Đề tài: Phương pháp giải bài tập lai hai tính, liên kết hoàn toàn trong đó có một tính trạng di truyền kiểu tương tác gen

Phần bài tập lai hai tính trạng, liên kết hoàn toàn trong đó có 1 tính trạng di truyền tuân theo quy luật tương tác gen có một tỉ trọng tương đối lớn trong đề thi vào các trường Đại học và Cao đẳng hàng năm, ngay trong cuốn Đề thi Tuyển sinh môn Sinh học do Bộ Giáo dục và Đào tạo xuất bản năm 1994 số lượng bài liên quan tới dạng này cũng đã chiếm tới 18 trên tổng số 90 bài tập lai (20%). Trong cuốn Bài tập Sinh học 11, ở phần bài tập tổng hợp, số bài dạng này có 5 trong tổng số 15 bài (13). Trong các đề thi đại học hàng năm kể từ năm 1994 tới năm 2002 lượng các bài tập thuộc dạng trên cũng chiếm một tỉ lệ khá lớn. Chính vì lý do trên, trong quá trình dạy học tôi đã tìm cách nêu ra phác đồ các bước giải chi tiết cho phần bài tập di truyền nâng cao dạng lai hai tính có liên kết gen và có 1 tính trạng di truyền theo kiểu tương tác gen, trong đó chủ yếu là việc hướng dẫn cho học sinh phương pháp xác định kiểu gen chung và cách xác định nhanh tỉ lệ phân li kiểu gen ở đời con F2

MỤC LỤC

3 Phương pháp giải bài tập lai hai tính, liên kết hoàn

toàn trong đó có một tính trạng di truyền kiểu tương

tác gen

3

MỞ ĐẦU

Một trong những nhiệm vụ trọng tâm của dạy học sinh học là phát triển tưduy sáng tạo và khả năng phân tích của học sinh, và vì thế việc dạy các bài tập cómột vai trò rất lớn trong quá trình hình thành cho học sinh những phẩm chất đó

Để giải quyết tốt các bài tập sinh học ngoài kiến thức về các quy luật di truyền đãđược học trong chương trình giáo khoa, học sinh cần phải có khả năng phân tích,nhận dạng từ đó xác định các bước giải đúng đắn đối với mỗi dạng bài tập Đã cónhiều tài liệu giáo khoa và sách tham khảo đề ra một số phương pháp và quy trìnhgiải toán phần quy luật di truyền Nhóm tác giả đầu tiên cần phải kể tới là ĐặngHữu Lanh (chủ biên), Lê Đình Trung, Bùi Văn Sâm với cuốn Bài tập Sinh học 11,trong tài liệu này các tác giả có phân chia các bài tập lai thành hai dạng cơ bản làdạng bài toán thuận và dạng nghịch, trong mỗi dạng các tác giả đã đề ra quy trình

2 bước giải tổng quát đối với mỗi dạng Ngoài ra tác giả Lê Đình Trung (Đại học

Sư phạm I Hà Nội) còn có rất nhiều tài liệu tham khảo về bài tập di truyền dạnglai Trong tài liệu của mình, tác giả Lê Đình Trung đã nêu quy trình 4 bước để giảibài tập phần quy luật di truyền trong trường hợp xét nhiều tính trạng đó là cácbước: xác định số tính trạng được xét, xác định quy luật di truyền chi phối mỗitính trạng, xác định kiểu gen chung và viết sơ đồ lai Tuy nhiên, trong bước xácđịnh kiểu gen chung và viết sơ đồ lai tác giả không đề ra phương pháp cụ thể đểxác định kiểu gen, những chỉ dẫn còn hết sức tổng quát và sơ lược Tác giả TrầnĐức Lợi (TH Chuyên Lê Hồng Phong) cũng có nhiều tài liệu tham khảo dành chophần bài tập các quy luật di truyền và biến dị Trong các tài liệu của mình, đối vớiphần bài tập quy luật di truyền, tác giả đã đưa ra phương pháp giải bài tập lai haitính trạng liên kết gen hoàn toàn trong đó có 1 tính trạng di truyền theo quy luậttương tác gen nhưng cũng không nêu phương pháp xác định kiểu gen chung của

các thế hệ Ngoài ra cần phải kể đến các tác giả khác như Nguyễn Minh Công(Đại học Quốc Gia), Bùi Đình Hội (Bộ Giáo dục), Trần Hồng Hải, Vũ Đức Lưu,

