Mục đích và phạm vi nghiên cứu của đề tàiTrong giới hạn của đề tài, tôi tập trung nghiên cứu các dạng toán tổng hợp liên quan đến quy luật tương tác gen hai cặp gen quy định một cặp tính
Trang 1HỘI THẢO KHOA HỌC 2013
TẠI THÁI BÌNH
CHUYÊN ĐỀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI CÁC DẠNG TOÁN
TỔNG HỢP QUY LUẬT DI TRUYỀN
Trang 2A PHẦN MỞ ĐẦU
I Lý do chọn đề tài
Đặc thù của bộ môn Sinh học là phần lớn nội dung và thời lượng dành cho việc nghiên cứu về cơ sở lý thuyết, khoa học của kiến thức, còn việc vận dụng kiến thức vào thực tiễn đặc biệt là vận dụng cơ sở lý thuyết để giải quyết những bài tập trong Sinh học còn hạn chế Chính vì lẽ đó mà một số bộ phận không ít học sinh đã
bỏ qua kĩ năng này và gần như không biết vận dụng để giải quyết những bài toán trong Sinh học
Trong chương trình Sinh học 12, phần bài tập quy luật di truyền là rất khó đối với học sinh vì trong chương trình chỉ trang bị lí thuyết và rất ít bài tập, bài tập chủ yếu ở mức độ đơn giản của từng quy luật riêng lẻ, không có các bài tập tổng hợp, ít
có tiết rèn luyện bài tập, ngay cả trong chương trình chuyên các dạng toán quy luật
di truyền tổng hợp cũng rất ít
Trong những năm gần đây, phần toán tổng hợp quy luật di truyền được Bộ giáo dục Đào tạo thường hay ra trong các đề thi tốt nghiệp, đại học, thi học sinh giỏi đặc biệt là các kì thi học sinh giỏi Quốc gia, thi chọn đội tuyển Quốc tế với nhiều bài tập mở rộng, nâng cao, ngày càng mới lạ và trong các kì thi học sinh giỏi Sinh học vẫn còn sử dụng hình thức thi tự luận… Do đó học sinh rất dễ gặp khó khăn, lúng túng khi gặp những bài tập này Nhiều học sinh vận dụng lý thuyết để giải bài tập một cách mơ hồ, không cơ sở khoa học
Để giúp các em giải quyết tốt các dạng bài tập tổng hợp quy luật di truyền, chúng ta cần phải trang bị cho các em kĩ năng giải các bài tập thuộc phần này Vì
vậy, tôi đã chọn đề tài: Phương pháp giải các dạng toán tổng hợp quy luật di
truyền, với hy vọng giúp các em giải quyết bài tập nhanh hơn, tốt hơn, đạt hiệu quả
cao hơn
Trang 3II Mục đích và phạm vi nghiên cứu của đề tài
Trong giới hạn của đề tài, tôi tập trung nghiên cứu các dạng toán tổng hợp liên quan đến quy luật tương tác gen (hai cặp gen quy định một cặp tính trạng) như tương tác gen và di truyền liên kết giới tính, tương tác gen và di truyền liên kết Tôi đưa ra hướng giải quyết chung cho các dạng bài tập này, đồng thời cung cấp một số bài tập để giúp học sinh có thể rèn luyện kỹ năng giải các dạng toán tổng hợp này
Trang 4B NỘI DUNG
I Phương pháp giải các bài toán tổng hợp quy luật di truyền
I.1 Tương tác gen và di truyền liên kết
Bài tập tìm kiểu gen của bố mẹ khi biết tỉ lệ phân tính ở đời con
* Yêu cầu chung:
- Học sinh phải nắm vững các dạng tương tác gen Trong trường hợp này, tôi chỉ xét đến các tỉ lệ tương tác hai cặp gen cùng quy định một cặp tính trạng
+ Tác động bổ sung gồm các tỉ lệ: 9 : 7, 9 : 6 : 1, 9 : 3 : 4, 9 : 3 : 3 : 1
+ Tác động cộng gộp gồm các tỉ lệ: 1 : 4 : 6 : 4 : 1, 15 : 1
+ Tác động át chế gồm các tỉ lệ: 12: 3 : 1, 13 : 3 (át chế trội), 9 : 3 : 4 (át chế lặn)
- Học sinh biết cách dựa vào tỉ lệ giao tử đồng hợp lặn để xác định kiểu gen
và tính tần số hoán vị, vận dụng được quy tắc 75, 25
- Chú ý: Khi hai cặp gen tương tác với nhau cùng quy định một cặp tính trạng thì hai cặp gen đó phân li độc lập với nhau
* Phương pháp giải chung:
- Bước 1: Tách riêng từng tính trạng ở đời con để xét, nếu có một tính trạng do hai hay nhiều cặp gen quy định thì tính trạng đó tuân theo quy luật tương tác gen
- Bước 2: Tùy theo tỉ lệ phân tính để quy ước cho phù hợp
- Bước 3: Nhân các tỉ lệ của từng cặp tính trạng lại với nhau
+ Nếu tích các tỉ lệ của từng cặp tính trạng bằng tỉ lệ kiểu hình ở đời con thì
ta kết luận các cặp gen quy định các cặp tính trạng phân li độc lập
+ Nếu tích các tỉ lệ của từng cặp tính trạng khác với tỉ lệ kiểu hình ở đời con thì ta kết luận các cặp gen quy định các cặp tính trạng di truyền liên kết
- Bước 4: Căn cứ vào các kiểu hình ở đời con để xác định xem các gen di truyền liên kết hoàn toàn hay hoán vị gen và tìm kiểu gen của bố mẹ
+ Nếu đầy đủ các kiểu hình thì có hoán vị gen
Trang 5+ Nếu không đầy đủ các kiểu hình thì các gen di truyền liên kết hoàn toàn.
