SKKN Nhận biết di truyền phân li độc lập, di truyền liên kết và tương tác gen bằng các phép lai

SKKN Nhận biết di truyền phân li độc lập, di truyền liên kết và tương tác gen bằng các phép laiSKKN Nhận biết di truyền phân li độc lập, di truyền liên kết và tương tác gen bằng các phép laiSKKN Nhận biết di truyền phân li độc lập, di truyền liên kết và tương tác gen bằng các phép laiSKKN Nhận biết di truyền phân li độc lập, di truyền liên kết và tương tác gen bằng các phép laiSKKN Nhận biết di truyền phân li độc lập, di truyền liên kết và tương tác gen bằng các phép laiSKKN Nhận biết di truyền phân li độc lập, di truyền liên kết và tương tác gen bằng các phép laiSKKN Nhận biết di truyền phân li độc lập, di truyền liên kết và tương tác gen bằng các phép laiSKKN Nhận biết di truyền phân li độc lập, di truyền liên kết và tương tác gen bằng các phép laiSKKN Nhận biết di truyền phân li độc lập, di truyền liên kết và tương tác gen bằng các phép laiSKKN Nhận biết di truyền phân li độc lập, di truyền liên kết và tương tác gen bằng các phép laiSKKN Nhận biết di truyền phân li độc lập, di truyền liên kết và tương tác gen bằng các phép laiSKKN Nhận biết di truyền phân li độc lập, di truyền liên kết và tương tác gen bằng các phép laiSKKN Nhận biết di truyền phân li độc lập, di truyền liên kết và tương tác gen bằng các phép lai

NHẬN BIẾT DI TRUYỀN PHÂN LI ĐỘC LẬP, DI TRUYỀN LIÊN KẾT

VÀ TƯƠNG TÁC GEN BẰNG CÁC PHÉP LAI

I- Phần mở đầu:

1.1 Lý do chọn đề tài:

Trong chương trình sinh học ở cấp THPT, phần di truyền học chiếm một vị trí rất quan trọng Nó giúp học sinh nắm được những kiến thức cơ bản về cơ sở vật chất, cơ chế của hiện tượng di truyền ở các cơ thể sống và tính quy luật của hiện tượng di truyền

Thông qua các kiến thức di truyền học, học sinh được rèn luyện khả năng tư duy, trí sáng tạo và phương pháp nghiên cứu khoa học Học sinh sẽ rất say mê, hứng thú với các thí nghiệm về di truyền, cũng như các bài tập vận dụng kiến thức Cũng trong phần này, mọi khả năng của học sinh đều được thể hiện và phát huy, đặc biệt phương pháp luận và tư duy toán học

Tuy có vị trí rất quan trọng trong chương trình Trung học phổ thông lại là nội dung chủ yếu của thi tốt nghiệp THPT, thi Học sinh giỏi lớp 12 và thi Quốc gia, cũng như thi tuyển sinh vào các trường Đại học, Cao đẳng nhưng thời gian dành cho nội dung này không nhiều (đặc biệt trong Chương trình Chuẩn lớp 12 hiện hành) Riêng thời gian cho tiết phần bài tập và ôn tập quá ít Do đó phần lớn học sinh còn gặp rất nhiều khó khăn khi nhận dạng bài toán thuộc các hiện tượng

và quy luật di truyền khác nhau như di truyền phân li độc lâp, di truyền liên kết và tương tác gen

Để giúp học sinh hiểu rõ hơn về bản chất các hiện tượng, các quy luật di truyền

và nhận biết chính xác các quy luật di truyền, từ đó áp dụng giải các bài tập di truyền một cách có hiệu quả nhất Trong phạm vi “SKKN” nhỏ này, tôi xin trình bày “Phương pháp nhận biết các bài tập di truyền về phân li độc lập, di truyền liên kết và tương tác gen” mà bản thân đã áp dụng có hiệu quả trong quá trình giảng dạy vừa qua

