có của dạng màu đỏ và sự phân ly về kiểu hình khi cho giao phối các dạng đỏ này với nhau?

b) Hai dạng ngô hạt vàng lai với nhau, hậu thế phân ly 3 vàng : 1 không màu Xác định kiểu gen của bố mẹ?

c) Hai dạng ngô hạt đỏ lai với nhau, hậu thế phân ly 3 đỏ : 1 vàng Xác định kiểu gen của bố mẹ?

Bài 22 Lai dòng lanh có hoa màu hồng, dạng cánh hoa bình thường với dòng có

hoa màu trắng, cánh hoa bình thường F1 có hoa màu hòng, cánh bình thường F2 thu được kết quả như sau: 80 cây hoa màu hồng, cánh hoa bình thường; 16 – cây hồng, cánh hoa vân kẻ; 8 – trắng, vân kẻ; 28 – trắng, bình thường Xác định đặc điểm di truyền của tính trạng màu sắc hoa và tính trạng hình dạng cánh hoa?

Bài 23 Để cho các hạt ngô thể hiện màu sắc cần có mặt đồng thời các alen trội

của ba gen khác nhau (A, C, R) Một gen độc lập thứ tư có quan hệ với ba gen trội kia trong sự biểu hiện tính trạng : Pr – màu đỏ tía của hạt; pr – màu đỏ của hạt

a) Lai dòng ngô đỏ có kiểu gen AA CC RR pr pr với dòng không màu AA CC rr

pr pr, xác định kiểu hình ở đời F1 và F2?

b) Nếu lai các kiểu gen hạt đỏ của F2 với nhau, hậu thế sẽ có phân ly về kiểu gen

và kiểu hình như thế nào?

Bài 24 Ở cây khuynh diệp, ngoài dạng lá xanh (bình thường) còn quan sát thấy

dạng lá vàng nhạt và vệt sọc Để nghiên cứu đặc điểm di truyền của tính trạng màu sắc

lá các nhà khoa học đã tiến hành một số tổ hợp lai dưới đây:

Trình bày sơ đồ giải thích cho từng trường hợp trên và xác định đặc điểm di truyền của tính trạng nghiên cứu?

YÊU CẦU ĐỐI VỚI SINH VIÊN

– Phân biệt các tỷ lệ phân ly trong di truyền Mendel và hiện tượng tương tác gen? – Những ứng dụng của phương pháp kiểm định χ2

trong nghiên cứu di truyền? – Tính toán kết quả thông qua số liệu của các thí nghiệm bằng cách áp dụng lý thuyết

về xác suất, phương pháp kiểm định χ2, tần số tái tổ hợp và các tỉ lệ phân ly giao tử?