I.1.1 Trường hợp các gen di truyền liên kết hoàn toàn
Trong trường hợp các gen di truyền liên kết hoàn toàn, ta thực hiện các bước như phương pháp giải chung đã đưa ra
Ví dụ: Ở một loài thực vật, cho cây quả dẹt, hoa đỏ (P) tự thụ phấn, thu được
F1 có kiểu hình phân li theo tỉ lệ:
6 cây quả dẹt, hoa đỏ
5 cây quả tròn, hoa đỏ
3 cây quả dẹt, hoa trắng
1 cây quả tròn, hoa trắng
1 cây quả dài, hoa đỏ
Biết rằng không xảy ra đột biến, kiểu gen nào của (P) phù hợp với kết quả trên?
Bài giải:
- Khi P tự thụ phấn, ở F1, tính trạng hình dạng quả phân tính theo tỉ lệ 9 dẹt +
6 tròn + 1 dài = 16 tổ hợp = 4 giao tử x 4 giao tử kiểu gen P dị hợp hai cặp gen Trong trường hợp này, học sinh đã biết đây là tỉ lệ phân tính của tương tác bổ sung
Từ đó rút ra quy ước:
A-B- : quả dẹt A-bb và aaB- : quả tròn aabb : quả dài
Đây là kết quả của phép lai: AaBb x AaBb
- Xét tính trạng màu sắc hoa ở F1, ta có: hoa đỏ : hoa trắng = 3 : 1 Từ đó suy
ra hoa đỏ là trội hoàn toàn so với hoa trắng và quy ước:
D : hoa đỏ, d : hoa trắng Đây là kết quả của phép lai: Dd x Dd
- (9 dẹt : 6 tròn : 1 dài) x (3 đỏ : 1 trắng) = 27 dẹt, đỏ : 9 dẹt, trắng : 18 tròn,
đỏ : 6 tròn, trắng : 3 dài, đỏ : 1 dài, trắng khác với tỉ lệ kiểu hình ở F1 các gen quy định các cặp tính trạng di truyền liên kết với nhau
Trang 6- Ở F1 có tỉ lệ kiểu hình là 6 cây quả dẹt, hoa đỏ : 5 cây quả tròn, hoa đỏ : 3 cây quả dẹt, hoa trắng : 1 cây quả tròn, hoa trắng : 1 cây quả dài, hoa đỏ
Ta không thấy xuất hiện kiểu hình dài, trắng ở F1, chứng tỏ trong trường hợp này các gen di truyền liên kết hoàn toàn với nhau và P không tạo được giao tử abd
Vậy kiểu gen của P là hoặc
I.1.2 Trường hợp có hoán vị gen
Trong trường hợp có hoán vị gen, ở bước 4 chúng ta phải tìm được tần số hoán vị
Đối với dạng bài tập vừa tương tác vừa hoán vị, ta phân tích kiểu hình trong
đó tính trạng tương tác gen có một tỉ lệ kiểu gen và tính trạng còn lại lấy tính trạng trội để tìm tỉ lệ giao tử lặn, có thể áp dụng quy tắc 75, 25
- Nếu tỉ lệ giao tử lặn < 25% thì giao tử đó là do hoán vị gen Từ đó suy ra kiểu gen của bố mẹ là và tần số hoán vị gen f = tỉ lệ giao tử lặn x 2
- Nếu tỉ lệ giao tử lặn > 25% thì giao tử đó là do liên kết gen Từ đó suy ra kiểu gen của bố mẹ là và tần số hoán vị gen f = 100% - tỉ lệ giao tử lặn x 2
- Nếu tỉ lệ giao tử lặn = 25% thì hoán vị gen với tần số 50% và kiểu gen của
bố mẹ là hoặc
Chú ý: Quy tắc 75, 25 có thể áp dụng được đối với trường hợp kiểu gen dị hợp hai cặp lai với nhau Trong đó: A-B- + A-bb = 75%, A-bb = aaB-, aaB- + aabb
= 25%
* Ví dụ 1: Ở loài đậu thơm, tính trạng dạng hoa do một cặp gen qui định.