1.2 Phạm vi của SKKN:

- Sáng kiến này được áp dụng để giảng dạy đối với học sinh lớp 12 THPT , đặc biệt là những học sinh trong đội tuyển học sinh giỏi của trường tham gia thi học sinh giỏi tỉnh và những học sinh dự thi tuyển sinh vào khối B các trường Đại học và Cao đẳng trong cả nước

- Về kiến thức chỉ tập trung vào cách nhận biết (phân biệt) các hiện tượng di truyền chủ yếu trong các cơ thể sinh vật là di truyền phân li độc lập (PLĐL), di truyền liên kết (DTLK) và tương tác gen nằm trong chương II, phần năm: Tính qui luật của hiện tượng di truyền - Sinh học lớp 12 THPT

II- Nội dung:

2.1 Thực trạng của nội dung khi nghiên cứu.

- Trong quá trình giảng dạy bộ môn Sinh học nói chung và thực tế qua bồi

dưỡng học sinh giỏi bộ môn lớp 12 thi tỉnh tại trường THPT Bán công Đồng Hới (nay là trường THPT Phan Đình Phùng), trường THPT Đồng Hới và trường THPT

số 1 Bố Trạch, bản thân nhận thấy học sinh còn lúng túng và gặp nhiều khó khăn khi vận dụng các kiến thức lí thuyết để nhận dạng các bài tập thuộc về các qui luật

di truyền nói trên Chính vì không nhận dạng được nhanh bài toán thuộc qui luật di truyền PLĐL, DTLK hay tương tác gen mà học sinh có cách giải sai, hoặc xác định đúng qui luật di truyền nhưng mất rất nhiều thời gian và ảnh hưởng đến việc học tập các môn học khác

Để giúp các em hiểu rõ hơn về lí thuyết và củng cố những kiến thức đã học, trong quá trình giảng dạy tôi đã rút ra được một số vấn đề để giúp các em phân biệt được bài toán nào thuộc di truyền PLĐL, bài toán nào thuộc DTLK, hay tương tác gen, từ đó các em chọn được phương pháp phù hợp để giải các bài toán đó một cách tốt nhất

2.2 Các giải pháp thực hiện (nội dung của SKKN):

Nội dung của SKKN gồm:

- Nhận biết di truyền phân li độc lập

- Nhận biết di truyền liên kết: + Liên kết hoàn toàn

+ Liên kết không hoàn toàn

- Nhận biết di truyền tương tác (hay tác động qua lại giữa các gen)

Trong phạm vi nghiên cứu của SKKN này, tôi chỉ trình bày cách nhận biết di

truyền PLĐL, DTLK và tương tác gen bằng các phép lai Các phép lai được dùng

để nhận biết quy luật di truyền nói trên là:

- Phép lai phân tích.

- Phép lai giữa các cá thể F1 với nhau

Sau đây là các phép lai cụ thể được dùng để nhận biết các hiện tượng và quy luật di truyền nói trên

2.2.1 Phép lai phân tích:

- Phép lai phân tích là phép lai giữa cá thể có kiểu hình trội (chứa các gen trội - đồng hợp hay dị hợp) với cơ thể có kiểu hình lặn (chứa các gen lặn)

- Mục đích của phép lai phân tích nhằm phân biệt kiểu gen của các cơ thể

có kiểu hình giống nhau, đồng hợp hay dị hợp và xác định các quy luật di truyền

2.2.1.1 Di truyền phân li độc lập: Hiện tượng di truyền PLĐL là hiện

tượng các cặp gen quy định các cặp tính trạng nằm trên các cặp NST khác nhau nên chúng di truyền độc lập với nhau

- Khi dùng phép lai phân tích đối với cơ thể chứa 2 cặp gen ta sẽ thu được tối đa 4 loại kiểu hình theo tỉ lệ 1:1:1:1

Nếu với cơ thể 3 cặp gen ta được 8 loại kiểu hình theo tỉ lệ:

1:1:1:1:1:1:1:1 Nói chung số loại kiểu hình ứng với số loại giao tử của cơ thể cần phân tích kiểu gen sinh ra

* Ví dụ: Cho cây đậu Hà Lan thân cao hạt vàng lai với cây đậu thân thấp hạt xanh được F1 đồng loạt các cây đậu thân cao hạt vàng

a Hai cặp gen quy định 2 cặp tính trạng trên nằm trên cùng một cặp NST hay nằm trên 2 cặp NST khác nhau?

b Cho F1 lai với nhau được F2 Làm thế nào để phân biệt được kiểu gen của các cây đậu thân cao hạt vàng ở F2?

