Контрольная работа по «Генетике и биометрии»

 

Санкт-Петербургский  государственный Аграрный университет

 

Кафедра  Генетики разведения и биотехнологии.

 

 

 

 

 

                          Контрольная работа

                                           по дисциплине:

                                  «Генетика и биометрия»

                                         

 

 

 

 

 

                            Студентки 3 курса

                                                              Агробиологического отделения

                                                 Факультета заочного обучения

                                         Направление «Зоотехния»

                        Астафьева М.В.

                                                                        учебный шрифт 915028

              проверил:

 

 

 

 

                                       Санкт – Петербург – Пушкин

                                                          -2012-

 

 

Содержание:

 

8. Нерегулярные типы полового размножения: партеногенез, гиногенез, андрогенез. Перспективы использования партеногинеза в селекционно- генетических исследованиях.

18. Наследование признаков по типу полиметрии. привести примеры, схемы скрещиваний и охарактеризуйте F1 и F2.

44. Генетическая структура популяций. Закон Харди - Вайнберга.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8. Нерегулярные типы полового размножения: партеногенез, гиногенез, андрогенез. Перспективы использования партеногинеза в селекционно- генетических исследованиях.

 

Самцы и самки высших животных характеризуются определенными  признаками, присущими только своему полу. Важнейшие из них- гонады (половые железы): яичники у самок и семенники у самцов. Гонады относятся к первичным половым признакам.  В результате функционирования гонад возникает ряд признаков, которые относятся к вторичным половым признакам. Они включают различия в строении тела у самцов и самок, развитие молочных желез у млекопитающих, структуру и окраску покровов, голосовые и поведенческие различия. Все эти признаки – первичные и вторичные- создают различия полов, или половой деморфизм.

 

Партеногенетическое размножение ( партеногенез)

 

У многих групп животных нередко зародыш развивается  из яйца без участия мужской гаметы. Это явление называется партеногенезом. Партеногенетическое размножение  известно у медоносной пчелы.  Самцы  пчел- трутни- рождаются из неоплодотворенных яиц и представляют собой гаплоиды. Они могут так же развиваться из оплодотворенных яиц, если гены, определяющие пол, находятся в гомозиготном состоянии. Самки, в соответствии с механизмом детерминации пола у пчел, появляются из оплодотворенных яиц, гомозиготных по генам, контролирующим формирование пола. Размножающимися самками- матками у пчел становятся те женские особи, которые находятся в больших ячейках и получают до пятого дня личиночного состояния маточное молочко, в то время как рабочие особи кормятся молочком только 2-3 дня.

Иной тип партеногенеза  обнаружил в 1952г. Ольсен у индюшек  породы Beltsville Small White. В отличие от партеногенетических трутней у  пчел индюки, развившиеся из неоплодотворенных  яиц, снесенных девственной самкой, были диплоидными самцами. Партеногенетически диплоидный зародыш может развиться из ооцита 2 порядка, у которого не произошло определения направительного тельца. Такой зародыш может возникнуть и из яйцеклетки , которая инициирована к развитию соединением с направленным тельцем 2 порядка.  В обоих случаях возникает диплоидный набор хромосом. Партеногенетическое развитие индюков происходит медленнее. Многие из зародышей погибали, а в живых оставалось около 3%. Как показали исследования Ольсена, склонность птиц к откладыванию партеногенетических яиц обусловлена генетически и поэтому может быть изменена отбором. Проводя отбор по этому признаку он увеличил в стаде Beltsville частоту партеногенетических самок с 16,7% в 1952г. до 46% в 1962г.