Khi cho tự thụ phấn giữa F1 dị hợp 3 cặp gen với nhau, thu được F2:
49,5% cây hoa đỏ, dạng kép;
6,75% cây hoa đỏ, dạng đơn;
25,5% hoa trắng, dạng kép;
18,25% cây hoa trắng, dạng đơn
Trang 7Xác định kiểu gen của cây F1 và tần số hoán vị (nếu có)
Bài giải:
- Khi F1 dị hợp 3 cặp gen tự thụ phấn, ở F2, tính trạng màu hoa phân tính theo
tỉ lệ 9 hoa đỏ : 7 hoa trắng Tương tự như ví dụ trên, học sinh đã biết đây là tỉ lệ phân tính của tương tác bổ sung Từ đó rút ra quy ước:
A-B- : hoa đỏ A-bb, aaB- và aabb : hoa trắng
- Xét tính trạng dạng hoa ở F2, ta có: kép : đơn = 3 : 1 Từ đó suy ra dạng kép
là trội hoàn toàn so với dạng đơn và quy ước:
D : dạng kép, d : dạng đơn
- (9 đỏ : 7 trắng) x (3 kép : 1 đơn) = 27 đỏ, kép : 9 đỏ, đơn : 21 trắng, kép : 7 trắng, đơn khác với tỉ lệ kiểu hình ở F2 các gen quy định các cặp tính trạng di truyền liên kết với nhau
- Ở F2 có đủ 4 loại kiểu hình chứng tỏ trong trường hợp này có hoán vị gen
- Kiểu hình đỏ, kép ở F2 có kiểu gen là A-B-D- chiếm tỉ lệ 49,5%
Do gen A và gen B tương tác với nhau nên gen A và gen B phân li độc lập + Trường hợp 1: Giả sử A và D liên kết với nhau
49,5% A-D- = A-D- x
A-D- = 66%
Vì bài toán cho F1 dị hợp 3 cặp gen tự thụ phấn nên có thể áp dụng quy tắc 75, 25
A-D- = 66% A-dd = 9%, aaD- = 9%, aadd = 16%
16%aadd = 40%ad x 40% ad
Tỉ lệ giao tử ad > 25% kiểu gen của F1 là và tần số hoán vị
f = 1 – 2 x 40% = 20%
+ Trường hợp 2: Giả sử B và D liên kết với nhau
Trang 8Làm tương tự trường hợp 1, ta được kiểu gen của F1 là và tần số hoán vị f = 20%
* Ví dụ 2: Trong một phép lai phân tích thu được kết quả Fa như sau:
42 quả tròn, hoa vàng
108 quả tròn, hoa trắng
258 quả dài, hoa vàng
192 quả dài, hoa trắng Biết rằng màu sắc hoa do một gen quy định, hoa vàng trội hoàn toàn so với hoa trắng Xác định kiểu gen, kiểu hình của bố mẹ trong phép lai phân tích trên
Bài giải:
- Tính trạng hình dạng quả ở Fa phân tính theo tỉ lệ 1 quả tròn : 3 quả dài Lai phân tích thu được 4 tổ hợp đây là tỉ lệ phân tính của tương tác bổ sung, biến dạng của tỉ lệ 9 : 7 Từ đó rút ra quy ước:
A-B- : quả tròn A-bb, aaB- và aabb : quả dài Đây là kết quả của phép lai AaBb (quả tròn) x aabb (quả dài)
- Xét tính trạng màu sắc hoa ở Fa, ta có: vàng : trắng = 1 : 1
Quy ước: D : hoa vàng, d : hoa trắng
Đây là kết quả của phép lai Dd (hoa vàng) x dd (hoa trắng)
- (1 tròn : 3 dài) x (1 vàng : 1 trắng) = 1 tròn, vàng : 1 tròn, trắng : 3 dài, vàng : 3 dài, trắng khác với tỉ lệ kiểu hình ở Fa các gen quy định các cặp tính trạng di truyền liên kết với nhau
- Ở F2 có đủ 4 loại kiểu hình chứng tỏ trong trường hợp này có hoán vị gen
- Kiểu hình tròn, vàng ở Fa có kiểu gen là Aa,Bb,Dd chiếm tỉ lệ 7%
Do gen A và gen B tương tác với nhau nên gen A và gen B phân li độc lập + Trường hợp 1: Giả sử A và D liên kết với nhau