Lê Thị Thảo, Phan Kỳ Nam, Nguyễn Văn Thanh vv… đã nêu một số cách giải vàphân dạng các bài toán lai nhưng các tác giả này cũng không đưa ra phương phápgiải chi tiết, đặc biệt là phương pháp xác định kiểu gen chung trong bài tập lai haitính trạng, liên kết hoàn toàn trong đó có 1 tính trạng di truyền theo kiểu tương tácgen

Nhìn chung các tác giả mới đưa ra những phác đồ tổng quát cho việc giảiquyết các bài tập mà chưa đi sâu vào việc thiết kế các bước giải cho các chuyên đềhẹp trong việc giải quyết các bài tập sinh học đặc biệt là các bài tập nâng cao Tuynhiên, các tài liệu trên đã tỏ ra rất có ích cho học sinh giúp các em định hướng vàgiải quyết đúng đắn các bài tập sinh học

Phần bài tập lai hai tính trạng, liên kết hoàn toàn trong đó có 1 tính trạng ditruyền tuân theo quy luật tương tác gen có một tỉ trọng tương đối lớn trong đề thivào các trường Đại học và Cao đẳng hàng năm, ngay trong cuốn Đề thi Tuyểnsinh môn Sinh học do Bộ Giáo dục và Đào tạo xuất bản năm 1994 số lượng bàiliên quan tới dạng này cũng đã chiếm tới 18 trên tổng số 90 bài tập lai (20%).Trong cuốn Bài tập Sinh học 11, ở phần bài tập tổng hợp, số bài dạng này có 5trong tổng số 15 bài (1/3) Trong các đề thi đại học hàng năm kể từ năm 1994 tớinăm 2002 lượng các bài tập thuộc dạng trên cũng chiếm một tỉ lệ khá lớn Chính

vì lý do trên, trong quá trình dạy học tôi đã tìm cách nêu ra phác đồ các bước giảichi tiết cho phần bài tập di truyền nâng cao dạng lai hai tính có liên kết gen và có

1 tính trạng di truyền theo kiểu tương tác gen, trong đó chủ yếu là việc hướng dẫncho học sinh phương pháp xác định kiểu gen chung và cách xác định nhanh tỉ lệphân li kiểu gen ở đời con F2 thuộc mẫu:

+ Bài toán nghịch

+ F1 dị hợp 3 cặp gen, tự thụ phấn hoặc giao phấn.

+ Xác định sơ đồ lai từ P  F2 (hoặc từ F1  F2)

Đây là mẫu cơ bản trong dạng này và từ mẫu này với phương pháp tương tựhọc sinh có thể tự giải quyết được các biến dạng khác của mẫu

+ Nhận biết có hiện tượng tương tác gen

+ Nhận biết có hiện tượng liên kết gen

Sau đây là các bước được thiết kế để giải bài tập tổng hợp lai hai tính trạng,liên kết gen trong đó có 1 tính trạng tuân theo quy luật tương tác gen:

Bước 1: Xét riêng từng cặp tính trạng:

Ở bước này học sinh cần phải xác định được đâu là tính trạng di truyền đơngen, đâu là tính trạng di truyền kiểu tương tác gen Đối với tính trạng di truyềntheo quy luật tương tác cần phải xác định được kiểu tương tác (bổ trợ hay át chế),các nhóm gen tương ứng đối với mỗi loại kiểu hình Để cho học sinh xác định tốtphần này giáo viên cần phải hoàn tốt các nhiệm vụ được đặt ra trong bài Tác độngqua lại giữa các gen trong đó cần cung cấp cho học sinh các dạng tương tác chính:

- Tương tác bổ trợ: 9:6:1, 9:3:3:1, 9:7

- Tương tác át chế: 12:3:1, 13:3

Kiểu tương tác cộng gộp và tương tác bổ trợ có át chế lặn tỉ lệ 9 :4:3 ít gặptrong các bài toán dạng này

Ngoài ra học sinh cần phải xác định được kiểu gen riêng cho từng tínhtrạng.