Гиногенез - форма партеногенеза. Гиногенез (от греч. gyne - женщина и ...генез) - способ развития яйцеклетки и образования зародыша, при котором после проникновения в нее сперматозоида их ядра не сливаются и в развитии участвует только ядро яйцеклетки. Поскольку при гиногенезе отсутствует важная часть полового процесса — объединение наследственного материала родителей посредством слияния ядер их половых клеток, — оплодотворение является здесь ложным Роль сперматозоида ограничивается активацией осеменённого яйца к развитию.. Аналогом, но вместе с тем и противоположностью гиногенезу является андрогенез. В старой биологической литературе гиногенез называют мероспермией, подчёркивая частичное участие спермия в процессе ложного оплодотворения и развития. Как нормальный способ размножения гиногенез до последнего времени был известен только у некоторых круглых червей (нематода Rhabditis aberrans) и в двух или трёх случаях у рыб: у Mollienesia formosa — живородящей рыбки из семейства карпозубых, у серебряного карася (Carassius auratus var. gibelio) и, что не вполне достоверно, у байкальской голомянки (Comephorus baicalensis). В 1964 гиногенез был открыт у земноводных; он оказался широко распространённым у двух видов северо-американских амбистом. Гиногенез также обнаружен у одного вида высших растений из семейства амариллисовых (Atamosco mexicana). При гиногенезе у рыб потомство состоит из одних самок; икра осеменяется спермой близких видов. Так, икра серебряного карася может быть осеменена спермой сазана, плотвы, обыкновенного карася, золотой рыбки, линя, вьюна и др. карповых рыб, но ни малейшего сходства с осеменившим икру видом потомство не приобретает, оставаясь в точности похожим на материнскую форму — серебряного карася (матроклинное наследование). Биологические преимущества полиплоидии и лёгкость её сохранения у партеногенетических форм, в том числе при гиногенезе объясняют, почему гиногенетические расы серебряного карася и амбистом оказались триплоидными — у них три набора хромосом вместо обычных двух.

         Экспериментально гиногенез может быть вызван нарушением процесса оплодотворения термошоками (теплом или холодом), центрифугированием, угнетением спермиев лучами радия, рентгеновскими лучами, химические агентами и т.д. Он также может быть получен при искусственном скрещивании видов, столь далёких друг от друга, что истинное оплодотворение и гибридизация уже невозможны. Один из наиболее надёжных и простых методов получения гиногенеза в эксперименте — радиационный гиногенез , т. е. осеменение яйцеклетки спермой, сильно поврежденной проникающими излучениями. При изучении развития икры лягушек, осеменённой облученной спермой, наблюдается парадоксальное явление: сначала с нарастанием дозы облучения развитие яиц замедляется; при дальнейшем увеличении дозы облучения его вредное действие внезапно резко уменьшается. Это явление («эффект Гертвига») объясняется тем, что развитие зародыша идёт теперь посредством Г., т.к. очень сильно облученные сперматозоиды, хотя и активируют яйцеклетку, оказываются неспособными к истинному оплодотворению. Экспериментально полученный гиногенез заканчивается большей частью ранней гибелью зародыша: поскольку содержащие гаплоидный (одинарный) набор хромосом ядра яйцеклетки и спермия не сливаются, зародыш получает не диплоидный (двойной), а лишь половинный против нормы набор генов, не обеспечивающий нормального развития. Чтобы экспериментально получить взрослые гиногенетические организмы, необходимо найти способ восстановить диплоидное или получить полиплоидное число хромосом. Такой диплоидный гиногенез получен пока только у тутового шелкопряда и некоторых рыб. У аксолотля и других хвостатых амфибий получен триплоидный гиногенез.

Гиногенез представляет большой общебиологический интерес с точки зрения выяснения роли ядер и цитоплазмы половых клеток в оплодотворении, развитии и наследственности. Экспериментальный гиногенез интересен и как способ искусственного управления развитием и полом, т.к. в ряде случаев он обеспечивает получение потомства одного определенного, обычно женского, пола.

Андрогене́з (от др.-греч. ἀνήρ, род. п. ἀνδρός — мужчина и γένεσις — происхождение) — развитие яйцеклетки с мужским ядром, привнесённым в неё спермием в процессе оплодотворения.

