IV.2.3. Роль циклических скрещивании в генанализе при установлении числа генов, контролирующих признак

В циклических скрещиваниях используется несколько различающихся по одному признаку форм, которые скрещиваются реципрокно между собой. Сопоставление результатов этих скрещиваний позволяет выявить в ряде случаев значительное число генов, которые невозможно или трудно установить в отдельных скрещиваниях с ограниченными выборками.

Такого рода скрещивания можно представить в виде таблицы.

По горизонтали в верхней строке таблицы записывают фенотипы женских организмов всех исследуемых форм; при фенотипическом сходстве образцов их нумеруют. По вертикали слева записывают фенотипы мужских форм. Из таблицы видно, что в этой системе скрещиваний есть контроль - скрещивание родителей, принадлежащих к одной и той же линии, что позволяет проводить проверку на гомозиготность исходных родителей (они отмечены буквой К). Есть реципрокные скрещивания для каждой пары родителей - П и О (прямое и обратное).

Анализ циклических скрещиваний идет в два этапа. Сначала по обычной методике анализируют результаты реципрокных скрещиваний каждой пары родителей, устанавливаются их различия и число генов, по которым идет расщепление. На основе данных этого анализа заполняется таблица циклического скрещивания, куда заносятся данные о фенотипе гибридов F₁ и расщеплениях в F₂ в виде формул - 3:1, 9:6:1 и т. п. Затем проводится логический анализ всей системы циклического скрещивания. При этом сначала на основе простых расщеплений вводятся единичные гены, причем обязательно анализируются результаты тестов на аллелизм для форм, при участии которых получаются одинаковые моногенные расщепления. Далее исследуют более сложные расщепления, определяют общее число генов, по которым различаются все исследуемые в цикле формы и устанавливают генотипы исходных форм. Ниже приведены результаты и анализ циклического скрещивания.

Наследование окраски гусениц у индийского дубового шелкопряда

Примечание. Прочерк в таблице (-) означает, что результаты реципрокных скрещиваний одинаковы.

1. При внутрилинейных скрещиваниях не наблюдается расщеплений, очевидно, линии гомозиготны.
2. Признак не сцеплен с полом, так как результаты F₁ реципрокных скрещиваний во всех вариантах одинаковы - наблюдается единообразие F₁.

Далее анализ может быть проведен по-разному.

3. В скрещиваниях использованы две формы с желтой окраской гусениц, дающие разные расщепления в скрещиваниях с зелеными и голубыми. Очевидно, что эти желтые формы не идентичны. Для выявления генов рассмотрим расщепления с участием желтых форм.

Удобно использовать следующую систему записи^*.

^* (Эта система записи предложена студенткой Г. Коровайцевой.)

Поскольку голубой, так же как и желтый № 1, в скрещивании с зеленым дает одинаковое расщепление - 3:1, следует проверить желтый № 1 и голубой на аллелизм.

^* (В скобках записывают вновь выявленные возможные генотипы.)

Для проверки правильности определения генотипов желтого № 2 и голубого рассмотрим результаты скрещивания между ними.

8. Поскольку при скрещивании зеленого (ААВВСС) с миндальным в F₂ происходит расщепление по трем генам, можно утверждать, что генотип исходного миндального - aabbcc.

Остальные скрещивания - проверка правильности определения генотипа исходного миндального.

Признак окраски гусениц у шелкопряда не сцеплен с полом и контролируется по крайней мере тремя независимо наследуемыми генами, взаимодействующими по типу комплементарности. Генотипы исходных форм:

зеленая - ААВВСС;

миндальная - aabbcc.

Анализ позволяет утверждать, что в популяции могут встретиться гомозиготные формы с желтой окраской с генотипом ААbbСС и гомозиготные миндальные с генотипами AAbbcc и ааВВсс.

П. 1 и 2 одинаковы, обсуждаются так же как в 1-м варианте решения.

Рассмотрим простые расщепления с участием зеленой формы.

Рассмотрим другие простые скрещивания с участием форм, генотипы которых определены.

Проверка правильности определения генотипов зеленого и миндального:

Поскольку желтые № 1 и № 2 при скрещивании с зеленым и голубым дают разные результаты, то можно утверждать, что они не идентичны. Для определения генотипа желтого № 2 проанализируем скрещивания его с голубым и зеленым.

Выводы к задаче те же, что и в первом варианте решения, однако генотипы голубого и желтого № 2 обозначены по-другому:

зеленый - ААВВСС;

миндальный - aabbcc.

Таким образом, на основе циклического скрещивания установлено, что окраска гусениц у индийского дубового шелкопряда контролируется по крайней мере тремя генами, в то время как по результатам многих отдельных скрещиваний - зеленый×желтый № 1, зеленый×голубой, зеленый×желтый № 2 - этот вывод был бы невозможен, так как в них происходило расщепление либо по одному, либо по двум генам; определены генотипы четырех форм, использованных в циклическом скрещивании.

Обязательным компонентом циклических скрещиваний является проверка мутаций на аллелизм, в результате которой могут выявляться новые гены. На основе этого теста в задаче была установлена неаллельность голубой и желтых форм. Кроме того, установлена неидентичность желтых форм и выявлены другие возможные генотипы желтых и миндальных форм. Это предостерегает исследователей от идентификации мутаций на основе их фенотипического сходства без генетического анализа, в частности без постановки теста на аллелизм. Исключение из коллекций одной из фенотипически одинаковых форм может привести к сужению генотипического потенциала вида, представленного в коллекции, к снижению эффективности генанализа и селекционной работы. Вовлечение в скрещивания многих форм дает возможность контролировать правильность выводов, сделанных на основе анализа отдельных попарных скрещиваний. Применение циклических скрещиваний увеличивает разрешающую способность гибридологического метода и позволяет выявлять большое число генов, контролирующих признак.

Недостаток этих скрещиваний заключается в их громоздкости и отсутствии в системе анализирующих скрещиваний.