Giải: Ở F1 thu được các cây đậu đồng loạt thân cao hạt vàng  2 cơ thể bố,

mẹ thuần chủng Hai tính trạng thân cao, hạt vàng là trội hoàn toàn so với thân thấp, hạt xanh

Quy ước: Gen A quy định tính trạng thân cao

Gen a quy định tính trạng thân thấp

Gen B quy định TT hạt vàng Gen b quy định TT hạt xanh

a Muốn xác định 2 gặp gen quy định 2 cặp TT trên nằm trên cùng 1 cặp NST (di truyền liên kết) hay nằm trên 2 cặp NST khác nhau (di truyền PLĐL) ta cho cây đậu F1 lai phân tích (lai với cây đậu thân thấp hạt xanh) Nếu FB thu được

4 kiểu hình với tỉ lệ: 25% thân cao, hạt vàng: 25% thân cao, hạt xanh: 25% thân thấp, hạt vàng: 25% thân thấp, hạt xanh  cây đậu F1 cho 4 loại tử và có kiểu gen AaBb và 2 cặp gen trên nằm trên 2 cặp NST khác nhau và chúng di truyền theo định luật phân li độc lập (định luật III Men đen)

- Nếu FB thu được 2 kiểu hình theo tỉ lệ 50% thân cao hạt vàng: 50% thân thấp hạt xanh  cây đậu F1 thân cao hạt vàng có kiểu gen và 2 cặp gen trên cùng nằm trên 1 cặp NST tương đồng và chúng di truyền theo hiện tượng di truyền liên kết

(Tuy nhiên qua nhiều thí nghiệm của Men đen chúng ta đều biết 2 cặp TT nêu trên ở đậu Hà Lan do 2 cặp gen nằm trên 2 cặp NST khác nhau quy định)

Sơ đồ lai minh hoạ:

P Thân cao hạt vàng x Thân thấp hạt xanh

F1: AaBb (100% thân cao hạt vàng)

FB: KG: 25% AaBb Kiểu hình: 25% thân cao hạt vàng

25% Aabb 25% thân cao hạt xanh 25% aaBb 25% thân thấp hạt vàng 25% aabb 25% thân thấp hạt xanh

P thân cao hạt vàng x Thân thấp hạt xanh

FB: Kiểu gen: 50% : 50%

Kiểu hình: 50% thân cao hạt vàng: 50% thân thấp hạt xanh (Kết quả này không xảy ra trong thực tế thí nghiệm)

- Nếu FB thu được 2 kiểu hình 50% thân cao hạt xanh: 50% thân thấp hạt vàng thì … KG

b Ở F2 thu được 4 kiểu hình với tỉ lệ 9:3:3:1 Các cây thân cao hạt vàng ở F2

có kiểu gen A-B- (AABB, AABb, AaBB, AaBb)

Muốn phân biệt các kiểu gen trên ta cũng dùng phép lai phân tích Cho các cây thân cao hạt vàng ở F2 lai với cây thân thấp hạt xanh

Kết quả: - Nếu FB phân li 4 kiểu hình với tỉ lệ 1:1:1:1 thì cây thân cao hạt vàng có kiểu gen AaBb

- Nếu FB cho 2 kiểu hình với tỉ lệ 1:1 (50% thân cao hạt xanh: 50% thân cao hạt vàng) thì cây thân cao hạt vàng ở F2 có kiểu gen AABb

- Nếu FB cho 2 kiểu hình với tỉ lệ 50% thân cao hạt vàng: 50% thân thấp hạt vàng thì cây thân cao hạt vàng ở F2 có kiểu gen AaBB