Trang 9Vì lai phân tích là lai với cá thể đồng hợp lặn, cá thể này luôn cho giao tử adb với tỉ lệ là 100% nên:
Aa,Bb,Dd = 7% ADB = 7% = AD x AD = 14% ad = 14%
Tỉ lệ giao tử ad < 25% kiểu gen của F1 là và tần số hoán vị
f = 2 x 14% = 28%
+ Trường hợp 2: Giả sử B và D liên kết với nhau
Làm tương tự trường hợp 1, ta được kiểu gen của F1 là và tần số hoán vị f = 28%
Vậy kiểu gen, kiểu hình của các cá thể cần tìm là (tròn, vàng) x (dài, trắng) hoặc (tròn, vàng) x (dài, trắng)
I.2 Tương tác gen và di truyền liên kết liên kết giới tính
Bài tập tìm kiểu gen của bố mẹ khi biết tỉ lệ phân tính ở đời con
* Yêu cầu chung:
- Học sinh phải nắm vững các dạng tương tác gen Trong trường hợp này, tôi chỉ xét đến các tỉ lệ tương tác hai cặp gen cùng quy định một cặp tính trạng
+ Tác động bổ sung gồm các tỉ lệ: 9 : 7, 9 : 6 : 1, 9 : 3 : 4, 9 : 3 : 3 : 1
+ Tác động cộng gộp gồm các tỉ lệ: 1 : 4 : 6 : 4 : 1, 15 : 1
+ Tác động át chế gồm các tỉ lệ: 12: 3 : 1, 13 : 3 (át chế trội), 9 : 3 : 4 (át chế lặn)
- Học sinh biết các dấu hiệu nhận biết tính trạng do gen di truyền liên kết giới tính quy định
+ Kết quả phép lai thuận nghịch khác nhau
+ Tỉ lệ phân tính ở hai giới khác nhau
+ Di truyền chéo (gen nằm trên X) hoặc di truyền thẳng (gen nằm trên Y)
- Học sinh biết cách tính tần số hoán vị
Trang 10- Chú ý: Khi hai cặp gen tương tác với nhau cùng quy định một cặp tính trạng thì hai cặp gen đó phân li độc lập với nhau
* Phương pháp giải chung:
- Bước 1: Tách riêng từng tính trạng ở đời con để xét
+ Nếu có một tính trạng do hai hay nhiều cặp gen quy định thì tính trạng đó tuân theo quy luật tương tác gen
+ Nếu có một tính trạng mà sự phân tính ở hai giới là khác nhau thì tính trạng đó di truyền liên kết giới tính
- Bước 2: Tùy theo tỉ lệ phân tính để quy ước cho phù hợp
- Bước 3: Nhân các tỉ lệ của từng cặp tính trạng lại với nhau
+ Nếu tích các tỉ lệ của từng cặp tính trạng bằng tỉ lệ kiểu hình ở đời con thì
ta kết luận các cặp gen quy định các cặp tính trạng phân li độc lập
+ Nếu tích các tỉ lệ của từng cặp tính trạng khác với tỉ lệ kiểu hình ở đời con thì ta kết luận các cặp gen quy định các cặp tính trạng di truyền liên kết
- Bước 4: Căn cứ vào các kiểu hình ở đời con để xác định xem các gen di truyền liên kết hoàn toàn hay hoán vị gen và tìm kiểu gen của bố mẹ
+ Nếu đầy đủ các kiểu hình thì có hoán vị gen Trong trường hợp này, chúng ta áp dụng phương pháp giải giống phần I.1.2 để làm
+ Nếu không đầy đủ các kiểu hình thì các gen di truyền liên kết hoàn toàn
* Ví dụ 1: Lai ruồi giấm cái mắt đỏ tươi thuần chủng với ruồi đực có mắt
trắng thuần chủng người ta thu được 100% ruồi cái F1 có mắt đỏ tía và 100% ruồi đực F1 có mắt đỏ tươi Cho ruồi F1 giao phối ngẫu nhiên với nhau người ta thu được F2 với tỉ lệ phân li kiểu hình : 3/8 mắt đỏ tía, 3/8 mắt đỏ tươi và 2/8 mắt trắng Xác đinh kiểu gen của P
Bài giải:
- 100% ruồi cái F1 có mắt đỏ tía và 100% ruồi đực F1 có mắt đỏ tươi di truyền liên kết giới tính
- Ở P, cái đỏ tươi Ở F1, đực đỏ tươi di truyền chéo gen nằm trên X
Trang 11- F2 phân li kiểu hình : 3/8 mắt đỏ tía, 3/8 mắt đỏ tươi và 2/8 mắt trắng (1 tính trạng lai tạo 8 tổ hợp) tương tác bổ sung
Màu mắt của ruồi giấm do 1gen nằm trên NST giới tính X và một gen nằm trên NST thường tương tác với nhau theo kiểu tương tác bổ sung
- Lai ruồi giấm cái mắt đỏ tươi thuần chủng với ruồi đực có mắt trắng thuần chủng người ta thu được mắt đỏ tía khi có đồng thời A và B quy định mắt đỏ tía
- Do P thuần chủng nên có 2 trường hợp của P:
+ Trường hợp 1: Cái đỏ tươi có kiểu gen XAXAbb x đực trắng XaYBB
F1: 100% đỏ tía (loại)
+ Trường hợp 2: Cái đỏ tươi có kiểu gen XaXaBB x đực trắng XAYbb
F1: XAXaBb (cái đỏ tía)
XaYBb (đực đỏ tươi) Khi trong kiểu gen có B quy định mắt đỏ tươi
Còn lại quy định mắt trắng
F1 x F1: XAXaBb (cái đỏ tía) x XaYBb (đực đỏ tươi)
F2: 3/8 mắt đỏ tía, 3/8 mắt đỏ tươi và 2/8 mắt trắng
Vậy chọn trường hợp 2
* Ví dụ 2: Khi cho 2 con gà đều thuần chủng mang gen tương phản lai với nhau
được F1 toàn lông xám, có sọc Cho gà mái F1 lai phân tích thu được thế hệ Fa có:
10 gà mái lông vàng, có sọc
10 gà mái lông vàng, trơn
8 gà trống lông xám, có sọc
8 gà trống lông vàng, trơn
2 gà trống lông xám, trơn
2 gà trống lông vàng, có sọc
Biết rằng lông có sọc là trội hoàn toàn so với lông trơn Xác định kiểu gen của
F1 và tần số hoán vị (nếu có)
Trang 12Bài giải:
- Màu sắc ở gà trống và gà mái khác nhau di truyền liên kết giới tính
- Hình dạng ở gà trống và gà mái giống nhau nằm trên NST thường
- F1 lai phân tích thu được thế hệ lai có: 3 vàng : 1 xám tương tác kiểu bổ sung do 1 gen trên NST giới tính và 1 gen trên NST thường
- Quy ước: A-B- : xám, A-bb, aaB- và aabb : vàng
D : có sọc, d : trơn
- (3 vàng : 1 xám) x (1 có sọc : 1 trơn) ra kết quả khác với tỉ lệ kiểu hình ở Fa
di truyền liên kết
- Vì lai phân tích là lai với cá thể đồng hợp lặn, cá thể này luôn cho giao tử adb với tỉ lệ là 100% nên:
Gà trống xám, sọc (A-B-D-) = 0,2 ADB = 0,2 x AD = 0,2
AD = 0,4 > 0,25
Kiểu gen của F1 và tần số hoán vị là XBXb , XBY và f = 20% hoặc
XAXa , XAY và f = 20%
II Bài tập vận dụng
Câu 1: Ở một loài thực vật, nếu trong kiểu gen có mặt cả hai alen trội A và B
thì cho kiểu hình thân cao, nếu thiếu một hoặc cả hai alen trội nói trên thì cho kiểu hình thân thấp Alen D quy định hoa đỏ trội hoàn toàn so với alen d quy định hoa trắng Cho giao phấn giữa các cây dị hợp về 3 cặp gen trên thu được đời con phân li theo tỉ lệ 9 cây thân cao, hoa đỏ : 3 cây thân thấp, hoa đỏ : 4 cây thân thấp, hoa trắng Biết các gen quy định các tính trạng này nằm trên nhiễm sắc thể thường, quá trình giảm phân không xảy ra đột biến và hoán vị gen Phép lai nào sau đây là phù hợp với kết quả trên?