Андрогенез наблюдается  у отдельных видов животных (шелкопряд) и растений (табак, кукуруза) в тех случаях, когда материнское ядро погибает до оплодотворения, которое при этом является ложным, то есть женское и мужское ядра не сливаются (Псевдогамия) и в дроблении участвует только мужское ядро.

Андрогенез — особый случай девственного развития, или партеногенеза; иногда его называют «мужской партеногенез».

Андрогенез можно вызвать  искусственно; при этом собственное  ядро яйцеклетки или удаляется совсем (микрохирургически, центрифугированием, встряхиванием, вызывающими отрыв  ядросодержащих фрагментов, и т. п.), или же повреждается специфическими ядерными ядами (трипофлавином), ионизирующими излучениями, сильным нагревом и пр. и в дальнейшем дегенерирует. Ставились опыты получения андрогенетического потомства от сильно различающихся родителей (например, при отдалённых скрещиваниях) с целью решить вопрос, какой элемент клетки — цитоплазма (полученная от матери) или ядро (полученное от отца) — контролирует развитие наследственных особенностей андрогенетической особи. Почти во всех опытах получали лишь начальные стадии развития андрогенных зигот. Такие зародыши жизнеспособны при восстановлении диплоидного набора хромосом (см. Плоидность), что возможно, когда в яйцеклетку проникает одновременно несколько сперматозоидов и происходит слияние двух отцовских ядер. Случаи, когда в развитии яйцеклетки с мужским ядром участвует только часть цитоплазмы яйца, чаще обозначают термином мерогония (от др.-греч. μέρος — часть и γόνος — потомство). Половозрелые животные (всегда самцы) получены только у тутового шелкопряда и наездника Habrobracon juglandis. При этом Б. Л. Астаурову и В. П. Остряковой удалось на животном впервые осуществить (1956) при скрещивании двух видов шелкопряда полный межвидовой андрогенез. Несколько случаев полного андрогенеза наблюдалось у растений при отдалённых скрещиваниях разных видов табака, скерды и кукурузы. Во всех случаях полного андрогенеза как растений, так и животных андрогенные потомки оказались сходными с отцовским видом, что указывает на ведущее значение клеточного ядра в наследственности. Т.о., с помощью андрогенеза удаётся выяснить ряд вопросов, связанных с ядерно-плазменными отношениями, оценить роль цитоплазмы и ядра в передаче видовых признаков. Андрогенез используют также в целях управления полом при необходимости получения только мужского потомства (например, при разведении шелкопряда.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

18. Наследование  признаков по типу полиметрии. привести примеры, схемы скрещиваний  и охарактеризуйте F1 и F2.

 

Наряду с комплементарным и  эпистатическим принято также рассматривать  взаимодействие генов по типу полимерии. В этом случае разные гены как бы дублируют действие друг друга, и одной доминантной аллели любого из взаимодействующих генов достаточно для проявления изучаемой фенотипической характеристики. Так, при скрещивании растений пастушьей сумки с треугольными плодами (стручками) и с овальными плодами в F₁ образуются растения с плодами треугольной формы. При их самоопылении в F₂ наблюдается расщепление на растения с треугольными и овальными стручками в соотношении 15:1. Это объясняется тем, что существуют два гена, действующих эднозначно. В этих случаях их обозначают одинаково (А₁ и А₂). Тогда все генотипы: А₁ - А₂ -, А₁ - а₂а₂, а₂а₂А₂- будут иметь одинаковую фенотипическую характеристику - треугольные стручки, и только растения а₁а₁а₂а₂ будут отличаться - образовывать овальные стручки. Это случай так называемый некумулятивной полимерии.

 

Однозначные, или полимерные, гены могут действовать и по типу кумулятивной полимерии. Так, шведский генетик Г. Нильсон-Эле в 1908 г. описал серию однозначно действующих генов, которые определяют окраску эндосперма зерен пшеницы. При этом интенсивность окраски зерен оказалась пропорциональной числу доминантных аллелей разных генов в тригибридном скрещивании. Наиболее окрашенными были зерна А₁А₁А₂А₂А₃А₃, а зерна а₁а₁а₂а₂а₃а₃ не имели пигмента. Между этими крайними типами при расщеплении в F₂ наблюдались промежуточные варианты в соотношении 1:6:15:20:15:6:1.