Sơ đồ lai minh hoạ:

G: AB = Ab = aB = ab ab

FB: 25% AaBb: 25% Aabb: 25% aaBb: 25% aabb Kiểu hình: 25% TCHV: 25% TCHX: 25% TTHV: 25% TTHX

FB: AaBb (100% thân cao hạt vàng)

G: AB = Ab ab

FB: Kiểu gen: 50% AaBb: 50% Aabb Kiểu hình: 50% thân cao hạt vàng: 50% thân cao hạt xanh

G: AB = aB ab

FB: Kiểu gen: 50% AaBb: 50% aaBb Kiểu hình: 50% thân cao hạt vàng: 50% thân thấp hạt xanh

2.2.1.2 Di truyền liên kết:

* Liên kết hoàn toàn: Là hiện tượng các gen cùng nằm trên 1 NST, phân li

và tổ hợp cùng nhau trong quá trình phân bào Chúng hợp thành một nhóm liên kết

* Liên kết không hoàn toàn (hoán vị gen): Là hiện tượng các gen tương ứng nằm trên 1 cặp NST tương đồng có thể đổi chỗ cho nhau, do đó làm xuất hiện các tính trạng mới

- Bằng phép lai phân tích ta có thể dễ dàng nhận biết được hiện tượng liên kết gen hoàn toàn với hoán vị gen, giữa liên kết gen với di truyền PLĐL

2.2.1.2.1 Liên kết gen hoàn toàn:

Cho cơ thể dị hợp tử 2 cặp gen lai phân tích Dấu hiệu nhận biết: Kết quả lai phân tích cho ra 2 kiểu hình với tỉ lệ 1:1 Nếu 2 kiểu hình đó giống bố mẹ thì cơ thể dị hợp tử 2 cặp gen có kiểu gen dị hợp tử đều (Ví dụ: ) Nếu 2 kiểu hình đó

khác bố mẹ thì cơ thể dị hợp tử 2 cặp gen có kiểu gen dị hợp tử đối (Ví dụ )

Còn trong trường hợp các gen PLĐL, với 2 cặp gen dị hợp thì kết quả phép lai phân tích sẽ cho 4 kiểu hình theo tỉ lệ 1:1:1:1 (như đã trình bày ở phần trên)

Ví dụ 1: Cho ruồi dấm thuần chủng Mình xám cánh dài lai với ruồi dấm thuần chủng Mình đen cánh cụt được F1 đồng loạt ruồi Mình xám cánh dài Cho ruồi đực F1 lai phân tích kết quả FB cho 2 kiểu hình với tỉ lệ 1:1 (50% Mình xám cánh dài: 50% Mình đen cánh cụt)

Sơ đồ lai: P Mình xám cánh dài x Mình đen cánh cụt

F1: (100% Mình xám cánh dài)

F1: x

GF1: 50% AB, 50%ab 100% ab

FB: Kiểu gen: 50% : 50%

Kiểu hình: 50% Mình xám cánh dài: 50% Menđen cánh cụt Trong trường hợp này FB cho 2 kiểu hình giống bố mẹ, kiểu gen của F1 là dị hợp tử đều

Ví dụ 2: Cho ruồi dấm thuần chủng Mình xám cánh cụt lai với ruồi dấm thuần chủng Mình đen cánh dài được F1 đồng loạt Mình xám cánh dài Cho ruồi đực F1 lai phân tích kết quả FB cho 2 kiểu hình theo tỉ lệ 1:1 (50% Mình xám cánh cụt: 50% Mình đen cánh dài)

Sơ đồ lai:

P Mình xám cánh cụt x Mình đen cánh dài

GF1: 50% Ab, 50% aB 100% ab

KH: 50% Mình xám cánh cụt: 50% Mình đen cánh dài Hai kiểu hình này khác với bố mẹ khi đem lai phân tích Đây là một đặc điểm của cơ thể có 2 cặp gen dị hợp tử đối ( )

2.2.1.2.2 Liên kết gen không hoàn toàn: (hoán vị gen)

Muốn nhận biết có hiện tượng hoán vị gen ta cũng cho cơ thể dị hợp tử 2 cặp gen lai phân tích

Dấu hiệu nhận biết: Thế hệ FB cho 4 kiểu hình khác tỉ lệ 1:1:1:1 Hai kiểu hình có tỉ lệ bé sẽ khác bố mẹ, được sinh ra từ giao tử hoán vị, từ đó rút ra kiểu gen của cơ thể dị hợp tử 2 cặp gen là (dị hợp tử đều); hay là (dị hợp tử đối)

Ví dụ: Cho ruồi dấm cái Mình xám cánh dài dị hợp tử 2 cặp gen (hoặc ruồi cái F1) lai phân tích (lai với ruồi đực Mình đen cánh cụt) được FB phân li theo tỉ lệ:

- Trường hợp 1: 41% Mình xám cánh dài

41% Mình đen cánh cụt 9% Mình xám cánh cụt 9% Mình đen cánh dài

- Trường hợp 2: 41% Mình xám cánh cụt

41% Mình đen cánh dài

9% Mình xám cánh dài 9% Mình đen cánh cụt Hãy giải thích kết quả và viết sơ đồ laic ho mỗi trường hợp?

* Giải thích kết quả: - Ở ruồi dấm mình xám cánh dài là 2 tính trạng trội, mình đen cánh cụt là 2 TT lặn Gen A quy định mình xám, gen a: Mình đen, gen B: cánh dài, gen b cánh cụt, 2 cặp gen quy định 2 cặp TT này cùng nằm trên 1 cặp NST

- Ruồi dấm F1 mình xám cánh dài có kiểu gen hoặc

Trong các phép lai phân tích trên ruồi đực mình đen cánh cụt chỉ cho 1 loại giao tử Tỉ lệ kiểu hình trong 2 phép lai trên phụ thuộc vào số loại giao tử ở ruồi cái mình xám cánh dài và tỉ lệ từng loại giao tử ứng với tỉ lệ từng loại kiểu hình của mỗi phép lai

- Trong 2 trường hợp trên ruồi cái đều cho 4 loại giao tử Ở trường hợp 1 có 9% kiểu hình mình xám cánh cụt  Ruồi cái cho giao tử Ab chiếm tỉ lệ 9%, giao

tử aB chiếm tỉ lệ 9% Đây là 2 giao tử được sinh ra từ sự hoán vị gen Vậy kiểu gen ruồi cái trong trường hợp 1 là và tần số hoán vị gen là: 9% + 9% =18%

- Trong trường hợp 2 ruồi cái cho 9% giao tử AB, 9% giao tử ab Vậy kiểu gen của ruồi cái là Tần số hoán vị gen của ruồi cái mình xám cánh dài cũng là: 9% + 9% = 18%

* Sơ đồ lai:

G: 41% AB, 41% ab

FB: KG: 41% : 41% : 9% : 9%

KH: 41% MXCD: 41% MĐCC: 9% MXCC: 9% MĐCD

- Trường hợp 2: P x

G: 41% Ab, 41% aB

FB: KG: 41% : 41% : 9% : 9%

KH: 41% MXCC: 41% MĐCD: 9% MXCD: 9% MĐCC

2.2.1.3 Tương tác gen: Là hiện tượng hai hoặc nhiều cặp gen cùng tác

động lên sự hình thành một cặp tính trạng hay trường hợp 1 gen này kìm hãm sự hoạt động của 1 gen khác không cùng lô cut

a Các dạng tương tác gen:

* Tương tác bổ trợ: Là trường hợp hai hoặc nhiều gen không alen cùng tác động làm xuất hiện một tính trạng mới so với lúc mỗi gen tác động riêng rẽ

Các dạng tương tác bổ trợ thường gặp là:

+ Tương tác bổ trợ kiểu 9:6:1 (Ví dụ ở SGK)

+ Tương tác bổ trợ kiểu 9:7

Ví dụ: Cho cây ngô thân cao F1 tự thụ phấn được F2 phân li theo tỉ lệ 9 thân cao: 7 thân thấp Các cây thân cao có kiểu gen A-B-, các kiểu gen còn lại A-bb, aaB-, aabb cho kiểu hình cây thấp

* Tương tác át chế: Là trường hợp 1 gen này kìm hãm sự hoạt động của 1 gen khác không cùng locus

Ví dụ sự di truyền màu long ở ngựa (ví dụ ở SGK)

Các dạng tương tác át chế thường gặp:

+ Tương tác do gen trội: tỉ lệ kiểu hình ở F2 thường là 12:3:1 hay 13:3

+ Tương tác át chế do gen lặn: tỉ lệ ở F2 thường 9:3:4

* Tương tác cộng gộp (tương tác tích luỹ): là trường hợp 1 tính trạng bị chi phối bởi 2 hoặc nhiều cặp gen, trong đó mỗi gen góp một phần như nhau vào sự biểu hiện của tính trạng

Ví dụ: Lai lúa mì hạt đỏ với lúa mì hạt trắng ở F1 được toàn hạt đỏ, F2 được

15 đỏ: 1 trắng

b Nhận biết di truyền tương tác bằng phép lai phân tích:

- Cho cơ thể dị hợp tử 2 cặp gen lai phân tích

- Dấu hiệu nhận biết: cơ thể FB cho 2 kiểu hình với tỉ lệ 3:1 hay 3 kiểu hình với tỉ lệ 1:2:1 Các tỉ lệ này không có ở phép lai phân tích 1 cặp tính trạng trội lặn hoàn toàn, 2 cặp tính trạng phân li độc lập, hay liên kết gen và hoán vị gen

c Các ví dụ minh hoạ:

* Ví dụ 1: Cho 2 thứ bí quả tròn thuần chủng lai với nhau được F1 Cho F1

lai với nhau được F2 phân li theo tỉ lệ 9 bí quả dẹt: 6 bí quả trò: 1 bí quả dài Cho cây F1 quả dẹt lai phân tích (lai với cây bí quả dài) kết quả FB sẽ thế nào?

Giải thích: - Hai cây bí quả tròn TC có kiểu gen AAbb, aaBB

F1: AaBb (100% quả dẹt)

Sự tương tác của 2 gen trội A, B với nhau cho kiểu hình quả dẹt

F2 cho tỉ lệ 9 A-B- : quả dẹt

3 A-bb

3 aaB- 6 quả tròn

1 aabb: quả dài (do sự tương tác của 2 cặp gen lặn aabb)

FB: 1AaBb: 1Aabb: 1aaBb: 1aabb Kiểu hình: 1 dẹt (AaBb)

2 tròn (Aabb, aaBb) và 1 dài (aabb)

Tỉ lệ 1:2:1 là tỉ lệ phép lai phân tích trong tương tác bổ trợ kiểu 9:6:1

* Ví dụ 2: Cho 2 giống ngô thuần chủng thân thấp lai với nhau được F1 đồng loạt thân cao Cho cây F1 lai phân tích, kết quả FB thu được 2 kiểu hình với

tỉ lệ 3 thấp: 1 cao

Giải thích: - Hai giống ngô thuần chủng thân thấp có kiểu gen AAbb, aaBB

F1: AaBb (thân cao) G: AB, Ab, aB, ab x aabb

FB: 1 AaBb: 1Aabb: 1aaBb: 1aabb Kiểu gen AaBb: Cây cao

Do sự tương tác của 2 gen trội A và B Các kiểu gen còn lại cho kiểu hình cây thấp

Như vậy tỉ lệ 3:1 là tỉ lệ của phép lai phân tích trong tương tác bổ trợ kiểu 9:7

* Ví dụ 3: Cho chuột lông trắng lai với chuột lông nâu được F1 đồng loạt chuột lông trắng Cho F1 lai phân tích được FB phân li theo tỉ lệ 3:1 Đây là tỉ lệ của quy luật tương tác gen Kiểu tương tác át chế do gen trội