Để tiện cho việc trình bày tôi quy ước các nhóm gen quy định tính trạngtuân theo quy luật tương tác gen là các ký hiệu: A-B-, aaB-, A-bb, aabb

Các gen quy định tính trạng tuân theo quy luật đơn gen (1 gen quy định 1tính trạng) là các ký hiệu: D, d

Bước 2: Nhận định quy luật di truyền chung

Ở bước này học sinh cần phải xác định 2 tính trạng di truyền tuân theo quyluật phân li độc lập (mỗi cặp gen nằm trên một cặp nhiễm sắc thể tương đồng) haytuân theo quy luật liên kết gen Tới bước này nhìn chung các tài liệu tham khảohiện có đã thiết kế khá tốt vì vậy học sinh dễ dàng nhận dạng được quy luật ditruyền chung chi phối cả 2 tính trạng Để xác định có hiện tượng liên kết gen, họcsinh có thể dựa vào số tổ hợp kiểu hình ở đời con, số loại giao tử của bố mẹ thôngqua so sánh với số cặp gen dị hợp và khả năng hình thành giao tử và hợp tử củacác cặp gen đó trong trường hợp phân li độc lập (bé hơn)

Bước tiếp theo là xác định kiểu gen chung:

Đây là bước giải tương đối khó và cũng là bước dễ mắc sai lầm, lúng túng,mất thời gian Một số tác giả đã có những cố gắng giúp học sinh giải quyết khókhăn kể trên như tác giả Nguyễn Văn Thanh đã đưa ra 1 bảng tổng hợp liệt kê 5kiểu tương tác có 33 phép lai ứng vơí 16 tỉ lệ khác nhau, theo bảng tổng kết nàyhọc sinh cần phải nhớ 2640 trường hợp khác nhau Đây quả là một việc hết sứckhó đối với học sinh

Tác giả Lê Đình Trung (Ôn tập Sinh học, trang 278) cũng đã đưa ra nhữnggợi ý về cách xác định kiểu gen nhưng chưa đề ra các bước cụ thể để xác địnhkiểu gen Ngoài 2 tác giả kể trên thì không có tác giả nào hiện biết đề cập tới cách

xác định kiểu gen Vì vậy để xác định kiểu gen chung, tôi đề xuất các bước nhưsau:

+ Dạng có một kiểu hình chỉ tương ứng với một nhóm gen duy nhất như cácdạng tương tác 9:6:1, 9:3:3:1; 12:3:1 có một kiểu hình duy nhất tương ứng với mộtnhóm gen duy nhất (aabb)

Đối với dạng này kiểu gen chung được xác định như sau:

- Xác định xem trong các kiểu hình đã cho (F2) có xuất hiện kiểu hình tươngứng với tổ hợp gen aabb, dd hay không Nếu xuất hiện thì thế hệ bố mẹ (F1) sẽ cókiểu liên kết thường, nếu không xuất hiện thì thế hệ bố mẹ (F1) sẽ có kiểu liên kếtđối Đối với trường hợp tương tác kiểu 9:6:1 sau khi xác định xong kiểu liên kết

và kiểu gen học sinh bước sang bước 3 viết sơ đồ lai Đối với dạng tương tác bổtrợ tỉ lệ 9:3:3:1 cần lựa chọn nhóm liên kết phù hợp thông qua việc xem xét sự cómặt hay không của kiểu hình tương ứng với tổ hợp gen (aaB-,D- hoặc A-bb,D-).Trong trường hợp tương tác kiểu át chế 12:3:1, học sinh cần phải xác định nhómgen liên kết dựa vào tỉ lệ phân li kiểu hình xét chung cả 2 tính trạng ở F2, nếu số tổhợp là 16, F1 tự thụ phấn hoặc giao phấn và dị hợp cả 3 cặp gen, quy ước A át Bthì ta dễ dàng nhận thấy:

* Nếu cặp Aa liên kết với cặp Dd sẽ xuất hiện 2 khả năng:

** A nằm trên cùng NST với D thì kiểu hình do gen át quyđịnh + kiểu hình trội sẽ chiếm tỉ lệ 12/16 vì trong phép lai Dd x Dd  3D-:1dd

** A nằm trên cùng một nhiễm sắc thể với d thì kiểu hình do

gen át quy định + kiểu hình trội sẽ là 8/16 (vì phép lai lúc đó trở thành

aD

Ad x aD Ad

 số tổ hợp chứa gen A và D sẽ chiếm 1/2 )

* Nếu cặp Bb liên kết với cặp Dd sẽ xuất hiện 2 khả năng:

** Nếu B nằm trên cùng một nhiễm sắc thể với D thì kiểu hình

do gen át quy định + kiểu hình trội sẽ là 9/16 vì lúc này số tổ hợp có mặt cảgen A và D chỉ chiếm tỉ lệ 9/16

** Nếu gen B liên kết với gen d thì kiểu hình do gen át quyđịnh + kiểu hình trội sẽ là 9/16 vì lúc này số tổ hợp có mặt cả gen A và Dchỉ chiếm tỉ lệ 9/16

+ Dạng tất cả các kiểu hình đều tương ứng với nhiều nhóm gen như dạngtương tác 9:7; 13:3 sử dụng phương pháp nhân xác suất để đối chiếu các kiểu liênkết và nhóm liên kết để ước lượng kiểu hình có tỉ lệ cao nhất tương ứng với kiểuliên kết và nhóm liên kết đó, so sánh với tỉ lệ bài ra chúng ta dễ dàng xác địnhđược kiểu liên kết và nhóm liên kết phù hợp

Đối với dạng tương tác với tỉ lệ 9:7 trong trường hợp F1 dị hợp cả 3cặp gen tự thụ phấn hoặc giao phấn ta có:

+ Nếu A liên kết với D (hoặc B liên kết với D) thì ta dễ nhậnthấy số tổ hợp có mặt cả 3 gen A – B – D- là 9/16 nên kiểu hình A-B- + kiểu hìnhtrội sẽ là 9/16

+ Nếu A liên kết với d ( hoặc B liên kết với d) thì số tổ hợp cómặt cả 3 gen A-B-D là 6/16

Đối với tương tác át chế tỉ lệ 13 : 3 trong trường hợp F1 dị hợp cả 3cặp gen tự thụ phấn hoặc giao phấn (quy định A át B) ta có:

+ Nếu A nằm trên cùng một nhiễm sắc thể với D thì số tổ hợp

có mặt AD chiếm tỉ lệ 12/16 nên tỉ lệ kiểu hình át + trội ở F2 sẽ là 12/16

+ Nếu B nằm trên cùng một nhiễm sắc thể với D thì số tổ hợp

có mặt A và D sẽ chiếm tỉ lệ 9/16 nên kiểu hình át + trội chiếm tỉ lệ 9/16

+ Nếu A nằm trên cùng một nhiễm sắc thể với d thì số tổ hợp

có mặt A và D chiếm tỉ lệ 8/16 + 1/16 tổ hợp bb

aD

aD

 kiểu hình có tỉ lệ lớn nhấtphải là 9/16

+ Nếu B liên kết với d thì số tổ hợp có mặt gen A và D là 9/16

(do A phân li độc lập đối với D) + 1/16

bD

bD

aa  kiểu hình có tỉ lệ lớn nhất chiếm10/16

Như vậy với việc dựa vào sự có mặt của một kiểu hình và tỉ lệ của kiểu hìnhnhiều nhất học sinh có thể dễ dàng xác định được kiểu gen F1 từ F1 các em có thể

dễ dàng xác định được kiểu gen của P và sơ đồ lai

Bước 3: Viết sơ đồ lai tới F2 và xác định tỉ lệ phân li kiểu gen, kiểu hình ở

F2

Thông thường học sinh xác định tỉ lệ phân li kiểu ken qua khung Pennet,sau khi xác định được tỉ lệ phân li kiểu gen xong dựa vào mối quan hệ giữa kiểugen và kiểu hình các em sẽ xác định được tỉ lệ phân li kiểu hình Ưu điểm củacách làm này là rõ ràng, đúng quy cách nhưng cũng rất mất thời gian và dễ nhầmlẫn vì vậy đối với bước này để tránh mất thời gian tôi đã cho học sinh làm theocách sau đây:

+ Viết tỉ lệ phân li kiểu gen đối với trường hợp tương tác gen (đối với gen

liên kết với gen quy định một tính trạng viết theo kiểu 

Sơ đồ giải có thể hình dung như sau:

Dạng 1

Có 1 kiểu hình ứng với

1 tổ hợp gen duy nhất

Dạng 2 Không có 1 kiểu hình ứng với một tổ hợp gen duy nhất

Xác định nhóm liên kết

dựa vào sự có mặt hay

không có mặt của kiểu

Bổ trợ

Bài tập lai hai tính, liên kết hoàn toàn có 1 tính trạng tương tác

Viết tỉ lệ kiểu gen đối

2 Một số ví dụ.

Sau đây là một số ví dụ cho việc áp dụng các bước giải kể trên, bước xét

riêng từng tính trạng trình bày sơ lược:

Ví dụ 1: Khi tiến hành lai dạng bí quả tròn, màu xanh với dạng bí quả tròn,

màu vàng thì được F1 đồng loạt quả dẹt, màu vàng Cho các cây F1 tự thụ phấn

được F2 phân li theo tỉ lệ:

Dựa vào kiểu hình

có tỉ lệ cao nhất xác định nhóm liên kết

P, F 1

Giả định kiểu liên kết để xác định tỉ lệ và so sánh với tỉ lệ bài ta

Giả định kiểu liên kết và nhóm liên kết

và so sánh với

tỉ lệ bài ra

Xác định kiểu gen chung của

P, F 1

Xác định kiểu gen chung của

P, F 1

56,25% cây cho quả dẹt, màu vàng.

18,75% cây cho quả tròn, màu vàng

18,75% cây cho quả tròn, màu xanh

6,25% cây cho quả dài, màu xanh

Cho biết màu sắc quả do một cặp gen chi phối

Biện luận và viết sơ đồ lai từ P đến F2 cho phép lai trên

aabb quy định quả dài

Kiểu gen F1 có dạng AaBb

Màu sắc quả: Vàng trội hoàn toàn so với xanh

Quy ước gen D quy định màu vàng, alen tương ứng d quy định màu xanh

F1 có kiểu gen Dd

Bước 2: Nhận định quy luật di truyền chung

Vì F1 dị hợp 3 cặp gen nhưng ở F2 xuất hiện 16 tổ hợp chứng tỏ có hiệntượng liên kết hoàn toàn giữa cặp gen Dd với 1 trong 2 cặp gen Aa hoặc Bb (Vaitrò của 2 cặp gen tương tác tương đương nhau)

Vì ở F2 xuất hiện kiểu hình quả dài màu xanh tương ứng với tổ hợp genaabb,dd nên F1 có kiểu liên kết thường Nếu Dd liên kết với Aa thì kiểu gen F1 sẽ

ad

AD

Vì F1 đồng tính nên P thuần chủng có kiểu gen bb

Chỉ trình bày cách xác định tỉ lệ phân li kiểu gen ở F2

ad AD

AD AD

ad AD

ad AD

ad ad

ad ad

Sau khi điền chúng ta sẽ có ngay tỉ lệ phân li kiểu gen và từ tỉ lệ phân li kiểugen ta dễ dàng xác định tỉ lệ phân li kiểu hình

Ví dụ 2: P thuần chủng lai với nhau được F1 Cho F1 giao phấn với hai cây

có kiểu gen khác nhau được thế hệ lai phân li theo tỉ lệ:

50% cây cho quả xanh, hạt dài

25% cây cho quả xanh, hạt ngắn

18.75% cây cho quả vàng, hạt dài

6,25% cây cho quả trắng, hạt dài

Cho biết kích thước hạt do một cặp gen quy định

Hãy biện luận và viết sơ đồ lai từ P  F2

aaB- quy định quả vàng

aabb quy định quả trắng

Kiểu gen F1 có dạng AaBb

Hình dạng hạt: Dài trội hoàn toàn so với ngắn

Quy ước gen D quy định dài, alen tương ứng d quy định ngắn F1 có kiểugen Dd

Bước 2: Nhận định quy luật di truyền chung

Vì F1 và cả hai cơ thể khác đều dị hợp 3 cặp gen nhưng ở F2 xuất hiện 16 tổhợp chứng tỏ có hiện tượng liên kết hoàn toàn giữa cặp gen Dd với 1 trong 2 cặpgen Aa hoặc Bb

Kiểu gen của 2 cơ thể khác nhau đều dị hợp về 3 cặp gen chỉ có thể là một

cơ thể có kiểu liên kết thường và một cơ thể có kiểu liên kết đối vì vậy sẽ có mộttrong hai cơ thể có kiểu gen giống F1 và một cơ thể có kiểu gen khác F1

Xét trường hợp F1 và cơ thể khác có kiểu gen giống nhau ta có:

Vì ở F2 không xuất hiện kiểu hình quả trắng, ngắn tương ứng với tổ hợp genaabb,dd nên F1 có kiểu liên kết đối Nếu Dd liên kết với Bb thì kiểu gen F1 sẽ là

bD

Bd

Aa  số tổ hợp có mặt A –D- ở F2 chiếm tỉ lệ 12/16 suy ra Dd phải liên kết

với Aa, vậy kiểu gen F1 phải là Bb

aD Ad

Bước 3 Viết sơ đồ lai

Chỉ trình bày cách xác định tỉ lệ phân li kiểu gen ở F2.

aD Ad

Ad Ad

aD Ad

aD Ad

aD aD

aD aD

Sau khi điền chúng ta sẽ có ngay tỉ lệ phân li kiểu gen và từ tỉ lệ phân li kiểugen ta dễ dàng xác định tỉ lệ phân li kiểu hình

Trường hợp F1 và cơ thể khác có kiểu gen khác nhau ta dễ dàng xác địnhđược:

- Kiểu gen F1 : Bb

aD Ad

- Kiểu gen của cơ thể khác: Bb

ad AD

Ví dụ 3:

Cho thỏ F1 giao phối với thỏ có kiểu gen chưa biết được thế hệ lai phân litheo tỉ lệ 62,5% thỏ lông trắng, dài; 18,75% thỏ lông trắng, ngắn; 12,5% thỏ lôngxám, dài; 6,25% thỏ lông xám, ngắn

Cho biết gen quy định tính trạng nằm trên NST thường, kích thước của lông

do một cặp gen chi phối, không có hiện tượng trao đổi đoạn giữa các NST képtrong cặp tương đồng

Hãy biện luận và viết sơ đồ lai của F1

aaB- quy định lông xám

Kiểu gen F1 có dạng AaBb

Kích thước lông: Dài trội hoàn toàn so với ngắn

Quy ước gen D quy định dài, alen tương ứng d quy định ngắn F1 có kiểugen Dd

Bước 2: Nhận định quy luật di truyền chung

Vì F1 và cả hai cơ thể khác đều dị hợp 3 cặp gen nhưng ở F2 xuất hiện 16 tổhợp chứng tỏ có hiện tượng liên kết hoàn toàn giữa cặp gen Dd với 1 trong 2 cặpgen Aa hoặc Bb

Kiểu gen của 2 cơ thể khác nhau đều dị hợp về 3 cặp gen chỉ có thể là một

cơ thể có kiểu liên kết thường và một cơ thể có kiểu liên kết đối vì vậy sẽ có mộttrong hai cơ thể có kiểu gen giống F1 và một cơ thể có kiểu gen khác F1