 

По типу кумулятивной полимерии наследуются многие количественные признаки, например цвет кожи у человека; молочность, яйценоскость, масса и другие признаки сельскохозяйственных животных; длина колоса у злаков, содержание сахара в корнеплодах сахарной свеклы и др. Изучением наследования таких признаков занимается специальный раздел генетики - генетика количественных признаков, которая важна прежде всего для селекции и разработки проблем микроэволюции.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

  В этой схеме каждая родительская форма несет один доминантный ген ( А1 и А2) , связанный с определенным признаком. В потомстве F1 (А1а1А2а2 ) могут возникнуть комбинации, которые являются трансгрессивными, то есть превосходят родителей по степени развития данного признака. Одна из таких комбинаций А1А1А2А2 содержит оба доминантных гена и представляет собой положительную трансгрессию; напротив, комбинация а1а1а2а2 представляет собой отрицательную трансгрессию. Частота трансгрессивных форм зависит от числа полигенов, контролирующих признак: чем больше генов – тем меньше трансгрессивных форм. Полимерные гены с однозначным действием могут наследственно определять и качественные признаки. Примером такого действия полигенов может служить наследование формы плода у пастушьей сумки. У этого вида обычно встречаются растения с треугольной и очень редко – с яйцевидной формой плода. От скрещивания этих форм между собой в F1 появляются растения, плоды у которых треугольной формы, а в F2 наблюдается расщепление в отношении 15:1 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

44. Генетическая  структура популяций. Закон Харди  - Вайнберга.

 

Генетическая  структура популяций

 

Каждая популяция обладает собственной генетической структурой. Генетическая структура популяций  определяется исходным соотношением аллелей, естественным отбором  и элементарными  эволюционными факторами (мутационный  процесс и давление мутаций, изоляция, популяционные волны, генетико-автоматические процессы, эффект основателя, миграции и др.). Для описания генетической структуры популяций используются понятия «аллелофонд» и «генофонд».

 

Аллелофонд.

  Аллелофонд популяции – это совокупность аллелей в популяции. Если рассматриваются два аллеля одного гена: А и а, то структура аллелофонда описывается уравнением: pA  +  qa = 1. В этом уравнении символом pA обозначается относительная частота аллеля А, символом qa – относительная частота аллеля а.

Популяции, в которых структура аллелофонда остается относительно постоянной в течение длительного времени, называются стационарными.

 

Генофонд.

 Термин генофонд  употребляется в разных значениях.  Основоположник учения о генофонде  и геногеографии Александр Сергеевич Серебровский называл генофондом «совокупность всех генов данного вида..., чтобы подчеркнуть мысль о том, что в лице генофонда мы имеем такие же национальные богатства, как и в лице наших запасов угля, скрытых в наших недрах» (1928). Однако это выражение в настоящее время используется для определения генетического потенциала, а генофондом называют совокупность всех генотипов в популяции.

При изучении природных  популяций часто приходится сталкиваться с полным доминированием: фенотипы гомозигот АА и гетерозигот Аа неразличимы. Кроме того, в природе широко распространено полигенное определение признаков, причем типы взаимодействия неаллельных генов (комплементарность, эпистаз, полимерия) не всегда известны. Поэтому на практике часто изучают не генофонд, а фенофонд популяций, то есть соотношение фенотипов. В настоящее время развивается раздел генетики популяций, который называется фенетика популяций.

 

Закон Харди–Вайнберга  – основной закон популяционной  генетики.

 

Структура генофонда в панмиктической стационарной популяции описывается основным законом популяционной генетики – законом Харди-Вайнберга, который гласит, что в идеальной популяции существует постоянное соотношение относительных частот аллелей и генотипов, которое описывается уравнением: